Opis patentowy opublikowano: 31.05.1977 83755 MKP H04b3/46 Int. Cl2. H04B 3/46 Twórcy wynalazku: Stanislaw Sonta, Henryk Kotlewski, Eugeniusz Osmólski Uprawniony z patentu: Politechnika Warszawska, Warszawa (Polska) Miernik psofo metryczny Wynalazek dotyczy miernika psofometrycznego do pomiaru szumów i zaklócen psofometrycznych, maja¬ cego zastosowanie do automatycznego badania laczy.Znane mierniki do okreslania wartosci progowej poziomu szumów i zaklócen psofometrycznych maja uklad wejsciowy zawierajacy uklad wstepnej korekcji czestotliwosciowej polaczony szeregowo z dzielnikiem rezystorowym okreslajacym poziom graniczny szumów i zaklócen oraz wzmacniacz wstepny a nastepnie filtr psofometryczny za którym jest wlaczony wzmacniacz operacyjny zawierajacy w petli sprzezenia zwrotnego rezystor oraz uklad detekcji o charakterystyce kwadratowej polaczony z ukladem calkujacym, skladajacym sie ze wzmacniacza operacyjnego, w którego petli sprzezenia zwrotnego znajduje sie kondensator calkujacy. Pomiar szumów i zaklócen psofometrycznych z zastosowaniem znanych ukladów polega na wzmocnieniu sygnalu mie¬ rzonego, podaniu go na filtr psofometryczny a nastepnie detekcji kwadratowej w malym zakresie sygnalu mie¬ rzonego oraz calkowaniu przebiegu wyprostowanego sygnalu.Wada znanych mierników jest to, ze umozliwiaja pomiar progowy to znaczy pomiar sygnalu w stosunku do ustalonej wartosci granicznej, badz tez pomiar sygnalu w pewnych waskich zakresach poziomów. Wzmacniacz koncowy, ze wzgledu na niezbyt duze maksymalne napiecie wyjsciowe i mala dynamike sygnalów, nie pozwala na zastosowanie nieliniowych elementów korekcji, umozliwiajacych korekcje charakterystyki detekcji w szero¬ kim zakresie sygnalów. Uklady calkujace wystepujace w dotychczasowych rozwiazaniach pracuja w zakresie duzych wartosci napiec wejsciowych, podawanych na te uklady z ukladu detekcji. Stosowane dotychczas ukla¬ dy calkujace wymagaja dodatkowo stosunkowo skomplikowanego sterowania, sprowadzajacego sie do odlacze¬ nia sygnalu wejsciowego i rozladowania kondensatora, ze wzgledu na koniecznosc uzyskiwania stabilnego napie¬ cia poczatkowego na wejsciu ukladu calkujacego. Ponadto, mierniki których konstrukcja polega na zastosowaniu typowych ukladów do przelaczania zakresów pomiarowych, powoduja wydluzanie czasu trwania cyklu pomiaro¬ wego.Celem wynalazku jest uzyskanie mozliwosci pomiaru w szerokim zakresie poziomów wejsciowych oraz uzyskanie wymaganej dokladnosci w calym zakresie mierzonych poziomów, jak równiez proste sterowanie pro¬ cesem calkowania.2 83755 Miernik psofometryczny do pomiaru szumów i zaklócen wedlug wynalazku posiada uklad wzmacniacza koncowego, którego wejscie jest polaczone z wejsciem bez inwersji wzmacniacza operacyjnego, natomiast wyjscie z niego jest polaczone z wejsciem transformatora a wyjscie z tego transformatora jest polaczone z czwórnikiem linearyzujacym, który zapewnia liniowosc miernika. Wchodzacy w sklad miernika psofometrycznego uklad cal¬ kujacy, z komparatorem ma swoje wejscie polaczone szeregowo z rezystorem, którego drugi koniec jest polaczo¬ ny do wejscia z inwersja wzmacniacza oraz z wyjsciem ukladu calkujacego. Wyjscie z tego wzmacniacza jest wlaczone poprzez rezystor na wejscie bez inwersji komparatora. Wyjscie z komparatora jest polaczone do poten¬ cjalu dodatniego napiecia poprzez dzielnik rezystorów, którego srodek polaczony jest z ukladem diod i wejsciem z inwersja wzmacniacza oraz z kolektorem tranzystora, którego emiter polaczony jest z potencjalem zerowym natomiast baza polaczona just z zaciskiem wejsciowym.Zaleta rozwiazania wedlug wynalazku jest duzy zakres mierzonych poziomów rzedu 47 dB, bardzo duza liniowosc charakterystyki przenoszenia miernika wealym szerokim zakresie mierzonych poziomów, duza do* kladnosc pomiaru w calym szerokim zakresie mierzonych poziomów oraz przy zmianach temperatury i napiec zasilajacych.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony na rysunku w przykladowym wykonaniu, na którym fig. 1 przed¬ stawia uklad zespolów miernika w schemacie blokowym, fig. 2 — uklad wzmacniacza w schemacie ideowym, fig. 3 — uklad calkujacy z komparatorem napiecia w schemacie ideowym.Miernik psofometryczny zawiera polaczony szeregowo uklad wejsciowy 1, wzmacniacz wstepny 2 i psofo- metryczny filtr 3. Do filtru 3 wlaczony jest szeregowo wzmacniacz koncowy 4, który laczy sie z ukladem detekcji 5. Uklad ten jest polaczony szeregowo z ukladem calkujacym wraz z komparatorem napiecia 6, od którego sa wyprowadzone zaciski Wy wyjsciowe psofometru. Uklad wzmacniacza koncowego 4 zawiera polaczo¬ ne szeregowo wzmacniacz a oraz transformator b, z którymi to ukladami polaczony jest równolegle czwórnik linearyzujacy c. Transformator b podwyzsza wielkosc sygnalu mierzonego do poziomu pozwalajacego wystero¬ wac wysoka amplituda, w zakresie od 200 m V do 50 V, czwórnik linearyzujacy c oraz uklad prostujacy 5 miernika, a czwórnik linearyzujacy c zapewnia liniowosc tego miernika. Wzmacniacz a jest podlaczony do pier¬ wotnego uzwojenia transformatora bf którego wtórne uzwojenie wlaczone jest do ukladu Iinearyzujacego, skla¬ dajacego sie z równolegle polaczonych diod Dl, D2 wlaczonych przeciwsobnie i rezystora R1. Uklad lineary¬ zujacy polaczony jest szeregowo z rezystorem R2 a ten z kolei z wejsciem inwersyjnym wzmacniacza. Jednoczes¬ nie wejscie z inwersja polaczone jest przez rezystor R3 z potencjalem masy. W uklad calkujacy z komparatorem 6 wchodza polaczone szeregowo wzmacniacz d oraz komparator e. Wejscie ukladu calkujacego podlaczone jest przez rezystor R5 do wejscia inwersyjnego wzmacniacza d. Wyjscie wzmacniacza d podlaczone jest przez rezystor R7 i kondensator Cl do wejscia z inwersja tego wzmacniacza d. Kondensator C1 zapewnia calkowanie napiecia podawanego na wejscie We oraz porównuje napiecia calkowane z napieciem równym potencjalowi masy ukladu, podawanym na wejsciu z inwersja komparatora e poprzez rezystor R9. Jednoczesnie wyjscie wzmacniacza d podlaczone jest do wejscia komparatora e poprzez rezystor R8, natomiast wejscie z inwersja komparatora e podlaczone jest do potencjalu masy poprzez rezystor R9. Wyjscie komparatora podlaczone jest poprzez rezystor R10 do ukladu diod D3, D4. Wyjscie ukladu diod jest podlaczone do wejscia wzmacniacza d z inwersja, przy czym wyjscie rezystora R10 podlaczone jest równiez do kolektora tranzystora T oraz do rezystora R11, który dolaczony jest do napiecia zasilania+Uz.Zasada pracy miernika psofometrycznego do pomiaru szumów i zaklócen przedstawia sie nastepujaco.Sygnal mierzony w postaci szumów i zaklócen podawany jest na uklad wejsciowy 1 zapewniajacy odpowiednie duza impedancje wejsciowa, nastepnie na wzmacniacz wstepny 2 o niewielkim wzmocnieniu i duzej dynamice przenoszenia, który pozwala na dopasowanie wejscia psofometru do filtru psofometrycznego 3 i zapewnia od¬ powiednio wysoka impedancje wyjsciowa w celu wlasciwego wysterowania filtru psofometrycznego, 3, którego impedancja wejsciowa zmienia sie w funkcji czestotliwosci. Sygnal szumów i zaklócen z wyjscia wzmacniacza wstepnego 2 podany jest na filtr psofometryczny, który zapewnia wlasciwa charakterystyke przenoszenia mier¬ nika w funkcji czestotliwosci, zgodnie z zaleceniami w tego typu miernikach. Nastepnie sygnal po przejsciu przez filtr 3 przechodzi na wejscie wzmacniacza 4. Wzmacniacz a z transformatorem b pozwala na podwyzszenie napie¬ cia przykladanego na wejscie We wzmacniacza a do wysokiej amplitudy, w celu zapewnienia wlasciwej pracy czwórnika Iinearyzujacego oraz odpowiedniego wysterowania ukladu detekcji. Czwórnik linearyzujacy c przy odpowiednio dobranych wartosciach rezystorów R1 i R2 zapewnia wlasciwe uksztaltowanie charakterystyki wzmocnienia ukladu. Odpowiednio dobrane elementy ukladu korekcji zapewniaja kompensacje nieliniowosci ukladu detekcji w szerokim zakresie sygnalów oraz zapewniaja kompensacje temperaturowa miernika.Ze wzgledu na zastosowanie wzmacniacza o bardzo duzym wzmocnieniu przy otwartej petli sprzezenia zwrotnego i odpowiednio duzego wzmocnienia przy zamknietej petli, napiecie na wyjsciu Wy ukladu wzmac-83755 3 niacza 4 wystepuje praktycznie calkowicie w ukladzie zawierajacym szeregowe polaczenie rezystora R1 i R2 i diod D1, D2 czwórnika I inearyzujacego c. Zapewnia to wlasciwe wysterowanie czlonu I i nearyzujacego. Sygnal ze wzmacniacza 4 o odpowiednio duzej amplitudzie jest podany na uklad detekcji 5, który posiada charakte¬ rystyke kwadratowa i zapewnia pomiar wartosci skutecznej w szerokim zakresie amplitud. Wyprostowany sygnal podawany jest na wejscie ukladu calkujacego z komparatorem 6. Nastepnie sygnal jest calkowany w ukladzie calkujacym zbudowanym na wzmacniaczu operacyjnym d. Elementy R5, C1 ukladu calkujacego wraz z kom¬ paratorem 6 zapewniaja duza stalosc poczatkowego napiecia wyjsciowego. Uzyskuje sie to dzieki zastosowaniu komparatora e, którego jedno z wejsc jest dolaczone do potencjalu masy ukladu, zas drugie do wyjscia ukladu.W stanie poczatkowym na wejscie sterujace We ster., to jest na baze tranzystora T, podawane jest napiecie równe OV i tranzystor ten jest zablokowany.Uklad calkujacy z ukladem komparatora 6 objete sa petla silnego ujemnego sprzezenia zwrotnego stabili¬ zujacego napiecie wejsciowe. Napiecie wyjsciowe utrzymywane jest w stanie poczatkowym na potencjale masy ukladu. Wszelkie odchylenia tego napiecia sa porównywane w ukladzie komparatora e z napieciem równym OV i po wzmocnieniu steruja poprzez elementy D3, D4, R10 wzmacniaczem operacyjnym d aby utrzymac napiecie wyjsciowe na poziomie równym OV. Czas calkowania okreslony jest poprzez czas trwania dodatniego impulsu przychodzacego z badanej aparatury. Przy podawaniu napiecia wiekszego od +0,6 V na wejscie sterujace We ster., tranzystor T jest nasycony i zostaje przerwany obwód sprzezenia zwrotnego z wyjscia komparatora e na wejscie inwersyjne wzmacniacza operacyjnego d. Diody D3, D4, sa w stanie zablokowania, separujac wejscie inwersyjne wzmacniacza operacyjnego d od obwodu tranzystora kluczujacego T. Po scalkowaniu w okreslonym przedziale czasu sygnalu wejsciowego napiecie z wyjscia ukladu calkujacego z komparatorem 6 podawane jest na wyjscie miernika dolaczonego do czesci cyfrowej aparatury badanej 7.Miernik psofometryczny do pomiaru szumów i zaklócen stosowany jest w szerokim zakresie pomiarów psofometrycznych poziomu szumów. Miernik ten znajduje zastosowanie w aparaturze stosowanej do badan mie¬ dzymiastowych laczy telefonicznych, R7 pa of ^W PIO Pff 0 ra <\ KI £3 ZW I Q\'. e Miler. I ! i i 1 y i Fig. 3 Prac. Poligraf. UPPRL. Naklad 120 + 18 egz.Cena 10 zl PL