Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ksztaltowania bramki czestotliwosciowej dla sy¬ gnalów zmiennych o stalej lub prawie stalej za¬ wartosci harmonicznych.Znane sa liczne uklady przeznaczone do ksztal¬ towania charakterystyk czestotliwosci toru sygna¬ lu zmiennego malej czestotliwosci celem nadania jej ksztaltu pasmowego, przepustowego lub zapo¬ rowego, dolnoprzepustowego lub górnoprzepusto- wego. W technice obwodów konwencjonalnych -po¬ slugujacej sie elementami dyskretnymi sa to roz¬ wiazania oparte w wiekszosci przypadków na wy¬ korzystaniu zjawiska rezonansu szeregowego lub równoleglego niskostratnych elementów indukcyj- no-pojemnosciowych LC, tak w ukladach biernych, jak i w polaczeniu z elementami aktywnymi w petlach ujemnego badz dodatniego sprzezenia zwrotnego, wzglednie dwójników lub czwórników LC. Istnieja równiez uklady, w których stosuje sie rezystancyjno-pojemnosciowe mostki zrówno¬ wazone lub niezrównowazone typu mostka Wiena, równoleglego T lub zbocznikowanego T oraz licz¬ ne ich modyfikacje w polaczeniu z elementami aktywnymi zwiekszajacymi niskie dobroci wlasne tych ukladów wzglednie dwójników lub czwórni¬ ków CR lub RC. Znane sa rozwiazania opieraja¬ ce swe dzialanie na wykorzystaniu zasad detekcji fazoczulej z filtrami calkujacymi RC ustalajacymi szerokosc pasma przenoszonych czestotliwosci.W technice ukladów cienkowarstwowych i ukla¬ dów scalonych,, nie dysponujacych elementami in¬ dukcyjnymi o odpowiednich wartosciach, ksztal¬ towanie charakterystyk czestotliwosciowych reali¬ zuje sie wykorzystujac specjalne wlasciwosci nie¬ których elementów pólprzewodnikowych o induk¬ cyjnym charakterze impedancji wejsciowej w okreslonych zakresach czestotliwosci lub stosuje sie konwertory impedancji ujemnych, wzglednie elementy bierne rezystancyjno-pojemnosciowe o stalych rozlozonych wspólpracujace z elementa¬ mi aktywnymi w petlach sprzezen zwrotnych lub sprzezen wyprzedzajacych.Znane sa w tej technice uklady z rezonatorami akustycznymi takimi, jak cienkowarstwowe rezo¬ natory piezoelektryczne lub elektromechaniczne rezonujace tranzystory z efektem polowym oraz uklady impulsowego próbkowania sygnalu wzgled¬ nie pólprzewodnikowe linie opózniajace.Wiekszosc sposród wymienionych ukladów rea¬ lizujaca selektywnosc za pomoca sprzezen zwrot¬ nych nie zapewnia stalosci wspólczynnika prze¬ noszenia ukladu przy duzych wartosciach dobroci Q, a wiec przy wasko-pasmowych charakterysty¬ kach czestotliwosciowych.W ukladach bez sprzezen zwrotnych duze war¬ tosci dobroci Q przy jednoczesnej dobrej stalosci wspólczynnika przenoszenia uzyskuje sie kosztem ekstremalnej rozbudowy ukladu lub bardzo tru¬ dnego procesu wykonawczego. Wspólna wada wszystkich ukladów jest stala czasowa odpowiedzi 852303 85230 4 ukladu na -pojawienie sie lub zmiane sygnalu, której wielkosc jest w przyblizeniu odwrotnie proporcjonalna do szerokosci pasma czestotliwosci Al.Ksztalt charakterystyki czestotliwosciowej z re¬ guly znacznie rózni sie od prostokatnego. Uzyska¬ nie ksztaltu charakterystyki czestotliwosci zblizo¬ nego do prostokatnego mozliwe jest jedynie za po¬ moca kaskadowego laczenia czlonów selektywnych o róznych czestotliwosciach srodkowych.Celem wynalazku jest zrealizowanie urzadzenia do formowania charakterystyki czestotliwosciowej toru sygnalu zmiennego o okreslonym ksztalcie stalym w funkcji czasu umozliwiajacego nadanie jej wlasciwosci pasmowych wzglednie dolnoprze- pustowych lub- górhoprzepustowych w prostym ukladzie pozbawionym elementów indukcyjnych oraz dodatnich i ujemnych sprzezen zwrotnych, zapewniajacych wiekszosc zalet dotychczasowych rozwiazan ukladów selektywnych czestotliwoscio- wo o bardzo duzyoh dobrociach i selektywnó- sciach granicznych przy wyeliminowaniu ich wad i ograniczen.Cel ten zostal osiagniety w urzadzeniu wedlug Wynalazku, zgodnie z którym do toru sygnalu zmiennego o zadanej i stalej lub prawie stalej zawartosci harmonicznych wlaczony jest uklad o regulowanej transmitancji zmiennej w funkcji wyprostowanego sygnalu elektrycznego doprowa¬ dzonego z ukladu przetwornika czestotliwosciowo- -napieciowego dolaczonego do toru sygnalu zmien¬ nego, oddzialywujacego na wartosc transmitancji ukladu o regulowanej transmitancji i formujacego charakterystyke przenoszenia toru sygnalu zmien¬ nego w funkcji czestotliwosci o ksztalcie pasmo¬ wym wzglednie dolno- lub górnoprzepustowym.Uklad o regulowanej transmitancji zawiera ele¬ menty o rezystancji zmiennej -w funkcji doprowa¬ dzonego napiecia lub pradu polaczone w ukladzie regulowanego tlumika. W ukladzie tym wielkoscia zmienna w funkcji sygnalu sterujacego jest sto¬ sunek amplitudy sygnalu wyjsciowego do wejscio¬ wego tego ukladu.Uklad o regulowanej transmitancji wyposazony jest równiez w elementy o rezystancji zmiennej w funkcji doprowadzonego napiecia lub pradu po¬ laczone w ukladzie regulowanych przesuwników fazy z sumowanymi lub odejmowanymi sygnalami wyjsciowymi, przez co wektory sygnalów wyjscio¬ wych przesuwników fazy w ukladzie tym sumuja sie lub odejmuja na jego.wyjsciu. Uklad o regu¬ lowanej transmitancji zawiera stopnie wzmacnia¬ jace o wzmocnieniu zmiennym w funkcji wypro¬ stowanego sygnalu elektrycznego napiecia lub pradu doprowadzonego z ukladu przetwornika cze- stotliwosciowo-napieciowego.Korzysci techniczne wynikajace z zastosowania urzadzen rozwiazanych wedlug wynalazku dla ukladów o pasmowej charakterystyce przenosze¬ nia sa nastepujace: Urzadzenia umozliwiaja uzy¬ skanie ekstremalnie waskiego pasma czestotliwo¬ sci sygnalów przepuszczanych lub nieprzepuszczal¬ nych przez uklad, auasiprostokatnego ksztaltu cha¬ rakterystyki czestotliwosciowej o plaskim ekstre¬ mum i prawie prostopadlych zboczach, jak rów¬ niez realizuja plynna zmiane czestotliwosci srod¬ kowej pasma w granicach dekad przy zmianie wartosci jednego elementu rezystancyjnego bez zmiany wspólczynnika przenoszenia ukladu. Do- datkowe zalety to: plynna regulacja szerokosci pa¬ sma przepuszczonego lub nieprzepuszczanego przez uklad bez zmiany wspólczynnika przenoszenia, latwosc ksztaltowania charakterystyki czestotliwo¬ sci dla sygnalów o czestotliwosciach mniejszych i wiekszych od czestotliwosci skrajnych pasma przepuszczanego lub nieprzepuszczanego i stala i niezalezna od szerokosci pasma czestotliwosci stala czasu ukladu.Uklady dolnóprzepustowe i górnoprzepustowe zrealizowane wedlug wynalazku odznaczaja sie ta¬ kimi zaletami technicznymi, jak: moznosc uzyska¬ nia charakterystyki przenoszenia o ksztalcie zbli¬ zonym do skoku jednostkowego dla czestotliwosci granicznej, plynna regulacja nachylenia charak¬ terystyki przenoszenia przy czestotliwosci granicz¬ nej bez zmiany wspólczynnika przenoszenia ukla¬ du dla czestotliwosci mniejszych i wiekszych od tej czestotliwosci oraz plynna zmiana czestotliwo¬ sci granicznej ukladu w zakresie dekad poprzez zmian$ wartosci jednego elementu rezystancyjnego bez zmiany wspólczynników przenoszenia w za¬ kresie przepustowym i zaporowym.Wspólna zaleta urzadzen jest latwosc przejscia z charakterystyki pasmowo-przepustowej na pa- smowo-zaporowa wzglednie na dolno- lub górno- przepustowa lub odwrotnie.Przedmiot wynalazku zostanie blizej objasniony w oparciu o rysunki, na których fig. 1 przedsta¬ wia schemat ideowy urzadzenia wedlug wyna¬ lazku, a fig. 2 ilustruje jeden z przykladów wy¬ konania tego urzadzenia.Jak to przedstawia fig. 1, do toru 1 sygnalu zmiennego o okreslonej i stalej lub prawie stalej w czasie zawartosci harmonicznych, wlaczony jest uklad 2 o transmitancji regulowanej, zmiennej w funkcji wyprostowanego sygnalu elektrycznego — napieciowego lub pradowego, doprowadzonego z ukladu 3 przetwornika czestotliwosci sygnalu zmiennego w torze 1 na napiecie wyprostowane.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku zostanie blizej omówione w oparciu o przyklad wykonania pokazany na fig. 2. W ukladzie tym jako elementy o wartosci rezystancji zmiennej w funkcji dopro¬ wadzonego sygnalu napiecia wyprostowanego za¬ stosowane sa dwa tranzystory polowe, n-kanalo- wy Tl i p-kanalowy T2. Bramki obu tranzysto¬ rów polaryzowane sa wstepnie w obwodach zródel napieciami stalymi w taki sposób, by rezystancje ich obwodów dren-zródlo byly zblizone do maksy¬ malnych i znacznie wieksze od rezystancji szere¬ gowej dzielnika R. Do obwodów bramka-zródlo tych tranzystorów doprowadzony jest poprzez dio¬ dy zabezpieczajace sygnal elektryczny z wyjscia przetwornika czestotliwosc-napiecie 3.Ujemny sygnal wyjsciowy przetwornika 3 do¬ prowadzony jest do bramki tranzystora Tl i zmniejsza rezystancje jego obwodu dren-zródlo do wartosci znacznie mniejszej od wartosci rezy¬ stancji szeregowej dzielnika R. Odpowiednio do¬ datni sygnal wyjsciowy przetwornika 3 redukuje 40 45 50 55 6085230 6 rezystancje obwodu dren-zródlo tranzystora T2.W wyniku tego transmitancja ukladu 2 jest bar¬ dzo bliska jednosci jedynie dla czestotliwosci fQ ± AfQ odpowiadajacej zerowemu lub zblizonemu do zera sygnalowi wyjsciowemu przetwornika 3.Przy czestotliwosci sygnalu zmiennego w torze 1 f fo i f < fo transmitancja ukladu 2 osiaga war¬ tosci znacznie mniejsze od jednosci, zalezne od stosunku rezystancji tranzystora Tl lub T2 do re¬ zystancji szeregowej dzielnika R.Przetwornik czestotliwosci sygnalu w torze 1 na odpowiadajaca jej wartosc sygnalu napiecia badz pradu wyprostowanego wykonany jest w po¬ staci ukladu detektora fazoczulego, szczególowo omówionego w polskim patencie Nr 67418, do któ¬ rego jednego wejscia doprowadzony jest sygnal toru 1 poprzez kolowy przesuwnik fazy, a do dru¬ giego tenze sam sygnal, lecz przeksztalcony na fale prostokatna i stanowiacy sygnal odniesienia detektora. Wyprostowany sygnal wyjsciowy de¬ tektora fazoczulego w takim polaczeniu jest funk¬ cja czestotliwosci sygnalu w torze 1. Jego war¬ tosc przechodzi przez zero przy wartosci czestotli¬ wosci sygnalu fQ odpowiadajacej przesunieciu fazy n obu sygnalów wejsciowych detektora o —- ra- diana (dla sygnalu sinusoidalnego) lub zblizonej do — radiana (dla sygnalu niesinusoidalnego).A Dla czestotliwosci sygnalu w torze 1 róznej od f sygnal wyjsciowy detektora przyjmuje wartosci dodatnie lub. ujemne odpowiednio dla f f0 i f < < fQ. Sygnal wyjsciowy detektora przed doprowa¬ dzeniem do ukladu 2 wzmacniany jest przez wzmacniacz pradu stalego, którego wspólczynnik wzmocnienia moze byc regulowany za pomoca re¬ zystancji zmiennej PI, co odpowiada regulacji szerokosci At bramki czestotliwosciowej.Przestrajanie czestotliwosci srodkowej bramki fQ uzyskiwane jest za pomoca rezystancji regulowa¬ nej PI poprzez zmiane czestotliwosci której odpo- n wiada kat przesuniecia fazowego o — radiana obu sygnalów wejsciowych detektora fazoczulego i zerowe napiecie wyjsciowe przetwornika 3.Poprzez usuniecie z ukladu 2 jednego z tranzy¬ storów polowych Tl lub T2 bramka czestotliwo¬ sciowa pasmowo-przepustowa zamieniana jest na bramke dolnoprzepustowa lub górnoprzepustow^ o charakterze przejscia zblizonym do skoku jed¬ nostkowego.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc zasto¬ sowane w pomiarowych ukladach elektronicznych, w których wartosc czestotliwosci sygnalu o stalej zawartosci harmonicznych (sinusoidalnego, trape¬ zowego, kwadratowego, prostokatnego, trójkatnego itp.) jest informacja znaczaca dla wyniku pomia¬ ru. W szczególnosci dotyczy to ukladów nadmia¬ rowych i niedomiarowyeh przetworników wielko- sci nieelektrycznych na wielkosci elektryczne, sto¬ sowanych w systemach automatycznej regulacji lub sterowania przebiegiem przemyslowych proce¬ sów technologicznych, w których wielkoscia elek¬ tryczna odwzorowujaca kontrolowana wielkosc io nieelektryczna jest czestotliwosc sygnalu elek¬ trycznego. PL