152449. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés hibaérzékelő és kijelző és/vagy beavatkozó áramkör működtető folyamatának meggyorsítására
9 152449 10 egyszerű módja is be van rajzolva közepeiő Rs poteneióméterrel. Ha az Up figyelendő feszültség névértéke és vele együtt az Uy refrenciafeszültség széles határokon belül változik vagy változtatható kell, hogy legyen, úgy a differenciálerősítő két ágában folyó kollektoráram' (közelítően az emitteráram) és így az érzékenység is szélsőségesen változik. Különösen súlyos a helyzet akkor, ha az UF figyelendő feszültség középértéke zérus, ill. zérustól kevéssel eltérő értéktől egy aránylag magas értékig változik, ill. változtathatóvá kell tenni. Ez esetben az alábbi összefüggésnek kell eleget tenni: Up = Us« + R£12 (lei + Ie 2 ) és Uy = U6e2 + R E12 (I el + I e2 ). Mivel U 6e i és U&e2 feszültségek elhanyagolhatók első közelítésben, Up figyelendő feszültséggel a munkaponti áram: Iel-j-I c2 lineárisan nő. Az Up figyelendő feszültség névértékének változtatása és fixált Iel = I e2 munkapont esetén R B12 em;tterellenállást átkapcsolhatóan, ill. potencióméteresen lehet kiképezni. Nehézséget jelent ilyen esetben, hogy az UF figyelendő feszültség névértéke és az Uy referencia feszültség üzem közbeni együttes változásának lehetősége, ill. szüksége esetén ilyen kapcsolás nem használható, másrészt bonyolultabb az áramkör. Fő nehézség a kis UF figyelendő feszültség értékeknél, ill. alacsony R£12 emitterellenállás értékénél a nagyon rossz zérus és hőmérsékleti stabilitás. Az egyik oldalra felírva az áramstabilitási tényezőt: S; =dlc (1 + h21e ) (R B + R B ) dicső Rß + RB (1 + h21c) ahol Rß a bázis egyenáramú körének ellenállása a bázis és hideg pont között. A mi esetünben Rs = Rbi + a figyelendő feszültségforrás belső ellenállása; és a referencia oldalon RB = Rft2 + a referencia feszültségforrás belső ellenállása. Az RE az egy tranzisztorra vonatkoztatott emitterellenállás: RE = 2REl2 . A h 2 ie az adott munkapontban levő áramerősítési tényező. Ez két vagy több fokozatú emitterkövető láncnál az egyes h21 e értékek szorzata közelítőleg. ICBO a kollektor-bázis visszáram. Látható, hogy abban az esetben, ha UF nagyon kicsi, az RE12 emitterellenállás is nagyon kis értékű és mivel RE <KRB, ebben az esetben az áramstabilizálási tényező az S; = = (dI c/dIcßo) = 1 + h 2ic, a legrosszabb elképzelhető érték lesz; másképpen álc = (1 + h 21c ) dlcBo = dlcBO = dI C EO kollektor-emitter visszáram változással lesz egyenlő. Ez a helyzet kétfokozatú emitterkövető láncnál SÍ = 103 nagyságrendű rendkívül rossz értéket ad és a rendszer használhatatlanul instabil. Relatív alacsony UF figyelendő feszültségnél — pl. tranzisztoros megoldásnál mintegy 10 V alatt — az erős instabilitást és a többi felsorolt nehézségeket meg lehet szüntetni a 4. ábra alapkapcsolása szerint, A közös RBl2 emitterellenállás hideg végződése nem az Uß tápforrás zérus potenciálú végződésre kötődik (a rajzon —pn—p tranzisztoroknál ez a pozitív sarok), hanem egy, az Uß tápforrással sorosan kapcsolt — azzal összeadódó feszültségű — U# segédfeszültségforrásra, amely célszerűen kb. azonos vagy kevéssel nagyobb fe-5 szültségű Uß tápfeszültség forrásnál. Ilyen módon, elhanyagolva a soros RJI, ill. R&2 ellenállásokon eső feszültséget: Up = Ubei + Rfi21 (lei + I<-2 — UH és Uy = = Ube2 + Rfil2 (lei + I«2 ) — U H - Ubei és U&é~2 10 feszültségek elhanyagolásával, feltéve továbbá azt, hogy UF ->^U H ^> U v ; belátható, hogy Iel + + Ie2 munkaponti áram gyakorlatilag nem függ Up figyelendő feszültség, ill. Uy referenciafeszültség értékétől. A valóságban az előbbi 15 egyenlőtlenség természetesen nem áll fenn, de pl. Up figyelendő feszültség értékét 0 és 10 V között változtatva és U H segédfeszültségforrás értékét pl. 50 V-ban állapítva meg, a munka-20 ponti áram lei + Ie2 35 40 45 UF •u Rei2 — alapján max. 20%-ot változik, amely elhanyagolhatóan kicsi az érzékenységváltozás szempontjából. így az Up figyelendő feszültség névértékének az Uy 25 referencia feszültséggel együtt történő menetközbeni erős változása esetén sem kell semmilyen átkapcsolás. A 4. ábra szerinti segédfeszültség alkalmazásával S; áramstabilizálási tényező jelentősen megjavul és lecsökken az 30 ideális egység körüli érték közelébe. így pl. UF = 1V névértéknél és az lei + I e2 — 100 mA munkaponti áram esetén a soros R&i = R&2 = 1 kohm ellenállással a 3. ábra szerinti kapcsolásban Rfii2 — UP 1 V 10 ohm szüklei + Ie2 0,1 A séges és Tia, Tlft tranzisztoroknál h 21e = 50 értéket felvéve, szorzatuk h2 ie = 2500 és így 2,5-103.1,01-103 2,52-106 SÍ OO 100, 103 + 2,5-103-10 2,6-10* míg a 4. ábra javított kapcsolásában RB12 UP + U B 51 V lei i Ie2 = 510 ohm és Rf,i — R&2 0,1 A 1 okhm értéket véve itt is: S,-2,5-103 (10 s+ 0,51-103) 3,77-10« öá 3, 50 103+ 5,1-102-2,5-103 1,27-106 amely már kielégítő stabilitást eredményez, A 3., ill. 4. ábra szerinti kapcsolás a jelfogók és differenciálerősítő elemeinek megválasztásától függő megszólalási UF alapérzékenységgel 55 rendelkezik (pl. +0,2 V). Az alapérzékenység egyszerű módon és könnyen számolhatóan lerontható az egyes tranzisztorok, ill. emitterkövető láncok emittercsoportjai (ex, e2) és a közös R£ i2 emitterellenállás közé iktatott, cél-60 szerűen szimmetrikus RE i és R E2 ellenállásokkal. A AU'F alapérzékenység változás ilyen módon pontosan számítható, az AU'p = lei REI ~ = Ie2 Rß 2 lesz szimmetrikus esetben, Ez a AU'p alapérzékenység változás adódik hozzá a AUF 65 alapérzékenység feszültséghatárához. Az ilyen
