169325. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés előnyösen legalább 2 MHz frekvencia tartományú AC/DC átalakítókhoz

3 169325 4 A mérőműszerekben egyik gyakran alkalmazott kapcsolási elrendezést az 1. sz. ábra mutatja, ahol ME műveleti erősítőt, D'i diódát, C kondenzátort, Ri-R3-ig ellenállásokat, A pedig az osztót jelenti. Az 1. ábrában ismertetett kapcsolási elrende- 5 zésbôl kitűnik, hogy a szaggatott vonallal jelzetten belüli áramköri elemekből álló áramkör — ME műveleti erősítő, Di dióda, R1-R3 ellenállás- lényegében egy szinuszos félhullámú egyenirányító, ezt egészíti ki a C kondenzátor. 10 A vázolt kapcsolási elrendezés működése a következő. A félhullámú egyenirányító áramkör BE bemenetén levő negatív periódusban megjelenő jel pozitív csúcsfeszültségére tölti fel a C kondenzátort. Ha negatív csúcsfeszültségnél pozitívabb jel 15 van jelen a BE bemeneten, akkor a Dt

dióda lezár és a C kondenzátor az R2

ellenálláson kezd kisülni. Ez a folyamat periódusonként ismétlődik. Az 1. ábrában vázolt kapcsolási elrendezés működéséből következik, hogy a mérés pontossága 20 attól függ, hogy a szinuszgörbe feltöltési szakasza minél kisebb legyen. Nagyfrekvenciás szinuszjelek esetén az azonos pontosság eléréséhez a feltöltési idő lineárisan csökken. Ezt a csökkenést az alkalmazott ME műveleti erősítő egy meghatározott 25 frekvencia tartományon túl (20 kHz) követni nem tudja és ebből következik, hogy a pontatlansága lényegesen megnő. A kapcsolási elrendezésből kitűnik, hogy kisfrekvenciák esetén a mérési pontosságot az szabja 30 meg, ha a feltöltési szakasz minél kisebb, tehát így a feltöltési idő gyors, azonban ezt a gyorsaságot az ME műveleti erősítő ismét nem tudja követni. Mindezekhez hozzájárul még az alkalmazott Dt dióda állandó hibája is, ugyanis az ME műveleti 35 erősítő a Di dióda nyitóirányú feszültségét ME műveleti erősítő erősítési tényezőjére csökkenti, és ez a feszültség különbség a kimeneten mint konstans hibajel állandóan jelen van. 40 Ezen hibajel csökkentése úgy lehetséges, hogy növelik az ME műveleti erősítő erősítési tényezőjét, azonban ez azt eredményezi, hogy a feltöltési folyamat lelassul és a kapcsolási elrendezés mérési pontossága is romlik. Ez abból a műszaki ellent- 45 mondásból fakad, hogy a nagyobb erősítési tényezőjű műveleti erősítő sebessége kisebb, és fordítva. Következésképpen a kapcsolási elrendezés mérési pontossága kisebb frekvenciák, pl. 10 kHz alatt is romlik. 50 A Dj dióda hibájának a csökkentése azonban nem jelenti a mérési pontosság növelését, ugyanis a Dj diódából eredő hibát csökkenteni lehet nagyobb erősítési tényezőjű erősítők alkalmazásával. De éppen a fenti tényből következik, hogy a 55 nagyobb erősítésű, többezerszeres műveleti erősítők kapcsolási sebessége erősen lecsökken, tehát további hibaforrásként szolgálnak. Az ismertetett kapcsolási elrendezésből egyértelműen kitűnik, hogy a váltakozó feszültség mé- 60 rési pontossága ezen az úton nem növelhető, tehát felmerül egy olyan műszaki igény, hogy a váltakozó feszültséget kevés elemből álló kapcsolási elrendezéssel, az egyenfeszültséget megközelítő pontossággal lehessen mérni. 65 Az általunk kidolgozott kapcsolási elrendezés kevesebb ismert elemekből van felépítve, mely lehetővé teszi legalább 2 MHz frekvencia tartományú váltakozó feszültség jobb mint 10~3 pontos értékű egyenfeszültséggé való átalakításra alkalmas AC/DC átalakítók előállítására. A kapcsolási elrendezés az ismertekhez viszonyítva eltér és a kiviteli példákban az ismert elemek mellett legalább ezerszeres erősítésű és lOnsec átkapcsolása sebesség alatti digitális komparátort és kapuzott áramgenerátort, illetve a 2—3. sz. kiviteli példák esetében monostabil multivibrátort és VAGY kapuáramkört alkalmazunk. A találmány egyik kiviteli példáját a 2. sz. ábra mutatja be, ahol a K digitális komparátort, Gt kapuzott áramgenerátort, E erősítőt, I integrátort, A pedig feszültségosztót jelenti. A kidolgozott kapcsolási elrendezés szerint a K digitális komparátor kimenete a G kapuzott áramgenerátoron keresztül az I integrátor bemenetére van kötve. Az ugyanezen egység kimenete pedig az E erősítőn és egy A feszültségosztón keresztül a kapcsolási elrendezés kimenetére csatlakozik. Az E erősítő kimenete a K digitális komparátor további bemenetére van kötve. A 2. sz. ábrában ismertetett találmány szerinti kapcsolási elrendezés égy kiviteli példája a következőképpen működik. Ha a K digitális komparátor bet

bemenetén a váltakozó feszültség pozitívabb mint az ugyanezen egység be2

bemenetén, akkor a K digitális komparátor kimenetén logikai 1 szint van. A logikai 1 szint bekapcsolja a G kapuzott áramgenerátort. Az áramgenerátor jelét az I integrátor integrálja. Ez mindaddig tart amíg az E erősítő kimenetén megjelenő jel azonos lesz a K digitális komparátor bej bemenetén levő feszültséggel. Ekkor a K digitális komparátor kimenetén logikai 0 szint jelenik meg, ez kikapcsolja a G kapuzott áramgenerátort. Az ismertetett működés az egész mérés ideje alatt folyamatos és periódusonként ismétlődik egészen addig, amíg a kapcsolással jellemző pontossággal az E erősítő kimenetén levő jel meg nem közelíti a K digitális komparátor bemenetére érkező jelek csúcsértékét. Az A feszültségosztó az E erősítő kimenetén megjelenő csúcsfeszültség jelét leosztja a szinuszos jelnek megfelelő effektív feszültség értékére. Az első kiviteli példában kidolgozott AC/DC átalakító frekvencia tartományát és pontosságát lényegesen kiterjeszti a második kiviteli példában bemutatott kapcsolási elrendezés. Az általunk kidolgozott találmány szerinti kapcsolási elrendezés második kiviteli példáját a 3. sz. ábra mutatja be, ahol az MM monostabil multivibrátort, a V pedig logikai VAGY kapuáramkört jelenti. A K digitális komparátor kimenete egyrészt a V logikai VAGY kapuáramkörön, másrészt egy MM monostabil multivibrátoron keresztül és a V logikai VAGY kapuáramkörön keresztül a G kapuzott áramgenerátor bemenetére van bekötve. A 3. sz. ábrában bemutatott kapcsolási elrendezés működése pedig a következő. A K digitális komparátor kimenetén megjelenő jel a V logikai 2