181182. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés műveleti erősítőkkel felépített differencia erősítő szimmetria erősítése felső frekvenciahatárának növelésére
3 181182 4 nyire van visszacsatolással beállítva, gondoskodni kell a megfelelő stabilitásról. Ennek egyik ismert módja az, hogy a műveleti erősítő első, legalacsonyabb frekvenciájú pólusát külső áramköri elemmel olyan frekvenciára csökkentik, hogy a következő, második pólus frekvenciáján az erősítés megfelelő biztonsággal 1-nél kisebb legyen. A 2. ábrán a szaggatott vonal jelzi a kompenzálás előtti nyílthurkú erősítés frekvenciamenetét a pi és p2 pólusokkal. A kompenzálás után a pi pólus a p\ frekvenciára tolódik, míg a pj pólus frekvenciáján az erősítés az egységnyi erősítés, vagyis a 0 dB-hez tartozó vonal alá kerül. Ezzel azonban az a hátrány is jelentkezik, hogy a szimmetrikus erősítés felső frekvenciahatára a pj pólus frekvenciájának lecsökkentése következtében szintén lecsökken. A 2. ábrán a műveleti erősítő nyilthurkú, kompenzálatlan Ad erősítésre visszacsatolt erősítésének frekvenciahatára fi, míg a kompenzálás után f2 értékre csökken. A találmányunk elé célul tűztük ki a bevezetőben leírt erősítő szimmetrikus erősítésére vonatkozó felső frekvenciahatárának a nyilthurkú, kompenzálatlan erősítőre vonatkozó frekvenciahatárig történő növelését oly módon, hogy eközben megőrizzük a megfelelő zavarelnyomást biztosító aszimmetrikus erősítést. Találmányunk azon a felismerésen alapszik, hogy az aszimmetrikus jelként jelentkező zavarok frekvenciája az átviteli tartomány alsó részén, a hálózati frekvencia nagyságrendjébe esnek, ezért nem szükséges az aszimmetrikus erősítést a teljes frekvenciatartományban egységnyi értéken tartani. A felső frekvenciahatár közelében az aszimmetrikus erősítést meg lehet növelni úgy, hogy a szimmetrikus erősítés kompenzálatlan frekvenciamenetét az aszimmetrikus erősítés frekvenciamenete a pi és p2 pólusok közötti szakaszon messe. Ekkor biztosítható az, hogy a p2 pólus frekvenciáján a szimmetrikus erősítés kisebb legyen, mint az aszimmetrikus erősítés, így geijedés már nem jön létre, az erősítő stabil lesz. A kitűzött célt a bevezetőben ismertetett differencia erősítőnél a találmány szerint úgy értük el, hogy az osztólánc szimmetriapontjában osztáspont van kiképezve és ezen osztáspont, valamint egy állandó feszültségű pont közé kondenzátor van kötve. A találmány szerinti reaktáns áramköri elem beiktatásával azt értük el, hogy magasabb frekvenciákon aszimmetrikus jel esetén az osztólánc nem lesz árammentes, hanem a kondenzátoron keresztül az állandó feszültségű pont, például földpont, vagy valamilyen tápfeszültségű pont felé áram folyik és az aszimmetrikus jel is leosztással jut a műveleti erősítők invertáló bemenetére. A leosztott visszacsatolás következtében pedig az erősítés az egységnyi érték fölé nő a frekvencia függvényében. A kondenzátor beiktatásával keletkezett pólusfrekvenciát úgy kell megválasztani, hogy a 6 dB/oktáv meredekséggel növekvő aszimmetrikus erősítés egyenese a műveleti erősítő nyílthurkú, kompenzálatlan erősítésének frekvenciamenetét biztonsággal a második p2 pólus előtt, de az első pi pólus után messe. A kondenzátornak az osztólánc szimmetriapontjában történő beiktatásával a szimmetrikus erősítésnek sem a nagysága, sem a frekvenciamenete nem változik meg, viszont elhagyható a pj pólusnak a p'i frekvenciára történő kompenzálása és ezért az Ad erősítésre visszacsatolt szimmetrikus erősítés felső frekvenciahatára az f2 frekvencia helyett a magasabb fi frekvencia lehet. A találmány ‘szerinti kapcsolási elrendezést az alábbiakban egy kiviteli példa kapcsán ismertetjük részletesebben. A rajzokon az 1. ábra a bevezetőben leírt ismert differenciaerősítő kapcsolási vázlata, a 2. ábra a szimmetrikus és az aszimmetrikus erősítést mutatja a frekvencia függvényében, a 3. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés kiviteli alakja. Az 1. ábrán látható ismert differencia erősítő első és második Ej és E2 műveleti erősítőket tartalmaz, amelyeknek a nem-invertáló Bei és Be2 bemenete a differencia erősítő bemenetei. Az Ei és E2 műveleti erősítők kimenete közé R!, R2 és R3 ellenállásokból álló osztólánc van beiktatva. Az Rj és R2 ellenállások azonos értékűek és az Rj ellenállás értékéhez való viszonyuk határozza meg a szimmetrikus erősítésre vonatkozó negatív visszacsatolás illetve gyakorlatilag az erősítés mértékét. Ennek megfelelően az Rí és R3, illetve R2 és R3 ellenállások közötti szimmetrikus osztáspontok az Ei illetve E2 műveleti erősítők invertáló bemenetével vannak összekötve. Az Ej és E2 műveleti erősítők kimenete, továbbá egy harmadik E3 műveleti erősítő bemenetéivel is össze vannak kötve. Az E3 műveleti erősítő kimenete alkotja a differencia erősítő kimenetét. A 3. ábrán látható találmány szerinti kapcsolási elrendezés abban tér el az 1. ábra szerinti ismert differencia erősítőtői, hogy a szimmetrikus osztólánc középső R3 ellenállása helyett két, egymással egyenlő R4 és R5 ellenállás van. így az ezek közötti osztáspont az osztólánc szimmetriapontja. Ebben az osztáspontban a differencia erősítő szimmetrikus vezérlése esetén feszültség nem jelenik meg, ezért az erre kapcsolt áramköri elem a szimmetrikus erősítésre nincs befolyással. Aszimmetrikus vezérlés esetén az E! és E2 műveleti erősítők kimenetén megjelenő feszültség megjelenik az osztólánc szimmetriapontjában, ezért a bekapcsolt áramköri elem az aszimmetrikus erősítést befolyásolja. Az osztólánc szimmetriapontjában levő osztáspont valamint egy állandó feszültségű pont közé C kondenzátor van kapcsolva. Az állandó feszültségű pont előnyösen a készülék földpontja, de köthető a C kondenzátor bármilyen más pontra is, amely azonban váltakozó feszültség szemponljából földpotenciálúnak tekinthető. A C kondenzátor kapacitását úgy kell megválasztani, hogy az osztólánc Rí, R2, R4 és R5 ellenállásaival alkotott időállandó az egységnyi erősítésű, vagy 0 dB-es erősítésű egyenesen (2. ábra) egy olyan frekvenciájú p3 pólus jöjjön létre, amelyből kiinduló 6 dB/oktáv meredekségű egyenes az Ei illetve E2 műveleti erősítő nyilthurkú erősítésének szaggatott vonallal rajzolt görbéjét a pi és p2 pólusok között messe. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
