188374. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés biporalis, kapcsoló üzemű műveleti erősítőhöz
1 2 188 374. Egy általánosan használható teljesítményerősítő fontos jellemzői a linearitás és a hatásfok. A legjobb hatásfokot kapcsolóüzemben működő végfokozattal lehet elérni. Az első térnegyedben működő kapcsolóüzemű teljesítmény átalakítók - 5 pl. tápegységek - kimeneti feszültségét lehet pl. feszültséggel vezérelni, azonban a linearitásuk különösen kis kimenőfeszültségnél nem megfelelő. Nyilvánvaló, hogy az erősítő karakterisztikája a nullátmenet körül csak akkor lesz lineáris, ha az 10 erősítő bipoláris kimenetű. Bipoláris kimenetűek a híd, ill. félhíd kapcsolású szervóerősitők, amelyek kapcsolóüzemben működnek, ezek azonban lineáris erősítőként csak bonyolult kiegészítésekkel alkalmazhatók. 15 Bipoláris kivitelt, megfelelő linearitást biztosítanak az analóg teljesítményerősitők, ill. tápegységek. Ilyen például a Hewlett Packard cég Bipolar Power Supply/Amplifier sorozata, vagy a KEPCO cég BOP jelzésű tápegységei. Ezek azonban analóg 20 végfokozatot alkalmaznak, ennek megfelelően alacsony hatásfokúak. Kapcsolóüzemű, alacsonyfrekvenciás lineáris erősítő leírása található a Deushes Patentamt 2 050 002 számú, „Linearer D Niederfreqvenzver- 25 stärker” c. 1971. május 19-én közzétett leírásában. Az ismertetett megoldás hiányossága, hogy nem alkalmaz a kimenetről a bemenetre negativ visszacsatolást és erre nem is alkalmas. Jelentős hátrány, hogy az átviteli jellemzőket, pl. a linearitást az 30 alkalmazott pulzusszélesség modulátor jellemzői alapvetően meghatározzák. További hiányosság a bonyolult felépítés. A találmány szerinti megoldás csökkenti az ismert megoldások hátrányait, lehetővé teszi egyen- 35 feszültségről működő, kapcsolóüzemű végfokozattal rendelkező lineáris, visszacsatolt erősítő realizálását. A találmány szerinti megoldás lényege, hogy a bemeneti és a kimeneti jel különbségéből adódó, 40 felerősített hibajel abszolútértékével vezérel egy. impulzusszélesség modulátort, amely egyszerű kapuáramkörökön keresztül vezérli az elektronikus kapcsolókat. Egy előjelfigyelő a felerősített hibajel polaritásának megfelelően úgy vezérli a kapuáramkö- 45 röket, hogy az impulzusszélesség modulátor kimeneti jele vagy a pozitív vagy a negatív tápfeszültségre kapcsolódó elektronikus kapcsolót zárja, megakadályozva az egyszerre történő bekapcsolást. A találmány szerinti megoldás a kapcsolási el- 50 rendezés összegző pontjáról, amely lényegében a kimenet, negatív visszacsatolást alkalmaz a bemenetre, biztosítva az ezzel járó közismert előnyöket, például azt, hogy az impulzusszélesség modulátor jellemzőinek hatása a visszacsatolt erősitő jellem- 55 zőire elenyésző, így jóval egyszerűbb, takarékosabb felépítésű lehet. A találmány tárgya tehát kapcsolási elrendezés bipoláris kapcsolóüzemű műveleti erősítőhöz, ahol a pozitív tápfeszültség elektronikus kapcsolón ke- gg resztül közvetlenül, vagy első áramkorlát beiktatásával, összegző pontra csatlakozik, amely összegző pont egy második áramkorlát közbeiktatásával vagy közvetlenül egy második elektronikus kapcsolón keresztül a negatív tápfeszültségre van kapcsolva. A kapcsolási elrendezés kimenete közvetlenül vagy aluláteresztő közbeiktatásával az összegző pontra csatlakozik. A kapcsolási elrendezésre jellemző, hogy az összegző pont visszacsatoló hálózaton keresztül különbségképző egyik bemenetére csatlakozik, ahol a különbségképző másik bemeneté a kapcsolási elrendezés bemenete, míg kimenete hibajelerősítő bemenetére van csatlakoztatva. A hibajelerősítő kimenete egy előjelfigyelő és egy abszolútértékképző közösített bemenetére csatlakozik, amely abszolútértékképző kimenete impulzusszélesség modulátor bemenetére van kapcsolva, és amelynek kimenete kapuáramkörök közösitett bemenetére csatlakozik. Az első kapuáramkör kimenete az első elektronikus kapcsoló, a második kapuáramkör kimenete a második elektronikus kapcsoló vezérlő bemenetére csatlakozik, amely kapuáramkörök vezérlő bemenetei az előjelfigyelő megfelelő kimenetére csatlakoznak. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést részletesebben rajzok alapján ismertetjük, amelyek a következők: az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egyik kiviteli alakját, a 2. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés másik kiviteli alakját ábrázolja. Az 1. ábrán látható kivitelű kapcsolási elrendezésnél a pozitív tápfeszültség első 1 elektronikus kapcsolón keresztül vagy első 2 áramkorlát közbeiktatásával 3 összegző pontra csatlakozik, amely 3 összegző pont egy második 4 áramkorlát közbeiktatásával vagy közvetlenül egy második 5 elektronikus kapcsolón keresztül a negativ tápfeszültségre van kapcsolva. A kapcsolási elrendezés 7 kimenete közvetlenül vagy 6 aluláteresztő közbeiktatásával a 3 összegző pontra csatlakozik. A kapcsolási elrendezésre jellemző, hogy a 3 összegző pont 8 viszszacsatoló hálózaton keresztül 9 különbségképző egyik bemenetére csatlakozik, ahol a 9 különbségképző másik bemenete a kapcsolási elrendezés 10 bemenete, míg kimenete 11 hibajelerősítő bemenetére van csatlakoztatva. A 11 hibajelerősítő egy 12 előjelfigyelő és egy 13 abszolútértékképző közösített bemenetére csatlakozik. A 13 abszolútértékképző kimenete 14 impulzusszélesség modulátor bemenetére van kapcsolva, amelynek kimenete első és második 15,16 kapuáramkör közösített bemenetére van kötve. Az első 15 kapuáramkör kimenete az első 1 elektronikus kapcsoló, a második 16 kapuáramkör kimenete a második 5 elektronikus kapcsoló vezérlő bemenetére csatlakozik. Az első és második 15, 16 kapuáramkör vezérlő bemenetei a 12 előjelfigyelő megfelelő kimeneteire csatlakoznak. A 2. ábrán látható kiviteli alaknál az első 15 kapuáramkör és a második 16 kapuáramkör önmagában ismert módon, egymástól eltérően vannak kialakítva. Vezérlő bemenetűk közösítve van, amely az önmagában ismert módon kialakított, egy kimenettel rendelkező 12 előjelfigyelő kimenetére csatlakozik. A 12 előjelfigyelő és/vagy első és második 15, 16 kapuáramkör működtetése önmagában ismert időzítő áramkör alkalmazásával 14 impulzusszélesség modulátor jelével szinkronizálva van. 2
