189032. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés frekvencia kétszerezésére 50%-os kitöltési tényezővel, előnyösen statikus inverterekhez
1 139 032 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés frekvencia kétszerezésre 50 %-os kitöltési tényezővel, változó bemeneti frekvencián, amelyben a bemeneti jel két integrátort hajt meg, melyek integrálási állandója I : 2 arányban változik a bemeneti jel fázishelyzetétől függően. Ismeretes, hogy a frekvencia kétszerezésnél az 50 %-os kitöltési tényező eléréséhez többnyire szükséges a bejövő frekvenciával megegyező, de attól 90°-kal eltolt jel előállítása. Kivétel azok az esetek, amikor a bemeneti jel a 90° helyén előre ismert értéket vesz fel. Ekkor pl. csúcskomparátor alkalmazásával ki tudjuk jelölni a 0 átmenetek közti idő felét. Ezen érték hiányában viszont biztosítanunk kell egy segédkörrel 90”-os jel eltolást. Szinuszos bemeneti jelhez képest 90°-kal eltolt jel előállításához elméletileg két lehetőség van:- a segédkor csak kapacitást tartalmaz- a segédkor csak induktivitást tartalmaz. Ennek tökéletes megvalósítása viszont lehetetlen, mivel mindkét esetben a reaktáns tag ellenállás Összetevőt is tartalmaz, s így a pontosan 90°-os eltolást soha sem tudjuk elérni. Ezzel a módszerrel tehát a frekvencia kétszerezése megoldható, viszont az 50 %os kitöltési tényező biztosítása csak közelítőleg lehetséges. Ezen ismert nehézségek miatt különböző megoldások születtek a feladatra:- A 4.077.010 lajstromszámú USA szabadalom szerinti kapcsolási elrendezés frekvencia kétszerezést valósít meg 50 %-os kitöltési tényezővel, állandó bemeneti frekvenciánál. A kapcsolás két állandó nagyságú késleltető tagot (RC elemekből) tartalmaz, melyek azonos időnagysággal késleltetik a bemenetre adott négyszögjelet. A két késleltető tag a bemenet fázishelyzetétől függően szolgáltat monostabil jeleket, melyek 180 fokkal vannak egymástól eltolva. A két jel összekapuzásábó! kapjuk a kétszeres frekvenciájú 50 %-os kitöltésű jelet. Ezen megoldás hátránya az, hogy csak egyetlen frekvencián biztosítja az 50 %-os kitöltési tényezőt.- A 4.042.834 lajstromszámú USA szabadalom szerinti kapcsolásban egy kondenzátor folyamatos átpolarizálása történik a bemenetre kapcsolt frekvencia ütemében. Erre a kondenzátorra csatlakozik két komparátor, melyek a kondenzátor egyik vagy másik irányban feltöltött állapotát figyelik. A komparátor jeleket kétbemenetű kapuáramkörre vezetve kapjuk a kétszeres frekvenciájú jelet, mely frekvenciasávon belül állandó szélességű. Ezen megoldásnál a bemeneti frekvencia tetszőleges lehet, viszont állandó jelszélességet szolgáltat, és így ez sem alkalmas minden esetben az 50 %-os kitöltési tényező biztosítására.- PLL áramkörök (Phase Locked Loop) amelyek a híradástechnikában használatosak. A PLL áramkör visszacsatolást tartalmazó rendszer, amely fáziskomparátort, aluláteresztő szűrőt, hibajelerősítőt és egy feszültségvezérelt oszcillátort (VCO) tartalmaz. Működésére jellemző, hogy a VCO addig változtatja az oszcillátor frekvenciáját, amíg a kimeneti frekvencia azonos nem lesz a bemenetivel, s attól 90°-kal eltolva. Ez az állapot a behúzás. Bemenetre jelet nem adva a kimenet a középfrekvenciával rezeg, mely a VCO-ra csatolt kondenzátor nagyságával állítható be. A PLL áramkörök alkalmazásával pontosan elér' hető 90°-os eltolás, így az 50 %-os kitöltési tényező változó frekvencián, viszont ehhez több periódus idő szükséges és korlátozott sávszélességük van, továbbá igen bonyolult s drága megoldás. Találmányunkkal egy olyan egyszerű és olcsó felépítésű áramkört kívánunk létrehozni, amely tetszőleges bemeneti frekvencijú jel esetén is biztosítja az 50 %-os kitöltési tényezőjű kétszerezett frekvenciájú jelsorozatot. A találmány azon a felismerésen alapszik, hogy integrátorok alkalmazásával tetszőleges frekvencián elérhető a pontosan 90°-os eltolás, és biztosítható, hogy ez az eltolt jel az első fél periódus után már rendelkezésre álljon. Találmányunk tehát kapcsolási elrendezés frekvencia kétszerezésére, előnyösen statikus in verterekhez. A megoldás lényege abban van, hogy a kapcsolási elrendezés bemenetére egy-egy soros áramkör csatlakozik párhuzamosan, amelyek fázisérzékeny átkapcsolóból, ennek kimeneteire kötött kétbemenetű kétintegrálási-idejű integrátorból és ehhez kapcsolódó komparátorból áll. A két soros áramkör egy kétbemenetű logikai áramkör bemeneteire csatlakozik és ennek kimenete képezi a kapcsolási elrendezés kimenetét. Az integrátorokban a két'integrálási-idő aránya 1:2. Találmányunkat részletesebben az ábrák alapján magyarázzuk, ahol az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés blokksémáját, a 2. ábra ennek egy lehetséges megvalósítási módját, a 3. ábra a kapcsolás egyes megjelölt pontjaiban látható jelalakokat, a 4. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy lehetséges további megoldásának blokksémáját, az 5. ábra ennek jelalakjait ábrázolja. Amint az az 1. ábrán látható a találmány szerinti kapcsolási elrendezés Be bemenetére két soros áramkör kapcsolódik párhuzamosan. Az egyik soros áramkör az 1 fázisérzékeny átkapcsolóból, a 3 integrátorból és az 5 komparátorból áll. A másik soros áramkör a 2 fázisérzékeny átkapcsolóból, 4 integrátorból és 5 komparátorból áll. A két soros áramkör a 7 kétbemenetű logikai áramkör bemeneteire csatlakozik s ennek kimenete képezi a kapcsolási elrendezés Ki kimenetét. A 3 és 4 integrátorok két-két bemenettel és két-két integrálási idővel rendelkeznek. Az integrálási idők úgy aránylanak egymáshoz mint I : 2. A 2. ábrán látható a találmány szerinti megoldás egy kiviteli változata, ahol az 1 illetve 2 fázisérzékeny átkapcsoló az egymáshoz képest ellentétes vezetési állapotú Dl és D2 illetve D3_ és D4 diódákból áll. Ezekkel sorosan kapcsolódnak az R1 és R2 illetve R3 és R4 ellenállások. A 3 integrátor az RÍ és R2 ellenállások közös pontjaira kapcsolódó Cl kondenzátorral »áthidalt II műveleti erősítőből, a 4 integrátor az R3 és R4 ellenállások közös pontjára csatolt C2 kondenzátorral áthidalt 12 műveleti erősítőből áll. A 7 I 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 00 2
