190243. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés műveleti erősítők feszültségtartományának növelésére
1 2 190 243 A találmány tárgya áramköri elrendezés műveleti erősítők feszűltségtartományának növelésére, amely előnyösen olyan integrált áramköröket tartalmazó műveleti erősítőknél alkalmazható, ahol a műveleti erősítők megadott műszaki adataihoz ké- 5 pest megnövelt bemeneti és kimeneti feszültségre van szükség. Ismert megoldásként az Electronics folyóirat 1981. április 7-i számára utalunk, amely 13S. oldalán „olcsó műveleti erősítők feszültségtartományá- 10 nak kiterjesztése” című témával foglalkozik. Az ismertetés megállapítja, hogy igen jó minőségű műveleti erősítők kaphatók 0,03 $/db áron. Minőségűkre jellemzők a következő adatok : offset feszültsége 1 mikrovolt alatt van, driftje csupán néhány 15 nanovolt Celsius-fokonként. Biasárama a picoamper tartományba esik. A kedvező műszaki adatok ellenére a műveleti erősítő alkalmazása korlátozott. Az alkalmazható pozitív és negatív tápfeszültségek közti maximális 20 feszültség 18 V lehet. Mivel a közös modusú feszültség nem érheti el a tápfeszültséget, a használható feszültségtartomány 15 V körüli. Az ismert megoldást az idézett közleményből vett 1. ábra szemlélteti. Ennél a megoldásnál +30 25 és - 30 voltos tápfeszültséget használnak. A tápfeszültségek és az erősítő tápfeszültség bemenete közé utánhúzó FET-et és egy áramgenerátort (current mirrort) helyeznek. Az utánhúzó FET-et az erősítő; kimenetén megjelenő feszültséggel vezérlik. Ilymó- 30 don a FET a bemenőfeszültség értéktől függően változtatja a műveleti erősítő tápfeszültség bemenetelre jutó tápfeszültségek értékét olymódon, hogy a műveleti erősítő tápfeszültség bemenetelre jutó feszültségek különbsége ne haladja meg a megenge- 35 dett értéket, ebben az esetben a 18 voltot. Utóbbi betartása érdekében ZENER-diódát kötnek a műveleti erősítő két tápfeszültség bemenete közé. A begerjedés megakadályozására szűrőtagokat alkalmaznak. 40 f Az ismert megoldás hátránya a következő :- az erősítőelrendezés erősítése csak egyszeres és az erősítés begerjedés veszélye nélkül nem növelhető. A találmány célja az ismert megoldás hátrányá- 45 nak megszüntetése és előnyeinek megtartása mellett a továbbfejlesztése, nevezetesen :- kis impedanciás utánhúzás megvalósítása -, szemben a nagy impedanciájú, áramgenerátoros utánhúzással - a gerjedési veszély csökkentésére, S0- a be- és kimeneti feszültségtartomány megnő-1 velése,- az egyszeresnél nagyobb erősítés elérése a megnövelt feszültségtartományon belül. A találmány szerinti megoldás azon a felismeré 55 sen alapul, hogyha impedancia-átalakítóként működő egyszeres erősítésű utánhúzó erősítőt alkalmazunk, és ennek kimenetére kettős tápegység közösített földfüggetlen pontját kötjük és a bemeneti ; műveleti erősítő tápfeszültség pontjait, amelyek ; 60 közvetlenül a kettős tápegység kimeneteire vannak kötve, az utánhúzó erősítő bemenetére érkező jellel vezéreljük, akkor a bemeneti műveleti erősítő feszültségtartománya megnövelhető a begerjedés veszélye nélkül, továbbra bemeneti műveleti erősítő- 65 i vei sorbakötött segéd erősítő a szükséges erősítés biztosítását teszi lehetővé a megnövelt feszültségtartományban. Az ismert és a találmány szerinti megoldást rajzok alapján ismertetjük, melyek a következők: az 1. ábra az Electronics folyóiratban közzétett ■ ismert megoldást, a 2. ábra a találmány szerinti megoldást ábrázolja. A találmány szerinti megoldás a 2. ábrán látható, amely tartalmaz 1 bemeneti erősítőt, amelynek . neminvertáló bemenetére az bemeneti feszültség, pozitív tápfeszültség + UT, pontjára pozitív segéd 5 tápegység kimenete, negatív tápfeszültség - UTI pontjára negatív segéd 4 tápegység kimenete, a pozitív és negatív segéd 4,5 tápegység bemenetére bemeneti szűrő C3, C5 kondenzátorok egyik vége, kimenetére kimeneti szűrő C4, C6 kondenzátorok egyik vége, a szűrő C3, C4, C5, C6 kondenzátorok másik vége a pozitív és negatív segéd 4, 5 tápegység közösített, földfüggetlen pontjára van kötve. Az áramköri elrendezésre jellemző, hogy az 1 bemeneti erősitő kimenete 2 segéd erősítő neminvertáló bemenetére, a 2 segéd erősítő kimenete, amely egyben az áramköri elrendezés Uki kimenete is, első Cl kondenzátor és vele párhuzamosan kapcsolt harmadik R3 ellenállás egyik végére, két vagy többállású kétáramkörű KI kapcsoló egyik Kl A áramkörének egyik b nyugvópontjára és első RÍ ellenállás egyik végére van kötve. Az első C1 kondenzátor és a harmadik R3 ellenállás másik vége a 2 segéd erősítő invertáló bemenetére és negyedik R4 ellenállás egyik végére, a negyedik R4 ellenállás másik vége a másik K1B áramkör másik c nyugvópontjára van kötve, a másik K1B áramkör egyik b nyugvópontjára nem csatlakozik semmi, d mozgópontja a földpontra Csatlakozik. Az egyik Kl A áramkör másik c nyugvópontja az első RÍ ellenállás másik végére és második R2 ellenállás egyik végére, a második R2 ellenállás másik vége a földpontra, az egyik Kl A áramkör d mozgópontja az 1 bemeneti erősítő invertáló bemenetére és ötödik R5 ellenállás egyik végére, az ötödik R5 ellenállás másik vége második C2 kondenzátor egyik végére és 3 utánhúzó erősítő neminvertáló bemenetére van kötve. A második C2 kondenzátor másik vége a földpontra, a 3 utánhúzó erősítő invertáló bemenete saját kimenetére, valamint a szűrő C3, C4, C5, C6 kondenzátorok másik pontjára és a pozitív és negatív segéd 4, 5 segédtápegység közösített, földfüggetlen pontjára van kötve. A találmány szerinti áramköri elrendezés működése a következő: az 1 bemeneti erősítő neminvertáló bemenetére adott bemeneti feszültség a visszacsatolás révén, jó közelítéssel azonos nagyságban és polaritással megjelenik az invertáló bemenetén is. Utóbbi az ötödik R5 ellenálláson keresztül a 3 utánhúzó erősítő neminvertáló bemenetére jut. Ilymódon a 3 utánhúzó erősítő nem terheli az egész áramköri elrendezés bemenetét, nem rontja le a bemeneti jellemzőket. Viszont ugyanakkor követi az Ute bemeneti feszültség változásait. A 3 utánhúzó erősítő nem fázisfordító kapcsolásban egyszeres erősítéssel működik. Kimenetén, és így a 2
