200677. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés hangfrekvenciás jelszint digitális szabályozására, elsősorban audiométerekhez
HU 200677 B 1 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés hangfrekvenciás jelszint digitális szabályozására, elsősorban audiométerekhez, mely más elektroakusztikai berendezésekben is alkalmazható. Az elektroakusztikában különösen az audiométerekben használatos teljesítményerősítők iránti igényekhez — a kis zajú, torzításoktól mentes átvitel, optimális teljesítmény mellett — napjainkban újabb követelmény csatlakozik, a digitális, mikroproesszoros vezérelhetőség. Az audiométerekben elsősorban, de más igényes elektroakusztikai eszközökben is a felsorolt követelményeket fokozott minőségi színvonalon kell teljesíteni A digitális szabályozást 130-140 dB tartományban kell megoldani, 1 dB felbontással és pontossággal. Ez feszültségből az 5 V—0,5 pV tartománynak féld meg. A szabályozó jd fonása mikroprocesszoros egység. A szintszabályozást nem kísérhetik torzítások és kapcsolási tranziens, 100 dB-nél jobb jel/zaj viszony szükséges. Hitelesíthetően pontos szintosztást kell adni, változó kimeneti átalakítóra, lég- és csontvezetéses hallgatóra. A korszerű audiométerekben gyakran használnak mozgóériníkezős szintosztókból és diszkrét félvezetékből összeállított speciális kapcsolásokat, reed-relés megoldásokat, esetleg monolitikus dB-osztókat (Analóg Devices 7110 típust például). Az utóbbiak színvonalas műszaki adataik mellett sem elégítenek ki minden követelményt, amelyeket jelenleg az audiométerekkel szemben támasztanak. A legkorszerűbbnek ismert AD 7110 szintátfogása nem elegendő, 1,5 dB-es lépések mellett is csak 88,5 dB. Az 1,5 dB-es lépésköz nem alkalmas a dekádikus szabályozásra, az igényelt 1; 2,5; 5; 10 Db lépések nem valósíthatók meg. Az osztásviszony ezeknél az egységeknél nem módosítható. Nincs védelem a szabályozási lépések közötti tranziensek ellen. A hasonló monolitikus elemek két lényeges hibája nehezíti a felhasználásukat műszer-minőségű berendezésekben. Az egyik, hogy a kapcsolási műveletek nincsenek különválasztva a szabályozni kívánt hangfrekvenciás átviteli elemektől, így a tranziensek belső áthallása nem küszöbölhető ki. A másik hátrány is ebből az elrendezésből ered; a nyomtatott áramköri vezetékek közötti átvezetés is veszélyezteti az átvitel, illetve a szabályozás minőségét, a pontosságot és az elérhető jel/zaj viszonyt Célunk a találmánnyal olyan kapcsolási elrendezés megvalósítása, mely a fenti követelményeket a hátrányos tulajdonságok nélkül teljesíti. Felismerésünk lényege abban áll, hogy a hangfrekvenciás szintosztó fokozatok szabályozására külön feldolgozott a kívánt decibel értékeknek megfelelő áramjelet állítunk elő, mely a kapcsolási tranziensektől tetszőlegesen mentesíthető és a kapcsolóelemek a hangfrekvenciás részektől függetlenek. A fentieknek megfelelően olyan kapcsolási elrendezést hoztunk létre, mely segédfeszültség-forrást, annak kimenetére csatlakoztatott ellenállásosztót és teljesítményerősítőt foglal magába, melynek kimenetére fogyasztó kapcsolható, ahol a találmány szerinti új megoldás lényege, hogy az ellenállásosztó középpontjára műveleti erősítőkből és további ellenállásosztókból képezett lánc van kapcsolva, ahol az ellenállásosztók alsó végpontjai vezérelt kapcsolókon 2 keresztül le vannak földelve, továbbá az utolsó műveleti erősítő kimenetére integrátor, annak kimenetére áramgenerátor van kapcsolva, amelynek kimenete a teljesítményerősítő bemenetével van összekötve. Előnyös, ha az egy láncban lévő ellenállásosztók, . műveleti erősítők és vezérelt kapcsolók száma 4-8, célszerűen 6. Előnyös togvábbá, ha a segédfeszültség-forrás kimenetére több, célszerűen három lánc van kapcsolva, és az egyes láncokhoz tartozó áramgenerátorok egymással sorbakapcsolt, árammal szabályozható erősítési tényezőjű műveleti erősítők vezérlőbemeneteire, azok kimenete pedig a teljesítményerősítő bemenetére van csatlakoztatva. A találmány szerinti kapcsolási elrendezést az alábbiakban kiviteli példa kapcsán, a mellékelt rajz alapján ismertetjük részletesebben, ahol az ábrán annak kapcsolási vázlata látható: R segédfeszültség-forrás kimenetére három 2 ellenállásosztó van kapcsolva, amelynek középpontjaira egy-egy 3 műveleti erősítő, alsó végpontjaira pedig 1 vezérelt kapcsolókon keresztül földpotenciál van kapcsolva, a 3 műveleti erősítők kimenetére lánckapcsolással további 2 ellenállásosztók és 3 műveleti erősítők vannak kapcsolva, amelyek közül az utolsónak kimenetére 4 integrátor, annak kimenetére pedig 5 áramgenerátor van kapcsolva. Az egyes láncok végén lévő 5 áramgenerátorok egymással sorbakapcsolt 6 árammal szabályozható erősítési tényezőjű műveleti erősítők vezérlőbemeneteire vannak csatlakoztatva, az utolsó kimenetére 7 teljesítményerősítő van kapcsolva, amelynek kimenetére — célszerűen kapcsolón keresztül—8 fogyasztó kapcsolható. A fenti kapcsolási elrendezést például a következő áramköri elemekből lehet kialakítani: R segédfeszül tség-forrásként pA 723,1 vezérelt kapcsolóként 4066,3 műveleti erősítőként pA 741,5 áramgenerátorként B 804 vagy pA 741,6 árammal szabályozható erősítési tényezőjű műveleti erősítőként ÓTA (Operational Transconductance amplifier), pl. CA 3280,7 teljesítményerősítőként TDA2030 típusú integrált áramköröket alkalmazhatunk. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés a következőképpen működik: Az R segédfeszültség-forrás kimenőjelét a mellékelt rajzon látható a dB-es osztású 2 ellenállásosztókra vezetjük. Ezek a 2 ellenállásosztók bináris súlyozott fokozatok, amelyeket a 3 műveleti erősítők választanak el. Az 1-64 dB-es lánc elemeit kapcsolják az analóg 1 vezérelt kapcsolók. Ezeket az 1 vezérelt kapcsolókat vezérli egy az ábrán fel nem tüntetett mikroprocesszortól érkező 8-16 bites bináris jel. A lánc végén így előálló 1-64 dB között szabályozott egyenfeszültséget a 4 integrátor olyan egyenfeszültséggé alakítja, mely mentes a gyors átmenetektől, amelyek a 8 fogyasztóra, hallgatóra vagy hangszóróra jutva nemkívánatos zajokat okoznának. A 4 integrátor tetszőleges időállandóra beállítható, itt hozzuk létre a szinuszos akusztikus jel szintváltozásának meredekségét, ami a legtöbb esetben 20 V/s érték. A gyakorlati kivitelben két 64 dB-es és egy 16 dB-es lánc hoz létre 144 dB osztást Az előzőekben ismertetett módon a kívánt dB-értékekkel arányos szinteken előállított segédfeszültséget az 5 áramgenerátorokon áramjellé alakítjuk. így 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
