161303. lajstromszámú szabadalom • Nagyérzékenységű automatikus szintbeállítású jelformáló áramköri elrendezés

161303 Az említett feszültségeket az 1. ábrán tüntetjük fel: A billenési szintekre igazak a következő egyenlőtlenségek: Uh Uk + _— =Ubf -<Ue + Uamin (1) teke Uhs Ua ekkor Uk — • == Uba '-&• Ue — Ua min (2) Minimális bemeneti jel esetén is ezen feltételek teljesülésekor működik a komparátor. Optimális a rendszer illesztése Ue = Uk esetén. A komparálási feszültségszint megváltozása, a meghajtó fokozatok szinteltolódása, driftje következtében ez az egyenlőség megszűnik. Legkedvezőtlenebb esetben az összes változások úgy szuperponálódnak, hogy azonos irányú összegzett hibajelét hoznak létre. Az Ue és Uk feszültség különbsége legyen AU AU = (Ue —Uk) (3) • A komparátor még működőképes marad, ha teljesül a következő egyenlőtlenség: AUmax < (Ua—- — (4) Vagyis, ha a komparátort meghajtó váltófeszültség csúcsértéke meghaladja az Ubf és Uba megváltozott értékét. Mivel Ue és Uk feszültségek értéke is változik, a AU felírható a következőképpen AU=AUe— AUk= AUe^f AUk (5) itt AUe = A • AUd ahol A a komparátort megelőző fokozatok feszültségerősítése, Ud pedig ezen fokozatoknak a bemenetre vonatkoztatott feszültségdriftje, a drifttartalék. A (4) és (5) összefüggés összevetésével Ua határesetében a maximális Ud értéket meghatározhatjuk : Uh AUk Udmax = Ubemin — -• — — (6) 2A A A szükséges bemeneti érzékenység, Ubemin ismeretében az Ud driftfeszültségre, Uh és A paraméterek figyelembevételével az alábbi következtetéseket vonhatjuk le. Az Uh és az A paraméterek szélső értékeit és a gyakorlatban alkalmazott viszonyokat figyelembe véve a következő három esetet kell megvizsgálnunk: 1. A —- oo, vagyis az erősítés igen nagy. Ekkor Udmax = Ubemin. 2. „A" értéke véges (10—1000) a gyakorlatban használt frekvenciasávban, Uh értéke illesztve van az Ubemin és A erősítés értékéhez. Gyakorlati értékek: Uh ág •— Ua = -q- A Ubemin, ekkor Udmax ö ~r Ubemin 3. Bemenéti erősítőt nem alkalmazunk, hanem csak bemeheti impedanciaillesztő fokozatot, tekintve A £g 0,8 értékre a komparátor hiszterézisét ekkor kicsire kell választani. Gyakorlati ér-Udmax = Ubemin. Ábrázolva az eredményt a 2. ábrán, ahol . Ubemin o = Udmax a 2. és 3. eset tágabb értelmezésében. 10 Kiértékelve az eredményt: az 1, eset, vagyis extrém nagy erősítés és kis hiszterézis alkalmazása jelentené az optimális megoldást. A (6) egyenletből következik A = °o esetben: Ud < < Ubemin. 15 A 2. eset látszik első pillanatra a legkönnyebben megvalósíthatónak. Nehézségek jelentkeznek azonban a tényleges tervezésnél. Legyen a megvalósítandó erősítés 100 (40 dB) 2G és a szükséges bemeneti érzékenység 10 mV eff. Ilyenkor Ubemin =1/2. 10 gg 14 mV, és 5. oldal 2. pont alapján Ud &i 10 mV. Gyakorlati kivitelezésnél követelmény a 0—50 C° közötti működési tartomány. Ebből az erősítőre 0,2 raV/C 25 megengedett drift adódik. Ilyen erősítő megépítése már a lehetőségek határát súrolja és rendkívül költséges. Nézzük meg közelebbről a 3. esetet. Ekkor a hisztérézisnek kisebbnek kell lennie, mint az 30 Ubemin feszültségnek és ő értéke tovább csökken. Ilyen esetben azonban nincs szükség erősítő fokozatra, amely az egész áramköri elrendezést egyszerűsíti. Ugyanekkor a ő értéke lényegesen nem tér el az erősítővel gyakorlatban 35 megvalósítható értéktől. Viszont a driftfeszültséget létrehozó áramköri elemek száma lényegesen csökken. Egyedüli probléma a szükséges kis Ubemin érzékenység, vagyis a kis hiszterézisű komparátor áramkör. Ez a modern elektro-40 nikában egyetlen integrált áramköri elemmel létrehozható. Tehát a konstrukciós és gyárthatósági szempontokat is figyelembe véve a 3. megoldás te-45 kinthető optimálisnak. Ezt valósítja meg a találmányi megoldás is és ad az áramköri elrendezésében haladó jelleget. Kiindulva a AU = [AUe — AUk] (5) képletből, az a feltétel, hogy a AU feszültség 5Q minimális legyen, az összeg két tagját kellene minimalizálni vagy pedig, a találmányi megoldásban alkalmazott módon a AUk feszültségváltozást úgy szabályozni, hogy egyirányú legyen a AUe-vel, amely semmiképpen nem kü-55 szöbölhető ki. Az alábbiakban ismertetésre kerülő szabályozórendszer segítségével a komparálási feszültségszintet beállító referenciafeszültséget AUe feszültségváltozás függvényeként változóvá tesszük olymódon, hogy a AUk—AUe 60 Összefüggés előjelhelyesen teljesüljön. Ekkor a AU meghatározója a AUk — f (AUe) függvényt megvalósító szabályozórendszer jósá-í ga. A jelformáló rendszer lényeges elemei: egy differenciál erősítőből pozitív visszacsatolással 65 létrehozott, hiszterézissel rendelkező komparátor 2