167440. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés lineáris feszültség-frekvencia illetve áram-frekvencia átalakítására

167440 3 4 árama erősen korlátozza a frekvenciatartományt és a linearitást. Ezenkívül az erősítésnek nagyon nagynak kell lennie. Az átvezetési áram jelentős csökkentése csak nagy költségek árán lehetséges. Célunk a találmánnyal egy olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, mely a feszültség-frekvencia, illetve áram-frekvencia átalakítást ugyanolyan miinőségben végzi, mint az ismert áramkörök, de lényegesen olcsóbb, azonkívül a helyszükséglete is kisebb. A találmány feladata az eddig ismert áramköri elrendezéseket úgy megváltoztatni, hogy lineáris feszültség-frekvencia, illetve áram-frekvencia átalakítás szigorúan állandó töltő, illetve kisütő áram nélkül lehetséges legyen. A fellépő nemlineáris átvezetési áramnak hatástalannak kell lennie a feszültség-frekvencia, illetve áramfrekvencia átalakításra és a frekvenciatartományra. A műveleti erősítés áramköröknél az erősítésnek alárendelt szerepe legyen a lineáris feszültség-frekvencia, illetve áramfrekvencia átalakításra. A találmány szerint a feladatot úgy oldjuk meg, hogy az előnyösen egy vagy több tranzisztort tartalmazó átalakító nemlineáris bemeneti ellenállása párhuzamosan kapcsolt reaktáns elem pl. kondenzátor. Ennek a kondenzátornak feltöltése vagy kisütése az átalakító kimenőjelével és a frekvenciává átalakított vezérlőjellel komparátoron és kapcsoló fokozaton át vezérelhető. A komparátor célszerűen Schmitt-trigger vagy előtétellenállással ellátott tunnel-dióda. A találmány egyik kiviteli alakjánál az átalakító nemlineáris bemeneti ellenállása beállító ellenállást és ezzel a beállító ellenállással sorbakapcsolva egy tranzisztort bázis-emitter diódáját tartalmazza. A találmány egyik kiviteli alakjánál a kapcsolófokozat tranzisztort tartalmaz, a találmány egy másik kiviteli alakjánál pedig kis kapcsolási frekvenciákhoz a kapcsolófokozat tranzisztort vagy elektromechanikus kapcsolót tartalmaz. A találmány egy további kiviteli alakjánál a kapcsolófokozatot a komparátor alkotó elemei pl. a Schmittr-trigger tranzisztorainak egyike, illetve előtétellenállással ellátott tunnel-dióda alkalmazásakor a tunnel-dióda képezi. A találmányt két kiviteli példa kapcsán rajzok alapján ismertetjük részletesen. A rajzokon áz 1. ábra tömbvázlat, ia 2. ábra a kiviteli példa, a feszültség-frekvencia átalakítóra (elvi kapcsolási rajz), a 3.a) ábra egy további elvi kapcsolási rajz feszültség-frekvencia átalakítóra tunnel-diódával, a 3.b) ábra a 3.a) ábra szerinti kapcsolási elrendezés billenési folyamatának áram-feszültség karakterisztikája. Az 1. és 2. ábra szerinti kapcsolási elrendezések felépítése a következő. A pl. egy vagy több tranzisztort tartalmazó és nemlineáris bemeneti ellenállással rendelkező 1 átalakító bemenete párhuzamosan van kapcsolva a 2 reaktáns elemmel, pl. kondenzátorral. A 2 reaktáns elemet a,3 kapcsolófokozat köti össze a 4 feszültségforrással. Az 1 átalakító nemlineáris bemeneti ellenállása az 1 tranzisztor bázis-emitter diódájából és a vele sorbakapcsolt R beállító ellenállásból áll. Az 1 átalakító Sj kimenete az 5 komparátorral van összekötve. Az 5 komparátor bemenetére van kapcsolva ezenkívül a frekvenciává átalakított S2 vezérlő jel. Az 5 komparátor célszerűen Schmitt-ttriggert vagy előtétellenállással ellátott tunnel-diódát tartalmaz. Az 5 komparátor után van ka/pcsolvia a pl. tranzisztort tartalmazó 3 kapcsolófokozat. Viszonylag kis kapcsolási frekvenciákon a 3 kapcsolófokozat elektromechanikus kapcsoló is lehet. A 3 kapcsolófokozat egy további lehetséges kiviteli alakjánál a kapcsolófokozatot az 5 ko>mparátor alkotó elemei, pl. a Schmitt-trigger tranzisztorainak egyike, illetve az előtétellenáliással ellátott tunnel-dióda alkalmazásakor a tunneldióda képezi. A kapcsolási elrendezés működésmódja a következő. A 2 reaktáns elemet a 4 feszültségforrás rövid idő alatt feltölti, majd a 4 feszültségforrásnak a 3 kapcsolófokozat által történt kikapcsolása után a 2 reaktáns elem az 1 átalakító nemlineáris bemenő ellenállásán át kisül. Az 1 átalakítónak ezáltal keletkező Sí kimenő jele az 1 átalakító bemeneti ellenállásán átfolyó árammal arányos áramot hoz létre. A frekvenciává átalakítandó feszültségből származó S2 vezérlőjellel történő szuperponálás után keletkezik az 5 komparátor S3 bemenő jele. Ha az S3 bemenőjel, a 2 reaktáns elem kisülése miatt túllépi az 5 komparátor bekapcsolási értékét, akkor megkezdődik a 2 reaktáns elem feltöltése a 4 feszültségforrástól a 3 kapcsolófokozaton át. A változó feszültség miatt pl. a 2 kondenzátoron, az Sí kimenő jel és az S3 bemenő jel is megváltozik. Ha az S3 bemenőjel nem éri el az 5 komparátomak a hiszterézis által meghatározott bekapcsolási értéktől eltérő kikapcsolási értékét, akkor a 2 reaktáns elem gyors feltöltődése megszakad és lassú kisülés indul meg. az 1 átalakító bemeneti ellenálláson át. A kisülési sebesség meghatározza a feszülség-, illetve áram-átalakító frekvenciáját. Ha az S2 vezérlőjel változik, akkor a leírt folyamat miatt megváltozik az 1 átalakító bemeneti karakterisztikája tartománya, melyben a 2 reaktáns elem feszültsége változik. Az analízis szerint az 5 komparátor hiszteréziséhez viszonyítva elegendően nagy Sa vezérlő jelnél messzemenően lineáris feszültség-frekvencíaátalakítás jön létre. Mint az ismert feszültség-frekvencia, illetve áram-frekvencia átalakítóknál, a fordított folyamat itt is lehetséges, azaz a 2 reaktáns elemet gyorsan kisül és az 1 átalakító bemeneti karakterisztika tartományától függően — melyben a 2 reaktáns elem-feszültsége változik — feltöltődik. Egy további egyszerű kapcsolási elrendezés lineáris frekvencia-feszültség átalakításhoz tunnel-dióda alkalmazásával készíthető. A 3.a) ábra szerint a 2 reaktáns elem kondenzátor, és az 1 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2