175463. lajstromszámú szabadalom • Aktív RC-áramköz komplex pólus- és képzetes zérushelyekkel
3 175463 4 Ezeknek az áramköröknek az a hátránya, hogy felépítésükhöz sok alkatrész szükséges, például legalább négy kapacitás az aluláteresztő szűrőkhöz, és a pólusjóság nagyon érzékeny az aktív és passzív áramköri paraméterek változására. Az alkatrészek számának csökkentésére, komplex pólus- és zérushely pár előállításához javasolták (Gensei, J, Meissner, R, Seidel, V: Aktive RC-Schaltung mit biquadratischer Charakteristik, DL-WP 82 173 KI. 21 g 34) egy járulékos ellenállással módosított RC kettős T-híd hurokba kapcsolását egy invertáló erősítővel, amelynél a jelfeszültséget az ellenállás egyik kapcsára, az erősítő kimenő feszültségét pedig az ellenállás másik kapcsára csatolják. Ezek az áramkörök elsősorban csak három frekvenciameghatározó kapacitással és egy viszonylag olcsó invertáló erősítővel méretezhetők képzetes zérushelyekhez. Hátrányos viszont, hogy ezáltal csökken a pólusjóság, úgy hogy ezek az áramkörök nagyobb erősítést követelnek meg, mint a másodfokú áramkörök. Ezen áramkörök további hátránya az, hogy csak egy invertáló erősítővel üzemeltethetők. Ez azt jelenti, hogy az üresjárási erősítés az 1, 3, 5 fokozatszámoknak megfelelően csak nagy ugrásokban változtatható. Ezáltal nem lehetséges az erősítés optimális kihasználása, ha a szűrőelemek pólusjósága különböző. Célunk a találmánnyal olyan kapcsolási elrendezés létrehozása, amely biztosítja, hogy nagy pólusjóság mellett csekély erősítés szükséges, az erősítő illesztése optimális a megkívánt pólusjósághoz, és a többszörös visszacsatolással rendelkező áramkörök gazdaságosan megoldhatók. Ennek megfelelően olyan kapcsolási elrendezést kívánunk létrehozni, amely lehetővé teszi invertáló vagy nem invertáló erősítő közvetlen alkalmazását, amellett, hogy az áramkör szerkezete és a méretezés messzemenően változatlan marad. Emellett a pólusjóság nem csökkenhet a képzetes zérushelyek előállításához alkalmazott harmadik kapacitás használatakor, hogy az üresjárási erősítés optimálisan kihasználható legyen. A találmány szerint a fenti feladatot úgy oldjuk meg, hogy egy átmenő földeléssel ellátott és képzetes zérushelyekkel rendelkező négypólus és egy invertáló erősítő lánckapcsolásából álló aktív RC-áramkörben a négypólus bemenete egy első kétpólusún át az áramkör bemenetével és az invertáló erősítő kimenete, amely egyidejűleg az áramkör kimenete is, egyrészt egy második kétpólusún át a négypólus bemenetével másrészt egy harmadik kétpólusún át a négypólus egy belső csomópontjával van összekötve. A találmány szerint az áramkör úgy is felépíthető, hogy a négypólus eddigi átmenő földelése az erősítő kimenetével van összekötve, amely egyidejűleg az áramkör kimenete is, és az edjiig az erősítő kimenetével és a négypólus belső csomópontjával összekötött harmadik kétpólus ebben az esetben a négypólus belső csomópontjától az erősítő földelt vonatkoztatási pontjára van kapcsolva, továbbá az invertáló erősítő helyett egy nem invertáló erősítőt (egységnyi erősítésű erősítőt) alkalmazunk, és az áramkör bemenete és a négypólus bemenete között elhelyezett első kétpólust felcseréljük az áramkör kimenetéről szintén a négypólushoz vezető második kétpólussal. A találmány szerinti egységnyi erősítésű erősítőváltozat úgy is kialakítható, hogy nem tartalmazza az első kétpólust. Egy további találmány szerinti változatnál a négypólus egy kettős T-hídból áll, és a kétpólusúk ohmos ellenállások. Végül az egységnyi erősítésű erősítőváltozatok a találmány szerint úgy is továbbfejleszthetők, hogy a nem invertáló erősítőt egyoldalasán tápláljuk, és az áramkör bemenetén a munkapont beállítását szolgáló feszültségosztót helyezünk el. A találmányt a továbbiakban kiviteli példák és rajzok alapján részletesebben ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra az inverziós változat kapcsolási vázlata, a 2. ábra az egységnyi erősítésű erősítőváltozat kapcsolási vázlata, a 3. ábra az inverziós változat egy kiviteli alakja, és a 4. ábra az egységnyi erősítésű erősítőváltozat egy kiviteli alakja. Az 1. ábrán a találmány szerinti áramkör inverziós változatának kapcsolási vázlata látható. A jelfeszültség az áramkör 1 bemenetén és az 5 első két póluson át a 2 négypólus bemenetére jut. A 8 átmenő földeléssel rendelkező 2 négypólus láncba van kapcsolva a 3 invertáló erősítővel, és az erősítő kimenete, amely egyben az áramkör 4 kimenete is, egy 7 harmadik kétpóluson át a négypólus 11 belső csomópontjával és egy 6 második kétpóluson át a négy pólus bemenetével van összekötve. • Az üresjárási feszültségátvitel végtelenhez tartó erősítési tényezőnél u2 ~ysy31-_ = F(p)i__----------------Ui y3y3i-+ yf y3z’ ahol U, = bemenő feszültség U2 = kimenő feszültség y5 = az 5 első kétpólus admittandája y3 = a 6 második kétpólus admittanciája yf = a 7 harmadik kétpólus admittanciája y31 » = transzfer admittancia az áramkör 4 kimenetének földelésekor a négypólusbemenete és kimenete között y32> = transzfer admittancia a négypólus belső 11 csomópontja és a négypólus kimenete között, az 5, 6 első és második kétpólusnak a négypólustól távolabbi kapcsai földelésekor. A 2. ábrán az egységnyi erősítésű erősítőváltozat látható. Ez az 1. ábrából vezethető le, úgy hogy a 3 invertáló erősítőt az egységnyi erősítésű 9 nem invertáló erősítővel helyettesítjük. Az 5 első kétpólusnak a 2 négypólustól távolabbi kapcsát, és a négy pólus eddigi 8 átmenő földelését az erősítő 4 kimenetével, a 7 harmadik kétpólusnak a négypó5 10 15 70 25 30 35 40 45 50 55 60 (5 2
