179261. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés feszültségnek vagy áramerősségnek frekvenciává való átalakításához
3 179261 4 lassan változnak. Ugyancsak nem bírnak jelentősebb befolyással a kapcsolási tranziensek sem, lényeges csupán, hogy az egyes ti időtartamok alatt pontosan meghatározott és ugyanakkora töltésmennyiség kerüljön az integrátorra. Hátrányosan befolyásolhatja azonban az átalakító felső határfrekvenciáját a komparátor kapcsolási ideje. A töltéskiegyenlítő típusú feszültség-frekvencia átalakítónak jelentős hiányossága, hogy a jelátmenetre induló monostabil multivibrátor egyetlen impulzusa esetleg nem juttat elegendő töltést az integrátor bemenetére ahhoz, hogy ennek kimenete túllépje a komparátor komparálási szintjét, a bemenő feszültséggel ellentétes irányban. Ilyen esetben a monostabil multivibrátor nem kap újabb indító impulzust és ennek következtében a konverter felzáródik (latch-up) és leáll. Ez köny nyen előfordulhat a tápfeszültség megjelenésekor, vagy ha a bemenő áram erőssége — hacsak rövid időre is — eléri a referencia áram erősségét. Az újra indításhoz külső beavatkozásra van szükség, vagy a kapcsolási elrendezést oly módon kell kialakítani, hogy a monostabil multivibrátor ebben az esetben se álljon le, hanem astabil működésűvé váljék maximális frekvenciával. Ez a megoldás általában bonyoluH és költséges, emellett károsan befolyásolja az átalakitó nagyfrekvenciás tulajdonságait. A találmány célja a töltéskiegyenb'tő típusú feszültség-frekvencia átalakító továbbfejlesztése és olyan gyors és pontos működésű, egyszerű és gaz daságos kapcsolási elrendezés kidolgozása, amely a felzáródás lehetőségét kiküszöböli. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a töltéskiegyenlítő típusú feszültség-frekvencia át alakító komparátora kiküszöbölhető és az átalakító felzáródásának lehetősége megszüntethető olyar kapcsoló áramkör alkalmazásával, amely ellenállá sokból és analóg kapcsolókból áll. A komparátor feladatának ellátására általában egy analóg kapcsoló és egy ellenállás szükséges, továbbá egy kapcsoló a monostabü multivibrátor felzáródásának megakadá lyozására, végül egy további ellenállás szükséges a kapcsolókon átfolyó áram erősségének korlátozására, A komparátor feladatát ellátó analóg kapcsolót az integrátor kimenő jelével vezéreljük, míg a fel záródás megakadályozására szolgáló analóg kapcsoló* a monostabil multivibrátor kimenetéről. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege tehát, hogy az integrátor és a monostabil multivibrátor között két kapcsolót tartalmazó kapcsoló áramkör van. Ennek kimenete a földhöz az egyik kapcsolón át, míg a tápfeszültséghez a másik kapcsolón és ezzel párhuzamosan ellenálláson át csatiakozik. Az egyik kapcsoló működtető csatlakozója az integrátor kimenetéhez, a másik kapcsoló működtető csatlakozója, valamint a referenciaforrás és az integrátor közötti kapcsoló működtető csatlakozója a monostabil multivibrátor kimenetéhez kapcsolódik. A találmány szerinti eljárás egy példaképpeni foganatosítási módját a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy példaképpeni kiviteli alakjának működése alapján ismertetjük. Az 1. ábra a példa szerinti kapcsolási elrendezés tömbvázlatát, a 2. ábra ennek kapcsoló áramkörét ábrázolja. Az átalakítandó jelet, amely általában 0 és -5V, vagy 0 és 20 mA közötti értéket vesz fel, a b bemeneti kapocsra vezetjük. A példa szerinti feszültségjel hatására az 1 integrátor kimenete pozitív értelemben változik. Eközben a 3 monostabil multivibrátor passzív állapotban van, következésképp az 5 kapcsoló, a 6 kapcsoló és a 2 kapcsoló áramkör és K2 kapcsolója nyitva van. Amikor az 1 integrátor kimeneti értéké eléri a Ki kapcsoló küszöbfeszültségét, à Ki kapcsoló zár, a 2 kapcsoló áramkör kimeneti feszültsége az Rí és R2 ellenállások által meghatározott feszültségértékre csökken, aminek következtében a 3 monostabil multivibrátor megindul és zárja mind az 5 kapcsolót, mind a K2 kapcsolót. Az 5 kapcsoló zárása folytán a 4 referencia forrás Ur = + 7V referencia feszültsége rákapcsolódik az 1 integrátor bemenetére. Az-Rb és az Rr ellenállások közel egyenlők lévén, az 1 integrátor kimenő jele negatív irányban változik meg, ami a 3 monostabil multivibrátor által meghatározott tj ideig tart, az Ut referencia feszültség és a bemeneti Ub feszültség abszolút értékeinek különbségétől függő meredekséggel. A K2 kapcsoló tt időn át be van kapcsolva, ez alatt a 2 kapcsoló áramkör kimenő feszültsége megnövekszik. A tj idő letelte után a K2 kapcsoló megszakít, ha ekkor a Ki kapcsoló még zárt helyzetben lenne, akkor a 3 monostabil multivibrátor új indító jelet kap. Ebben az esetben a 3 monostabil multivibrátor egy maximális frekvenciával működik, ami nem arányos ugyan a bemenő feszültséggel, illetve áramerősséggel, de azzal az előnnyel jár, hogy az átalakító nem áll le, a bemenő feszültség, illetve áramerősség visszaállása után a frekvencia arányossága is helyre áll. A K2 kapcsoló alkalmazása nélkül 7V-nál nagyobb abszolút értékű bemenő feszültség esetén az átalakító felzáródása következne be. A K2 kapcsoló alkalmazásának további előnyös hatása, hogy a 3 monostabil multivibrátor elindulása után az indító jel azonnal megszűnik, ezért az indító impulzusok minden frekvencián pontosan megegyeznek. Ez javítja az átalakító linearitását, mert a 3 monostabil multivibrátor aktív ideje többnyire bizonyos mértékben függ az indító impulzus hosszától. A példa szerinti esetben a linéarités a 10 Hz-10 kHz tartományban kompenzálás nélkül 0,02%-on belül adódott. Az átalakító pontosságát így a 4 referencia forrás és a 3 monostabil multivibrátor pontossága határozza meg. A 6 kapcsoló alkalmazása nem szükségszerű és arra szolgál, hogy a 3 monostabil multivibrátor kimenetét a kimenő jelet fogadó készülékhez illessze. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés főbb előnyei abban foglalhatók össze, hogy komparátort nem igényel és az alkalmazott kapcsolók egyformák (pl. 4 db analóg kapcsoló közös tokban). Ezért a kapcsolási elrendezés az ismerteknél olcsóbb eszközt eredményez, amely a komparálás műveletét egyszerűbben oldja meg, az elakadás lehetőségét kizárja és az átalakítás pontosságát fokozza. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
