180858. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés egyszerű felépítésű áramimpulzus átalakító kialakítására
3 180858 4 — igen egyszerű módon csak digitális kapuáramkör(ök)ből épüljön fel néhány egyéb passzív alkatrész felhasználásával, — egy tápfeszültségről működjön, hogy illesztési feladatok ne adódjanak, — kis fogyasztású legyen, — viszonylag pontosan (pl. 10 % stabilan, széles méréshatárok (pl. 5 nagyságrend) között működjön, — egy digitális kapu felhasználásával. (Mivel egy integrált áramköri tokban több kapu helyezkedik el, a szabadon maradó kapuk más célra is felhasználhatók.) A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően olyan áramköri elrendezés kialakításban fogalmazhatjuk meg, amely alkalmas különösen kis áramoknak impulzusokká alakítására, széles méréstartományban. A találmány megoldásához az a felismerés vezetett, hogy a digitális kapu áramkörnek a bemeneti-kimeneti jelek kapcsolatában késleltetési, valamint egyes kapuáramköröknek feszültség hiszterézissel rendelkező tulajdonságaik vannak, sőt ezen hiszterézis speciális megoldásokkal nagy pontossággal lett kialakítva (Schmitt bemenetű kapuk). Ezért, ha egy digitális kapuáramkör kimenetéről egyirányú negatív visszacsatolást létesítünk a kapuáramkör bemenetére, és ezen bemenet és egy állandó feszültségű pont közé egy kondenzátort kapcsolunk, akkor a kapuáramkör kimenetén a bemenetre vezetett áram nagyságával arányos sűrűségeloszlású impulzus-sorozatot kapunk. A találmány szerinti feladatot eszerint úgy oldjuk meg, hogy egy digitális kapu vagy invertáló digitális kapu bemenetére töltő kondenzátor van kötve, továbbá a kapuáramkör kimenete, egyirányú visszacsatolást biztosító szelephatású elemen vagy további kiegészítő elemen, ill. elemeken keresztül a kapuáramkör bemenete és a töltő kondenzátor közös pontjára van kapcsolva. Célszerű, ha a digitális kapuáramkör Schmitt bemenetű. A találmány egyik kiviteli alakjánál az egyirányú negatív visszacsatolást biztosító szelephatású elem a mérendő áram irányának megfelelő polaritással kapcsolt dióda, vagy egy a mérendő áram irányával ellentétes polaritású feszültségszintre kapcsolt emitterü NPN vagy PNP tranzisztor, esetleg bázis-áram korlátozó ellenállással kiegészítve. Célszerű, ha az invertáló digitális kapu legalább egy további bemenettel rendelkezik. Célszerű továbbá, ha a digitális kaput két láncbakapcsolt invertáló digitális kapu alkotja, melyek közül legalább az egyik további kapuzó bemenettel vagy bemenetekkel rendelkezik. A találmányt részletesebben az ábrák alapján ismertetjük, amelyeken a találmány szerinti áramköri elrendezés néhány példakénti kiviteli alakját, és működésének idődiagramját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy példakénti kiviteli alakja; a 2. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés nyitott kimenetű invertáló digitális kapuval megvalósított példakénti kiviteli alakja; a 3. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés PNP tranzisztoros szelephatású elemmel megvalósított példakénti kiviteli alakja; a 4. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés NPN tranzisztoros szelephatású elemmel megvalósított példakénti kiviteli alakja; az 5. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy további példakénti kiviteli alakja; a 6. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés még egy további példakénti kiviteli alakja; a 7. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy megvalósított kiviteli alakja; a 8. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy újabb példakénti kiviteli alakja; a 9. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy példakénti kiviteli alakjának bemeneti feszültség-idő diagramja; a 10. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy példakénti kiviteli alakjának kimeneti feszültség-idő diagramja; a 11. ábra a találmány szerinti PNP tranzisztoros szelephatású elemmel megvalósított példakénti kiviteli alakjának bemeneti feszültség-idő diagramja; a 12. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés PNP tranzisztoros szelephatású elemmel megvalósított kiviteli alakjának kimeneti feszültség-idő diagramja; a 13. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés NPN tranzisztoros szelephatású elemmel megvalósított példakénti kiviteli alakjának bemeneti feszültség-idő diagramja; a 14. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés NPN tranzisztoros szelephatású elemmel megvalósított kiviteli alakjának kimeneti fezültség-idő diagramja. Az 1. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés legegyszerűbb kiviteli alakját szemlélteti, amelynek invertáló digitális, vagy Schmitt bemenetű invertáló digitális 22 kapujának kimenete szelephatású 23 elemen, pl. a 23a diódán keresztül a digitális 22 kapu bemenetével és a 21 töltőkondenzátor egyik kivezetésével, a 21 töltőkondenzátor másik kivezetése pedig stabil feszültségszintű pl. földelt c vezetékkel van összekötve. A bemenő b vezetéken érkező negatív mérendő lm áram a 21 töltőkondenzátor feszültségét negatív irányba húzza. Amikor a 21 töltőkondenzátor feszültsége eléri az invertáló digitális 22 kapu billenési feszültségszintjét, a 22 kapu kimenete egy bizonyos késleltetési idő után átbillen pozitív logikai egy állapotba. A 23a dióda kinyit és a 22 kapu kimenete a mérendő lm áramnál sokkal nagyobb és ellentétes Ik árammal a 21 töltőkondenzátort kisüti. A 21 töltőkondenzátor feszültsége egy bizonyos visszahúzási idő múlva ismét eléri a 22 kapu bemenetén a billenési feszültségszintet és a 22 kapu kimenete a késleltetési idő után visszabillen alaphelyzetébe a logikai nulla állapotba. Ekkor a 23a dióda lezár és a 21 töltőkondenzátort ismét a negatív mérendő lm áram tölti, amely a 21 töltőkondenzátor feszültségét ismét negatív irányba húzza. Abban az esetben, amikor a mérendő lm áram kisebb, mint a kisütő Ik áram, a kimenő d vezetéken megjelenő impulzusok gyakoriságát a mérendő lm áram nagysága határozza meg. A 2. ábrán a találmány szerinti elrendezés egy további, példakénti alakját mutatjuk be, amelynek invertáló vagy Schmitt bemenetű invertáló, nyitott kimenetű digitális 22a kapujának kimenete közvetlenül vagy esetleg 25 ellenálláson keresztül a 22a kapu bemenetével és a 21 töltőkondenzátor egyik kivezetésével van összekapcsolva. Az áramköri elrendezés működésére az ad lehetőséget, hogy a nyitott kimenetű invertáló digitális 22a kapu kimenete logikai nulla állapotban közel végtelen impedanciát mutat, logikai egy állapotába pedig kis impedanciájú pozitív logikai egy szinten van. Amikor a 21 töltőkondenzátort negatív lm árammal töltjük, a 22a kapu kimenete közel végtelen impedanciájú, így nem befolyásolja a bemenet állapotát. Amikor a 21 töltőkondenzátor és a bemenet feszültsége eléri a billenési szintet a 22a kapu kimenete „szakadásból” — logikai egy állapotba 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
