184336. lajstromszámú szabadalom • Bemeneti védelemmel ellátott és referenciaáramával közvetlenül tápfeszültségforrást terhelő kialakítású ellenállás/feszültség átalakító kapcsolási elrendezét
1 184 336 2 ban azonos pontossággal való működtetés olyan áramköri megoldással érhető el, amelynél a referenciaáram nem terheli a referenciafeszültség-forrást. A találmányt megalapozó másik felismerés az, hogy az átalakító egy rákényszerített feszültségtől, vagy áramtól való megvédése, és a védelem aktivizálódásával a csatlakoztatott áramkörben egy áramlökés kialakulásának meggátlása olyan áramköri megoldással érhető el, amely a bemeneti kapcsok közé szakadást, gyakorlatilag nagyobb ellenállással rendelkező áramutat beiktató, és egyben a bemeneti kapcsokról az átalakító fokozottabb védelmet igénylő részeit leválasztó, a rákényszerített feszültség vagy áram hatására kapcsoló kapcsolóeszközöket tartalmaz. A feladat találmány szerinti megoldását nyújtó, bemeneti védelemmel ellátott és referenciaáramával közvetlenül tápfeszültségforrást terhelő kialakítású ellenállás/feszültségátalakító kapcsolási elrendezés műveleti erősítőt, referenciafeszültség-forrást és etalon ellenállást foglal magába, a műveleti erősítő invertáló és nem-invertáló bemeneté közé ellen-paralel elrendezésben védődióda pár van kötve, továbbá bemeneti — mérni kívánt ellenállásra kapcsolható — kapocspárja és kimeneti — mért ellenállásértékkel arányos feszültséget szolgáltató — kapocspáija van, ahol a bemeneti kapocspár egyik kapcsa és a kimeneti kapocspár egyik kapcsa közös kapocsként a műveleti erősítő kimenetére van csatlakoztatva, a referenciafeszültség-forrás egyik kapcsa a műveleti erősítő nem-invertáló bemenetével közösítve a másik kimeneti kapcsot alkotja, az etalon ellenállás egyik kapcsa a másik bemeneti kapocsra van kötve és a műveleti erősítő invertáló bemenetéhez van csatlakoztatva. A megoldás lényege, hogy a műveleti erősítő kimenete a közös kapocsra diódán keresztül van kötve, továbbá a közös kapocs a tápfeszültségforrás első kapcsával ellenálláson keresztül össze van kötve, az etalon ellenállásnak a másik bemeneti kapoccsal közös egyik kapcsa a műveleti erősítő invertáló bemenetével védőellenálláson keresztül van összekötve, továbbá kapcsoló tranzisztor emittere a vezérlő tranzisztor emitterével és a referenciafeszültség-forrás másik kapcsával összekötve a tápfeszültség-forrás első kapcsára van kapcsolva, a kapcsoló tranzisztor kollektora egyrészt az etalon ellenállás másik kapcsára, másrészt figyelő ellenálláson keresztül a vezérlő tranzisztor bázisára van kötve, a vezérlő tranzisztor kollektora előfeszítő ellenálláson keresztül a tápfeszültségforrás második kapcsára, bázisa pedig bázisellenálláson keresztül a tápfeszültségforrás első kapcsára van kötve. A találmány szerinti ellenállás/feszültségátalakító rendeltetésszerű alkalmazásánál a kimeneti kapcsai közé mérendő ellenállás van kapcsolva. A referenciafeszültségforrás meghatározza a tápfeszültségforrás első kapcsához képest a műveleti erősítő nem-ínvertáló bemenetének feszültségét, ezáltal az invertáló bemenetének potenciálját is. így a referenciafeszültség-forrás feszültsége által meghatározott nagyságú referenciaáram folyik a tápfeszültségforrást terhelőén, annak első kapcsától a nyitott kapcsoló tranzisztoron és az etalon ellenálláson keresztül a műveleti erősítő invertáló bemenete felé, amely egyenlő nagyságú a mérendő ellenálláson áthajtott árammal. Ezáltal a műveleti erősítő kimenetén, s egyben az átalakító kimeneti kapcsai között föllépő feszültség arányos a mérendő ellenállás nagyságával. Rendeltetésszerűtől eltérő használatnál az ellenállás/ /feszültségátalakító bemeneti kapcsára aktív kétpólus van csatlakoztatva, amelyből származó terhelőáram a referenciaáramot növeli vagy csökkenti, .ill. az etalon ellenálláson egy, a referenciaárammal ellenkező irányú áramot folyat át. Az előbbi esetben a bemeneti kapcson folyó terhelő áram növekedésével a bázisellenálláson és a figyelő ellenálláson keresztül is áram indul meg. A bázisellenálláson eső feszültség hatására a vezérlő tranzisztor kinyit, s nyitásával lezárja a referenciaáramútba iktatott kapcsoló tranzisztort. A terhelésáram köre ekkor a nyitott diódán, a műveleti erősítő kimeneti fokozatán és a tápfeszültségforráson keresztül záródik. Az utóbbi esetben a műveleti erősítő kimenetére kötött dióda záróirányú előfeszítést kap, így lezár, s ezzel a műveleti erősítő kimenetét a közös kapocsról leválasztja. A terhelőáram köre ekkor az ellenálláson a kapcsoló tranzisztoron és az etalon ellenálláson keresztül záródik. Mindkét esetben a védelem az átalakító bemeneti ellenállásának megnövekedésével, megfelelően megválasztott ellenállások esetén több nagyságrenddel való megnövekedésével jön létre, amely az átalakítóba bekényszerített terhelőáramot arányosan csökkenti. Az átalakító mindaddig mutat megnövekedett bemeneti ellenállást, amíg a bemeneti kapcsaira kényszeritett feszültség vagy áram oly mértékben le nem csökken, hogy a dióda kinyit, ill. a vezérlő tranzisztor lezár, s ezzel a kapcsoló tranzisztor nyit. A kapcsoló tranzisztor és a dióda paraméterei elsődlegesen azt a feszültségtartományt, az etalon ellenállás, a figyelő ellenállás és a bázisellenállás, valamint a dióda paraméterei pedig elsődlegesen azt az áramtartományt határozzák meg, amelyben a bemeneti védelem hatásos. A találmány szerinti ellenállás/feszültségátalakítónál a tápfeszültségforrás feszültsége és a műveleti erősítő tápfeszültsége lehet egyező vagy különböző nagyságú. A találmány szerinti kialakítású ellenállás/feszültségátalakító egyik főbb előnye, hogy referenciaáramával közvetlenül a tápfeszültségforrást terheli, így pontosságát a mért ellenállásértékek nagysága nem befolyásolja. Másik főbb előnye a széles, mind egyen-, mind váltakozóáram- és feszültségtartományban megnyilvánuló rendeltetésellenes igénybevételnél hatásos bemeneti védelem, amely az átalakító károsodástól való megvédésén túlmenően azzal, hogy a bemeneti ellenállás megnövekedésében nyilvánul meg, a rákapcsolt kétpólus által leadott terhelőáramot csökkenti, s ezzel a kétpólust is védi. A találmány szerinti kialakítású ellenállás/feszültségátalakító különösen mérő és/vagy szabályozóberendezésekben alkalmazható, mind az olyan megoldásoknál, ahol átalakítóhoz csatlakoztatható különböző nagyságú külső ellenállások nagyságával arányos feszültség előállítása képez feladatot. A találmány szerinti megoldású ellenállás/feszültségátalakító kiválóan alkalmazható telepről működtetett kézi, többfunkciós mérőműszerekben, különösen LSI A/D átalakítóval kialakított digitális mulíiméterekben. A találmány lényegét a továbbiakban egy előnyös kiviteli alakja bemutatásával ismertetjük, a csatolt ábrára hivafkozva, amely a találmány szerinti ellenállás/feszültségá^alakító vázlatos kapcsolási elrendezését mutatja. Az átalakítónak az ábrán láthatóan 10 műveleti erősítője. Ur referenciafeszültség-forrása és Re etalon ellenállása, valamint bemeneti és kimeneti kapocspárja van, ahol az egyik bemeneti kapocs és az egyik kimeneti ka5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
