188553. lajstromszámú szabadalom • Túlfeszültség ellen védő kapcsolási elrendezés nagy bemenő impedanciájú áramkörök bemenetének védelmére
1 î88 553 2 A találmány túlfeszültség ellen védő kapcsolási elrendezés nagy bemenő impedanciájú áramkörök bemenetének védelmére, amely kapcsolási elrendezés bemenetével sorba kapcsolt védőellenállás kivezetése közvetlenül vagy közvetve egységnyi erősítésű elválasztó erősítő bemenetére van kötve. Ismeretesek olyan kapcsolási elrendezések, amelyek alkalmasak nagy bemeneti impedanciájú áramkörök túlfeszültség elleni védelmére. Ilyen pl. az egyszerű diódás védelem, melynek jellemzője, hogy a bemenettel sorba kapcsolt védőellenállás után a bemenet és a közös pont között záróirányba előfeszített antiparallel kapcsolt diódapárt tartalmaz, amely diódapár a diódák záróirányú előfeszítő feszültségétől és r.yitó feszültségétől függő bemeneti feszültségszintnél a védelmi áramkört követő fokozat bemenetére jutó feszültségszintet korlátozza. A kapcsolási elrendezés előnye az egyszerű felépítés és a kis alkatrészigény, hátránya azonban az, hogy a védő diódák hőmérséklet- és szintfüggő szivárgási árama mind egyenáramú, mind pedig váltakozó áramú méréseknél hátrányos hatásokat eredményez. Ezen hátrányok közül csak a szivárgási áram hatását lehet csökkenteni különleges és költséges diódatípus választásával. Ismeretes továbbá a Zener-diódás kapcsolási elrendezés, melynek jellemzője, hogy a bemenettel sorba kapcsolt védő ellenállás után a bemenet és a közös pont között két egymással szembekötött sorosan kapcsolt Zcnerdiódát tartalmaz, amely diódapár a Zener feszültség és a diódák nyitó feszültsége által meghatározott bemeneti feszültségszintnél a védelmi áramkört követő fokozat bemenetére jutó feszültségszintet korlátozza. A kapcsolási elrendezés előnye az egyszerű felépítés és a kis alkatrészigény, hátránya azonban az, hogy a Zener-diódák hőmérsékletfüggő és szintfüggő záróirányú szivárgási árama, valamint jelentős szintfüggő kapacitása a bemeríetet károsan terheli, ami mind egyenáramú, mind váltakozó áramú méréseknél hátrányos hatásokat eredményez. A fent említett két egyszerű megoldás hátrányai valamennyi egyszerű diódás védőáramkörre jellemzők és így ezeket a megoldásokat csak korlátozott igényű, kisebb bemenő ellenállású és nagyobb megengedett szivárgási áramú bemeneti fokozatok védelmére lehet előnyösen alkalmazni, ill. az előbb említett esetben költségesebb alkatrészek felhasználásával lehet a szivárgási áramra vonatkozó hátrányt csökkenteni. Ismeretes továbbá a kapcsoló eszközt tartalmazó kapcsolási elrendezés, melynek jellemzője, hogy a bemenettel sorba kapcsolt védő ellenállás után a bemenet és a közös pont között vezérelhető kapcsoló eszközt tartalmaz, mely egy célszerűen kialakított ablakkomparátor kimeneti jelétől függően ki- vagy bekapcsol. Az ablakkomparátor, amely közvetlenül a bemeneten levő jelet vagy annak valamely lineáris vagy nemlineáris transzformái tj át figyeli, akkor kapcsolja be a kapcsoló eszközt, amikor a bemeneti jeíszint egy pozitív küszöbfeszüitscgnél nagyobb, vagy egy negatív küszöbfeszültségnél kisebb szintet elér, ily módon a védelmi áramkört követő fokozat bemenetét megvédi, mivel a bemenettel sorba kapcsolt védő ellenállás és a bekapcsolt kapcsoló eszköz kis átmeneti ellenállása olyan elemes osztó áramkört képez, amely a védendő fokozatra jutó jel szintjét jelentősen korlátozza. A kapcsolási elrendezés előnye, hogy a kikapcsolt kapcsoló eszköz típustól függően a bemenetel igen nagy ellenállással, igen kis szivárgási árammal és igen kis kapacitással terhelheti még olcsó eszközök esetén is, / jelentős hátránya azonban, licgy igen gyors, rövid ideig tartó, nagy szintű feszültségimpulzusok ellen nem nyújt védelmet, mivel a működéshez elengedhetetlen ül szükséges ablakkomparátor feléledési ideje alatt a védendő fokozat túlterhelődik és tönkremehet. Ez a jelentős hátrány elegendő arra, hogy az említett megoldást olyan mérőműszerek bemeneti fokozatában ne lehessen alkalmazni, ahol a gyors, nagy színtű bemeneti impulzusszerű terhelés üzemszerűen felléphet, ami azt jelenti, hogy például digitális multiméterek bemeneti fokozatának védelmére alkalmatlan. A találmány célja olyan megoldás biztosítása, amely speciális és költséges eszközöket nem tartalmaz, ennélfogva oícsó és könnyen megvalósítható. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés olyan megoldás, mely az ismert diódás és kapcsoló eszközt tartalmazó védőáramkörök hibáit kiküszöböli és így biztos védelmet nyújt a gyors impulzusszerű terhelések ellen és egyúttal igen kis értékű járulékos ohmos vezetéssel, szivárgást árammal és kapacitással terheli a védendő bemenetet, így alkalmas arra, hogy a niai méréstechnikában ismert legérzékenyebb mérőműszerek bemeneti fokozatainak védelmére is felhasználható legyen. Előnyös kivitelben a találmány szerinti kapcsolási elrendezés jól illeszthető a védendő bemeneti erősítő fokozathoz, sőt maga az erősítő fokozat a védelmi áramkör egyik funkcionális elemét is helyettesítheti. A találmánynak az a lényege, hogy az elválasztó erősítő kimenete vagy szintkorlátozó eszköz, vagy küszöbszint meghatározó fokozat bemenetére csatlakozik, míg a küszöbszint meghatározó fokozat kimenete a sántkorláto/.ó eszköz másik bemenetére van kötve, továbbá a szintkoriátozó eszköz kivezetése a védoellenállás kivezetésére csatlakozik, A találmányt részletesebben az ábrákon szemléltetett kiviteli példák segítségével mutatjuk be. Az 1. ábrán a találmány egy kiviteli példájának tömbvázlata látható, a 2. ábra az 1. ábra szerinti kiviteli példát mutatja be a küszöbszint meghatározó fokozat egy lehetséges kivitelének szemléltetésével, a 3. ábrán az 1. ábra szerinti kiviteli példa látható a szintkoriátozó eszköz részletezésével, a 4. ábrán a találmány egy másik kiviteli példájának tömbvázlata.látható, az 5. ábra a találmány egy további kiviteli példájának tömbvázlatát mutatja be. Az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezés bemenete 1 védőcllcnálláson keresztül közvetlenül vagy közvetve nagy bemeneti impedanciájú és kis kimeneti impedanciája egységnyi erősítésű 2 elválasztó erősítőre van kötve. A 2 elválasztó erősítő kimenete 3 küszöbszint meghatározó fokozat bemenetére, vagy 4 szintkorlátozó eszköz bemenetére, míg a 3 küszöbszint meghatározó fokozat kimenete a 4 szintkoriátozó eszközre csatlakozik. Az 1 védoellenállás kimenete a 4 szintkorlátozó eszköz kimenetével együtt a kapcsolási elrendezés egyik A kimenete, inig a 2 elválasztó erősitő kimenete egyúttal a kapcsolási elrendezés másik B kimenete. A 2. ábrán a 3 küszöbszint meghatározó fokozat részletesebb kapcsolását szemléltetjük. A 3 küszöbszint meghatározó fokozat bemenete soros 5 feszüitségejtő ellenállásra van kötve és az 5 feszültségejtő ellenállás kimeneté egyrészt nemlineáris ó feszültséglimitáló két-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
