202655. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés vonatkoztatási potenciál kompenzálására
1 HU 202 655 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés vonatkoztatási potenciál kompenzálására, amelynek egypólusosan csatlakoztatott bemenetű négypólusa és erősítője van, ahol a négypólus vonatkoztatási potenciált vezető kimenete az erősítő invertáló bemenetére csatlakozik, az erősítő nem invertáló bemenetére referenciafeszültség van kötve, kimenete pedig a négypólus egyik bemenetére csatlakozik. Ilyen kapcsolási elrendezés ismert a 4 142 405 számú US szabadalmi leírásból. Ezeket a kapcsolási elrendezéseket olyan négypólusokhoz használják, amelyeknél az egyik bemenet és az egyik kimenet egyidejűleg nem köthető közvetlenül földpotenciálra, mivel abban az esetben a négypólus rövidre lenne zárva. Ilyen négypólusok például a hídkapcsolások, amelyek legalább négy elektromos alkatelemből épülnek fel, és például hőmérséklet, nyomás, forgatónyomaték, feszültség, mágneses térerősség vagy más fizkai mennyiség mérésére szolgálnak. A négypólus bármilyen fizikai építőelem lehet, amelynek helyettesítő kapcsolási rajza egy, a fentiek szerinti hídkapcsolás. Ilyen fizikai építőelem például a Hali-elem. A találmánnyal célunk olyan kapcsolási elrendezés kialakítása, amelynek révén négypólus kimenőjelének bemeneti jeltől függő hasznos részének polaritása átkapcsolható, anélkül, hogy ezzel egyidejűleg a négypólusban képződő zavarókomponcns polaritása is áthangolódna. A polaritás ilyen átkapcsolása például arra használható, hogy a négypólusban képződő polaritásfüggetlen zavarókomponens, valamint a négypólus után kapcsolt feldolgozó elektronikában képződő további zavaró komponens (például offset-feszültség) a hasznos jeltől elválasztható legyen és a zavarókomponcnsek befolyása a végeredményre kiküszöbölhető legyen. A négypóluson belül képződő zavarókomponens például a kimeneti csatlakozó termofeszültsége (különböző fémek érintkezésekor), vagy váltóárammal táplált négypólusok esetében a négypólus linearitás-hibája következtében fellépő egyenáramkomponens lehet. A kitűzött feladatot azáltal oldottuk meg, hogy kapcsolási elrendezésben, amelynek egypólusosan csatlakoztatott bemenetű négypólusa és annak egyik bemenetére csatlakozó erősítője, ahol az erősítő invertáló bemenetére a négypólus vonatkoztatási potenciált vezető kimenete, nem invertáló bemenetére pedig referenciafeszültség van kötve, az erősítő kimenete és a négypólus bemenetei közé kétpólusú átkapcsoló! iktattunk be, amely első kapcsolóállásában a vonatkoztatási potenciált a négypólus első bemenetére, az erősítő kimenetét pedig a négypólus második bemenetére kapcsolja, míg második kapcsolóállásában az erősítő kimenetét a négypólus első bemenetére, a vonatkoztatási potenciált pedig a négypólus második bemenetére csatlakoztatja. A négypólus a találmány szerint előnyösen Hallétemként van kialakítva. A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük. A rajzon:- az 1. ábrán a találmány szerinti kapcsolási elrendezés példakénti kiviteli alakjának blokkvázlatát,- a 2. ábrán a négypólus példakénti kiviteli alakjának kapcsolási rajzát tüntettük fel. Amint az 1. ábrából kitűnik, a találmány szerinti kapcsolási elrendezésnek 1 négypólusa, 2 jelforrása, 3 erősítője és vezérelhető kétpólusú 4 átkapcsolója van, amely 4a és 4b kapcsolőérintkezőkkcl van ellátva. A 2 jelforrás tetszőleges önmagában ismert, 5 és 6 pólusokkal rendelkező jelforrás, például áramgenerátor vagy feszültséggenerátor lehet, amely a 4 átkapcsoló 4a kapcsolóérintkezőjén keresztül egypólusosan az 1 négypólus 8 bemenetére csatlakozik. A 2 jelforrás 5 pólusa földpotenciálra van kötve. A 3 erősítő előnyösen műveleti erősítőként van kialakítva. A4 átkapcsoló célszerűen félvezetőkapcsolókkal van kialakítva, amelyek például CMOS-technológiával készült alkatelemek. A4 átkapcsolónak 7 vezérlőbemenete van, amelyre us vezérlőfeszültség csatlakozik. A us vezérlőfeszültség lépcsőzetes impulzusait a 4 átkapcsoló például periodikusan kapcsolja át. Az 1 négypólusnak 8 és 9 bemenetei, valamint 10 és 11 kimenetei vannak. A 10 kimenet az 1. ábra szerint a kapcsolási elrendezés egypólusú kimenele. Az 1 négypólus 11 kimenetén megjelenő feszültségpotenciál az 1 négypólus kimenőfeszültségének vonatkoztatási potenciálja. A vonatkoztatási potenciált vezető 11 kimenet a 3 erősítő invertáló bemenetére van kötve. A 3 erősítő nem invertáló bemenetére konstans UR rcfereneiafeszültség csatlakozik. A 3 erősítő kimenete a 4 átkapcsoló 4b kapcsolóérintkezőjén keresztül az 1 négypólus 8, illetve 9 bemenetére csatlakozik, a 4 átkapcsoló kapcsolóállásától függően. A4 átkapcsoló kimenete úgy van huzalozva, illetőleg az 1 négypólussal és a 2 jelforrással összekötve, hogy első kapcsolóállásában (az 1. ábra szerinti kapcsolóállásban) a 4 átkapcsoló 4a kapcsolóérintkezője a 2 jelforrás 6 pólusát az 1 négypólus 8 bemenetével köti össze, amely ily módon egypólusosan csatlakozik a 2 jelforrással, ugyanakkor 4b kapcsolóérintkezője a 3 erősítő kimenetét az 1 négypólus 9 bemenetével köti össze. A 4 átkapcsoló második kapcsolóállásában ezzel szemben a 2 jelforrás 6 pólusa a 4 átkapcsoló 4a kapcsolóérintkezőjén keresztül az 1 négypólus 9 bemenetével, a 3 erősítő kimenete pedig a 4b kapcsolóérintkezőn keresztül az 1 négypólus 8 bemenetével van összekötve, ily módon az 1 négypólus 9 bemenete egypólusosan csatlakozik a 2 jelforrásra. Abban az esetben, ha az 1 négypólus például egy integrált kapcsolásban, integrált Hali-elemként van kialakítva, az 1 négypólus 8, illetve 9 bemenete a Hallelem tápbemencte, az 1 négypólus 10, illetve 11 kimenete pedig a Hali-elem kimenete, amelyen a Hali-feszültség megjelenik. A 2. ábrán feltüntetett hídkapcsolás az 1 négypólus példakénti kiviteli alakjának kapcsolási rajza. A hídkapcsolás RÍ, R2, R3 és R4 ellenállásokból épül fel, és tekinthető például egy Hali-elem helyettesítő képének. Az R1 és R2 ellenállások, illetőleg az R3 és R4 ellenállások sorba vannak kötve. Az RÍ és R2, illetőleg az R3 és R4 ellenállásokból álló soros ágak egymással párhuzamosan vannak kapcsolva. Az RÍ és R3 ellenállások közös pontja az 1 négypólus 8 bemenetét, az R2 és R4 ellenállások közös pontja pedig az 1 négypól us 9 bemenetét képezi. Az R3 és R4 ellenállások közös pontja az 1 négypólus 10 kimeneté, az RÍ és R2 ellenállások közös pontja pedig az 1 négypólus 11 kimenete. A 3 erősítő szabályozóerősítőként működik, amelynek névleges értéke az UR referenciafeszültség, tényleges értékepedig az 1 négypólus 11 kimenetén megjelenő fcszültségpotenciál. Ez a feszültségpotenciál egyúttal az 1 négypólus kimenőfeszültségénck vonatkoztatási po-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
