203624. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés hangfrekvenciás vonalmeghajtó kimeneti fokozat megvalósítására transzformátor nélkül
1 HU 203 624 B 2 A találmány tárgya kapcsolási elrendezés hangfrekvenciás vonalmeghajtó kimeneti fokozat megvalósítására transzformátor nélkül önmagában ismert műveleti erősítővel úgy, hogy a transzformátoros vezérlés előnyeit megtartjuk, ugyanakkor hátrányait kiküszöböljük. A stúdiótechnikában alkalmazott különféle berendezések, például keverőasztalok, magnetofonok, lemezjátszók stb. magas színtű szimmetrikus kimenetekkel vannak ellátva. A bemenetek ugyancsak szimmetrikusak, így a vonalra kerülő zavarok közös módusban jelentkeznek, és a bemeneten kiesnek. Magas színtű szimmetrikus kimeneteket transzformátorral valósítottak meg eddig, ennek azonban hátrányai is varrnak, többek között az, hogy alacsony frekvencián megnő a kimeneti impedancia és a torzítás, magas frekvencián pedig a vonalra kerülő zavarokat a szórt kapacitásai miatt egyenlőtlenül nyeli el, így differenciál módusúvá alakulnak át. Hátrányként kell megemlítenünk azt még, hogy a transzformátoroknak általában nagy a súlya és a mérete, és az igazán jó minőségű kimeneti transzformátor meglehetősen költséges is. Ezen okok miatt az utóbbi időben mindenütt törekedtek arra, hogy a kimeneti transzformátort valahogyan kiváltsák. Ismert egy olyan megoldás, amikor egyszerű földszimmetrikus kimenetet alkalmaznak, és a két oldal egymáshoz képest ellenfázisú jelet ad. Ennek a megoldásnak az a hátránya, hogy nem lehet egyik oldalát sem földelni, azaz szükség esetén aszimmetrikus bemenetről vezérelni, mert 6 dB-el csökken a jelszínt, és a kimenet a zárlat miatt tönkremehet. Ugyancsak hátrány, hogy a vonalra szóródó külső zavarokat egyenlőtlenül nyeli el. A találmánnyal célul tűztük ki egy olyan kapcsolási elrendezés kialakítását, amely vonalmeghajtó kimeneti fokozatként alkalmazható a vonalmeghajtó transzformátor alkalmazása nélkül tisztán elektronikus áramkörökből felépítve, ugyanakkor biztosítva van az is, hogy aszimmetrikusan lehessen a bemenetét vezérelni, és földfüggetlen kimenete legyen. Ahhoz azonban, hogy egy üyen áramkört és kapcsolást ki tudjunk alakítani, biztosítani kell, hogy ezen áramkörnek külön-külön bármelyik oldala földelhető legyen anélkül, hogy a kapocsfeszültség megváltozna, az egyik oldal, illetőleg a kimenet földelésekor ne nőjön meg az áramfelvétele, azaz ne léphessen fel zárlati áram, továbbá kicsi legyen a differenciál módusú kimeneti impedanciája, ne haladja meg a stúdiótechnikában megengedett 24 ohmot, ugyanakkor a torzítása a teljes frekvenciasávban kicsi legyen. Biztosítani kell továbbá, hogy a meghajtott vonal két vezetékét egyformán érő külső zavart minden frekvencián egyformán nyelje el, és azok ne váljanak differenciál módusúvá, aszimmetrikus bemenete is lehessen, azaz ne igényeljen külön szimmetrizáló fokozatot a meghajtáshoz. Természetesen történtek kísérletek, elsősorban az integrált áramkörös műveleti erősítők megjelenését követően ezen követelményeket megvalósító áramkör kialakítására. Az így kialakított áramkörök azonban rendkívül bonyolultak lettek, sok aktív elemet, általában négy vagy ennél több műveleti erősítőt alkalmaztak, és még így sem teljesítik az előbb említett követelményrendszert. Ilyen jellegű kapcsolást ír le a Wire-5 less World 1981. júniusi számának 67. oldala, ahol egy „Isolated Amplifier” címmel közölt kapcsolás van ismertetve. Természetesen a transzformátor nélkül megvalósított meghajtó fokozat galvanikus leválasztást nem va- 10 lósít meg, erre azonban az esetek nagy részében nincs is szükség, legalábbis ott, ahol néhányszor 10 km körüli vonalhosszúságról van szó. A találmányunk tárgya tehát kapcsolási elrendezés hangfrekvenciás kimeneti fokozat megvalósítására 15 vonalmeghajtó transzformátor nélkül önmagában ismert invertáló bemenetéről vezérelt műveleti erősítőkkel, ahol az invertáló bemenetre soros ellenállás van csatlakoztatva, a kimenet és az invertáló bemenet közé pedig az erősítést beállító visszacsatoló ellenállás 20 van kötve. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés lényege abban van, hogy két, első és második műveleti erősítő úgy van egymáshoz kapcsolva, hogy az első műveleti erősítő kimenete két soros ellenállásokból álló ellenál- 25 lás-körön keresztül van az egyik bemenetre kapcsolva, a soros ellenállások közös pontja pedig a második műveleti erősítő nem-invertáló bemenetére van csatlakoztatva, míg a második műveleti erősítő kimenete szintén sorosan kapcsolt ellenállásokon keresztül van 30 a másik bemenetre kapcsolva, és ezeknek az ellenállásoknak a közös pontja az első műveleti erősítő nem-invertáló bemenetére van csatlakoztatva, és a soros ellenállások ellenállás értékének aránya a megfelelő műveleti erősítő erősítésénél nagyobb. 35 A találmány szerinti kapcsolási elrendezés mind szimmetrikusan, mind aszimmetrikusan meghajtható. Az aszimmetrikus meghajtás miatt jelentkező rejtett aszimmetria kiegyenlíthető egy olyan kiviteli alakkal, ahol a bemenetre aszimmetrikus jelet előállí- 40 tó jelgenerátor van csatlakoztatva, és az egyik bemenet van a jelgenerátor egyik kivezetésére, a másik bemenet pedig a földre csatlakoztatva, és ezen ellenállások aránya megegyezik ezen műveleti erősítésével. A műveleti erősítők offset feszültségéből származó 45 kimeneti egyenfeszültség megszűntetésére előnyös az a kiviteli alak, ahol az első műveleti erősítő ldmenete és a második műveleti erősítő nem-invertáló bemenetére csatlakoztatott soros ellenállás-körrel egy további kondenzátort kapcsolunk sorba, és ugyanígy a máso- 50 dik műveleti erősítő kimenete és az első műveleti erősítő nem-invertáló bemenetére csatlakoztatott soros ellenállás-körrel is egy további kondenzátort kapcsolunk sorba, és ugyanígy a második műveleti erősítő kimenete és az első műveleti erősítő nem-invertáló be- 55 menetére csatlakoztatott soros ellenállás-körrel is egy további kondenzátor van sorosan kötve, vagy az első műveleti erősítő nem-invertáló bemenete és a föld közé egy ellenállás, míg ugyanezen nem-invertáló bemenet és a soros ellenállásokból álló ellenállás-kör közös 6 0 pontja közé egy kondenzátor van csatlakoztatva. I 2
