CS258978B1 - Nízkošumový potenciometr - Google Patents

Abstract

Je řešen nízkošumový potenciometr bez posuvného mechanického jezdce. Potenciometr má dve proměnné odporové části. Jedna je tvořena sériovým spojením první­ ho a druhého analogového spínače (Si, Sg), k jejichž společnému uzlu (2) je připojena jedna elektroda (6) prvního kondenzátoru (Cil. Druhá proměnná odporová část je tvo­ řena sériovým spojením třetího a čtvrtého analogového spínače (Sj a S4), jejichž společnému uzlu (4) je připojena jedna elektroda (7) druhého kondenzátoru (C2). Druhá elektroda (8) obou kondenzátorů (C. Cp) <3e společná a je uzemněna. Tato dru--1 ha elektroda (8) je vůči prvním elektrodám (6, 7) posuvná v rovině rovnoběžné s jejioh plochou. Potenciometr je využitelný všude tam, kde jsou na závadu obtíže se šumem, vznikajícím nedokonalým kontaktem jezdoe, se stabilitou odporových větví potenciometru nebo kde je na závadu stejnoměrné spojení vstupních svorek potenciometru navzájem, respektive vstupních a výstupních svorek.

Description

Vynález se týká nízkošumového potenciometru, který je řešen bez mechanického kontaktu jezdce.

Potenciometry se uplatňují jako široce využívané proměnné rezistory a jako odporové děliče s nastavitelným dělícím poměrem» Hlavním problémem stávajících konstrukčních řešení potenciometrů je realizace .kontaktu jezdce, dostatečné mechanická odolnost povrchu odporové vrstvy proti otěru a její homogenitě. V řadě případů nepříznivě působí i známé hlukové efekty provázející změnu odporu posuvem jezdce.

Uvedené nežádoucí vlastnosti dosud známých konstrukčních řešení odstraňuje nízkošumový potenciometr tvořený dvěma proměnnými odporovými částmi, tvořícími odporový dělič, podle vynálezu. Jeho podstatou je, že jedna proměnná odporová část je tvořena sériovým spojením prvního a druhého analogového spínače, k jejichž společnému uzlu je připojena jedna elektroda prvního kondenzátorú. Druhá proměnná odporová větev je tvořena sériovým spojením třetího a čtvrtého analogového spínače, k jejichž společnému uzlu je připojena jedna elektroda druhého kondenzátoru. Druhá elektroda obou kondenzátorú je.společná a je uzemšna. Tato druhá elektroda je vůči oběma prvním elektrodám posuvná v rovině rovnoběžné s plochou těchto prvních elektrod.

Tento potenciometr odstraňuje obtíže se šumem, vznikající nedokonalým kontaktem jezdce. Další výhodou řešeni dle vynálezu proti známým konstrukčním řešením potenciometrů je řádově větší časová i teplotní stabilita jeho parametrů /odpor, dělící poměr/. Velkou výhodou navrženého řešení je rovněž možnost číslicového řízení hodnot rezistorů tvořících bezšumový poten- 2 258 978 ciometr dle tohoto vynálezu změnou vzájemného poměru přepínacích kmitočtů frpí, frpg ^v °bou větvích.

Příklad nízkošumového potenciometru je znázorněn na obr.

1. Na obr. 2 je uveden detail dvojice posuvných kondenzátorů s jednou společnou elektrodou.

Jedna proměnná odporová část nízkošumového potenciometru je tvořena v sérii zapojeným prvním a druhým spínačem Si, S2 mezi úhly 1 a 2· Ke společnému uzlu 2 těchto spínačů Sj, S2 je připojena jedna elektroda 6 prvního kondenzátoru Οχ. Druhá' proměnná odporová část je tvořena analogicky třetím a čtvrtým spínačem S3 a S4, které jsou zapojeny v sérii mezi úhly 2 a 0.

K jejich společnému uzlu 4 je připojena jedna elektroda 7 druhého kondenzátoru C2· Druhá elektroda 8 je pro oba kondenzátory Ci a ¢2 společná a je připojena k uzlu O, tedy je uzeměna. Tato druhá elektroda 8 je vůči elektrodám 6 a 7 posuvná ve směru rovnoběžném s jejich plochou, v tomto příkladě ve směru pořadnice. Spínače Sj, S2, a S4 mohou být realizovány například pomocí tranzistorů nebo přenosových hradel.

Pro potlačení zbytků spínacích kmitočtů ležících vysoko nad zpracovaným pásmem se potlačí zapojením dolní propus ti 9 na výstup nízkošumového potenciometru.

Nízkošumový potenciometr pracuje tak, že. první a druhý spínač Si a Sg střídavě připojuji jednu elektrodu 6 prvního kon denzátoru Οχ mezi svorky 1 a 2· Obdobně třetí a čtvrtý spínač střídavě připojují jednu elektrodu 7 druhého kondenzétoru C2 mezi svorky 2 ^a 2· ^se systém chová jako odporový dělič?

Hodnota proměnných odporových částí, realizovaných s přepínanými kondenzátory Οχ, Cg se určí ze vztahu

Ri = ^fTi Ci i = 1, 2 /1/ kde ίχχ jsou kmitočty přepínání spínačů Sx, S2 resp. S^, S4

Ci je kapacita přepínaného kondenzátoru ^{z:>0 7/0}

Cj resp. C2 v prvé,resp. druhé proměnné odporové části.

Z uvedeného vztahu A/ plyne, že velikost odporů jednotlivých částí lze měnit buď změnou kmitočtu f^£ přepínání, nebo změnou kapacit kondenzátorů Ci, Cg.

První a druhý kondenzátor Οχ a Cg mají jednu svorku, a to svorku 0, společnou. Toho se využívá tak, že druhá elektroda 6 obou kondenzátorů Cl, C2 a dielektrikum jsou společné. Posouváním společné druhé elektrody 8 oproti elektrodám 6, 7 se docílí toho, že se mění kapacity kondenzátorů Ci, Cg a to tax, že jedna z kapacit roste a druhá klesá.

Kapacity obou přepínaných kondenzátorů Ci, Cg jsou dány vztahem _{s a}

Cl = / 1 - x/ /2/

C₂ = ^x kde £ je permitivita dielektrika , a, 1, d jsou parametry geometrického uspořádání elektrod

6, 7, 8 a x je posuv společné elektrody 8 proti zbývajícím elektrodám 6, 7.

Přenos napětí nezatíženého nízkošumového potenciometru je po dosažení vztahů A/ až /5/ určen výrazem

Hi =

Ul

/4/

Z výrazu /4/ je zřejmé, že s rostoucím posuvem x klesá hodnota přenosu napětí Ug/Ui· Při posuvu elektrody 8 nedochází k vodivému kontaktu mezi deskami, proto nedochází ani ke vzniku rušivého šumu daného u stávajících řešení potenciometrů nedokonalým kontaktem jezdce. Zbytky spínacích kmitočtů ležící vysoko nad zpracovaným pásmem se potlačí dolní propustí Tvary elektrod 6, 7, 8 prvního a druhého kondenzátoru Ci a Cg lze vzhledem ke vztahu /4/ realizovat i jiné závislosti než je lineární funkční závislost přenosu napětí, a to například

- 4 logaritmické.

258 978

Zapojení bezšumového potenciometru podle tohoto vynálezu je možno využít s výhodou všude tam, kde při potřebě, aplikace dosud známých řešení potenciometrů narážíme na obtíže se šumem, vznikajícím nedokonalým kontaktem jezdce, s časovou i teplotní stabilitou odporových větví potenciometru a konečně i tam, kde je na závadu stejnosměrné spojení vstupních svorek potenciometru přes jeho odpor navzájem, resp. vstupních a výstupních svorek.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Nízkošumový potenciometr, sestávající ze dvou proměnných odporových částí, tvořících odporový dělič, vyznačující se tím, že jedna proměnná odporová část je tvořena sériovým spojením prvního a druhého analogového spínače /Sp a Sg/, k jejichž společnému uzlu /2/ je připojena jedna elektroda /6/ prvního kondenzátoru /Cp/ a druhá proměnná odporová část je tvořena sériovým spojením třetího a čtvrtého analogového spínače /S5 a S4/, k jejichž společnému uzlu /4/ je připojena jedna elektroda /7/ druhého kondenzátoru /C2/, přičemž druhá elektroda /8/ prvního a druhého kondenzátoru /Cp a Cg/ je společná, je vůči oběma prvním elektrodám /6, 7/ posuvná v rovině rovnoběžné s jejich plochou a je uzeměna.