книги из ГПНТБ / Полонников Д.Е. Электронные усилители автоматических компенсаторов

Аналогично схеме с кремниевыми диодами модулятор может быть построен на фотоэлементах и фотодиодах. В этом случае мостовая схема питается постоянным током, а управ­ ление осуществляется пучком модулированного света. Дрейф нуля таких схем оказывается больше, чем у схем с крем­ ниевыми диодами. Поэтому применение модуляторов с фото­ диодами и фотоэлементами в усилителях автокомпенсаторов в настоящее время нецелесообразно.

освещении фотосопротивления модулированным светом про­

не могут привести к появлению на выходе паразитного переменного напряжения. Конечно, предполагается идеальная экранировка схемы и отсутствие наводок. В действительности, на выходе возникает довольно большой паразитный сигнал, который эквивалентен входному напряжению порядка 0,1 —j—1 мв. Величина паразитного сигнала нестабильна, и его компенсация бессмысленна. Дрейф нуля при использовании фотосопротивления можно объяснить

§ 1 5 ] СХЕМЫ ВХОДНЫХ УСТРОЙСТВ УСИЛИТЕЛЕЙ 1 3 9

двумя причинами. Во-первых, полупроводниковый слой, исполь­ зуемый в фотосопротивлении имеет сравнительно большую термо-э. д. с. относительно меди. Достаточно ничтожной раз­ ницы в температуре (например, вследствие неодинаковой освещенности), чтобы возникло значительное напряжение. Вторая причина связана с воздействием света па границу

противлений для модуляции слабых сигналов. Вполне реально улучшить их параметры с тем, чтобы заметно снизить дрейф нуля.

е. В х о д н о е у с т р о й с т в о с и с п о л ь з о в а н и е м э ф ф е к т а Х о л л а

Известно, что если пропускать ток I через тонкую про­ водящую пластинку (рис. 62), которая помещена в сильное магнитное поле, перпендикулярное к поверхности пластинки, то под воздействием поля линии тока смещаются к одному краю. Вследствие этого на противопо­ ложных краях пластины (на зажимах А и Б) появляется э. д. с., носящая на­ звание э. д. с. Холла. Если магнитное поле периодически изменяется во време­

ни, то, очевидно, и напряжение Uae будет переменным. При строгой пер­ пендикулярности поверхности пластины к направлению поля напряжение Uab обращается в нуль, когда 1 = 0 . Таким образом, можно осуществить модуляцию постоянного входного сигнала. Эффект Холла у большинства металлов выражен слабо икоэффициент преобразования ока­

зывается ничтожно мал. Значительно большую величину коэф­ фициента преобразования удается получить, применяя гер­ маний,

140 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА [гл. V

Модулятор с использованием эффекта Холла имеет ряд недостатков. Основные из них — низкое входное сопротив­ ление, малый коэффициент преобразования, трудность в обес­ печении строгой перпендикулярности поля к поверхности пластинки. Однако дрейф нуля удается снизить до величины 10 ч - 30 мкв за длительное время (несколько суток)..

Рассматриваемый модулятор применяется пока еще редко. В усилителях автокомпенсаторов он нашел применение лишь в отдельных разработках (см. W. A. Wildhack [59]).

с высоким входным сопротивлением широко используется динамический конденсатор. Типовая схема такого входного

Высокое входное сопротивление обусловливает широкое при­ менение динамического конденсатора при измерении малых токов и э. д. с. источников с большим внутренним сопро­ тивлением. Устройства с динамическим конденсатором позво­

невысока. Лишь при тщательном изготовлении дрейф нуля

денсатором целесообразно применять только в случаях изме­

в переменный широкое распространение получили разнооб­ разные входные устройства с контактным модулятором (вибро­ преобразователем), рассмотренные в §16 и 17. Основное достоинство вибропреобразователей состоит в их исключи­ тельно высокой стабильности нуля. Дрейф нуля удается снизить вплоть до уровня тепловых шумов. При тщательном изготовлении входной цепи с контактным вибропреобразова­ телем обеспечивается чувствительность до сотых и даже

сопротивления увеличивается. С контактным преобразовате­ лем сравнительно легко удается обеспечить входное сопро­

дрейфу по току 10-13-з-1О-13 а или по мощности 10-1,-т-10"1в вт. Серьезным недостатком контактного вибропреобразователя является механическая нестабильность, для повышения кото­ рой требуется весьма тщательная технология производства и регулировка преобразователя. Наличие подвижных контак­ тов вносит элемент ненадежности и ограничивает срок службы устройства. Следует, однако, иметь в виду, что в усилителях автокомпенсаторов контакты коммутируют ничтожные мощ­

тически в автокомпенсаторах нарушение работы вибропре­ образователей происходит при их разрегулировке.

1 4 2 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА [ г л . V

Несмотря на перечисленные недостатки, в подавляющем большинстве современных усилителей автокомпенсаторов при­ меняется контактный вибропреобразователь. Столь широкое применение контактного преобразователя объясняется непре­

усилителей постоянного тока видно, что для усилителей автокомпенсаторов наибольший интерес представляют устрой­ ства с использованием контактного преобразователя и дина­ мического конденсатора. На рассмотрении некоторых схем этих устройств мы подробно остановимся в V и VI главах.

§16. Трансформаторные входные устройства

сконтактным вибропреобразователем

Наиболее распространенные схемы входных цепей с кон­ тактным вибропреобразователем и с трансформаторной связью

Входной каскад усилителя может строиться либо с авто­

Поэтому здесь останавливаться на нем нет необходимости. Рассмотрим основные свойства схемы рис. 64,а. Предпо­

сигнала постоянного тока (Ес = С7ВХ) заменить генератором (£э) прямоугольных импульсов обеих полярностей с амплитудой, равной входному сигналу £ с. Определение параметров такой схемы не вызывает затруднений. Поскольку трансформатор настроен в резонанс на частоту преобразования и интерес

Рис. 64. Схемы входных цепей с вибропре­ образователем и трансформатором.

представляет первая гармоника выходного напряжения, целе­ сообразно заменить генератор прямоугольных импульсов гене­ ратором синусоидального напряжения, равного эффективной величине первой гармоники разложения Е„ в ряд Фурье.

Если пренебречь индуктивностью рассеяния, которая у входных трансформаторов мала, то эквивалентная схема вход­

1 4 4 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА [ГЛ. V

устройства переменного тока, рассмотренного в гл. IV. Почти все результаты анализа трансформаторного входа переменного тока применимы к схеме рис. 64, а. Следует только учиты­ вать, что величина входного сигнала должна быть умножена

на — и что коэффициент трансформации определяется

как отношение числа витков вторичной обмотки к половине

R,

лентной э. д. с. входной цеРис. 66. Входная цепь эквивалентной пи с внбропреобразователем. импульсной э. д. с. (а); эквивалентная (Здесь &t — Atnn, или Д£ = схема входной цепи (6).

= А^пкО

первичной. При этом величина входного сопротивления нахо­ дится по формуле

где п — коэффициент трансформации, т. е. отношение числа витков вторичной обмотки к половине первичной; /?0 — экви­ валентное сопротивление контура, образованного всей обмот­ кой трансформатора и емкостью С2, при резонансе (см. § 13).

Передаточный коэффициент, т. е. отношение эффективной величины первой гармоники на выходе к сигналу постоянного тока на входе определяется следующим образом:

не приняты специальные меры, величина £/др часто достигает 0,2 -т- 2 мкв, а иногда даже нескольких десятков микровольт.

Таким образом, при трансформаторном входном устройстве на постоянном токе предельная чувствительность в большин­ стве случаев ограничена не шумами, а паразитной термо-э. д. с. Как установлено экспериментально, при входном сопротивле­ нии около 10 ком и полосе пропускания 10 гц термо-э. д. с. и шумы имеют обычно один порядок. При меньших сопротив­ лениях преобладает термо-э. д. с., при больших — шумы и раз­

ние между различными помехами, шумами и термо-э. д. с. может меняться в широких пределах. При очень больших входных сопротивлениях (более 101ом) появляются дополнительные причины, вызывающие дрейф нуля. Вопрос предельной чувст­ вительности входного устройства с контактным преобразова­ телем при высокоомном входе рассмотрен в гл. VI.

Выше мы предположили работу вибропреобразователя идеальной. Можно показать, что если время перелета кон­ такта (Atnj]), отнесенное к периоду несущей частоты, невелико (менее 0,1), то оно практически не влияет на величину входного сопротивления. Передаточный коэффициент также весьма

бропреобразователя с перекрытием. В первом приближении