книги из ГПНТБ / Полонников Д.Е. Электронные усилители автоматических компенсаторов
.pdfТ а б л и ц а 4
Бестрансформаторные схемы входных устройств с вибропреобразователем и их основные параметры
№ п/п |
Схемы |
Основные параметры |
*п = |
V 2 |
Rs |
|
11 |
R g + R в ’ |
RBx = RB+ Rg.
Rax.cp = 2 (Ra + R g)’
V 2
Kn= V - o
-Дв
Rax = Ra +
«вх.ср |
( R e • |
2/?B
.ГЛ[ ТОКА ПОСТОЯННОГО УСИЛИТЕЛЕЙ УСТРОЙСТВА ВХОДНЫЕ 168
<
«V; п/п |
|
Схемы |
|
|
3 |
RB |
I |
С9 |
Ж |
<'л °
4 |
Re |
С9 |
/ Ж |
|
|
|
|
1 |
f l |
l |
г ' |
Пр о д о л же н и е т а блицы 4 ^
Основные параметры
Г |
У ~ Ъ |
R B |
|
|
БЕСТРАНСФОРМЛТОРИЫЕ |
|
|
|
|
||||
" " |
* Л , л и |
г> |
, /г ш ( л ш + 2 / ? „ ) - |' |
|
||
|
\ + * n J |
в 1 |
2 { R m R g ) 1 |
|
||
|
К^ |
+ К- м С + |
Ь - |
|
||
|
|
|
|
|
|
ВХОДНЫЕ |
|
_ |
у 2 |
2 Я , |
. |
УСТРОЙСТВА |
|
|
|
|||||
|
" |
т: |
2 R g |
+ R |
i ' |
|
|
Яв* = |
Я в + |
2/?г ; |
|
|
|
* -* • ср = - ^ = | ^ ^ .
■ + %
0 5
С£>
П р од о л же н и е таблицы 4
л г [ а к о т о г о н н я о т с о п й е л е т и л и с у УСТРОЙСТВА ВХОДНЫЕ 170
.
П р о д о л ж е н и е та блицы 4 ^
УСТРОЙСТВА ВХОДНЫЕ БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ
П р о д о л ж е н и е т а б л и ц ы 4
№ п/п |
Схемы |
Основные параметры |
Кп- |
V |
2 |
2R n |
|
|||
R BX= |
|
Ч- 27?^; |
|
^?вх.ср = |
2/?в -f- 4 R g . |
||
П р и м е ч а н и е . Приведенные в таблице формулы выводились в предположении; что вибропреобра зователь работает симметрично (Л = £«) с временами перелета контакта (Дг?пл) и перекрытия контактов (Д£пк), равными нулю, и что постоянная времени R gC g много больше периода работы вибропреобразователя.
. л г [ ТОКА ПОСТОЯННОГО УСИЛИТЕЛЕЙ УСТРОЙСТВА ВХОДНЫЕ 172
<
§ 1 7 ] |
бестрансформаторные входные устройства |
1 7 3 |
конденсатор при размыкании, можно записать:
I»
2 То
[ i 3 d t = ^ i pd t, |
(5.65) |
ОТо
2
где |
iз — ток зарядки |
конденсатора, |
ip — ток |
разрядки кон |
||||
денсатора, |
причем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
EcR ia- U c (R 3 + Я Ш) |
|
(5.66) |
||
|
|
|
!з RmRB~\~RgRm -\-R g R B |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
I - |
Uc - |
|
|
(5.67) |
|
|
|
|
р— Яш + Яе ’ |
|
|
||
На |
основании сделанных |
предположений |
i3 = |
ip. Поэтому, |
||||
решая совместно |
уравнения (5.66) и (5.67) относительно Uc, |
|||||||
получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тг |
______ ЕсЯщ {Rm Ч~Rff)________ |
(5.68) |
||||
|
|
и с ~ |
Яш (Rm + |
2R g) + 2 Я В (Я ш + |
R g) ■ |
|||
Амплитуда |
прямоугольного |
импульса |
на выходе |
|||||
|
UcRa |
|
^вых |
р |
Я г |
|
■*'] I + |
|
Разлагая £/ВЬ1Х в ряд, гармоники на выходе
V 2
^ВЫХ,1 ---
откуда
ErRmRp
(5.69)
Яш (Rm + 2 R g) -)- 2 /? в (Яш + R g)
находим эффективное значение первой f/BbIXjl:
EcRg
Rm (Rm + |
27?g-)"| ’ (5.70) |
'в+ 2(7?ш + |
7?г) . |
У 2 |
R, |
|
|
|
Кв |
Rm (Rm 4" 2 Rg) |
(5.71) |
||
X* |
||||
1 + Rn |
R B |
(Rm + |
Rg) . |
|
2 |
|
|||
Величина входного сопротивления может быть определена следующим образом:
|
АГП |
Rm + |
2R g |
|
R вх |
dK, |
R b~\~ Rm 2 (Rm + |
Rg) ' |
(5.72) |
|
dR, |
|
|
|
174 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА [гл. V
Величина /?Е!! определяется только для моментов времени, когда контакт замкнут. Среднее значение сопротивления за период равно удвоенной величине R BX:
|
Ес |
|
-Л- P |
7?ш 4- 2/?„ |
(5.73) |
|
R bx.iср |
----= |
|
р I |
— £- |
||
/ |
|
|
п |
|
||
|
‘вх.ср |
|
Ащ *т” f ' g |
|
||
Величина К в имеет |
максимальное значение |
|
|
|||
/Сп.н |
_ |
у т |
Kg |
|
(5.74) |
|
|
71 ^ + 7 ? в+ у 2 ^ ; |
|||||
при |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
В этом случае |
Rm = V 2RnRg- |
|
|
(5.75) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ l / A |
|
|
|
|
= |
+ |
V |
2/?_ |
|
(5.76) |
|
-------- л = = |
|
||||
|
|
|
1 + " |
2tfB |
|
|
Аналогично определяются |
параметры |
остальных |
схем. |
|||
В табл. 4 приведены выражения передаточного коэффициента, входного и среднего входного сопротивлений, рассчитанные при сделанных выше допущениях. Наибольшим передаточ ным коэффициентом обладают схемы 4, 6, 7 и 9, несколько
меньший |
К п имеют |
схемы 8, 1, |
2, 5 и |
затем 3. По вели |
|||
чине |
входного |
сопротивления |
лучшими |
|
являются схемы 7, |
||
4, 6, |
9, |
далее |
идут |
схемы 3 ,1 , |
2, 5 и |
8. Входное сопро |
|
тивление, среднее за период, наибольшее у схем 7, 6, 9, несколько меньше у схем 3 ,1 , 5 и наименьшее у схем с закорачиванием входа — 2, 4, 8.
Входные устройства нельзя оценивать только по вели чине /{„, /?вх и /?вх. ср. Существенное значение имеет зави симость сдвига нуля от сеточных токов первой лампы, из бирательные свойства по первой гармонике, модуляция шу мов и наводок в сеточной цепи. Схемы 1, 2, 5 не имеют разделительного конденсатора между вибропреобразователем и сеткой лампы. Вследствие этого происходит модуляция се точных токов, что вызывает дополнительный сдвиг нуля и заметное возрастание погрешностей. Указанные схемы не обладают какими-либо преимуществами по сравнению с ос
§ 17] БЕСТРЛНСФОРМЛТОЙНЫЁ ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА 17 5
тальными и их применение в усилителях постоянного тока явно нецелесообразно. В отношении модуляции шумов и по мех все схемы примерно равноценны, за исключением схемы 7, у которой при переключении контакта практически не про исходит изменения полного сопротивления в цепи сетки, благодаря чему модуляция помех минимальна. Одиополупериодные схемы l-j-7 пропускают паразитный сигнал частоты преобразования, их коэффициент избирательности близок к единице, за исключением схемы 7, которая имеет входной фильтр, ослабляющий переменную составляющую. Схемы 8, 9 двухполупериодные. При симметричной работе вибропре образователя и соответствующем выборе параметров они преобразуют сигнал частоты преобразования в спектр четных
гармоник, т. е. теоретически могут обеспечить |
stl —* оо. |
||
Отметим, |
что схемы, основанные на |
размыкании |
или зако |
рачивании |
входной цепи, позволяют |
использовать |
свободный |
контакт для других целей, например демодуляции. Однако в усилителях автокомпенсаторов указанное преимущество не имеет практического значения. Схемы с заземленным средним контактом обладают меньшим уровнем помех в случае, если внутри вибропреобразователя не обеспечена надлежащая эк ранировка. Обеспечение экранировки в вибропреобразователе не вызывает серьезных конструктивных затруднений, поэтому при выборе схемы не следует ориентироваться на плохие вибропреобразователи.
Предварительное рассмотрение бестрансформаторных схем показывает, что наибольшего внимания заслуживают схемы б, 7, 8 и 9.
Остановимся сначала более подробно на свойствах схемы 6. Найдем более точные выражения для коэффициента преоб
разования и входного сопротивления. Если |
не делать пред |
||||
положения, |
что Сг7?г ^>0,5Г0, то в |
установившемся режиме |
|||
|
|
|
- U .С, мин |
д: |
|
|
|
|
<*>qT9 |
(5.77) |
|
|
|
|
Ur |
X |
(5.78) |
|
|
v = |
“• ъ |
||
|
|
Re |
|
|
|
где |
Uc>№„„ — напряжение |
на конденсаторе |
к концу разрядки |
||
(к |
моменту |
перелета контакта вверх), Uc макс — напряжение |
|||
176 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА [ГЛ. V
к концу |
зарядки |
(к |
моменту |
перелета |
контакта |
вниз), |
|
Т3 = Cg (Rg + |
R B), |
Tg = |
CgR g, |
щ — круговая частота пре |
|||
образования. |
|
|
|
___L_ |
|
|
|
Учитывая, |
что |
U cmm = Uc максе ш°Тз’ |
запишем |
условие |
|||
равенства |
зарядов |
при зарядке и разрядке: |
|
|
|||
Uc, |
“ оTg |
------ -L. |
Uc,м, |
|
■е ш°г'э dx |
||
|
|
= . f |
Производя интегрирование, находим:
/
^ С , макс
^ С , мпн-
E ze ШаТг[е
X
“от.
Sdx. (5.79)
(5.80)
(5.81)
|
|
|
откуда |
выходное напряжение для |
||
|
|
|
полупериода, когда контакт ввер |
|||
|
|
|
ху, имеет вид |
|
||
|
|
|
td ВЫХ ------ |
|
|
|
Рис. 77. Изменение напряже |
E rR r \e |
“o7V_])е |
Гэ |
|||
ния Uc на конденсаторе |
С„ |
|
Яв)Ь " ^ ( т 5 + 7 7 ) _ 1] |
|||
(схема |
6 табл. 4) в устано |
( ^ + |
||||
вившемся режиме (а). Форма |
|
|
|
(5.82) |
||
выходного напряжения вуста |
|
|
|
|||
новившемся режиме (б). |
(отсчет |
времени от момента пе |
||||
|
|
|
||||
|
|
|
реключения |
контакта вверх до мо |
||
мента |
переключения |
вниз). |
Выходное напряжение |
для полу- |
||
периода, когда контакт внизу, имеет вид
§ 17] |
БЕСТРАНСФОРМАТОРНЫЕ ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА |
177 |
Форма напряжения на конденсаторе Uc и выходного напря жения приведены на рис. 77, а, б. Разлагая полученные на пряжения (7/пЬ1Х) в ряд Фурье, получаем коэффициент при синусе первой гармоники
аI |
E c G - g |
1 + |
|
1Г |
|
||
71 |
I— е ш0 |
|
|
|
+ |
2(Д°Tg |
.(5.84) |
|
|
||
|
) th 27^77 |
|
|
|
(R g + R B) |
|
Коэффициент при косинусе (реактивная составляющая)
Ec( l - < |
ш07\а II I |
I |
<О0Т„I гр |
' I |
В |
£Jtl)Q / Jg |
|
Ь\ = |
|
|
1+ |
(Г1+Г-)](1 + U>lTg)
Rg(\+u>lTl)aoTaXh2 ii>0Te
(5.85)
(.Rg -Ь R B) 0 + “«7'i) th^TT".
Эффективное значение первой гармоники выходного напряжения равно
|
|
|
х ,1 -лГу «- |
|
|
|
|
|
|
и к |
— |
1 + ьГ |
|
|
(5.86) |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Если считать |
2/07'г ^>1 |
и использовать |
два |
первых |
члена |
||
разложения экспонент в степенной ряд, то |
|
|
|
||||
^вых,1 |
__У~2 |
2EcRe |
Ту |
R B~Ь27?^ |
(5.87) |
||
--- |
2 R S + R a |
4Cs R g R b + R g |
|||||
|
|
|
|||||
откуда более точное, чем в табл. |
4, выражение для Кп'- |
||||||
К — |
^Rg |
Тр R b -f- 2/?g |
(5.88) |
||||
|
* |
27?ff+ |
/?B |
^C gR g R B+ |
R g |
|
|
Тангенс фазы первой гармоники относительно фазы работы
7 Д . Б . Полонтш ов