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

необходимо непрерывное измерение быстро меняющегося сигнала.

Значительно проще схема рис. 104, в которой исполь­ зуется только один электрометрический усилитель и в два раза меньшее число контактов. Схема аналогична одному каналу рассмотренного выше устройства. Особенностью схемы является управление длительностью Тк генератора ГИ путем

введения сигнала —

Управление осуществляется таким образом, что для переключения усилителя на компенсацию дрейфа выбираются моменты времени, когда скорость изменения входного сигнала

длительное время непрерывно изменяется со значительной скоростью, то после определенной выдержки происходит все же включение на компенсацию, что необходимо, так как

управления генератором. Это объясняется тем, что при очень высокой чувствительности по току неизбежна значительная постоянная времени на входе, которая ограничивает скорость изменения UBX и тем самым снижает погрешность, возникаю­ щую при кратковременном выключении сигнала. Аналогичные схемы компенсации могут быть построены с использованием в качестве запоминающего устройства электродвигателя и рео­ хорда.

Автором был разработан и испытан электрометрический усилитель с автоматической компенсацией дрейфа нуля, основанной на рассмотренном принципе [24]. Схема усилителя

2 4 2 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ВЫСОКОЧУВСТВЙТ. УСИЛИТЕЛЕЙ [ г л . v (

положение, но сдвиг нуля, который мог иметь место, оказы­ вается практически скомпенсированным.

Входной контакт реле Р в выполнен отдельно с учетом всех снйжающих погрешность мер, которые были рассмотрены

клемму 3, на которой повторяется входное напряжение. Под­ соединение экрана входного провода к этой клемме во много раз снижает входную постоянную времени.

Демодулятор, трансформатор и выходной трансформатор

ние на выходе демодулятора паразитного напряжения относи­ тельно земли. Последнее весьма важно, так как при компен­

(наблюдения проводились в течение двух месяцев) не превы­ шает удвоенной величины уровня шумов при внутреннем

чина тепловых шумов составляет 12мкв. Экспериментально определенная среднеквадратичная величина шумов составляет \Ъ мкв. Таким образом, практически удалось достигнуть теоретического предела чувствительности. Погрешность изме­

щего или записывающего прибора, включаемого на выходе.

Г Л А В А V I I

УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ

§ 21. Выбор схемы усилителя и ее элементов

Усилитель напряжения увеличивает напряжение после вход­ ного устройства до уровня, необходимого для управления выходным каскадом. Поскольку усилитель должен быть до­ статочно универсальным, г. е. работать в различных по чув­ ствительности измерительных схемах, необходимо иметь воз­ можность регулировать коэффициент усиления в широких пределах, причем для обеспечения оптимального переходного процесса величина коэффициента усиления должна устана­ вливаться достаточно точно. Максимальное выходное напря­ жение должно быть такой величины, при которой выходной каскад отдает максимальную мощность. К величине выход­ ного сопротивления обычно не предъявляются какие-либо требования, так как выходной каскад при работе в линейной области обладает весьма большим входным сопротивлением. Требования к входной цепи усилителя были рассмотрены в гл. IV—VI.

Если входное устройство не обладает достаточными изби­ рательными свойствами, они должны обеспечиваться усилите­ лем напряжения, причем, если помеха совпадает по частоте с сигналом, ее величина на выходе не должна превышать напряжения трогания. Если же помеха отличается по частоте от полезного сигнала, допустим ее уровень, в несколько раз превышающий напряжение трогания. Сказанное относится как к помехам, поступающим из входной цепи, так и к помехам, возникающим в самом усилителе.

К динамическим свойствам усилителя предъявляются различ­ ные требования в зависимости от параметров входной цепи. Если входное устройство безынерционно, допустимо, чтобы

§ 2IJ ВЫБОР СХЕМЫ УСИЛИТЕЛЯ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ 2 4 5

усилитель обладал некоторой инерционностью относительно огибающей напряжения несущей частоты. В случае инерцион­ ного входного устройства усилитель напряжения желательно иметь практически безынерционным. В противном случае уве­ личивается порядок передаточной функции всего усилителя, что затрудняет обеспечение устойчивости и получение опти­ мального переходного процесса. Разумеется, последнее тре­ бование имеет значение главным образом в быстродействую­ щих автокомпенсаторах. Если время прохождения стрелкой всей шкалы больше 5 сек, требования к динамическим харак­ теристикам значительно уменьшаются.

Усилитель напряжения должен хорошо выдерживать пере­ грузки входным сигналом. При перегрузке не должно про­ исходить значительного фазового сдвига выходного напряжения, так как при этом не полностью загружается по мощности выходной каскад, что может вызвать уменьшение скорости вращения двигателя и быстродействия автокомпенсатора. После снятия перегрузки переходный процесс в усилителе должен заканчиваться возможно быстрее, желательно за несколько периодов несущей частоты. В противном случае может наблю­ даться характерное «подползаиие» стрелки прибора.

Вбыстродействующих автокомпенсаторах часто вводится дополнительная стабилизирующая обратная связь по скорости вращения балансирного двигателя. Для нее должен быть преду­ смотрен специальный вход.

Вотношении нелинейных искажений, как указывалось

выше, к усилителям автокомпенсаторов не предъявляются какие-либо требования, так как на выходе допустимо содер­ жание высших гармоник, равных или даже превышающих по амплитуде полезный сигнал.

Анодные цепи усилителя напряжения должны потреблять минимальный ток, что важно для облегчения фильтров выпря­ мителя (суммарная емкость конденсаторов фильтра пропорцио­ нальна потребляемому усилителем току).

Поскольку автоматические компенсаторы должны обеспе­ чивать работу в производственных условиях, необходимо преду­

2 4 6 УСИЛИТЕЛИ НАПРЯЖЕНИЯ [ГЛ. VII

элементов. Помимо этого, к усилителю предъявляется ряд конструктивных требований, на которых здесь останавливаться не будем.

При разработке схемы усилителя напряжения в первую очередь должен решаться вопрос о выборе типа ламп и о числе усилительных каскадов. Для этого необходимо знать

£/т.вх — напряжение разбаланса на выходе измерительной схемы,

усилительных каскадов. С этой точки зрения предпочтение следует отдать двойным пентодам, триод-пентодам (напри­ мер, 6Ф1П) и двойным триодам с высоким коэффициентом

делить число усилительных каскадов, которое находится делением (с округлением в большую сторону) требуемого Ky.w на коэффициент усиления одного каскада. (Ожидаемая вели­ чина усиления одного каскада предварительно рассчитывается.) В случае использования двойных ламп желательно иметь чет­ ное число каскадов, иначе полколбы остается неиспользован­ ной. Если предварительная оценка дает нечетное число каска­ дов, следует повторить расчет с лампой другого типа. Напри­

(и колб) выгоднее использовать триоды, которые требуют меньшего числа деталей на один каскад. В высокочувстви­ тельных усилителях, когда по требованиям входного устрой­ ства в первом каскаде необходим пентод, часто бывает целе­ сообразно сочетание одинарного пентода и двойного триода.

Остановившись на определенном типе лампы, можно при­ ступить к выбору режима работы каскадов и отдельных эле­ ментов схемы.

В усилителях автокомпенсаторов, как правило, применяется емкостная связь между каскадами, что объясняется ее про­ стотой и возможностью строить каскады с малым потреблением анодного тока. Применение емкостной связи в значительной мере определяет структуру всей схемы. При построении каскада подлежат выбору — тип смещения на управляющей сетке, режим работы лампы (Ua, Ugfj), величина анодного сопротивления (/?„), сопротивления утечки (R gl) и емкости разделительного конденсатора (С„0 (рис. 106).

Выбор режима работы лампы целесообразно производить из несколько других соображений, чем это делается в обыч­

очень малых анодных токах резко возрастает выходное сопро­ тивление каскада, определяющее пропускание высших частот). В усилителе автокомпенсатора нелинейные искажения прак­ тически не имеют значения, так как усилитель работает на двигатель, который реагирует только на первую гармонику. Пропускание высших частот оказывается даже вредно и часто приходится искусственно уменьшать полосу вплоть до 50 гц. При выборе режимов в усилителях автокомпенсаторов целе­ сообразно стремиться получить максимальное усиление на каскад и минимальное потребление анодного тока. Уменьше­ ние анодного тока позволяет значительно увеличить сопро­ тивление развязывающего фильтра (/?ф) и тем самым умень­ шить емкость (Сф) конденсатора фильтра, не изменяя коэф­ фициента фильтрации. Заметим, что конденсаторы развязы­ вающих фильтров занимают значительную часть объема, поэтому их уменьшение позволяет существенно сократить габариты всего усилителя.