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

ское смещение. В первом каскаде катодное сопротивление (/?4) не шунтируется конденсатором, так как служит одновременно

напряжения включен двойной Т-образный фильтр (настроенный на частоту сигнала), благодаря которому усилитель имеет узкую полосу пропускания (примерно 10-т-15гг<). Высшие гармоники, имеющиеся на выходе измерительной схемы, прак­ тически не пропускаются усилителем и не могут вызвать насыщения выходного каскада.

Питание усилителя напряжения осуществлено от отдель­ ного двухполупериодного выпрямителя (диоды D3), что в значительной мере повышает устойчивость усилителя, так как ослабляет паразитную связь за счет общего источника питания.

смещения выходной каскад работает в весьма экономичном режиме. В цепи управляющей сетки Л 2 имеется большое сопротивление R l3 для ограничения сеточных токов. Оно значительно уменьшает переходный процесс после перегру­ зок усилителя входным сигналом и улучшает динамические свойства всего усилителя. При введении демпфирующей об­ ратной связи усилитель позволяет обеспечить апериодический переходный процесс автокомпенсатора с прохождением шкалы за время около 1,5 сек.

Поскольку сглаживающий фильтр применен только для питания усилителя напряжения, суммарная емкость конденса­ торов усилителя невелика и усилитель имеет небольшие

габариты (135X 139 X 80 мм3).

Чувствительность усилителя сравнительно низкая, напря­ жение трогания составляет 0,5 -5- 1 мв, что сильно ограничи­ вает область применения усилителя. Если учесть, что уси­ литель предназначен главным образом для работы с индук­ тивными датчиками, имеющими в положении баланса большое

следует отнести отсутствие избирательных свойств относи­ тельно фазы входного сигнала. Величина реактивного напря­ жения не должна превышать области линейности усилителя, так как в противном случае происходит уменьшение его чувствительности и увеличение дополнительных погрешно­ стей прибора.

К недостаткам схемы можно отнести также применение трех отдельных выпрямителей, необходимость в которых

Рис. 7. Схема малогабаритного усилителя переменного тока.

ность значительно выше чувствительности усилителя, приве­ денного на рис. 6.

На входе усилителя применен входной трансформатор с двойной системой экранировки, что обеспечивает полное разделение входных цепей (см. § 12). Коэффициент транс­ формации увеличен до 1 :25 и тем самым значительно повы­ шена чувствительность.

тельно со входом, и настройке трансформатора в резонанс

Усилитель напряжения двухкаскадный (одна колба 6Н2П). Для повышения чувствительности в обоих каскадах приме­ нено фиксированное смещение, которое подается с общего

вающих фильтров в анодных и сеточных цепях удалось обес­ печить достаточный запас устойчивости при суммарной емко­ сти всех конденсаторов фильтров всего 2 мкф.

Выходной каскад усилителя, так же как в предыдущей схеме, собран на лучевом тетроде 6П1П с питанием анодной цепи от общего выпрямителя без фильтра. Смещение каскада

при перегрузках входным сигналом. При использовании об­ ратной связи по скорости усилитель позволяет обеспечить прохождение стрелкой шкалы за 1,5 ч - 2 сек.

Порог чувствительности усилителя составляет 15-т-ЗО мкв при R bx= 1 okom, что достаточно для большинства случаев измерений на переменном токе. За счет рационального разме­ щения деталей и тщательной экранировки величина внутрен­ них помех усилителя снижена до уровня напряжения трогания.

Габариты усилителя благодаря уменьшению суммарной емкости конденсаторов невелики— 1 2 5 Х Ю 0 Х 9 2 мм3.

Недостатком схемы усилителя является отсутствие изби­ рательных свойств по фазе. Допустимый уровень паразитного реактивного напряжения на входе для нормальной работы усилителя не должен превышать области линейности.

На рис. 8 показана модификация усилителя с бестранс-

даря уменьшению габаритов трансформатора питания (транс­ форматор питает только цепи накала ламп) общий объем усилителя уменьшен в 1,5 раза. Внешние габариты усили­ теля составляют 165 X SO X 55 мм3.

Основной трудностью при бестраисформаториом питании анодных цепей является снижение уровня помех, которые возникают вследствие того, что схема усилителя не зазем­ ляется, а находится под фазовым напряжением сети относи­ тельно земли. Для уменьшения помех, помимо специальной конструкции входного трансформатора (см. § 12), приходится применять двойную систему экранировки всей схемы усили­ теля (на рис. 8 показана пунктиром). Внутренний экран не

о

Рис. 8. Схема усилителя переменного тока с бестрансформаторным питанием анодных цепей.

заземляется, а соединяется с катодами ламп усилителя напря­ жения и экраном вторичной обмотки входного трансформа­ тора. Благодаря этому, когда входной сигнал равен нулю, сеточные цепи усилителя находятся под тем же переменным потенциалом, что и внутренний экран и в них не наводится паразитное напряжение. Внутренний экран изолируется от внешнего. Последний соединяется с экраном первичной об­ мотки трансформатора и может при необходимости зазем­ ляться. Благодаря такой системе экранировки паразитные емкостные токи протекают только между экранами и не вы­ зывают помех в схеме усилителя. Помехи усилителя не пре­ вышают напряжения трогания (15 -г- 20 мкв).

Некоторым недостатком рассмотренного усилителя является сравнительно сложная конструкция входного трансформатора

ного сигнала на входе. Усилитель состоит из входного

н источника питания {Трь Л.., Ле, Лпи фильтр С17, 2?13, С10, R i3).

Рис. 9. Схема усилителя переменного тока с высокими избирательными свойствами относительно фазы входного сигнала.

Входное устройство включает в себя фазочувствительный выпрямитель (Rt и левый контакт 23/7), фильтр /?3, С3 и мо­ дулятор (R3 и правый контакт ВП). Постоянная составляющая на выходе фазочувствителыюго выпрямителя создается только активной составляющей входного сигнала. Реактивная состав­ ляющая не дает постоянной составляющей. Переменная со­ ставляющая резко ослабляется фильтром (/?3, С3), и на мо­ дулятор поступает только постоянная составляющая, которая снова модулируется за счет периодического замыкания пра­ вого контакта вибропреобразователя. Таким образом, сигнал, поступающий на сетку первой лампы, практически не содер­ жит паразитной составляющей. Благодаря фазочувствитель­ ным свойствам входного устройства усилитель работает вполне

шении уровня реактивного напряжения на выходе измери­ тельной схемы к напряжению трогания. Указанное свойство особенно важно при небольшой (по напряжению) шкале при­ бора, например при небольших перемещениях плунжера ин­ дуктивного датчика. Именно для этих целей предназначена в основном рассматриваемая схема.

В первых каскадах усилителя напряжения (Лъ Л ъ) исполь­ зованы пентоды 6Ж8 с автоматическим смещением. Третий каскад работает на триоде 6С5. Усилитель напряжения имеет значительный запас по коэффициенту усиления, поэтому в нем применена внутренняя отрицательная обратная связь с по­ мощью R s, которая несколько уменьшает и стабилизирует коэффициент усиления.

В качестве выходного каскада (Л&) использован пен­ тод 6Ф6, в котором также применено автоматическое смеще­ ние. Питание всего усилителя производится от двухполупериодного выпрямителя с хорошим фильтром.

Питание анодных цепей первых двух каскадов стабили­ зируется с помощью стабиловольта СГ-4С (Л,). Питание обмотки возбуждения вибропреобразователя производится че­

обратной связи устанавливается с помощью потенциометра R s. Приведенная схема достаточно хорошо удовлетворяет основным требованиям, которые возникают при измерении малых перемещений с помощью индуктивных датчиков. Как сообщает автор, с таким усилителем удается обеспечить передаточное число до 5 и даже 25 тысяч. (Под передаточ­ ным числом в данном случае понимается отношение переме­ щения стрелки прибора к перемещению измерительного штока

3 4 КРАТКИЙ ОБЗОР СХЕМ УСИЛИТЕЛЕЙ [ г л . II

в стабилизированном питании первых двух каскадов усили­

можно было бы обеспечить на одной колбе 6Н9С (или 6Н2П) вместо двух 6Ж8. Конденсаторы в цепях автоматического смещения выбраны почти с 20-кратным запасом по сравнению с величиной, необходимой для ликвидации отрицательной обратной связи за счет катодных сопротивлений.

Применение отрицательной обратной связи с анода вы­ ходной лампы на сетку второй для обеспечения устойчивости автокомпенсатора требует значительного запаса по коэффи­ циенту усиления и действует значительно менее эффективно чем обратная связь по скорости вращения двигателя.

Таким образом, схема рис. 9 при необходимости может быть значительно упрощена без ухудшения параметров при­ бора в целом.

На рис. 10 приведена схема фазочувствнтельиого усили­ теля, разработанного в Академии паук СССР. Усилитель предназначен для работы в измерительных схемах, имеющих большое остаточное (реактивное) напряжение в положении баланса. Усилитель напряжения двухкаскадный на одной лампе 6Н9С. Смещение на управляющие сетки обоих каска­ дов подается с делителя R ^, Ri3, включенного па выходе выпрямителя (D3), который одновременно служит для пита­ ния цепи накала первой лампы постоянным током. Питание цепи накала от двухполупериодного выпрямителя (без фильтра) полностью ликвидирует помеху частоты сигнала (50 гц), ко­ торая могла иметь место при питании цепи накала перемен­ ным током. В усилителе напряжения применена внутренняя

щения выходных каскадов высшими гармониками, которые могут содержаться во входном сигнале.

В случае необходимости (при большом реактивном си­ гнале в положении баланса) усилитель напряжения охваты­ вается фазочувствителыюй обратной связью. Элементы фазочувствительной цепи смонтированы в небольшом съемном блочке на ламповом цоколе. Цепь обратной связи состоит из фазочувствителыюго выпрямителя (/?,s, С10, Dx), фильтра (У?,7, С3),

ствительного выпрямителя питаются напряжением, сдвинутым на 90° относительно сети, на выходе выпрямителя возникает постоянная составляющая только под действием реактивного напряжения, содержащегося в выходном сигнале усилителя напряжения. Постоянная составляющая преобразуется в пере­

отрицательная обратная связь, значительно понижающая коэф­ фициент усиления для реактивной составляющей сигнала, и препятствующая насыщению усилителя. Очевидно, для ак­ тивной составляющей сигнала коэффициент обратной связи равен нулю и усилитель имеет максимальный коэффициент усиления. Достоинство такого метода осуществления фазо­ чувствительных свойств состоит в том, что усилитель сохра­ няет высокие динамические свойства для полезного сигнала и может использоваться в быстродействующих автокомпен­

риваемой схемы обеспечения избирательных свойств является

Благодаря этой особенности в качестве модулятора и демодулятора оказалось возможным применить полупро­ водниковые диоды вместо контактного вибропреобразова­ теля.

В усилителе предусмотрен специальный трансформатор­ ный вход (клеммы 4, 5 трансформатора Тр{) для введения сигнала, пропорционального скорости вращения двигателя,

(пропорциональная скорости вращения) относительно которой мост не уравновешен. Вследствие этого на выходе моста

выходных каскадах отрицательной обратной связи, которая препятствует самовозбуждению каскадов на высокой частоте.

Рис. 11. Схема включения двигателя и осу­ ществление обратной связи по скорости в усилителе рис. 10.

Выход усилителя предусматривает возможность включения обмотки двигателя, реле или некоторых электрогидравлических или электропневматических преобразователей в случае применения усилителя для целей автоматического регулиро­ вания. При этом обмотки включаются между точками 1, 3 и 2, 3. Чувствительность рассматриваемого усилителя срав­ нительно невысока (порог чувствительности около 0,5 мв), поэтому область его применения ограничивается главным образом схемами измерения с индуктивными датчиками, обес­ печивающими достаточно большое выходное напряжение.

§ 5. Усилители постоянного тока

Весьма широкое распространение получила схема усили­ теля, которая образуется из схемы рис. 5 добавлением кон­ тактного вибропреобразователя, как показано на рис. 12. Контактный вибропреобразователь (модулятор) служит для преобразования сигнала постоянного напряжения в переменное. Благодаря двухполупериодной схеме преобразования входное' устройство не пропускает паразитного сигнала частоты пре­ образования, преобразуя его в спектр четных гармоник, не