пы), параметров деталей схемы или режима анодного питания. Необходимая стабильность УПТ с непосредственной связью достигается применением стабилизированных источников питания, специальных компенсирующих схем и отрицательной обратной связи.

На рис. 19-32, б приведена схема компенсации дрейфа, вызываемого нестабильностью напряжения накала и анодной цепи ламп. Левый триод - рабочий, а правый - компенсирующий. Смещение на сетку компенсирующей лампы подается с части переменного резистора Rs, поэтому при уве-.пичении напряжения накала ее анодный ток возрастает на большую величину, чем ток рабочего триода, и вызывает дополнительное смещение на сетке рабочего триода. Регулировкой резисторов Rg и Rt подбирается такой режим компенсирующего триода, при котором изменение смещающего напряжения на сетке рабочего триода будет примерно равно и обратно по знаку эквивалентному напряжению дрейфа нуля этого триода.

Для компенсации влияния нестабильности анодного напряжения в схеме используется делитель напряжения, состоящий из резисторов Rl и R2. С резистора R2 этого делителя часть напряжения £а подается на сетку рабочего триода. При соответствующем выборе величин сопротивлений делителя напряжение, снимаемое на сетку лампы, подбирается равным EJ\x, где fi.- коэффициент усиления лампы. В этом случае выходное напряжение усилителя оказывается в некоторых пределах практически независимым от величины £а-

Коэффициент усиления рабочего триода по напряжению для приведенной схемы составляет:

Менее жесткие требования к стабильности питающих напряжений предъявляют УПТ, собранные по балансным схемам. Они допускают колебания питающих напряжений до 1 %, что существенно упрощает конструкцию блоков питания.

Балансный каскад УПТ по существу представляет собой мостовую схему, в которой лампы усилителя образуют два плеча моста (рис. 19-33, а). Если лампы включаются в два верхних или в два нижних плеча моста, то такая схема называется параллельной балансной схемой каскада. Лампы могут включаться параллельно питающей диагонали моста (рис. 19-33, б), тогда такую схему называют последовательной балансной схемой каскада.

В балансных каскадах в меньшей степени сказывается зависимость усиления от питающих напряжений, меньший температурный дрейф и значительно больший участок линейной зависимости выходного сигнала от входного, чем у небалансных каскадов.

В схемах параллельных балансных каскадов сопротивления резисторов в анодных цепях ламп Rai.z выбирается обычно в пределах Ri<Ra < Ri, а сопротивление нагрузки Rr, включаемое между анодами ламп,- в пределах Ri<Ru<2Ri.

0+4

-0 +

г R,

Рис. 19-33. Балансные схемы УПТ. а - параллельная; б - последовательная.

Коэффициент усиления по напряжению

для параллельного балансного каскада определяется по формуле

Кб.к =

Величина снимаемого с нагрузки усилителя напряжения при этом составляет Uh = = Kc.iBx Коэффициент усиления и напряжение на нагрузке для схемы последовательного балансного каскада (рис. 19-33,6) определяются по тем же формулам, что и для параллельных балансных каскадов. Выходное сопротивление последовательного балансного каскада при условии, что Rki = =Rk2=Rk, составляет:

?вых = ?г + (1+1)?к.

Усилители с преобразованием используются для усиления малых э. д. с, поступающих от источников преимущественно с низким выходным сопротивлением.

Усиливаемый сигнал в таких усилит&чях предварительно преобразовывается в переменное напряжение, амплитуда которого пропорциональна величине сигнала на входе. Преобразованный сигнал затем усиливается узкополосным усилителем переменного тока. На выходе усилителя, если это необходимо, производится обратное пропорциональное преобразование усиленного переменного сигнала в постоянный.

Преобразование выходного постоянного и медленно изменяющегося сигнала в переменный может производиться многими способами. Наиболее часто такое преобразование осуществляется с помощью электромеханических или электронных преобразователей (коммутаторов). Электромеханический преобразователь представляет собой

поляризованное реле или специальный вибропреобразователь (рис. 19-34). Посредством подвижного контакта преобразователя производится периодическое прерывание входного сигнала и преобразование его в прямоугольные колебания.

-1 vv .

Рис. 19-34 Схема с контактным внбропреобразователем.

Катушка переключающего электромагнита преобразователя питается от постороннего источника переменного тока. Для этих целей используется обычно сетевое напряжение.

Сопротивление резистора Дк в схеме выбирается в пределах 10-50 ком, R- в пределах 50 кож-1,5 Мом. Сопротивление резистора Дг находится из выражения

Д2 Дк(l-f

)

Если велико. То hR2~Rk-

При известном периоде колебаний прерывателя Гп время установления сигнала на сетке выбирается с учетом соотношения Гу< ЗТи. Емкости Конденсатора С2 и переходного конденсатора d находятся из выражений:

Д1 +

Дс

(19-36)

(19-3)

Другим типом электромеханического преобразователя является емкостный преобразователь (рис. 19-35), представляющий собой конденсатор, одна из обкладок которого может перемещаться относительно другой под воздействием электромагнита ЭМ.

При колебании подвижной обкладки на зажимах конденсатора возникает переменное напряжение с амплитудой, пропорциональной входному напряжению t/ex-

В электронных преобразователях Б качестве коммутирующих устройств используются ламповые или транзисторные схемы. С их помощью можно получить высокие частоты модуляции усиливаемых напряжений и большое входное сопротивление; оНй

более надежны в работе, так как не имеют подвижных контактов.

Наиболее широкое применение находят балансные электронные преобразователи.

Коммутирующее напряжение (7ком в схему преобразователя подается от постороннего источника. Частота этого напряжения может быть значительно более высокой, чем у электромеханических коммутаторов.

Схема и параметры выходного усилителя с преобразованием выбираются в зависимости от характеристик нагружающего этот каскад исполнительного или индицирующего устройства. Если для управления исполнительного устройства необходим постоянный ток то усиленное напряжение, снимаемое с выходного каскада, выпрямляется. Для этого могут использоваться различного рода ключевые (диодные) схемы или же фазовые детекторы. В последнем случае в качестве опорного напряжения применяется сигнал коммутации, подаваемый на входной преобразователь усилителя.

Широкое распространение за последнее время находят усилители постоянного тока иа транзисторах. Для повышения стабильности работы таких усилителей используются те же методы, что и в ламповых усилителях. Усилители на транзисторах выполняются как с непосредственной гальванической межкаскадной связью, так и q преобразованием медленно изменяющегося усилр1Ваемого сигнала в переменный.

Рис. 19-35. Схема с емкостным внбропреобразователем.

Хороших результатов можно достичь с усилителями с непосредственной связью на транзисторах, построенных по схеме параллельного баланса. Применение специальных термокомпенсирующих схем и кремниевых транзисторов значительно повышает стабильность работы транзисторных УПТ.

Магнитные усилители

В качестве нелинейного элемента в магнитном усилителе используется дроссель с насыщающимся сердечником из стали или железо-никелевых сплавов (пермаллой), обладающих большой магнитной проницаемостью при сравнительно небольшой напряженности магнитного поля.

На рис. 19-36 приведена схема простейшего дроссельного магнитного усиЛитеЛя. На магнитопроводе усилителя размещаются две обмотки: обмоТка управления wf (на среднем сердечнике) и разделенная на две части обмотка переменного тока w (на двух крайних сердечниках).

е Чц 0

Рис. 19-36. Дроссельный магнитный усилитель.

Управляющая обмотка Wy питается постоянным или медленно меняющимся током сигнала управления (с выхода датчика или измерительной схемы). К обмоТке со-

единенной последовательно с сопротивлением нагрузки /?н, подводится переменное напряжение (7 .

Индуктивность L (в геНри) обмоток- переменного тока пропорциональна магнитной проницаемости матери&ла сердечника и определяется следующим выражением:

L = gllH,. (.9-38)

где ffi) - число витков обмоток переменного тока; S - площадь сечения сердечника, см; I - длина магнитной силовой линии, см.

Напряженность поля в магнитопроводе складывается из напряженности, создаваемой обмоткой управления и обмоткой, питаемой переменным током. Поэтому с изменением тока в управляющей обмотке будет изменяться напряженность магнитного поля, а следовательно, и индуктивность обмоток переменного тока. С изменением индуктивности обмоток W меняется полное сопротивление цепи переменного тока Z и, следовательно, ток 1.:

1 =

со :- угловая частота напряжения

питания усилителя; jR - сопротивление нагрузки, ом; и - действующее значение тока в нагрузке и напряжение сети.

Таким образом. Воздействуя на величину Насыщения в сердечнике магнитного усилителя посредством управляющего тока. Можно менять величину мощности в нагрузке.

Для вычисления основной характеристики магнитного усилителя =f (/у ) используются кривые зависимости fX =f( ), полученные экспериментально при одновременном намагничивании материала магнитопровода переменным и постоянным полями.

К ДоЬтоИнствам магнитных усилителей относятся: механическая прочность, высокая надежность, отсутствие подвижных частей, сравнительно высокий коэффициент полезного действия, простота суммирования нескольких сигналов путем размещения нескольких управляющих обмоток на одном магнитопроводе и стабильность характеристик. Магнитные усилители могут отдавать в нагрузку значительно большую мощность по сравнению с электронными усилителями (электронные - до нескольких сотен ватт, магнитные - до десятков киловатт).

Основным недостатком магнитных усилителей является запаздывание, определяемое постоянной времени Г. Эта величина зависит от отношения индуктивности управляющей катущки Ly к активному сопротивлению этой же катушки Ry

Г=-. (19-39)

Релейные усилители

Основой релейных усилителей служат различного рода реле. В электроизмерительной технике и релейных устройствах систем автоматического регулирования наиболее широко используются электромагнитные и магнитоэлектрические реле, в которых управляющий электрический сигнал вызывает механическое перемещение якоря и замыкание или размыкание контактов.

Посредством реле осуществляется прерывистое управление мощными электрическими цепями с помощью сравнительно слабых управляющих сигналов.

0

0

Klcpai

Рис. 19-37. Релейный усилитель.. а - схема; б - статическая характеристика.

На рис. 19-37, а, б показаны соответственно схема включения реле как усилителя и статическая характеристика такого усилителя, определяющая зависимость между выходным (7выхИ входным Lbx сигналами.