CS230513B1 - Zapojení pro magnetování vzorků při střídavých magnetických měřeních - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro magnetování vzorků při střídavých magnetických měřeních s výkonovým zesilovačem s předepsaným časovým průběhem magnetické indukce.

V obvyklých případech se pro dosažení požadovaného průběhu magnetické indukce ve vzorku, tj. pro kompenzování úbytků napětí na odporu a rozptylových indukčnostech magnetizačního obvodu, používá buď zapojení výkonového zesilovače ve zpětnovazební smyčce buzeného rozdílem napětí indukovaného v indukčním vinuti a napětí zdroje s požadovaným časovým průběhem nebo zapojení pomocného výkonového zesilovače zapojeného tak, že magnetizační vinutí vzorku je připojeno na zdroj napětí přes výstup pomocného zesilovače, na jehož vstup je připojeno indukční vinutí vzorku v sérii se zdrojem požadovaného napětí.

Nevýhodou prvního uvedeného zapojení je jednak to, že zesilovač musí být navržen na celkový zdánlivý výkon dodávaný do vzorku - řádově až stovky VA, přestože potřebný činný výkon je poměrně malý - jednotky W, a dále to, že vzhledem k přítomnosti nelineárních indukčností obvodu je přitom značně omezeno dosažení většího zesílení zpětnovazební smyčky s ohledem na stabilitu celého obvodu, takže přesnost dosažení předepsaného průběhu magnetické indukce ve vzorku je rovněž omezena.

Druhé uvedené zapojení snižuje potíže se stabilitou zpětnovazební smyčky a umožňuje zvýšení přesnosti dosažení předepsaného průběhu magnetické indukce ve vzorku, avšak vyžaduje použití pomocného kompenzačního výkonového zesilovače. Přitom zdroj požadovaného napětí musí být dimenzovaný na plný zdánlivý magnetizační výkon, takže zpravidla je nutné v daném Zapojení použít dva výkonové zesilovače, z nichž budicí zesilovač musí být dimenzovaný na celý zdénlivý magnetizační výkon, takže například pro napájení nejobvyklejších vzorků, například malého Epsteinova přístroje, je třeba zpravidla použit zesilovače v můstkovém zapo230513 jení. Uvedené nevýhody snižuje zapojení pro magnetování vzorků při střídavých magnetických měřeních podle vynálezu, obsahující výkonový zesilovač v můstkovém zapojení. Jeho podstata spočívá v tom, že výstup první poloviny výkonového zesilovače je připojen na začátek magnetizačního vinutí vzorku a zároveň na invertující vstup diferenčního zesilovače. Výstup druhé poloviny výkonového zesilovače v můstkovém zapojeni je připojen na konec magnetizačnlho vinutí vzorku a její vstup je připojen na výstup diferenčního zesilovače. Přitom začátek měřicího vinutí vzorku je připojen buď přímo nebo přes dělič napětí na neinvertující vstup diferenčního zesilovače a konec měřicího vinutí je uzemněn. Je-li volbou poměru počtu závitů měřicího a magnetizačního vinutí, popřípadě pomocí děliče napětí dosaženo toho, že napětí na neinvertujicim vstupu diferenčního zesilovače je polovinou napětí indukovaného v magnetizačním vinutí magnetickým tokem měřeného vzorku, dodává první polovina můstkového zapojení pouze polovinu napětí požadovaného časového průběhu a druhé polovina můstkového zapojení dodává jednak druhou polovinu napětí požadovaného časového průběhu a dále zároveň napětí potřebné pro kompenzaci úbytků napětí na odporu a rozptylové indukčnost! magnetizačního obvodu, čímž je umožněno dosažení předepsaného časového průběhu magnetického toku.

Výhodou zapojení podle vynálezu je to, že koncový stupeň elektronického výkonového zesilovače v můstkovém zapojení, jehož použití je pro obvyklé měřicí zařízení s ohledem na rozměry vzorku a na parametry dostupných výkonových tranzistorů nezbytné, se zároveň využívá ve funkci pomocného zesilovače pro dosažení definovaného časového průběhu magnetické indukce ve vzorku. Přitom jedna polovina výkonového zesilovače leží mimo zpětnovazební smyčku kompenzační, což snižuje problémy s její stabilitou a zlepšuje účinnost kompenzace proti původnímu zapojení výkonových zesilovačů pro magnetování vzorků.

Příklady zapojeni podle vynálezu jsou uvedeny na připojeném výkrese, na němž obr. 1 znázorňuje základní zapojení, u něhož má měřicí vinutí vzorku poloviční počet závitů oproti magnetizačnímu vinuti a na obr. 2 je nakresleno zapojení, u něhož má měřicí vinutí vzorku počet závitů větší, než je polovina závitů magnetizačního vinuti, což bývá zpravidla pro případ, že počet závitů obou vinutí je stejný.

Magnetizační vinutí N, vzorku J je zapojeno v diagonále můstkového zapojení s výkonovým zesilovačem, jehož první polovina 1 je řízena napájecím napětím u předepsaného časového průběhu. Druhá polovina 2 výkonového zesilovače je řízena rozdílem magnetizačního napětí u, první poloviny 1 výkonového žeeilovače a indukovaného napětí u^ v měřicím vinutí Ng vzorku

Je-li indukované napětí u.^ na obr. 1 rovno polovině napětí, které se indukuje magnetickým tokem vzorku v magnetizačním vinutí N,, tj. raé-li měřicí vinutí Ng poloviční počet závitů než magnetizační vinuti N,, pak při dostatečně velkém zesíleni druhé poloviny £ výkonového zesilovače bude dosaženo toho, že indukované napětí U| je přibližně rovno magnetizačnímu napětí první poloviny i výkonového zesilovače, takže druhá polovina 2 výkonového zesilovače dodává jednak napětí opačné k magnetizačnímu napětí u₁ první poloviny l výkonového zesilovače, tj. druhou polovinu magnetizačního napětí, a déle napětí potřebná ke kompenzaci úbytků napětí na odporech a rozptylových indukčnostech magnetizačního obvodu. Tato výhoda dvojího využití výkonového zesilovače je umožněna tím, že maximální nároky na velikost kompenzačního napětí nejsou časově shodné s maximem napětí magnetizačního.

Pokud není splněn předpoklad o tom, že měřicí vinutí Nj má počet závitů poloviční oproti magnetizačnímu vinutí gj, ale například počet závitů obou vinutí je shodný, lze indukované napětí u^ upravit na potřebnou velikost děličem i napětí podle obr. 2.

Claims (2)

1. Zapojení pro magnetování vzorků při střídavých magnetických měřeních s výkonovým zesilovačem v můstkovém zapojení, vyznačené tím, že výstup první poloviny (1) výkonového zesilovače je přes magnetizační vinutí (N₁) vzorku (3) spojen s výstupem druhé poloviny (2) výkonového zesilovače a dále je výstup první poloviny (1) výkonového zesilovače připojen na invertující vstup diferenčního zesilovače (4), jehož výstup je napojen na vstup dru hé poloviny (2) výkonového zesilovače, a neinvertující vstup diferenčního zesilovače (4) je připojen na začátek měřicího vinutí (N₂) vzorku (3). jehož konec je uzemněn.

2. Zapojení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi začátek měřicího vinutí (Ng) vzorku (3) a zemnicí svorku je zapojen dělič (5) napětí, jehož výstupní svorka je spojena s neinvertujícím vstupem diferenčního zesilovače (4).