Przedmiotem wynalazku jest uklad wzmacniacza pradu stalego przeznaczonego do sterowania silników, uzwojen wzbudnic drgan mechanicznych i innych urzadzen sterowanych pradem stalym, albo impulsowym.Stan techniki. W ukladach elektronicznych a zwlaszcza w ukladach automatyki stosuje sie wzmacniacze pradu stalego, które do wysterowania silników w granicach przewidzianej liczby obrotów lub do innych odbiorni¬ ków powinny dostarczac napiecie rzedu kilkudziesieciu woltów i moc od kilkudziesieciu do kilkuset VA, przy czym w okreslonym zakresie napiecia i pradu wzmacniacz powinien pracowac liniowo a poza tym zakresem uksztaltowanie charakterystyki wzmacniacza powinno byc stosowane do charakterystyki odbiornika.Znane wzmacniacze pradu stalego, przeznaczone do tych celów, skladaja sie ze wzmacniacza operacyjnego i dolaczonego do niego bipolarnego wzmacniacza zlozonego zwykle z dwóch unipolarnych wzmacniaczy mocy polaczonych ze soba przeciwsobnie, przy czym unipolarne wzmacniacze mocy zasilane sa z dwóch oddzielnych zasilaczy polaczonych we wspólnym punkcie a obciazenie jest wlaczone pomiedzy wspólny punkt polaczenia unipolarnych wzmacnia czy i wspólny punkt polaczenia zasilaczy. Wzmacniacze tego rodzaju buduje sie zwykle w oparciu o technike pólprzewodnikowa, przy czym w stopniu koncowym stosuje sie tranzystory, które w nie¬ których przypadkach ograniczaja zakres napiecia na wyjsciu wzmacniacza. W celu rozszerzenia zakresu napiecia w stopniu koncowym stosuje sie konfiguracje mostkowa, co umozliwia uzyskanie dwukrotnie wiekszego napiecia na wyjsciu niz za pomoca pojedynczego wzmacniacza.Wzmacniacze mocy wchodzace w sklad bipolarnego wzmacniacza jak równiez w sklad obydwóch czesci wzmacniacza mostkowego skladaja sie ze stosunkowo duzej liczby elementów, co wplywa na zmniejszenie ich niezawodnosci i w niektórych przypadkach ma istotne znaczenie, a ponadto spadki napiec na elementach wzma¬ cniacza uniemozliwiaja wykorzystanie do sterowania obciazeniem calego zakresu napiecia doprowadzonego do wzmacniacza.W niektórych przypadkach zachodzi potrzeba sprowadzenia do minimum zaklócen wytwarzanych przez elementy wzmacniacza oraz wprowadzenia pradowego sprzezenia zwrotnego, co mozna uzyskac przez uziemienie jednego z konców obciazenia, jednakze uklady mostkowe stosowane w stopniach koncowych znanych wzmacnia-2 90 872 czy najczesciej nie umozliwiaja uziemienia zadnego z konców obciazenia lub wyprowadzenia petli pradowego sprzezenia zwrotnego, co znacznie ogranicza zakres ich zastosowan.Celem wynalazku jest uzyskanie wzmacniacza mocy nie wykazujacego wymienionych niedogodnosci, który ponadto umozliwia sterowanie obciazeniem w szerokich granicach napiecia stalego zarówno w przypadku stero¬ wania w sposób ciagly jak i impulsowy.Istota wynalazku. Istote wynalazku stanowi uklad wzmacniacza pradu stalego zlozonego z dwóch bipola¬ rnych wzmacniaczy mocy, z których kazdy zawiera dwa unipolarne wzmacniacze mocy polaczone przeci- wsobnie, a ponadto zlozonego z dwóch operacyjnych wzmacniaczy sterujacych bipolarnymi wzmacniaczami mocy, w którym wszystkie cztery unipolarne wzmacniacze mocy tworza mostek, a w przekatna tego mostka jest wlaczony pomiarowy dwójnik i obciazenie, a ponadto w drugiej przekatnej mostek jest zasilany z oddzielnego zasilacza a kazdy operacyjny wzmacniacz jest zasilany z zasilacza, przynaleznego do niego, w ten sposób ze srodkowe wyprowadzenie zasilacza zasilajacego pierwszy operacyjny wzmacniacz jest dolaczone do wspólnego punktu polaczenia dwóch unipolarnych wzmacniaczy w bipolarnym wzmacniaczu mocy lub do punktu polacze¬ nia pomiarowego dwójnika z obciazeniem, natomiast srodkowe wyprowadzenie zasilacza zasilajacego drugi ope¬ racyjny wzmacniacz jest dolaczone do punktu polaczenia dwóch unipolarnych wzmacniaczy dolaczonych do tego operacyjnego wzmacniacza a poza tym zaciski pomiarowego dwójnika sa dolaczone przez impedancje do zacisków wejsciowych pierwszego operacyjnego wzmacniacza a w drugim operacyjnym wzmacniaczu jeden zacisk wejsciowy jest dolaczony do dzielnika napiecia zlozonego z dwóch impedancji wlaczonego w przekatna mostka, w której znajduje sie obciazenie podczas gdy drugi wejsciowy zacisk jest dolaczony do dzielnika napiecia wlaczo¬ nego miedzy miejsce polaczenia dwóch unipolarnych wzmacniaczy sterowanych z tego operacyjnego wzmacnia¬ cza i srodek zasilacza zasilajacego mostek.W ukladzie wedlug wynalazku miedzy kazdy operacyjny wzmacniacz i kazdy przynalezny mu unipolarny wzmacniacz mocy jest wlaczony opornik i wyjscie nieliniowego czlonu uzaleznionego od wartosci pradu oraz napiecia tego wzmacniacza mocy i od napiecia doprowadzanego z zewnatrz przy czym ten nieliniowy czlon jest zaopatrzony w cztery zaciski wejsciowe, z których jeden jest dolaczony do zródla napiecia zasilajacego a dwa pozostale do zacisków pomiarowego dwójnika lub do zacisków dwóch szeregowo polaczonych oporników wlaczonych miedzy unipolarne wzmacniacze mocy, przy czym wówczas pomiarowy dwójnik jest dolaczony do miejsca polaczenia tych oporników, a czwarty zacisk kazdego nieliniowego czlonu sluzy do sterowania obciaze¬ niem przez ograniczenie wartosci pradu plynacego przez to obciazenie.W ukladzie wedlug wynalazku petle napieciowego sprzezenia zwrotnego realizuje sie przez polaczenie wejscia pierwszego wzmacniacza operacyjnego z zaciskiem obciazenia przeciwnym niz dolaczony do pomiaro¬ wego dwójnika a petle pradowego sprzezenia zwrotnego uzyskuje sie przez dolaczenie zacisków pomiarowego dwójnika do obu wejsc pierwszego operacyjnego wzmacniacza.W szczególnym przypadku petle sprzezenia zwrotnego mozna uzyskac przez równolegle polaczenie dziel¬ nika napiecia z pomiarowym dwójnikiem i obciazeniem, przy czym w tym przypadku z czesci dzielnika napiecia przez impedancje wyprowadza sie polaczenie do wejsciowego zacisku pierwszego operacyjnego wzmacniacza.W przypadku, gdy obciazenie wzmacniacza stanowi silnik pradu stalego, w ukladzie wedlug wynalazku równolegle do zacisków wyjsciowych obu unipolarnych wzmacniaczy w drugim bipolarnym wzmacniaczu mocy wlacza sie diody, przy czym kierunek przewodzenia kazdej diody jest przeciwny do kierunku przewodzenia tego unipolarnego wzmacniacza, do wyjscia którego jest ona polaczona.Przyklad wykonania wynalazku. Uklad wedlug wynalazku wyjasniono na przykladzie wykonania uwido¬ cznionym na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ten uklad w postaci blokowej, fig. 2 — schemat polaczen realizujacy w ukladzie wedlug wynalazku ujemne pradowe i dodatnie napieciowe sprzezenie zwrotne przy odwróceniu fazy o 180°, fig. 3-uklad realizujacy ujemne pradowe i ujemne napieciowe sprzezenie zwrotne, w przypadku odwracania fazy napiecia ó 180°, fig. 4 - uklad realizujacy dodatnie pradowe i ujemne napieciowe sprzezenie zwrotne, fig. 5, podobnie jak fig. 3, przedstawia uklad realizujacy ujemne pradowe i ujemne napie¬ ciowe sprzezenie zwrotne w przypadku nie odwracania fazy napiecia a fig. 6 przedstawia uklad uzupelniony diodami dla szczególnego rodzaju obciazenia w postaci silnika pradu stalego.Uklad wzmacniacza pradu stalego wedlug wynalazku zawiera dwa bipolarne wzmacniacze Wi i W2 mocy.Pierwszy bipolarny wzmacniacz Wi mocy sklada sie z dwóch unipolarnych wzmacniaczy Ti i T2 a drugi bipola¬ rny wzmacniacz W2 mocy sklada sie z unipolarnych wzmacniaczy T3 i T4; Wszystkie cztery unipolarne wzma¬ cniacze Tlf T2, T3, T4 tworza mostek zasilany w jednej przekatnej ze zródla Ei pradu stalego a w druga przekatna mostka jest wlaczony pomiarowy dwójnik R polaczony w szereg z obciazeniem Z. Pierwszy bipolarny wzmacniacz Wi jest sterowany z operacyjnego wzmacniacza Vi a drugi bipolarny wzmacniacz W2 jest sterowany z operacyjnego wzmacniacza V2, przy czym kazdy operacyjny wzmacniacz Vi i V2 jest zasilany z oddzielnego bipolarnego zasilacza, który dla wzmacniacza Vi sklada sie z szeregowo polaczonych zródel E2 i E3 a zasilacz operacyjnego wzmacniacza V2 sklada sie z szeregowo polaczonych zródel E4 iE5. Srodkowe polaczenie90 872 3 zródel E2 i E3 jest dolaczone do miejsca polaczenia unipolarnych wzmacniaczy Ti i T2 podobnie srodkowe polaczenie zródel E4 i E5 jest dolaczone do miejsca polaczenia unipolarnych wzmacniaczy T3 i T4 wchodza¬ cych w sklad jednego bipolarnego wzmacniacza Wi lub W2, co w kazdym z tych wzmacniaczy tworzy konfigu¬ racje przeciwsobnego wtórnika dolaczonego do wyjscia operacyjnego wzmacniacza Vi lub V2. W szereg z obcia¬ zeniem Z jest wlaczony pomiarowy dwójnik R, z którego przez impedancje Z2 i Z4 doprowadza sie sygnal sprzezenia zwrotnego do wejsciowych zacisków pierwszego operacyjnego wzmacniacza Vi, wskutek czego uzys¬ kuje sie dodatnie, wzglednie ujemne pradowe sprzezenie zwrotne. Miedzy pomiarowym dwójnikiem R lub obciazeniem Z i wejsciowymi zaciskami operacyjnego wzmacniacza Vi mozna realizowac dodatnie lub ujemne sprzezenie zwrotne napieciowe lub pradowe i uzyskiwac zdolnosc odwracania badz nie odwracania fazy pradu na wyjsciu bipolarnego wzmacniacza Wi w stosunku do sygnalu wejsciowego, przy czym w petle sprzezenia zwro¬ tnego moga byc wlaczone elementy ksztaltujace charakterystyke czestotliwosciowa ukladu. Cztery przykla¬ dowe uklady polaczen dla realizacji sprzezenia zwrotnego w ukladzie wedlug wynalazku uwidoczniono na fig. 2, 3, 4 i 5.Ujemne pradowe sprzezenie zwrotne w ukladzie uwidocznionym na fig. 2 realizuje sie przez dolaczenie wejsciowego zacisku 3 ukladu do wejscia 5 operacyjnego wzmacniacza Vi przez impedancje Z* oraz przez dolaczenie wyjsciowego zacisku A wzmacniacza Wi mocy, do którego jest dolaczony pomiarowy dwójnik R, do wejscia 5 operacyjnego wzmacniacza Wj mocy. Dodatnie sprzezenie zwrotne napieciowe w tym ukladzie realizu¬ je sie przez polaczenie wyjsciowego zacisku C obciazenia Z z wejsciem 5 operacyjnego wzmacniacza Vi przez impedancje Z3. Ponadto wejsciowy zacisk 4 ukladu laczy sie z zaciskiem B wspólnym dla pomiarowego dwójni- ka R i obciazenia Z, przy czym zacisk B jest polaczony z zaciskiem 6 na wejsciu operacyjnego wzmacniacza Vi przez impedancje Z4.W przypadku, gdy obciazenie Z stanowi silnik pradu stalego, w tak zrealizowanym ukladzie moment obrotowy silnika jest proporcjonalny do pradu doprowadzonego na wejscie ukladu, co umozliwia regulacje obrotów silnika w szerokich granicach zmian obciazenia a ponadto na wejsciowych zaciskach 3 i 4 ukladu mozna odwracac biegunowosc napiecia i w ten sposób hamowac bieg silnika lub zmieniac kierunek obrotów silnika.Tak samo ujemne pradowe sprzezenie zwrotne realizuje sie w ukladzie uwidocznionym na fig. 3 przez polaczenie odwracajacego faze wejscia 5 operacyjnego wzmacniacza Vi z wejsciowym zaciskiem 3 przez impe¬ dancje Z! i z zaciskiem A pomiarowego dwójnika R przez impedancje Z2. Ponadto nieodwracajace wejscie 6 operacyjnego wzmacniacza Vi przez impedancje Z4 laczy sie z zaciskiem B wspólnym dla pomiarowego dwójni¬ ka R i obciazenia Z oraz laczy sie ten zacisk z wejsciowym zaciskiem 4 ukladu. W tym ukladzie ujemne napiec¬ iowe sprzezenie zwrotne realizuje sie przez polaczenie wyjsciowego zacisku C obciazenia Z przez impedancje Z5 z nieodwracajacym faze wejsciem 6 operacyjnego wzmacniacza Vt.Uklad uwidoczniony na fig. 4 realizuje dodatnie pradowe i ujemne napieciowe sprzezenie zwrotne poprzez polaczenie nieodwracajacego faze wejscia 6 operacyjnego wzmacniacza Vi przez impedancje Zi 0 z wejsciowym zaciskiem 3 oraz przez impedancje Z7 z punktem polaczenia dwóch impedancji Z8 i Z9, przy czym impedancja Z8 od której zalezy dodatnie pradowe sprzezenie zwrotne jest dolaczona do punktu A pomiarowego dwójnika R a impedancja Z9, od której zalezy ujemne napieciowe sprzzenie zwrotne, jest dolaczona do wyjsciowego zacisku C obciazenia Z, ponadto wspólny zacisk B pomiarowego dwójnika R i obciazenia Z, poprzez impedancje Z6, laczy sie z odwracajacym faze wejsciem 5 operacyjnego wzmacniacza Vi oraz bezposrednio z wejsciowym zaci¬ skiem 4.Uklad na fig. 5, realizuje ujemne pradowe sprzezenie zwrotne poprzez polaczenie nieodwracajacego faze wejscia 6, przez impedancje Zi0r z wejsciowym zaciskiem 3 ukladu a poprzez impedancje Z4 ze wspólnym zaciskiem B pomiarowego dwójnika R i obciazenia Z, ponadto laczy sie zacisk A pomiarowego dwójnika R przez impedancje Z2 z odwracajacym faze wejsciem 5 operacyjnego wzmacniacza Vi oraz przez polaczenie tego zacisku A z wejsciowym zaciskiem 4 zas ujemne napieciowe sprzezenie zwrotne zrealizuje sie poprzez polaczenie wyjsciowego zacisku C obciazenia Z, przez impedancje Z5, z nieodwracajacym faze wejsciem 6 operacyjnego wzmacniacza Vt.Uklad przedstawiony na fig. 6 jest uzupelniony w stosunku do ukladu pokazanego na fig. 1 nastepujacymi elementami: pomiedzy wyjscie operacyjnego wzmacniacza Vi i wejscie unipolarnego wzmacniacza Ti wlaczona jest impedancja Z2171 wyjscie nieliniowego czlonu NI, którego zaciski N1-1 i N1-2 sa przylaczone do dwóch impedancji Zi 7 i Zi s polaczonych w szereg i wlaczonych pomiedzy unipolarne wzmacniacze Ti i T2, do srodka których jest przylaczony zacisk A pomiarowego dwójnika R. Zacisk N1-3 nieliniowego czlonu N1 jest dolaczony do zródla Ei, napiecia zasilajacego unipolarny wzmacniacz Ti ograniczeniem pradu wyjsciowego unipolarnego wzmacniacza Ti, natomiast pomiedzy wyjscie operacyjnego wzmacniacza Vi i wejscie unipolarnego wzmacniacza T2 jest wlaczona impedancja Z22 i wyjscie nieliniowego czlonu N2, którego zaciski N2-1 i N2-2 sa przylaczone do impedancji Zi 7 i Zx 8 polaczonych w szereg i wlaczonych pomiedzy unipolarny wzmacniacz Ti i T2. Zacisk4 90 872 N2-3 nieliniowego czlonu N2 przylaczony jest do zródla Ei napiecia zasilajacego unipolarny wzmacniacz T2, zacisk N2-4 tego nieliniowego czlonu sluzy do zewnetrznego sterowania ograniczeniem pradu wyjsciowego unipolarnego wzmacniacza T2. Pomiedzy wyjscie operacyjnego wzmacniacza V2 i wejscie unipolarnego wzma¬ cniacza T3 wlaczona jest impedancja Z2, (wyjscie nieliniowego czlonu N3, którego zaciski N3-1 i N3-2 sa dolaczone do impedancji Zl9 i Z20 polaczonych w szereg i wlaczonych pomiedzy unipolarne wzmacniacze T3 i T4, do punktu polaczenia których dolaczony jest zacisk C obciazenia Z. Zacisk N3-3 nieliniowego czlonu N3 jest dolaczony do zródla Et napiecia zasilajacego wzmacniacz T3, natomiast pomiedzy wyjscie operacyjnego wzmacniacza V2 i wejscie unipolarnego wzmacniacza T4 wlaczona jest impedancja Z24 i wyjscie nieliniowego czlonu N4, którego zaciski N4-1 i N4-2 sa dolaczone do impedancji Zt9 i Z20 polaczonych w szereg i wlaczo¬ nych pomiedzy unipolarne wzmacniacze T3 i T4. Zacisk N4-3 nieliniowego czlonu N4 jest dolaczony do napie¬ cia zródla Ei zasilajacego unipolarny wzmacniacz T4. Ponadto równolegle do zacisków wyjsciowych unipolarne¬ go wzmacniacza T3 jest dolaczona dioda Dlf której kierunek przewodzenia jest przeciwny do kierunku przewo¬ dzenia unipolarnego wzmacniacza Ta zas równolegle do zacisków wyjsciowych unipolarnego wzmacniacza T4 dolaczona jest dioda D2, której kierunek przewodzenia jest przeciwny do kierunku przewodzenia unipolarnego wzmacniacza T4. W tym ukladzie ujemne pradowe sprzezenie zwrotne zapewnia impedancja Z2 jak przedstawio¬ no na fig. 2.Dzialanie ukladu jest nastepujace. Unipolarne wzmacniacze Ti, T2# T3, T4 stanowia cztery galezie mostka zasilanego ze zródla Ei. W przypadku braku sygnalu na wejsciu ukladu pomiedzy zaciskami 3 i 4 lub w przypa¬ dku ich zwarcia mostek jest w równowadze i przez przekatna tego mostka nie plynie prad, a jednoczesnie w pun¬ ktach A, B i C, na zacisku wejsciowym 4 i w punkcie polaczenia impedancji Zi 5 i Zi 6 panuje ten sam potencjal.Doprowadzenie sygnalu napieciowego pomiedzy wejsciowe zaciski 3 i 4 powoduje wysterowanie jednego z uni¬ polarnych wzmacniaczy Ti lub T2 oraz przeplyw pradu przez przekatna mostka, w której znajduje sie pomiaro¬ wy dwójnik R i obciazenie Z, co pociaga za soba zmiany potencjalu miedzy zaciskiem A pomiarowego dwójnika R i punktem polaczenia impedancji Zi5 \Zl6 wzgledem zacisku 4 ukladu. Zmiana ta powoduje wystapienie napiecia nierównowagi na zaciskach wejsciowych operacyjnego wzmacniacza V2 i przez ten wzmacniacz wyste¬ rowanie jednego unipolarnego wzmacniacza T3 lub T4, co umozliwia przeplyw pradu z dodatniego bieguna zródla Ei przez Tlt Z17/ R, Z, Z20, T4 do ujemnego bieguna zródla Ei lub z dodatniego bieguna zródla Ei przez T3, Zl9, Z, R, Zi 8, T2 do ujemnego bieguna zródla Et. W przypadku gdy obciazenie stanowi silnik pradu stalego, na przyklad silnik napedzajacy rolke lub szpule w pamieci tasmowej, wymaga sie spelnienia okreslo¬ nych warunków startowania w obu kierunkach i hamowania, co prowadzi do tracenia jednakowych mocy w uni¬ polarnych wzmacniaczach Tt, T2 i T3, T4, wówczas impedancje ZiS i ZJ6 sa sobie równe a sterowanie tymi wzmacniaczami wymaga, aby wzgledem potencjalu okreslonego w punkcie polaczenia impedancji Zi5 i Zt 6 napiecia na wyjsciowych zaciskach bipolarnych wzmacniaczy W2 i W2 byly wzgledem siebie równe co do amplitudy i przeciwne w fazie, co zapewnia sie przez dobór wartosci i stosunków impedancji Zn, ZJ2, ZJ3, Zl4- Pomiarowy dwójnik R sluzy do pomiaru wartosci pradu plynacego przez obciazenie Z, z jego zacisków zbiera sie napiecie, które poprzez impedancje Z2 sprzezenia zwrotnego doprowadza sie do wejsciowego zacisku 5 operacyjnego wzmacniacza Vi i porównuje z wejsciowym sygnalem doprowadzonym do tego zacisku przez impedancje Zi. Nieliniowe czlony NI, N2, N3, N4 powoduja ograniczenie pradu i mocy wyjsciowych unipolar¬ nych wzmacniaczy Ti, T2, T3, T4, ponadto kontroluja wartosc pradu skrosnego, który móglby plynac ze zródla Ei zasilania przez jeden z bipolarnych wzmacniaczy Wt lub W2 z pominieciem obciazenia Z, a ponadto nieliniowe czlony Ni i N2 umozliwiaja realizacje ograniczenia pradu za pomoca zewnetrznego sygnalu doprowa¬ dzanego do zacisków N1-4 i N2-4 czlonów NT i N2 na innym poziomie niz konstrukcyjnie ustalony. Diody D1 i D2 umozliwiaja realizacje sterowania obciazeniem w postaci silnika pradu stalego wpradnicowym zakresie sterowania, to jest wówczas gdy, napiecie zasilajace jest odlaczone a silnik obraca sie sila bezwladnosci. W tym przypadku prad wytwarzany przez silnik Z poplynie przez pomiarowy dwójnik R i przez Zi 8, T2 i diode D2 lub przez diode Di, Ti, Zi 7 i przez opornik R. PL