SU100644A1 - Электронный усилитель - Google Patents

Description

В насто щее врем  непрерывно раст)т требовани  повышени  точности и быстродействн  систем автоматического контрол  и регулировани . Выполпение этих требований встречает р д трздностей, одной из которых  вл етс  повыптение чувствительности электронных усилителей при усилении сигнала от различных индуктивных, индуктивно-трансформаторных и емкостных датчиков. Трудность заключаетс  в том, что практически невозможно обеспечить точное совпадение по амплитуде, фазе и форме напр жени , даваемого датчиком, с компенсирующим напр жением , в результате чего в положении баланса имеетс  некоторое остаточное напр жение, сдвинутое по фазе на 90 относительно полезного сигнала. Велич 1на остаточного напр жени  обычно во много раз пре зышает по амплитуде напр жение, соответствующее желаемому порогу чувствительности.

Это приводит к тому, что при повышении коэффициента усилени  усилитель насыщаетс  и его чувствительность к полезному сигналу резко падает, что, естественно, затрудн ет обеспечение точности системы в целом . Кроме того, работа усилител  в нелинейной области приводит к дополнительным погрешност м, так как

остаточное напр жение сдвигаетс  по фазе и воспринимаетс  на выходе усилител  как полезный сигнал (подобные системы на выходе усилител  почти всегда имеют фазочувствительное устройство).

Чтобы преодолеть эти трудности, приходитс  либо предъ вл ть повышенные требовани  к точности изготовлени  датчиков, что резко повышает их стоимость и лишь незначительно снижает остаточное напр жение , либо примен ть в усилител х фазочувствительный выпр митель н ставить его ближе к выход} (чтобы избежать его насьидени ) и тем самым не пропускать дальше реактивный ток. Однако применение фазочувствительного выпр мител  в основном тракте усилени  приводит к дополнительным погрешност м из-за его нестабильности, что вызывает необходимость иметь ручку установки нул  н стабилизатор питаюигего напр жени . Кроме того, фазочувствительный выпр митель требует применени  после себ  фильтра, что значительно повышает инерционность усилител  и делает невозможным применение его в быстродействующих системах.

С целью уменьшени  чувствительности к реактивному току (входному сигналу) электронного усилител  с

отрицательной обратной св зью, предназначенного преимущественно дл  систем автоматического контрол  и регзлировани  с реактивными датчиками , предлагаетс  выполнить цепь отрицательной обратной св зи из последовательно соединенных демодул тора , фильтра и модул тора, обеспечивающих получение передаточного коэффициента, пропорционального фазе входного сигнала и имеющего минимальное значение при сдвиге фаз, равном О или 180.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого электронного Зсилител , на фиг-, 2 - схема его цепи обратной св зи.

На фиг. I обозначено / - усилитель напр жени  с коэффициентом силени  /Ci; // - усилитель мощности с коэффициентом усилени  Кч, /// - цепь фазочувствительной обратной св зи с передаточны.м коэффициентом K,f. IV - блок питани .

Принцип работы схемы основан на толт, что усилитель, Охваченный фазочувствительной обратной св зью, становитс  фазочувствительным. Если передаточный коэффициент цепи обратной св зи имеет вид:

К „с jf:Я sin .

где 9 - сдвиг напр жени  t/ относительно напр жени  питающей ceTir (предполагаетс , что полезный сигнал должен совпадать или быть в противофазе с напр жением питающей сети), то при этом коэффициент усилени  /С усилител  может быть выражен следующим образом:

/С -К,

/с

-{- К а о

При /, и 1 коэффициент усилени  1ЛЯ реактивного тока (ср - 90°)

/ ., К.. резко падает л . , тогда как

дл  активного тока коэффициент усилени  .максимален

К - К, Л ., Таким образом, остаточное напр жение на входе усилител  будет значительно ослаблено и веро тность насыщени  выходных каскадов этим напр жением также уменьшена.

В цепь обратной св зи, показанную на фиг. 2, вход т демодул тор,, состо щий из фазочувствительного выпр мител  (Ci, Ri, Bi) и фазосдвигающих цепочек (Rs, Сз, R, Cs и RZ, С , Rs, Сз), фильтр (Ri, С,,), модул тор (Rr,, BZ) и трансформаторпита«и  (общий с усилителем). Буквами С обозначены конденсаторы, R - сопротивлени , В - селеновые выир мители.

При подаче на вход схемы переме ) напр жени  (частоты сети) между точками 1-2 (на выходе фазочузствительного выпр мител ) по вл етс  посто нна  составл юща , про порциональна  амплитуде входного сигнала и sin г, котора  подаетс  на селеновый модул тор через сопротивлени  RI и R:,, причем переменна  составл юща  значительно ослабл етс  с помощью фильтра, состо идего из сопротивлени  R.i и конденсатора С. На модул торе под действием посто нного напр жени  возникает переменное напр жение, фаза которого определ етс  пол рностью посто нного напр жени . Далее переменное напр жение сдвигаетс  на 90 с помощью фазосдвигающей цепочки в, Сг„ R-, Са. Таким образом, амплитуду выходного переменного напр жени  в первом приближении можно считать пропорциональной sin ff входного напр жени , что и требуетс  от цепи обратной св зи.

Усилитель, охваченный такой обратной св зью, позвол ет значитель . но повысить допустимую величину входного напр жени , что же.тательпо дл  работы с индуктивными датчиками , не увеличивает своей инерционности дл  активного сигнала i-r может быть использован в быстродействующих системах, например, автокомпенсаторах со временем прохождени  щкалы в I сек., не ухудшает своей стабильности по активной составл юн1;ей, так как возможный дрейф в цепи обратной св зи приводит только к небольшому изменению величины реактнвной составл ющей .

Предмет изобретени  Электронный усилитель с отрицательной обратной св зью, преимущественно дл  систем автоматического