Электронный усилитель

 

1(ласс 21аа, 18„, 74Ь, 8оз. Ло 100614

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Д. Е. Полонников

ЭЛЕКТРОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Заивасио 19 маи 1954 г. аа М 7315!449885 в .11ииистсрство а,тсктростаииий

В настоящее время непрерывно растут требования повышения точности и быстродействия систем автоматического контроля и регулирования.

Выполнение этих требований встречает ряд трудностей, одной из которых является повышение чувствительности электронных усилителей при усилении сигнала от различных индуктивн61х, индуктивно-трансформаторных и емкостных датчиков.

Трудность заключается в том, что практически невозможно обеспечить точное совпадение по амплитуде, фазе и форме напря>кения, даваемого датчиком, с компенсирующим напряжением, в результате чего в положении баланса имеется некоторос остато гное напря>кение, сдвинутое по фазе на 90 относительно полезного сигнала. Величина остаточного напряжения обычно во много раз пре«ышает по амплитуде напряжение, соответствующее желаемому порогу чувствительности.

Это приводит к тому, что при повышении коэффициента усиления усилитель насыщается и его чувствительность к полезному сигналу резко падает, что, естественно, затрудняет обеспечение точности системы в целом. Кроме того, работа усилителя г, нелинейной области приьодит к дополнительным погрешностям, так как остаточное напряжение сдвигается по фазе и воспринимается на выходе усилителя как полезный сигнал (подобные системы на выходе усилителя почти всегда имеют фазочувствительное устройство) .

Чтобы преодолеть эти трудности, приходится либо предъявлять повышенные требования к точности изготовления датчиков, что резко повышает их стоимость и лишь незначительно снижает остаточное напряжение, либо применять в усилителях фазочувствительный выпрямитель и ставить его ближе к выходу (чтобы избежать его насыщения) и тем самым не пропускать дальше реактивный ток. Однако применение фазочувствительного выпрямителя в основном тракте усиления приводит к дополнительным погрешностям из-за его нестабильности, что вызывает необходимость иметь ручку установки нуля и стабилизатор питающего напряжения. Кроме того, фазочувствительный выпрямитель требует применения после себя фильтра, что значительно повышает инерционность усилителя и делает невозмг>жным применение его в быстродействующих систем а х.

С целью уменьшения чу«ствитсльности к реактивному току (входному сигналу) электронного усилите 1я с

¹ 100644 отрицательной обратной связью, предназначенного преимущественно для систем автоматического контроля и регулирования с реактивными датчиками, предлагается выполнить цепь отрицательной обратной связи из последовательно соединенных демодулятора, фильтра и модулятора, обеспечивающих получение передаточного коэффициента, пропорционального фазе входного сигнала и пмеющего минимальное значение при сдвиге фаз, равном 0 или 180 .

На фиг, 1 представлена блок-схема предлагаемого электронного усилителя, на фиг, 2 — схема его цепи ооратной связи.

На фиг. 1 обозначено 1 — усилитель напряжения с коэффициентом усиления К, 11 — усилитель мощности с коэффициентом усиления К ;

П1 — цепь фазочувствительной обратной связи с передаточным коэффициентом Кor. I V — блок питания.

Принцип работы схемы основан нл том, чтоусилитель, охваченный фазочувствительной обратной связью, становится фазочувствительным. Если передаточный коэффициент цепи обратной связи имеет вид:

К„,()= "=a Мпэ.

U., где о — сдвиг напряжения U, относительно напряжения питающей сети (предполагается, что полезный сигнал должен совпадать или быть в противофазе с напряжением питающей сети). то при этом коэффициент усиления К усилителя может быть выражен следуюгцим образом:

К К.

1+Vi (7 чар

При К, . а,,. 1 коэффициент усиления для реактивного тока (р = 90 )

К, резко падает !1" ..=, тогда как а для активного тока коэффициент усиления максимален

К=К 11.

Таким ооразом, остаточное напряжение на входе усилителя будет значительно ослаолено и вероятность насыщения выходных каскадов этим напряжением также уменьшена.

В цепь обратной связи, показлпную ца фиг. 2, входят демодулято1), состоящий из фазочувствительного= выпрямителя (C>, Рь Bi) и фазосдвигающих цепочек (R, С,-, R, Сс. и R,, С,, Р, Сз), фильтр (Rg, Ci), модулятор (R;„B ) и трансформатор питания (общий с усилителем) . Буквами С обозначены конденсаторы, 1 — сопр оти вл е и ия,  — селе но в ы е выпрямители.

При подаче на вход схемы переменного напряжения (частоты сети) между точками 1 — 2 (на выходе флзочувствительного выпрямителя) цо является постоянная составляющая, пропорциональная амплитуде входного сигнала и яп г, которая подает ся на селеновый модулятор через сопротивления R и Я;„причем переменная составляющая значительно ослабляется с помощью фильтра, состоящего из сопротивления Л и конденсатора С;. На модуляторе под действием постоянного напряжения возникает переменное напряжение, фаза которого определяется полярностью постоянного напряжения. Далее переменное напряжение сдвигается на 90 с помощью фазосдвигающей цепочки Rr, C;„R-„C.. Таким образом, амплитуду выходного переменного напряжения в первом приближении можно считать пропорциональной з1п Р входного напряжения, что и требуется от цепи обратной связи.

Усилитель, охваченный такой обратной связью, позволяет значительно повысить допустимую величину входного напряжения, что желательно для работы с индуктивными датчиками, не увеличивает своей инерционности для активного сигнала и может оыть использован в быстродействующих системах, например, автокомпенсаторах со временем прохождения шкалы в 1 сек., не ухудшает своей стабильности по активной составляющей, так как возможный дрейф в цепи обратной связи приводит только к небольшому изменению величины реактивной состаг,ляющей.

Предмет изобретения

Электронный усилитель с отрицательной обратной связью, преимущественно для систем автоматического № 100б44

Фиг. 1

Фиг, 2

С1 f71

Сеть контроля и регулирование с реактивными датчиками, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения чувствительности усилителя к реактивному току (входному сигналу), цепь отрицательной обратной связи состоит из последовательно соедипенных демодулятора, фильтра и модулятора, обеспечивающих получение передаточного коэффициента, пропорционального фазе входного сигнала и имеющего минимальное значение при сдвиге фаз, равном 0 или 180 .