книги из ГПНТБ / Полонников Д.Е. Электронные усилители автоматических компенсаторов
.pdfД. Е. полонников
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИХ КОМПЕНСАТОРОВ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
М О С К В А I 9 6 0
гос.
НАУЧгМбХН! :‘.сС ХАЯ |
< & £ > |
м \ |
|
E lj r -ЛОТТНЧ r f 'C P |
6 1 |
А \
m s ь
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
П Р Е Д И С Л О В И Е ...................................... |
5 |
|
|
Г Л А В А I |
|
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ, УСИЛИТЕЛЕЙ |
|
|
|
В СИСТЕМЕ АВТОКОМПЕНСАТОРА. КЛАССИФИКАЦИЯ |
|
|
УСИЛИТЕЛЕЙ |
|
§ 1. Особенности усилителей автокомпенсаторов......................... |
7 |
|
§ 2. |
Влияние характеристик усилителей на работу й свойства авто |
|
§ 3. |
компенсаторов ............................... |
12 |
Классификация электронных усилителей автокомпенсаторов |
19 |
|
|
Г Л А В А И |
|
|
КРАТКИЙ ОБЗОР СХЕМ УСИЛИТЕЛЕЙ |
|
|
АВТОКОМПЕНСАТОРОВ |
|
§ 4. |
Усилители переменного тока ........................................ |
|
§ 5. |
Усилители постоянного тока .................................................. |
37 |
§6. Усилители постоянного тока с высоким входным сопротивле нием .........................................................................
Г Л А В A III
ВЫБОР СХЕМЫ, РАСЧЕТ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УСИЛИТЕЛЯ
§ 7. |
Требования, предъявляемые к усилителям............................. |
52 |
|
§ |
8. Основные этапы разработки усилителей ................................ |
58 |
|
§ |
9. |
Экспериментальные методы определения |
основных парамет |
|
|
ров и характеристик усилителя ............................................... |
68 |
г л а в А IV
ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
§ 10. |
Требования, предъявляемые к входным устройствам........... |
90 |
§ И. |
Общие соображения по выбору схемы входного устройства |
91 |
4 |
|
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
§ |
12. Источники помех и методы борьбы с ними.......................... |
95 |
|
§ |
13. |
Выбор параметров входного трансформатора........................ |
ПО |
§ |
14. |
Динамические и избирательные свойства входных цепей . . |
117 |
г л а в А v
ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
§ |
15. Схемы входных устройств усилителей постоянного тока |
. . . |
127 |
||
§ |
16. Трансформаторные входные устройства с контактным вибро |
|
|||
|
|
преобразователем ................................. |
|
|
142 |
§ |
17. |
Бестрансформаторные входные ' устройства, с контактным |
|
||
|
|
вибропреобразователем . |
................. |
|
167 |
|
|
г л а в А VI |
|
|
|
|
ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА ВЫСОКОЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ |
|
|||
|
|
ПО ТОКУ УСИЛИТЕЛЕЙ |
|
|
|
§ |
18. Входные устройства с контактнымвибропреобразователем 196 |
||||
§ |
19. |
Входные устройства сдинамическим |
конденсатором........... |
220 |
|
§ 20. |
Применение обратных связей для улучшения параметров |
|
|||
|
|
входных цепей .......................................................................... |
|
|
227 |
|
|
г л а в А VII |
|
|
|
|
|
УСИЛИТЕДИ НАПРЯЖЕНИЯ |
|
|
|
§ 21. Выбор схемы, усилителя и ее элементов ............................. |
244 |
||||
§ 22. Избирательные свойства усилителей напряжения.................. |
|
259 |
|||
§ 23. |
Особенности работы усилителей в нелинейной области |
. . . |
270 |
||
|
|
Г л А В A VHI |
|
|
|
|
|
УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ И ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ |
|
||
§ 24. Выбор схемы усилителя мощности......................................... |
|
|
277 |
||
§ 25. |
Усилители мощности с питанием анодных цепей переменным |
|
|||
|
|
током.......... .. . ..................................................................... |
|
291 |
|
§ 26. |
Усилители мощности с питанием анодных цепей постоянным |
|
|||
|
|
и пульсирующим током............................................................ |
|
|
315 |
§ 27. Источники питания............................ |
|
|
318 |
||
|
Литература................................................................................. |
|
|
323 |
|
Обозначение основных величин................................................... |
|
■. . |
327 |
||
Предметный укззс.ель. ..................................................................... |
|
|
332 |
ПРЕДИСЛОВИЕ
Электронные автокомпенсаторы *) являются в настоящее время одним из важнейших средств автоматики. Они позво ляют измерять и регистрировать самые разнообразные элек трические и неэлектрические величины. Благодаря своей про стоте, надежности и высокой точности автокомпенсаторы широко используются как при выполнении научно-исследо вательских работ, так и в промышленности. Их роль не огра ничивается задачей измерения, они применяются в качестве составного элемента в разнообразных системах автоматиче ского регулирования. Особое значение автокомпенсаторы имеют в сложных системах, где требуется измерять и ре гистрировать большое количество различных величин.
Нашей промышленностью разработаны и выпускаются вы сококачественные автокомпенсаторы. Однако требования, предъявляемые к ним, непрерывно растут, что вызывает не обходимость разработки еще болеесовершенных устройств.
Одним из главных узлов автокомпенсаторов является электронный усилитель. Такие важные показатели, как по грешность, чувствительность, быстродействие, форма пере ходного процесса, помехозащищенность, надежность, габариты и стоимость прибора, в значительной мере определяются свойствами и характеристиками усилителя.
Электронные усилители' автокомпенсаторов обладают рядом специфических особенностей, которые необходимо
учитывать при их проектировании. |
Между тем отечествен |
|
ной и зарубежной литературы, посвященной |
разработке |
|
автокомпенсаторов мало, и вовсе |
нет работ, |
в которых |
*) Под автокомпенсаторами мы понимаем различные автопотен циометры, самобалансирующиеся мосты и подобные им приборы, в основу которых положена непрерывная автоматическая балансировка измерительной схемы.
6 |
|
ПРЕДИСЛОВИЕ |
был бы обобщен |
опыт |
по исследованию и методике расчета |
электронных усилителей |
автокомпенсаторов. |
|
Настоящая книга должна послужить частичным восполне |
||
нием указанного |
пробела. Основное внимание в работе уде |
лено исследованию схем усилителей автокомпенсаторов, а также методике их расчета и проектирования.
При изложении материала автор стремился по возмож ности избегать повторения общей теории усилителей низкой частоты, достаточно освещенной в литературе, но подробно останавливаться на особенностях усилителей автокомпенса торов. В частности, наиболее детально рассмотрены проблемы построения входных и выходных цепей усилителей, борьба
спомехами и обеспечение высокой чувствительности.
Внастоящей книге не рассматриваются усилители цифро вых автокомпенсаторов и автокомпенсаторов с динамической
компенсацией, а также безламповые усилители, в связи с огра ниченным объемом книги, а также весьма существенными особенностями указанных усилителей, требующих самостоя тельной методики расчета.
Книга рассчитана на специалистов в области автоматики, электроники и приборостроения. Ряд вопросов, рассмотрен ных в книге, может быть полезен при исследовании и проек тировании следящих систем, автоматических компенсаторов, измерительных усилителей и их элементов.
Ссылки на литературу даны в квадратных скобках. Биб лиография, помещенная в конце книги, охватывает вопросы проектирования усилителей автокомпенсаторов и связанные с ними проблемы. Особое внимание при составлении библио графии было уделено высокочувствительным усилителям, про ектирование которых вызывает наибольшие затруднения.
При выполнении научной работы, результаты которой при водятся в книге, член-корреспондент АН СССР В. А. Тра пезников сделал ряд ценных указаний, за что автор выра
жает |
ему глубокую |
благодарность. Автор также |
весьма бла |
|
годарен |
Н. А. Королеву за подготовку рукописи |
к изданию |
||
и К. |
Э. |
Эрглису за |
полезные советы, сделанные |
им при ре |
цензировании. При |
оформлении |
рукописи большая помощь |
была оказана Р. А. |
Валитовой и |
Т. В. Притулло, за что ав |
тор выражает им свою искреннюю признательность. |
||
5 мая 1958 года |
|
Д. Е. Подойников |
Г Л А В А I
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ В СИСТЕМЕ АВТОКОМПЕНСАТОРА.
КЛАССИФИКАЦИЯ УСИЛИТЕЛЕЙ
§ 1. Особенности усилителей автокомпенсаторов
• Электронные усилители автокомпенсаторов обладают ря дом особенностей, позволяющих выделить их в самостоя
тельный |
класс. Прежде чем рассматривать особенности |
|||||||
таких |
усилителей, . на |
|
|
|||||
помним |
принцип |
дей |
|
|
||||
ствия |
автокомпенсатора |
|
|
|||||
по |
блок-схеме |
рис. |
1. |
|
|
|||
Измеряемая |
величина |
у , |
<27 |
<27 |
||||
которая |
может |
. |
быть |
|
|
|||
как |
электрической, ‘'так |
|
|
|||||
и неэлектрической, воз |
|
|
||||||
действует |
на • |
датчик, |
|
|
||||
входящий |
в измеритель |
Рис. 1. Блок-схемгСавтокомпенсатора. |
||||||
ное |
устройство |
1. |
Изме- |
рительное устройство обы чно представляет мостовую или потенциометрическую схему
измерений, которая питается постоянным либо переменным то ком. В измерительное устройство входит также компенси рующий элемент. В зависимости от величины у и положения компенсирующего элемента на выходе измерительного устрой
ства возникает сигнал рассогласования |
L x, который посту |
|
пает на вход усилителя 2. Усиленный |
сигнал поступает |
на |
двигатель 3, который перемещает компенсирующий элемент |
та |
ким образом, чтобы уменьшить сигнал рассогласования до незначительной величины. Так осуществляется компенсация
8 |
ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ |
ЭЛЕКТРОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ |
[ГЛ. Т |
|
входного сигнала. |
При этом компенсирующий элемент |
сле |
||
дит за |
величиной |
входного |
сигнала. Таким образом, автоком- |
пенСатор является разновидностью следящих систем; его усилитель выполняет также и роль сравнивающего устройства (нуль-органа). Положение компенсирующего элемента, меха
нически |
связанного с указателем или пишущим устройством, |
||
служит |
для |
отсчета и регистрации измеряемой величины. |
|
Кроме |
того, |
для обеспечения устойчивости и улучшения |
|
переходного |
процесса автокомпенсатор часто имеет обрат |
||
ную связь по скорости вращения |
двигателя либо скорости |
||
изменения величины рассогласования. |
|||
Основное |
назначение усилителя |
состоит в усилении сиг |
нала рассогласования, поступающего от измерительной схемы, до уровня, необходимого для вращения двигателя.
Остановимся на особенностях усилителей автокомпенсато
ров. |
В зависимости |
от назначения прибора |
сигнал, поступа |
|
ющий |
на вход |
усилителя, может быть как |
постоянного, так |
|
и переменного |
тока; |
величина напряжения |
может колебаться |
от долей микровольта до нескольких вольт; выходное сопро тивление измерительной схемы — от десятков ом до величин порядка 109 -г-1011 ом. Такое разнообразие выходных пара метров измерительных схем требует значительной универ сальности входных устройств усилителей. В противном слу чае пришлось бы иметь большое количество различных моди фикаций усилителей, что весьма нежелательно при массовом производстве.
Другой характерной особенностью усилителей автоком пенсаторов является. сра_вни.тельно высокая чувствительность, т. е^ннзкий порог чувствительности. Под порогом чувстви тельности усилителя автокомпенсатора будем понимать мини мальную величину входного сигнала (напряжения UB или то ка /„ ), создающего на выходе усилителя напряжение первойгармоники несущей частоты, надежно отличимое от шумов и помех и достаточное для преодоления двигателем момента трения в системе *). Например, при измерении температур в узком диапазоне порог чувствительности должен составлятьнесколько микровольт, а иногда и доли микровольта. Порог чувствительности того же порядка необходим в инфракрас
*) Подробнее о чувствительности и пороге чувствительности см» стр. 71.