книги из ГПНТБ / Полонников Д.Е. Электронные усилители автоматических компенсаторов

1 1 8 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА [ГЛ. IV

помехи. Если паразитное напряжение (помеха) отличается по частоте от сигнала (50гц), либо сдвинуто по фазе на 90°, оно не создает вращающего момента двигателя и, следова­ тельно, не вносит прямой погрешности. При этом необходимо только следить за тем, чтобы паразитное напряжение лежало

влинейной области всего усилителя, так как в противном случае уменьшается средняя крутизна усилительных каскадов и падает коэффициент усиления полезного сигнала. Чтобы избежать насыщения усилителя при большом уровне паразит­ ного сигнала, необходимо либо обеспечить соответствующие избирательные свойства усилителя, либо расширить его ли­ нейный диапазон. Последнее, однако, возможно лишь в не­ больших пределах.

Избирательные свойства и методы пх обеспечения различны

взависимости от того, чем отличается паразитный сигнал от полезного — частотой или фазой. В первом случае должна обеспечиваться достаточно узкая полоса пропускания, во вто­ ром— усилитель должен обладать фазочувствительными свой­ ствами, т. е. иметь возможно меньший коэффициент усиления для реактивного сигнала по сравнению с усилением полез­ ного сигнала.

Избирательные свойства могут быть обеспечены как во входных цепях, так и в последующем тракте усилителя. Для расширения линейной области усилителя выгодно включать фильтр, обеспечивающий избирательные свойства, как можно ближе ко входу. При этом допустимый уровень помехи, не вызывающий насыщения каскадов, предшествующих избира­ тельному фильтру, тем больше, чем меньше коэффициент усиления между входом и точкой включения фильтра. Именно по этой причине желательно обеспечивать избирательные свойства во входном устройстве. Однако это оказывается невыгодно по другим соображениям. Чем ближе ко входу включается избирательная цепь, гем больше сказываются по­ грешности, возникающие в самом избирательном устройстве, — сдвиг нуля и наводки на элементы фильтра. В зависимости от места включения фильтра часто зависит степень его слож­ ности, что также должно учитываться при построении схемы.

Избирательные свойства усилителя тесно связаны с его динамическими свойствами, определяющими переходной про­ цесс по огибающей. Как правило, при повышении избира­ тельности динамические свойства ухудшаются.

1 2 0 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА [ГЛ. IV

Практически целесообразно выбирать величину /?доп так, чтобы входное сопротивление для полезного сигнала было велико по сравнению с R AOIl -{- R Bn и мало для помех, т. е.

т — —

ш

При этом лишь незначительно уменьшается передаточный коэф­ фициент для полезного сигнала и вместе с тем обеспечивается

Рис. 48. Зависимость относительного коэффициента передачи входного устройства от частоты.

*) Зависимость была смята для трансформатора, имеющего сле­ дующие данные: первичная обмотка — 800 витков, ПЭЛ — 0,05; вто­ ричная— 20 000 витков, ПЭЛ — 0,05; сердечник П-образной формы сечением 0,8 см- из пермаллоя Н79М5. Общие габариты 24 х 32 х X 44 мм3. Резонансная емкость 2200 пф.

Входное устройство с резонансным трансформатором об­ ладает инерционными свойствами относительно огибающей напряжения несущей частоты. Как динамическая система она может быть представлена звеном первого порядка, постоян­ ная времени которого определяется полосой пропускания и добротностью трансформатора:

Величина добротности здесь должна определяться с уче­ том шунтирующего действия внутреннего сопротивления источ­

цессов для значений R a0„ -\-R BH, равных 0,1; 1,5; 7,5; 50 ком. Данные трансформатора приведены в сноске на стр. 120.

Для быстродействующих автокомпенсаторов с временем

лосы пропускания требуется включать специальный фильтр,

тически безынерционными (относительно огибающей). Рассмотрим обеспечение избирательных свойств для слу­

чая, когда паразитный сигнал совпадает по частоте с полез­ ным, но сдвинут относительно него па 90°. Чтобы входное устройство обладало избирательными свойствами относительно фазы входного сигнала, можно использовать цепь (рис. 50), состоящую из демодулятора (фазированного выпрямителя)

Рис. 50. Блок-схема фазочувствителыюго входного устройства.

вергается снова модуляции. Передаточный коэффициент такой цепи пропорционален cos ср (ср — фазовый сдвиг входного сигнала относительно опорного напряжения), т. е. максима­ лен для полезного сигнала и равен нулю для реактивного. Очевидно, демодулятор и модулятор должны обладать не­ большим дрейфом нуля, чтобы обеспечить пренебрежимо малое напряжение на выходе при нуле полезного сигнала на входе. По указанной причине из существующих типов моду­ ляторов и демодуляторов наиболее подходящими являются устройства с контактным вибропреобразователем или с крем­ ниевыми диодами.

Схема с контактным вибропреобразователем приведена на рис. 32,е. Сопротивление R y и левый контакт вибропреоб-

Фаза помехи на выходе схемы оказывается близкой к фазе полезного сигнала. Чтобы избежать дополнительной погреш­ ности, требуется ослабление помехи до уровня напряжения трогания, вследствие чего необходима значительная вели­ чина Тф.

из которого видно, что увеличение 7ф приводит к ухудше­ нию динамических свойств усилителя.

Аналогичные результаты могут быть получены при ис­ пользовании в качестве модулятора и демодулятора кремние-

Rz R3

Рис. 52. Схема фазочувствительного вход­ ного устройства с использованием диодов.

вых диодов (другие типы диодов не обеспечивают необхо­ димой стабильности нуля). Принципиальная схема такого устройства приведена на рис. 52. Применение бесконтакт­ ных элементов позволяет повысить надежность и срок службы преобразователя. Однако по стабильности нуля схема с дио­ дами значительно уступает схеме с контактным вибропреоб­ разователем. Даже при использовании наиболее высокока­ чественных диодов дрейф нуля достигает 100 мкв в час, а в течение длительного времени нескольких милливольт. Можно

1 2 6 ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА (гЛ . IV

рекомендовать схему входной цепи с диодами (рис. 52) только в малочувствительных усилителях с напряжением трогания свыше 1 мв. При этом следует учитывать, что ее пе­ редаточный коэффициент несколько ниже, чем в случае схемы

системой контактов. Такой вибропреобразователь сложен в производстве и менее надежен при эксплуатации. Кроме того, в схеме рис. 53 могут возникнуть дополнительные погрешно­ сти при несинусоидалыюй форме входного сигнала.

Имеется возможность избежать основные трудности, свя­ занные с дрейфом нуля и ухудшением динамических свойств при обеспечении избирательности по фазе, путем установки

ГЛАВА V

ВХОДНЫЕ УСТРОЙСТВА УСИЛИТЕЛЕЙ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 15. Схемы входных устройств усилителей постоянного тока

Во входных цепях усилителей автокомпенсаторов постоян­ ного тока в большинстве случаев используется преобразование сигнала постоянного тока в сигнал переменного тока. Такое преобразование позволяет снизить величину дрейфа нуля.

Требования, предъявляемые к входным цепям усилителей постоянного тока, остаются в основном те же, что и для усили­ телей переменного тока (смотри гл. IV). Следует только под­ черкнуть, что в случае постоянного тока основным требова­ нием является малый дрейф нуля, который приводит к пря­ мой погрешности.

Для борьбы с помехами во входных цепях усилителей постоянного тока применимы рекомендации, приведенные при рассмотрении входных цепей усилителей переменного тока. Некоторое отличие состоит в обеспечении избирательных

щий с частотой преобразования (особенно при преобразова­ нии с частотой силовой сети). В этом случае важно, чтобы входное устройство не пропускало помех, или, по крайней мере, значительно ослабляло их.

Схемы входных устройств усилителей постоянного тока весьма разнообразны. Их можно разделить на две большие группы: схемы без преобразования входного сигнала, когда усиление осуществляется на частоте сигнала, и схемы с мо­ дуляцией входного сигнала, когда усиление происходит на несущей частоте.