§ 25.3. Операционные магнитные усилители

Операционные усилители предназначены для использования в из­мерительных, моделирующих и вычислительных системах автома­тики. Славное требование, предъявляемое к ним, — это высокая

стабильность параметров: постоянство коэффициента усиления и отсутствие дрейфа нуля. Наиболее широко применяются полупро­водниковые операционные усилители. Однако и магнитные опера­ционные усилители имеют определенные достоинства. В частности, с помощью магнитного усилителя значительно проще выполнять такую операцию, как суммирование сигналов.

Пусть магнитный усилитель имеет несколько обмоток управле­ния с одинаковым числом витков w_r Тогда магнитный поток управ­ления будет создаваться суммарным действием всех токов, протека­ющих по п обмоткам управления:

Точность суммирования для обычного усилителя с несколькими обмотками управления составляет несколько процентов. Для полу­чения высокой точности (сотые доли процента) применяют специа­льные операционные суммирующие усилители. Высокая точность суммирования сигналов в таких усилителях достигается за счет ис­пользования отрицательной обратной связи, охватывающей весь усилитель. Так как при этом уменьшается коэффициент усиления, то для компенсации такого уменьшения применяют положительную обратную связь или многокаскадную схему.

Структурная схема суммирующего операционного магнитного усилителя показана на рис. 25.6. На вход усилителя с коэффициен­том усиления по току К, поступают входные сигналы /_у], /_у2, ..., 1_У„ и сигнал отрицательной обратной связи, /_оос, представляющий собой выходной ток /_вых (обычно не весь ток, а его часть /_оос = P/^). В со­ответствии с уравнением из § 1.5 для отрицательной обратной связи имеем коэффициент передачи

При достаточно большом значении К„ непостоянство коэффициента пере­дачи К суммирующего усилителя будет характеризоваться сотыми долями про­цента, т. е. выходной сигнал будет до­статочно строго пропорционален сумме входных сигналов.

Операционные магнитные усилите­ли могут использоваться в системах ав­томатики для разных целей. Развязыва-

стью С При большом значении К, напряжение на нагрузке будет пропорционально интегралу сигнала датчика:

ющий усилитель используется в тех случаях, когда на вход измерите­ льного устройства надо подать сигнал от датчика, обладающего большим внутренним сопротивлением, рели этот сигнал подклю­ чать непосредственно на вход схемы, имеющей низкое входное со- противление> то сигнал датчика сильно уменьшится из-за падения напряжения на внутреннем сопротивлении датчика. ,

Развязывающий усилитель обеспечивает согласование выходно­го сопротивления датчика с входным сопротивлением, которое яв­ляется нагрузкой датчика. Структурная схема развязывающего уси­лителя показана на рис. 25.7, а. Это как бы суммирующий усили­тель с одной входной обмоткой. Если эта обмотка включена между датчиком с выходным напряжением U_s и нагрузкой К„, то входной ток усилителя

При высоком значении К, входное сопротивление будет доста­точно большим. Развязывающий усилитель легко преобразуется в масштабный усилитель, изменяющий сигнал датчика в определен­ное количество раз. В масштабном усилителе (рис. 25.7, 6) на вход подается не все напряжение нагрузки, а его часть (с помощью дели­теля напряжения на резисторах /J, и R₂).

На базе операционного усилителя с одной входной обмоткой строятся схемы интегрирующего и дифференцирующего усилителей.

В интегрирующем операционном усилителе (рис. 25.8, а) сигнал отрицательной обратной связи вводится через конденсатор с емко-

В дифференцирующем операционном усилителе (рис. 25.8, б) ем­кость С включена не в цепь обратной связи, а на вход. В этом слу­чае напряжение на нагрузке будет пропорционально производной сигнала датчика:

На базе суммирующего усилителя с несколькими входными об­мотками можно выполнять также операции умножения и деления. Для этого необходимо подавать в обмотки управления токи, про­порциональные логарифмам входных сигналов.