Гусев - Электроника (944138), страница 90
Текст из файла (страница 90)
Это происходит вследствие того, что почти все входное напряжение уравновешиваешься ЭДС обмотки 2. Недостатком обеих рассмотренных схем являются трудности с обеспечением устойчивости при больших коэффициентах усиления. Их можно существенно уменьшить, применяя условно устойчивые электронные усилители (рис. 6.28, в). В этой схеме усилители с единичными коэффициентами усиления охвачены 100"4-ной положительной ОС и сохраняют устойчивость только в составе всей цепи.
Если отключить обмотку 2, то устойчивость будет потеряна и усилители возбудятся. Поэтому их называют условно устойчивыми. При выполнении условия (6,135) — — >ЯС Л~ -гл,„„у (А,„„„выходное сопротивление усилителя) цепь будет абсолютно устойчива, несмотря на то что эквивалентный К, усилителя со 100;4-ной положительной ОС имеет больпюе значение. Это обусловлено тем, что глубина отрицательной ОС, вводимой с обмотки 2, болыпе глубины положителыюй ОС.
Хорошие частотные харакгеристики усилителей с единичным коэффициентом усиления позволяют при использовании данной схемы создавать высококачественные устройства без 44з тшательного подбора н коррекции характеристик активных компонентов. На рис. 6.29, и приведена схема магнитоэлектронного трансформатора тока, который может работать как преобразователь ток — напряжение. Принцип его работы тот же, что и у трансформатора тока. Преобразуемый ток 1, создает намагничивающую силу 1, И'„которая индуцирует ЭДС в обмотке 2, Эта ЭДС после усиления электронным усилителем создает встречно направленную намагничивающую силу 1зИ',. В итоге в магнитной системе в любой момент времени действует намагничиваюшая сила ~6.136) 'о "1 ~ = '~ И~ 1з И з которая индуцирует в обмотке 2 ЭДС ск ~~О И 2 (6.137) где А — — коэффициент пропорциональности.
Ток на выходе усилителя с высоким выходным сопротивлением ~з Киез ~вых КиА~ОИ 2lйвмк (6.138) Так как с, И:, порождает иамагничивающую силу 1зИ'з, то в любом случае 1, И', ~1зИ',. Следовательно, 1з ~ 1~ И ~~ И~з. (6. 139) При увеличении коэффициента усилении усилителя К„ток увеличивается, но значение его не может быть выше 1, И', / И',.
Это говорит о том, что увеличение К„приводит к уменьшению 1в и при К„- сс намагничиваюцзий ток 1„стремится к нулю. При 1~- О выражение для намагничивающих сил преобразуется к виду ' ~ 1 1з = "1 з ! "1 о (6.140) Таким образом, коэффициент преобразования тока в магнитоэлектронном преобразователе не зависит от параметров магнитной системы и сопротивлений обмоток, а определяется только отношением чисел соответствующих витков.
Если последовательно с обмоткой 3 включить активное сопротивление Я„и измерять на нем падение напряжения 1/к —— ~~,„„=1,А„, то получим преобразователь ток — напряжение. Если требуется получить параметры, которые единичный магнитоэлектронный преобразователь обеспечить не в состоянии, то следует применять структурные методы повышения точности, рассмотренные в 4 6.1. В этом случае обычно не требуется вводить сцециальные обратные преобразователи, так как их роль может выполнить дополнительная обмотка с соответствуюШнм числом витков. Не представляет труда и точное суммирование напряжений.
На рис. 6.29, б приведена схема точного магнитоэлектронного трансформатора напряжения, выполненного по структурной схеме рис. б.7, и. В нем роль обмотки ОС и обратного преобразователя выполняет обмотка 2. На входе усилителя х)А! имеется сигнал погрешности преобразования, который усиливается вторым каналом, идентичным первому. Суммирование сигнала погрешности с обмотки 3 с основным сигналом, снимаемым с обмотки 3, осуществляется последовательным соединением этих обмоток.
Подобный сумматор предельно прост и не имеет погрешностей, присущих электронным устройствам. Увеличивая количество каналов можно создать прецизионные трансформаторы. Аналогично рассмотренному выполняются прецизионные трансформаторы тока. Рассмотренные схемы имеют элемент общего: с помощью соответствующего включения дополнительной обмотки, аналогичной основной и работающей на холостом ходу, выделяется сигнал погрешности преобразования. Он преобразуется электронной частью и вводится в цепь индуктивного компонента в виде или дополнительного напряжения, или тока, уменьшающих значение погрешности интересующего параметра.
При этом используются или обратная связь, или КОС, или конверторы отрицательной проводимости (не рассмотрены). При создании конкретных устройств используются как отдельные из рассмотренных приемов, так и их комбинации. В низкочастотных преобразователях широко применяют ОУ вместе с мощными выходными бестрансформаторными каскадами. При этом стремятся не применять разделительные конденсаторы, особенно во входной и выходной цепях. В схемах с условно устойчивыми усилителями необходимо иметь один разделительный конденсатор. Предпочтение следует отдавать тем схемам с ОС, где дополнительный сигнал вводится в форме тока в связи с их лучшей устойчивостью. При создании широкополосных преобразователей лучшие результаты дае1 применение КОС или комбинированное сочетание КОС и ОС.
В качестве индуктивных компонентов магнитоэлектронных усгройств могут быть использованы катушки индуктивностн и трансформаторы из микропровода, а также индуктивные элементы, выполненные по интегральной технологии. Это открывает возможность их микроминиатюризации и автоматизации производства. 5 влк НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ К нелинейным преобразователям электрических сигналов обычно относят усилители с нелинейной амплитудной характеристикой (ло~ арифмирук>щие, антилогарифмирующие, с квад- ратичной амплитудной характеристикой, ограничители); аналоговые умножит'ели и делители сигналов; аналоговые устройства, выполняющие математические операции (возведение в степень, извлечение корней, вычисление тригонометрических функций, длин векторов и пр.); детекторы.
Усилители с нелинейной амплит»дной характеристикой получают или за счет использования естественной нелинейности вольт-амперных характеристик отдельных компонентов, например р-п-переходов, включенных в прямом направлении, или за счет аппроксимации интересующей характеристики ломаными линиями. Последняя обычно выполняется с помощью группы диодов, каждый из которых заперт своим напряжением и отпирается только после его превьппения входным сигналом. Такую аппроксимацию иногда относят к числу кусочно-линейных, хотя в действительности она кусочно-нелинейная. Нелинейные компоненты устанавливают в цепях преобразования сигнала или в обратной связи. Логорифмируюн!ие усилите.ги приведены на рис. 6.30, а, б.
В них функции нелинейного элемента выполняет транзистор, у которого режим работы выбран так, что вольт-амперная характеристика эмиттерного перехода близка к логарифмической. Связь между напряжением Гэг, и током эмиттера имеет вид (сх4. (2.42)) 11эв =Фг 1п А'1э, 1эво (6. 141) где 1э= — 1»,„,~Я вЂ” ток эмиттерного перехода; 1эво — обратный ток змиттерного перехода, % †коэффицие пропорциональносги.
Напряжение Гэв, которое является выходным, в схеме, представленной на рис. 6.30, и, определяют из выражения 11,„„= — р. 1п ~А" б;„!(Я1 о)] = — р 1п(~'б',„!11)+ рэ )п1 (6.142) Если членом <рг!п 1эво можно пренебречь, то выходное напряжение будет логарифмом входного. Качество такого преобразования зависит от характеристики нелинейного элемента. В пределах 4 — 6 декад характеристика р-и-перехода хорошо соответствует логарифмической функции, особенно если используют транзистор, имеющий переход с барьером Шотки. Аналогичные уравнения справедливы н для схемы, показанной на рис.
6.30, б. Конденсатор С устанавливается для уменьшения паводок при работе схемы с медленно изменяющимися сигналами. Усилители хорошо работают при токах 1э 10 э —:1О 4А и имеют погрешность 3 25"-го (при неизменной температуре окружающей среды). Температурная погрешность порядка нескольких процентов на градус. 444 а) Рис Ь ЗО, ('хсыы логирифыиру~оши1 усилигснсй нс ОУ Для ее уменьшения рекомендуется исг(ользова(ь два идентичных гранзистора с одинаковыми токами !эво, включенных так, что выходным сигналом служит разность их напряжений 1/,ь. Через один транзистор протекает заданный постоянный ток, а ток другого зависит от входного сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
