Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [44] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233

сводится к величине, приблизительно равной произведению полного сеточного тока на сопротивление в цепи обратной связи.

Для устранения вредного влияния сеточного тока, протекающего через сопротивления ZBX и Zf, входное напряжение на вход усилителя с непосредственной связью между каскадами (Ki) иногда подается через конденсатор (рис. 3-86). Это особенно желательно, когда усилитель служит интегрирующим или запоминающим устройством. Если постоянные времени входного и выходного фильтров нижних частот в усилителе с модулируемой несущей частотой определяются соответственно уравнениями

на рис. 3-83, а, следует либо заземлить все три входных зажима (1, 2 и 3), либо, если это более удобно, на время балансировки следует переключать сетку, как показано на рис. 3-83, б.

Для того чтобы при балансировке усилителя выходное напряжение сделать равным нулю, в какую-либо точку усилителя вводится соответствующее постоянное напряжение. Часть общего усилителя, включающая в себя усилитель с модулированной несущей частотой будет стремиться поддерживать выходное напряжение равным нулю, за исключением тех случаев, когда изменение режима вызывается изменениями сеточного тока.

Рабочее


Рис. 3-83. Суммирующий и инвертирующий операционный усилитель. а - схема для суммирования и инвертирования Х±, Х3 и Х3; б - переключатель в положении для балансировки; К - усилитель постоянного тока с автоматической стабилизацией нуля.

(3-126) и (3-127), то постоянная времени конденсатора С и сопротивления в сеточной цепи R должна быть равна 10 пр или больше, где/пр - частота несущей. Это значение постоянной времени приводит к тому, что точка перегиба логарифмической характеристики общего коэффициента усиления всего усилителя, состоящего из усилителей Кг и Ks, оказывается ниже частоты fx. Использование емкостной связи на входе усилителя требует соблюдения некоторых предосторожностей, так как при перегрузке усилителя входной конденсатор может приобретать значительный заряд, вследствие чего входной каскад может запираться на более или менее продолжительное время после того, как входное напряжение снизилось до нуля или изменило полярность. Удовлетворительным решением этой проблемы является снижение входного напряжения до нуля и закорачивание входного конденсатора при помощи реле в тех случаях, когда необходимо восстановить нормальную работу усилителя после перегрузки.

Балансировка операционного усилителя. Процесс балансировки усилителя заключается в том, что его выходное напряжение делают равным нулю при заземленном входном зажиме (точка 1 на рис. 3-81). Балансировка обычно производится непосредственно перед включением усилителя в работу, чтобы снизить до минимума интервал времени, в течение которого происходит дрейф. Во время балансировки усилителя сопротивление его сеточной цепи должно быть точно таким, какое действует в этой цепи во время нормальной работы усилителя, чтобы балансировка усилителя сохранялась и для рабочих условий.

Например, при балансировке суммирующего усилителя, схема которого изображена

Соображения о стабильности. Так как рассматриваемые усилители обычно используются с обратной связью, их следует рассчитывать таким образом, чтобы они имели минимальное количество внешних цепей, необходимых для предотвращения самовозбуждения или нежелательных переходных процессов. Обеспечение устойчивости инвер-


0

в

Рис. 3-84. Схема разомкнутой петли к анализу стабильности работы операционного усилителя, изображенного на рис. 3-81. Здесь Za - входное сопротивление для усилителя с автоматической стабилизацией нуля, К - усилитель постоянного тока с автоматической стабилизацией нуля.

тирующих, суммирующих, интегрирующих и фиксирующих усилителей не представляет особой трудности. Однако, если усилитель с автоматической стабилизацией нуля создает сдвиг фаз порядка - 90° в диапазоне частот, где усиление разомкнутой петли операционного усилителя (рис. 3-84) равно единице, то рассчитать устойчивый дифференцирующий усилитель, использующий в качестве ZBX один конденсатор, а в качестве Zf - одно сопротивление, невозможно (рис. 3-81). Дифференцирующая



цепь такого типа самовозбуждается вследствие того, что сопротивление и емкость в цепи обратной связи вносят добавочное отставание фазы на 90°. Поэтому в случае дифференцирую-



а на рис. 3-87 - график Боде. Этот график является типичной частотной характеристикой усилителя с автоматической стабилизацией нуля. Оиа может быть частично получена посредством определения по выражениям (3-126) и (3-127) зна-"ений постоянных времени для входной и выходной цепей прерывателя: RiCi и /?2С2 (рис. 3-86):

6,4 АГ.

(3-126) (3-127)

Рис. 3-85. Типичные дифференцирующие схемы со стабилизирующими элементами.

К - усилитель постоянного тока с автоматической стабилизацией нуля; С - конденсатор, включенный для улучшения стабильности; R - сопротивление, включенное для улучшения стабильности.

щей схемы в цепь обратной связи необходимо вводить устройство, создающее опережающий фазовый угол, чтобы уменьшить фазовый сдвиг разомкнутой петли до величины, значительно меньшей 180° на частоте, где усиление этой петли равноединице. Требуемый опережающий фазовый угол можно получить посредством включения сопротивления последовательно с конденсатором дифференцирующей цепи или конденсатора параллельно сопротивлению в цепи обратной связи, как показано на рис. 3-85. Соображения относительно расчета усилителя с автоматической стабилизацией нуля, имеющего максимальный отстающий фазовый угол примерно в 90° в диапазоне частот, где усиление равно единице, рассматриваются в конце этого параграфа.

Как показано на рис. 3-80, усилитель с модулированной несущей частотой включен параллельно усилителю с непосредственной связью между каскадами. Общий коэффициент всей усилительной схемы вследствие использования в ней усилителя с автоматической стабилизацией нуля равен Кь + Ks). В типичном усилителе этого вида при усилении постоянного напряжения, а также переменного напряжения на частотах, низких по сравнению с несущей частотой, усиление К% значительно больше, чем /Сi На более высоких частотах К\ больше, чем К«- На рис. 3-86 показана часть принципиальной схемы усилителя такого вида,

/прАл

где К\ - коэффициент усиления по постоянному току усилителя с непосредственной связью между каскадами, включенного параллельно усилителю с модулируемой несущей частотой; коэффициент усиления по постоянному току усилителя с модулируемой несущей частотой; частота несущей.

I Выход

постоянного


Рис. 3-86 Принципиальная схема типичного усилителя с автоматической стабилизацией нуля.

/ - усилитель с непосредственной междукаскадной связью, смеситель для входного сигнала постоянного тока и прерывательный выход, 2 - усилитель постоянного тока с модулированной несущей частотой, 3 - общий усилитель с непосредственной междукаскадной связью, 4 - к дифференциальному усилителю с одиотактным выходом и к дополнительным усилительным каскадам с непосредственной связью; 5 - регулировка баланса; 6 - синхронный прерыватель;

7 - усилитель постоянного тока. Относительно элементов RC на входе усилителя с непосредственной связью

см. $ 3-19в.

На рис. 3-87 постоянная времени R2CS определяет собой частоту fw, соответствующую точке перелома характеристики Точка перелома при частоте fx определяется путем выбора постоянной времени /?,Ci меньше, чем 6,4 fn„. Так как согласно выражению (3-126) Riti



I авно примерно hiR.CJ41\ , то перелом характеристики при частоте fx обеспечивается. Если используются рекомендуемые значения


7 \

0025f„pKi 4

I ffjp-facmoma прерывателя

Рис. 3 87 Характеристика Боде для типичного усилителя постоянного тока с автоматической

стабилизацией нуля / - усиление канала, содержащего усилитель с модулированной несущей частотой 2 - уси ление канала, содержащего усилитель с непо средственной междукаскаднои связью, 3 - -6 д61октава 4- -12 дб/октава 5 - -6 дб/октава 6 - I или больше октав 7 - ча стота ослабления усиления на 3 дб для усили теля с непосредственной связью, состоящего из К, и К-,

постоянных времени RiCt и R2C2, то для входных сигналов в виде постоянного напряжения и переменного напряжения с частотой ниже fx весь усилитель можно рассматривать состоящим только из усилителя с модулируемой несущей (Кз) и усилителя с непосредственной

связью между каскадами (/(3) Однако для частот выше fx усиление KtKs будет больше, чем К%Кз, и, следовательно, в этом случае действие усилителя с модулируемой несущей можно не принимать во внимание

Частота перелома fy определяется постоянной времени JR,Ci и, как видно из уравнений (3-126) и (3 127), она на две октавы выше частоты fx Частота перелома f. зависит от желаемой ширины полосы пропускания усилителя. В типичных усилителях эта частота выбирается на одну или несколько октав выше, чем fx, и обеспечивается путем введения в схему цепи с отстающим фазовым углом, например путем шунтирования конденсатором одной из анодных нагрузок в общем усилителе Ks Для характеристики Боде, изображенной на рис 3 87, постоянная времени цепи с отстающим фазовым углом, включенной в общий усилитель /(8, равна 0,8 /пр. Верхняя граничная частота (частота, на которой усиление снижается на 3 дб по сравнению с усилением на средних частотах) для усилительной схемы, состоящей из последовательно соединенных усилителей K,i и К,ъ, т. е верхняя граничная частота до введения в усилитель /Сз цепи с отстающим фазовым углом, должна быть значительно выше, чем частота, при которой частотная характеристика всего усилителя пересекает горизонтальную линию, лежащую на уровне 0 дб Если это не имеет места, то в схему следует ввести специальную цепь «опережения - отставания» для того, чтобы свести до минимума фазовый сдвиг в диапазоне частот, где коэффициент усиления усилителя равен единице Частота раздела, при которой усиление равно 0 дб, будет равна KiKifz при условии, что частотная характеристика усилителя имеет наклон - 6 дб на октаву на участке от частоты (г до частоты раздела.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 [44] 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233



0.0096