Усилительное устройство

(45) Дата опубликования описания 18.04.78 Государствеимый комитет Совета Мииистров СССР по делам изобретенийи открытий(71) Заявитель Филиппов и М, Ф, Черно В, Баб онных вычислительных и управляющих машин евскии зав 4) УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО включен встречно с источником питания усилителя источник управляющего напряжения21. По мнению авторов, транзисторно-магнитный 1 сплптсль такой схемы увеличивает дпа 5 назон рсгулированпя и повышает линейностьамплитудной характеристики усилителя.Однако наличис в схеме усилительных полупроводниковых элементов снижает стабильность работы такого усилителя и его надеж 10 ность,Наиболее близко к изобретению усилительное устройство, содержащее два однотактныхмагнитных усилителя и источник питания переменного тока, включенный последовательно15 между ьходными обмотками дросселей насыщения указанных усилителей и их мостовымиВыпрямителями 31. Для увеличения линейной зоны характеристики усилителя и повышения коэффициента усиления в операцион 21 ном магнитно-транзисторном двухканальному силителе кадй дроссель снабжен дополнительной обмоткой управления, включенной через резистор в цепь базы транзистора оконечного каскада другого канала.К недостаткам такого устройства следуетотнести сложность в изготовлении и отладке.Кроме того, наличие усилительных транзисторов обусловливает неста 5 ильность работы устройства прн изменении окружающих температурных условий,Изобретение относится к области автоматики и телемеханики и может быть использовано в тех областях техники, где требуется линейное преобразование напряжения, например, для регулирования скорости специальных электродвигателей, при построении функциональных преобразователей, входным параметром которых является напряжение.Известны линейные преобразователи напряжения (ЛПН), выполненные на магнитных усилителях. В таких схемах линейность прео 5 разования напряжения, связанная с усилением мощности, достигается за счет введения глубокой отрицательной обратной связи 1,Недостатком схем таких преобразователей является трудность получения высокого коэффициента кратности, если необходимо обеспечить высокую линейность преобразования при условии получения максимальной отдаваемой мощности в нагрузку.Особенно это касается тех преобразователей, магнитопроводы которых выполнены из трансформаторной стали. В этом случае даже при введении отрицательной обратной связи не удается значительно улучшить линейность выходной характеристики.Известен транзисторно-магнитный усилитель, отличительной особенностью которого является то, что последовательно с первичной обмоткой трансформаторной о 5 ратной связи 1 (51) М Клз Н ОЗГ 9/0060 65 Целью изобретения является уменьшение нелинейных искажений выходного сигнала,Постаьленная цель достигается тем, что в предлагаемом усилительном устройстве обмотки управления обоих усилителей через диоды соединены с входными выводами устройства, при этом часть нагрузочного резистора одного из усилителей включена последовательно с обмоткой управления другого усилителя, а выходы мостовых выпрямителей встречно- последовательно подключены к выходным выводам устройства.1 а фиг, 1 - принципиальная схема предлагаемого усилительного устройства; на фиг. 2 представлены графически технические характеристики устройства.Устройство содержит: однотактные магнитные усилители (МУ) 1, 2; источник питания 3 переменного тока, включенный последовательно между выходными обмотками дросселей насыщения усилителей 1, 2 и их мостовыми выпрямигелями 4, 5; обмотки управления усилителей 1, 2 через диоды 6, 7 соединены со входными выводами устройства при этом часть нагрузочного резистора 8 одного из усилителей включена последовательно с обмоткой управления другого усилителя; резисторы 9 - 13.Устройство работает следующим образом.11 редположим, что на вход МУ 2 через диод 7 поступает входной сигнал Г 7 определенной полярносги, одновременно через диод 6 поступающий па вход МУ 1.Допустим, что изменение этого сигнала во времени Г, =Г(1) на резисторе 10 будет линейным. В то же время па резисторе 11, являющемся частью нагрузки МУ 1, напряжение, выпрямленное мостом 4, будет изменяться ьо времени по некоторому нелинейному закону l,=(1) (см. эпюры напряжений на фиг, 1).Следовательно, на вход усилителя 2 поступает разность напряжений (Г,в - Г 7), имеющая вид прямой 11, изображенной на фиг. 2.Заметим, что на фиг. 2 кривая 1 изображает выходную характеристику МУ /=Г(Ь).Очевидно, что для получения линейного выходного сигнала - прямая 11 - необходимо из координат риой 1 вычесть оорднаы некоторой сформированной кривой 111. На резисторе 8 МУ 2 это управляющее напряжение будет усиливаться и выпрямленное мостом 5 будет иметь вид Г 7 в, =Для обеспечения нормальной работы схемы усилителя МУ 1 и МУ 2 следует выбирать однотипными и с одинаковыми зависимостямисвыл=) (Гу)11 ри подборе соответствующего режима работы и вычитании напряжений Ь и Г 7 на нагрузочном резисторе 8 будем иметь падение напряжения /в=Гав, - Ув При этом необходимо, чтобы разность Г 7 в - У усиливалась на начальном участке выходной характеристики МУ 2 (участок аЛ кривой 1, фиг. 2), который 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 обычно у магнитных усилителей является до. статочно линейным.Предлагаемая схема позволяет использовать один и тот же источник питания, если нет необходимости в развязке входных и выходных цепей. Диоды 6, 7 предназначены для развязки входной цепи МУ 1 и источника управляющего сигнала от выходного напряжения МУ 1.Из рассмотренного следует, что схема такого ЛПН позволяет значительно увеличить коэффициент кратности при обеспечении линейной зависимости между сигналами на входе и резисторе нагрузки.В заключение отметим, что МУ 1 и 2 могут управляться как по напряжению, так и по току. Сопротивление управляющей обмотки МУ 1 и резистор 10 выбираются таким образом, чтобы их суммарная величина по крайней мере была эы равна или была бы несколько больше входного сопротивления МУ 2. Погрешность преобразования определяется в основном точностью формирования кривой 111 (фиг. 2) при идентичных выходных характеристиках МУ 1 и МУ 2, Поэтому важно при отладке устройства обеспечить точность изготовления резисторов 8 - 12. Выполнение вышеуказанных требований позволило обеспечить нелинейность выходной характеристики устройства (диапазон входного напряжения 0,1 - 10 В, частота источника питания 3 Г=400 Гц) около 1%. Динамические возможности устройства в первом приближении определяются величинами индуктивностей управляющих обмоток МУ 1, 2, т. е. как и у обычных МУ.Следует отметить, что данное устройство существенно отличается от известного каскадного соединения МУ тем, что входы обоих усилителей параллельно подключены к источнику Г т. с. последний одновременно без преобразования (усиления) поступает на входы МУ 1, 2. Г 1 ри малых уровнях У (единицы, десятки мкВ) в качестве материала магнитопроводов МУ 1, 2 следует использовать пермаллои марок 79 НМ (У), 50 НП и т. п.Использование предлагаемой схемы устройства позволяет значительно повысить линейность преобразования входной величины (напряжения тока) и обеспечить повышенную кратность, что в конечном счете значительно повышает точность преобразования входной величины и гарантирует, например, точность регулирования в системах электроавтоматики, Как следствие, это позволяет сократить расход материалов, химикатов и т. д., в частности в тсхнологнчсском процессе химического и т, п. производств. Формула изобретенияУсилительное устройство, содержащее два однотактных магнитных усилителя и источник питания переменного тока, включенный последовательно между выходными обмотками дросселей насыщения указанных усилителей и их мостовыми выпрямителями, о т л и ч а ю щ едактор 3. Стар Тираж 1087ета Министров Соткрытийая наб., д. 45 зд. М 322рственного комитета Со по делам изобретений и , Москва, 7 К, Раушс 66/1НПО Госу Зак ПодписноеР 1130 ографпя, пр. Сапунова, 2 е с я тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений выходного сигнала, обмотки управления обоих усилителей через диоды соединены с входными выводами устройства, при этом часть нагрузочного резистора одного из усилителей включена последовательно с обмоткой управления другого усилителя, а выходы мостовых выпрямителей встречно-последовательно подключены к выходным выводам устройства. 6 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Розенблат М. Л. Магнитные элементы ав томатики и вычислительной техники, М., Наука, 1966, с. 376 - 444.2, Лвторское свидетельство СССР150133,кл. б 01 К 19/20, 1962.3, Лвторское свидетельство СССР204380, 10 кл. Н ОЗГ 9/00, 1967.