Изучение магнитного усилителя. Ознакомление с разновидностями и назначением усилителей, конструкцией, принципом действия и характеристиками магнитного усилителя

Л а б о р а т о р н а я    р а б о т а    № 1

ИЗУЧЕНИЕ  МАГНИТНОГО  УСИЛИТЕЛЯ

1.  Цель  работы

Целью  лабораторной  работы  является  ознакомление  с разновидностями и  назначением  усилителей,  конструкцией,  принципом  действия  и характеристиками  магнитного  усилителя.

2.  Краткие  сведения  из  теории

Назначение  усилителей  напрямую  вытекает  из  самого  названия.  Все  существующие  разновидности  усилителей  предназначены  для  усиления  сигналов  имеющих  различную  природу.

Усилители  классифицируются  по  различным  признакам:  в  зависимости  от  принципа  действия,  природы  усиливаемого  сигнала,  мощности,  частотного  диапазона,  уровня  собственных  шумов,  линейности  характеристик,  элементной  базы  и  т. д.

В  зависимости  от  физической  природы  усиливаемого  сигнала  наибольшее  распространение  получили  усилители  электрических  сигналов  (тока,  напряжения,  мощности)  и  усилители  механической  силы.

В  зависимости  от  принципа  действия  можно  выделить  усилители  на электронных  лампах,  полупроводниковые,  электромашинные,  магнитные  (все  они  усиливают  электрические  сигналы),  гидравлические  и  пневматические  усилители  (используются  для  усиления  механической  силы).

В  зависимости  от  элементной  базы  полупроводниковые  усилители  могут  быть  выполнены  как  на  отдельных  дискретных  элементах  (диодах,  транзисторах,  резисторах  и  емкостях),  так  и  на  интегральных  микросхемах.

Общее  обозначение  усилителей  показано  на  рис. 1.  Основным  параметром  усилителя  является  коэффициент  усиления:

                                          К =  ,                                                      ( 1 )  

В  практических  расчетах  используется  несколько  иная  формула,  в  которой  бесконечно  малые  приращения  входного  и  выходного  сигналов  заменены  на  их  конкретные  значения:

  К =  .                                 ( 2 )

Выходная  характеристика  усилителя,  связывающая  между  собой  параметры  Y  и  Х  показана  на  рис. 2.   На  графике  можно  выделить  три  характерные  зоны.  Цифрой  1  обозначена  зона,  в  которой  выходной  сигнал  Y  прямо  пропорционален  входному  сигналу  Х   и  имеет  линейную  зависимость  от  него.   В  этой  зоне  коэффициент  усиления  с  небольшой  погрешностью,  объясняемой  собственными  шумами  усилителя  можно  определить  по  формуле

                                     К =  .                              (3)

В  зоне  2  линейность  зависимости  между входным  и  выходным  сигналами  нарушается.

Цифрой  3  обозначена  зона   насыщения. В  точке  А  коэффициент  усиления  становится  равным  1,   В  зоне  насыщения  увеличение  входного  сигнала  перестает  вызывать  увеличение  сигнала  на  выходе  усилителя  и  усилитель  прекращает  выполнять  свои  функции.                         

При  отсутствии  входного  сигнала  на  выходе  усилителя  всегда  есть  небольшой  уровень  выходного  сигнала.  Он  характеризует  собственные  шумы  усилителя.

Магнитный  усилитель  (см.  рис. 3)  состоит  из  двух  магнитопроводов  1,  на  которых  расположены  обмотка  управления  2  и  рабочая  обмотка  3.  Обмотка  управления  охватывает  одновременно  оба  магнитопровода.  В  нее  от  источника  постоянного  тока  подается  управляющий  ток  I_У .  Обмотка  управления  является  входом  магнитного  усилителя,  а  управляющий  ток  -  входным  сигналом  (Х).  Рабочая  обмотка  разделена  на  две  части.  Каждая  часть  намотана  на  отдельной  магнитной  системе,  причем  обе  части  включены  навстречу  друг  другу.  Это  сделано  для  того  чтобы  возникающие  в  частях  рабочей  обмотки  ЭДС  во  время  изменения  тока  управления  взаимно  погашали  друг  друга  и  не  оказывали  отрицательного  влияния  на  работу  усилителя.  Рабочая  обмотка  является  выходом  магнитного  усилителя,  а  протекающий  по  ней  рабочий  ток  I_Р -  выходным  сигналом  (Y).  Рабочая  обмотка  последовательно  с  нагрузкой  усилителя  R_Н   подключена  к  источнику  переменного  тока