Читайте также:
|
3.1. НАЗНАЧЕНИЕ УСИЛИТЕЛЕЙ, КЛАССИФИКАЦИЯ
В большинстве случаев мощность выходного сигнала воспринимающего или преобразующего элемента недостаточна для управления исполнительным элементом. Поэтому для количественного изменения этой мощности (энергии) и применяют усилительные элементы.
Усилитель представляет собой устройство, которое управляет энергией специального источника ИЭ. На рис. 3.1 приведена общая блок-схема усилителя. Стрелками условно показаны управляющий 1 и управляемый потоки энергии 2. Входной сигнал хвх поступает от воспринимающего или преобразующего элемента. Выходной сигнал усилителя увых является управляющим сигналом, который подается на исполнительный элемент.
Таким образом, усилителем называют устройство, преобразующее энергию на входе в энергию большей мощности на выходе. Заметим, что усиление происходит за счет постороннего источника энергии ИЭ.
Основным показателем усилителя является коэффициент усиления. Различают коэффициенты усиления по току, по напряжению и по мощности:
где I вых, I вх — выходная и входная величина тока, A; U вых, U вх — выходная и входная величина напряжения, В; Рвых, Р вх — выходная и входная мощность, Вт.
Иногда для значительного усиления входного сигнала усилители соединяют последовательно, тогда коэффициент усиления определяется как
k0=k1k2...kn,
Рис. 3.1 Блок-схема усилителя
где k0 — общий коэффициент усиления системы; kn — коэффициенты усиления отдельных усилителей, соединенных последовательно.
Работа усилителя характеризуется и другими показателями: коэффициентом полезного действия, быстродействием и искажениями. Под коэффициентом полезного действия понимают выражение
η=Рвых/Рпит100 %,
где Рвых — выходная мощность усилителя; Рпит — мощность, потребляемая на питание усилителя.
Под быстродействием понимают время от момента подачи входного сигнала на усилитель до появления выходного сигнала номинального значения. С этой точки зрения усилители классифицируются на инерционные и безынерционные. Под инерционностью усилителя понимают быстроту его реакции при изменении величины сигнала управления (вход).
Под искажением понимают изменение формы выходного сигнала от формы входного. Это изменение происходит по различным причинам, например из-за наличия в цепях усилителя индуктивностей, емкостей и т. д. Различают три вида искажений: частотные, фазовые и нелинейные. Кроме того, некоторые типы усилителей, например магнитные, электромашинные, электромагнитные и др., характеризуются инерционностью.
При резонансных явлениях, когда в цепях усилителя имеются цепи, состоящие из индуктивностей и емкостей, усилители дают резкое изменение коэффициента усиления на некоторых определенных частотах. Частотные искажения оцениваются так называемой частотной характеристикой усилителя, представляющей зависимость коэффициента усиления k от частоты f усиливаемого сигнала.
Усилители бывают бесконтактные и контактные.
К контактным усилителям относятся: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, индукционные и электротермические.
К бесконтактным усилителям относятся: магнитные, термоэлектрические, электронные и полупроводниковые, гидравлические и пневматические.
Выбор типа усилителя для той или иной системы обычно определяется конкретными условиями применения. Некоторую помощь в этом могут оказать следующие основные правила, которыми необходимо руководствоваться при выборе.
Ламповые электронные усилители характеризуются возможностью усиления весьма слабых сигналов, высоким коэффициентом усиления, безынерционностью, отсутствием подвижных частей, большим диапазоном усиливаемых частот.
Недостатками этих усилителей являются: малая механическая прочность (удары, вибрации), малый срок службы, относительно малая выходная мощность (несколько десятков ватт).
Полупроводниковые усилители отличаются большой надежностью и долговечностью в работе, малыми размерами и весом, экономичностью, мгновенной готовностью к работе, высоким коэффициентом усиления, вибро- и ударостойкостью, способностью усиления слабых сигналов, большим диапазоном усиливаемых частот.
Недостатками этих усилителей являются зависимость характеристик усилителя от температуры, а также большой разброс параметров.
Магнитные усилители характеризуются большой надежностью, высокими эксплуатационными качествами, высоким коэффициентом усиления и перегрузочной способностью.
Недостатками магнитных усилителей являются сравнительно большая инерционность, сложность в осуществлении больших входных сопротивлений, повышенная чувствительность к температурным изменениям, большие габарит и вес.
Электромашинные усилители применяются в качестве усилителей мощности для управления исполнительными элементами постоянного тока. Считается целесообразным использовать эти усилители в системах мощностью более 100 Вт. Достоинством этих усилителей является возможность управления большими мощностями, большой коэффициент усиления, сравнительно малая инерционность.
Недостатками являются наличие коллектора и щеток, которые требуют тщательного ухода, непостоянство параметров, склонность к колебанию при перекомпенсации.
Электромеханическое реле, как усилитель, находит применение в системах, где необходимо иметь релейную статическую характеристику. Эти усилители характеризуются простой конструкцией, сравнительно малыми размерами, высокой стабильностью характеристик, малой стоимостью.
Недостатком релейных усилителей (реле) является наличие контактных пар, подвижных частей, некоторая инерционность.
Гидравлические и пневматические усилители применяются в системах гидро- и пневмоавтоматики. Достоинствами этих усилителей являются: высокая помехоустойчивость, большой коэффициент усиления, возможность управления исполнительными элементами большой мощности.
Недостатком этих усилителей является трудность эксплуатации при низких температурах.
Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 115 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
| ДАТЧИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ | | | ЛАМПОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ |