Схемы включения электромашинных усилителей

Устройство, схема

Типичный магнитный усилитель состоит из двух совершенно одинаковых дросселей с двумя обмотками, соединенных, как показано на схеме.

Силовые обмотки L2 и L3 соединены параллельно. Выводы 1 — 2 предназначены для подвода переменного тока, которым мы хотим управлять. Они включаются последовательно с нагрузкой. Управляющие обмотки соединены последовательно навстречу друг другу, чтобы напряжение на одной равнялось минус напряжению на другой.

Очень важно, чтобы дроссели были максимально идентичными. Напряжение на обмотке L1, наводимое с обмотки L2, должно быть в точности равно напряжению на обмотке L4, наводимому с обмотки L3

Тогда на выводах 3 — 4 вообще не будет напряжения, что необходимо для правильной работы устройства.

Возможным вариантом является намотка обоих дросселей на одном Ш — образном сердечнике.

Здесь обмотка L1 подмагничивает оба дросселя. В обмотке L4 нет необходимости. Ниже мы рассчитаем количество витков для управляющих обмоток. Число витков обмотки L1 во втором исполнении равно числу витков обмотки L1 в первом исполнении. Может показаться, что второе исполнение экономит медь, ведь не нужно мотать вторую управляющую обмотку. Но на самом деле. Длина витка L1 во втором исполнении значительно больше, чем в первом. Экономия меди есть, но не очень большая.

(читать дальше…) :: (в начало статьи)

1

2

3

4

:: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Здравствуйте. Измерение постоянного тока. Токовые клещи Вы пробовали делать или это теоретические разработки? Если делали можно рабочую схему с данными. Хотелось ее сделать. Читать ответ…

Поясните пожалуйста, как понимать элементы формул ‘1.257E-9’, ‘2.5E5’, ‘1.257E-3’ и т.п.
Благодарю. Читать ответ…

Еще статьи

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. …
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное….

Тиристорное переключение нагрузки, коммутация (включение / выключение)…
Применение тиристоров в качестве реле (переключателей) напряжения переменного то…

Силовой мощный импульсный трансформатор, дроссель. Намотка. Изготовить…
Приемы намотки импульсного дросселя / трансформатора….

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко…
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема….

Питание светодиода. Драйвер. Светодиодный фонарь, фонарик. Своими рука…
Включение светодиодов в светодиодном фонаре….

Бестрансформаторные источники питания, преобразователи напряжения без …
Расчет онлайн гасящего конденсатора бестрансформаторного источника питания…

Прямоходовый импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, …
Как работает прямоходовый стабилизатор напряжения. Описание принципа действия. П…

Обратноходовый импульсный источник питания. Онлайн расчет. Форма. Пода…
Как рассчитать обратноходовый импульсный преобразователь напряжения. Как подавит…

Общие сведения

Элeктpoмaшинныe ycилитeли мoщнocти cepии ЭМУ

Технические характеристики

Типоисполнение	Степень защиты по ГОСТ 17494–87	Генератор	Двигатель	КПД агрегата	Масса
Отдаваемая мощность	Напряжение	Входная мощность	Потребляемая мощность	Напряжение	Частота тока
IР	Р1, кВт	Р2, кВт	U, В	Рвх, Вт	Рп, кВт	Uл, В	f, Гц	h	G, кг
ЭМУ12А	23	1,0	1,2	115	1,12	1,68	220/380	50	0,6	69
ЭМУ12АЗА	55	0,8	1,0	2,7	1,63	0,615	74
ЭМУ12АЗАа
ЭМУ25АЗ	1,6	2,0	230	3,2	2,65	0,68	150
ЭМУ50АЗ	2,8	4,0	4,7	4,3	0,67	200
ЭМУ70АЗ	4,2	6,0	1,6	4,2	0,64	260
ЭМУ70АЗТ	4,0	3,0	6,4	0,625	225
ЭМУ100АЗТ	5,0	8,5	2,0	7,6	220/380	0,66	280
ЭМУ100АЗ	5,1	1,6	5,1	0,57	310
ЭМУ100АМС	23	8,0	10,0	3	10,7	0,74	280
ЭМУ13АВ	55	0,24	0,5	115	2,4	0,53	400	0,45	26
ЭМУ21В-1	54	0,22	1,0	1,5	0,9	0,244	47
ЭМУ22АВ	55	0,96	2,0	3,8	1,8	0,53	52
ЭМУ22АВС	1,1	–	0,5	0,61
ЭМУ31АВ	2,1	4,0	7,2	3,4	0,62	71,5
ЭМУ31АВС	2,0	–	0,5	3,45	0,58
ЭМУ32АВМ-1	2,3	3,6	2,8	4,5	0,51	72
ЭМУ32В-1	54	2,5	4,6	3,5	0,556	75
ЭМУ54В	55	5,0	8,5	230	30	8,2	0,67	290
ЭМУ32П	2,4	–	115	5,5	4,3	55	Постоянный ток	0,56	87

Типоисполнение	Модификация	Сопротивление обмоток управления при 20°С, Ом	Входная мощность, Вт	Габаритные размеры, мм	Присоединительные размеры, мм	Положение коробки*
I	II	III	IV	РВХ	L	В	Н	l	b	d
ЭМУ12А (диапазон температур –50…+50°)	004 004-05 004-10 004-15	1000 2000 2500 1500	1000 2000 2500 1500	–	–	0,56	605	323	225	345	145	11	П
004-25 004-40	1500 155	150 155	1350 367	–	0,84
004-50 004-55	100 18	21 20	100 18	21 20	1,12
ЭМУ12А (диапазон температур –60…+50°)	083 083-10 083-15	1000 2500 1500	1000 2500 1500	–	–	0,56
083-25	1500	1500	1350	–	0,84
083-50 083-55	100 18	21 20	100 18	21 20	1,12
ЭМУ12АЗА	000	1100 (535+565)	2,7	593	280	265	350	144	12
ЭМУ12АЗАа	001	Л
ЭМУ25АЗ	006 006-01 006-02 006-03	1665 1665 340 1665	1970 1970 20,2 1970	1665 1665 340 1665	1970 1970 402 1970	1,8 1,8 3,2 2,6	690	390	362	245	240	19	П
ЭМУ50АЗ	007	2005	2315	2005	2315	1,8	825
007-01	405**	В
007-02 007-03 007-04 007-05 007-06	215 410 19,4 2450 26,6	240 23,6 10,2 8,91 83,6	215 410 19,4 2450 0,68	240 470 10,2 1035 98,1	1,8 3,5 3,2 4,7 2,3	362	П
007-07	19,4	10,2	19,4	10,2	3,2	405**	В
ЭМУ70АЗ	031	1555	1800	1555	1800	1,6	855	455	460**	290	310	22
031-01	19,4	10,1	19,4	10,1	445	П
031-02	1500 (690+810)	1500 (690+810)
ЭМУ70АЗТ	060	20,5	28	20,5	28	3,0	855	455
ЭМУ100АЗ	032	1745	1988	1745	1988	1,6	965
ЭМУ100АЗТ	061	23	31	23	31	2,0
ЭМУ100АМС	003 003-01 003-02	9,3 2,46 1640	10,6 36,5 2,8	9,3 9,3 1640	10,6 36,5 10,6	1,5 3,0 3,0	980	500	440	24
ЭМУ13АВ	020	1775	–	2,4	430	230	160	135	120	11
ЭМУ21В-1	097	22	25	22	25	1,5	470	280	245	180	152	15
ЭМУ22АВ	028	1600	–	3,8	530	143
ЭМУ22АВС	043	1000 (470+530)	0,5
ЭМУ31АВ	008 008-01 008-02	1710 1920 1710	1920 1920 1920	1710 – 1710	1920 – 1920	7,1 7,2 4,2	566	308	265	200	190
ЭМУ31АВС	046	990 (465+525)	0,5	143	152
ЭМУ32АВМ-1	059	28	32,7	28	32,7	2,8	580	310	200	190
ЭМУ32В-1	095	40	46,5	40	46,5	3,5	595	310
ЭМУ32П	008	1490	1660	1490	1660	5,5	685	322	264
ЭМУ54В	063	23	31	23	31	3,0	970	455	450	290	310	22
* П – правое, Л – левое, В – верхнее. ** С учетом размера коробки выводов.

_{нoмнoмнoмнoмнoмнoм}

Типоисполнение	Режим работы	Степень защиты по ГОСТ 17494–87	Отдаваемая мощность	Напряжение	Входная мощность	Частота вращения	Масса	Габаритные размеры, мм
IР	Р, кВт	U, В	РВХ, Вт	n, мин-1	G, кг	L/L1	Н	В
ЭМУ25	S1	23	2,0	115	0,7	3000	85	519	352	410
230
ЭМУ50	4,0	1,4	115	593
ЭМУ100	8,5	170	719/800	424	475
ЭМУ70	6,0	0,7	150	659/740
1,1

Типоисполнение	Исполнение	Сопротивление обмоток управления при 20°С, Ом	Присоединительные размеры, мм	Положение коробки*	Конец вала
I	II	III	IV	l	l1	l2	l3	b	b1	b2	d	d1	d2	h
ЭМУ25	002	5000 (2360+2640)	230	60	–	82	250	8	–	15	25	–	150	Л	1
002-01	985 (465+520)	П
ЭМУ50	003	925 (430+495)	120	Л
003-01	1695	1950	1695	1950
003-02	4320 (2040+2280)
ЭМУ100	005	21	43	21	43	250	80	145	310	10	19	35	190
ЭМУ100	005-01	8,91	2100	8,91	2100
005-02	2000	463	2000	5
005-03	1070 (498+572)
005-04	21	43	21	43	80	8	30	2
005-05	2000	463	2000	5
005-06	8,91	2100	8,91	2100	–	–	–	1
ЭМУ70	004	1070	115
004-01		200	200	111	80	8	30	2
* Л – левое, П – правое.

Логарифмирующий преобразователь

Одной из схем на операционном усилителе, которые нашли применение, является логарифмирующий преобразователь. В данном схеме используется свойство диода или биполярного транзистора. Схема простейшего логарифмического преобразователя представлена ниже

Логарифмирующий преобразователь.

Данная схема находит применение, прежде всего в качестве компрессора сигналов для увеличения динамического диапазона, а так же для выполнения математических функций.

Рассмотрим принцип работы логарифмического преобразователя. Как известно ток, протекающий через диод, описывается следующим выражением

где I_O – обратный ток диода,
е – число е, основание натурального логарифма, e ≈ 2,72,
q – заряд электрона,
U – напряжение на диоде,
k – постоянная Больцмана,
T – температура в градусах Кельвина.

При расчётах можно принимать I_O ≈ 10-9 А, kT/q = 25 мВ. Таким образом, входной ток данной схемы составит

тогда выходное напряжение

Простейший логарифмический преобразователь практически не используется, так как имеет ряд серьёзных недостатков:

1. Высокая чувствительность к температуре.
2. Диод не обеспечивает достаточной точности преобразования, так как зависимость между падением напряжения и током диода не совсем логарифмическая.

Вследствие этого вместо диодов применяют транзисторы в диодном включении или с заземлённой базой.

Часть 1. Преобразователь напряжения

Несмотря на всё многообразие автомобильных усилителей их схемотехника схожа. Давайте узнаем, как устроен рядовой усилитель для авто.

Начнём с блока питания или инвертора. Дело в том, что сам усилитель питается от бортового аккумулятора 12V. А усилительная часть требует двухполярного напряжения ±25 вольт, а иногда и больше.

На печатной плате усилителя обнаружить преобразователь не сложно, его выдаёт тороидальный трансформатор и куча электролитов.

Преобразователь на плате усилителя CALCELL.

А это уже усилитель Lanzar VIBE. Преобразователь занимает половину печатной платы.

В большинстве случаев преобразователь строится на базе микросхемы ШИ-контроллера TL494CN, которую легко обнаружить в блоках питания AT от ПК.

В мои руки попали несколько автоусилителей китайской сборки (CALCELL, Lanzar VIBE, Supra, Fusion). Во всех этих усилителях применялась схема преобразователя весьма похожая на ту, что опубликована в журнале «Радио» («Трёхканальный УМЗЧ для автомобиля», автор В. Горев, №8 от 2005 года, стр. 19-21). Вот данная схема.

Отличие данной схемы от тех, что применяются в промышленных образцах автоусилителей — это другая элементная база, а также применение одного вторичного выпрямителя (здесь их два). В серийных образцах также отсутствуют компенсационные дроссели (2L2 — 2L3, 2L4 — 2L5) и, соответственно, электролиты 2С9, 2С10, 2С13, 2С14. От всей этой цепи остаются только ёмкие электролитические конденсаторы на 3300 — 4700 мкФ (35 — 50V) на выходе преобразователя (2С11, 2С12).

На входе преобразователя для фильтрации помех от бортовой сети устанавливается П-образный фильтр (LC-фильтр + ёмкостной фильтр). Он состоит из дросселя на ферритовом кольце (2L1) и двух электролитических конденсаторов (на схеме – 2С8, 2С21). Иногда, чтобы увеличить общую ёмкость конденсаторов, ставят несколько конденсаторов и соединяют их параллельно. Конденсаторы выбираются на рабочее напряжение 25V (реже 35V) и ёмкостью от 2200 мкФ.

Кроме этого в промышленных схемах цепи перевода из дежурного режима в рабочий выполнены на базе маломощных транзисторов. В приведённой же схеме для включения усилителя используется обычное электромагнитное реле на 12V.

В усилителях CALCELL, Lanzar VIBE, Supra в цепях обвязки микросхемы TL494CN установлена цепь из нескольких биполярных транзисторов. При подаче +12 на клемму «REM» (Remote – «управление») происходит запуск преобразователя – усилитель включается.

Схема инвертора – двухтактный преобразователь. В качестве ключевых транзисторов используются полевые N-канальные MOSFET транзисторы (например, IRFZ44N – аналог STP55NF06, STP75NF75) Также могут применяться и более мощные аналоги IRFZ46 — IRFZ48. Чтобы увеличить мощность преобразователя в каждом плече устанавливается по 2, а иногда и по 3 MOSFET-транзистора, а стоки их соединяются.

Благодаря этому через транзисторы можно прокачать значительный импульсный ток. Нагрузкой стоков полевых транзисторов являются 2 обмотки импульсного трансформатора. Он тороидальный, то есть в виде кольца с обмотками провода довольно большого сечения.

Так как с импульсного тороидального трансформатора напряжение снимается импульсное, то его нужно выпрямить. Для этих целей служат два сдвоенных диода. Один имеет общий катод (MURF1020CT, FMQ22S), а другой общий анод (MURF1020N, FMQ22R). Диоды эти непростые, а быстрые (Fast), рассчитанные на прямой ток от 10 ампер.

В результате на выходе получаем двухполярное напряжение ±25 — 27V, которое требуется для «раскачки» мощных выходных транзисторов усилителя мощности звуковой частоты (УМЗЧ).

О важных мелочах. Чтобы отремонтировать автоусилитель в домашних условиях, необходим блок питания на 12V и ток несколько ампер. Я использую либо компьютерный блок питания или , который приобрёл для светодиодной ленты. О том, как подключить автомобильный усилитель дома читайте тут.

Также рекомендую заглянуть на страничку с примерами ремонта автомобильных усилителей.

Нравится

Главная &raquo Мастерская &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

• Ремонт люстр с пультом ДУ своими руками.

• Как устроен сварочный инвертор.

• Как заменить дисплей на планшете?

Принцип действия магнитного усилителя

Вспомним формулу:

Вашему вниманию подборка материалов: Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

[Индуктивность, Гн] = 1.257E-9 * [Магнитная проницаемость сердечника] * [Площадь сечения магнитопровода, кв. мм] * [количество витков]^2 / [Длина средней магнитной линии сердечника, мм]

Принцип действия магнитного усилителя основан на интересном свойстве ферромагнитных материалов. Этим материалам свойственно насыщение. Это означает, что в ненамагниченном состоянии магнитная проницаемость может быть несколько тысяч или несколько десятков тысяч (для трансформаторного железа). При такой высокой магнитной проницаемости индуктивность катушки, намотанной на сердечнике, будет большой. Большим будет и модуль сопротивления переменному току. Путь переменному току будет практически перекрыт. Магнитный усилитель закрыт.

Но все меняется, если достаточно сильно (до насыщения) намагнитить сердечник. При этом его магнитная проницаемость приблизится к единице. Индуктивность, а значит модуль сопротивления, уменьшится в тысячи или десятки тысяч раз. Магнитный усилитель откроется.

Рисунок иллюстрирует описанный процесс. Магнитная индукция, характеризующая интенсивность магнитного поля, отложена по вертикальной оси. Сначала она быстро нарастает при небольшом росте электрического тока. Потом происходит перелом графика. Индукция уже растет намного медленнее по отношению к силе тока. Когда магнитный усилитель закрыт, сила тока располагается между точками 1 — 2. Сила тока через открытый магнитный усилитель находится между точками 3 — 4.

На этом рисунке мы видим график тока через магнитный усилитель в его разных режимах. A1 — усилитель открыт. A2 — усилитель закрыт. A3 — промежуточное состояние. Мы видим, что в открытом или закрытом состоянии магнитный усилитель практически не искажает сигнал. Но вот в промежуточном состоянии искажения очень существенные. Кроме того в промежуточном состоянии достаточно высоки потери на перемагничивание сердечника. В таком режиме магнитный усилитель используется только, если нагрузка не чувствительна к искажению формы сигнала или происходит последующая фильтрация. Замечу, что искажения, вносимые магнитным усилителем, довольно безобидные. В выходном сигнале нет высших гармоник.

Двухмашинные электромашинные усилители

Рассмотренные выше простейшие электромашинные усилители имеют одну ступень усиления мощности – от обмотки возбуждения (управления) к обмотке якоря. Для увеличения k_у электромашинные усилители изготовляются с двумя или большим числом ступеней усиления. Общий коэффициент усиления k_у при этом равен произведению коэффициентов усиления отдельных ступеней. Например, в двухступенчатых усилителях

kу = kу1 × kу2 .

(6)

Простейший двухступенчатый усилитель представляет собой каскадное соединение двух генераторов постоянного тока (рисунок 1). Обмотка возбуждения генератора 1 является обмоткой управления ОУ. Якорь генератора 1 питает обмотку возбуждения генератора 2, цепь якоря последнего (U₂, I₂) является выходной цепью, подключаемой к управляемому объекту.

Электромашинные усилители по схеме рисунка 1 изготовлялись западногерманской фирмой «Сименс-Шуккерт» под названием «рапидин». Обе машины располагались в общем корпусе. При этом достигалось k_у = 10000.

Рисунок 1. Схема двухмашинного усилителя

Обычно все электромашинные усилители имеют несколько обмоток управления, которые размещаются рядом друг с другом на общем участке магнитной цепи (полюсах). При этом можно осуществлять управление в зависимости от нескольких величин (например, в зависимости от скорости вращения и тока якоря двигателя прокатного стана и тому подобного).

Схема подключения усилителя

Подключение двухканального и четырёхканального усилителя

Данный раздел мы объединили, т. к. эти усилители имеют очень похожую схему подключения, даже можно сказать проще, четырёх канальный усилитель — это два двухканальных. Подключение двухканального усилителя мы рассматривать не будем, но если вы разберётесь как подключить четырёхканальный, то с подключением двухканального у вас не возникнет проблем. Большинство автолюбителей для своих инсталляций выбирают именно этот вариант, т. к. к данному усилителю можно подключить 4 колонки, или 2 колонки и сабвуфер. Давайте рассмотрим, подключение четырёх канального усилителя используя первый и второй варианты.

Подключение 4 канального усилителя к аккумулятору рекомендуется при помощи толстого кабеля. Как выбрать правильные силовые провода и подключить межблочные это всё мы разобрали выше. Подключения усилителя , как правило, указывается в инструкции от производителя. Когда производится подключение усилителя к акустике, то он работает в режиме стерео, в данном режиме такой тип усилителя может работать под нагрузкой от 4 до 2 ом. Ниже представлена схема подключения четырёхканального усилителя к колонкам.

Теперь разберём второй вариант, когда к четырёхканальному усилителю подключаются колонки и сабвуфер. В данном случае усилитель работает в режиме моно, он берёт напряжение сразу с двух каналов, поэтому старайтесь подбирать сабвуфер имеющий сопротивление 4 ома, это сбережёт усилитель от перегрева и ухода в защиту. Подключить сабвуфер не составит проблем, как правило производитель указывает на усилителе откуда брать плюс для подключения сабвуфера, а откуда минус. Взгляните на схему как осуществляется мостовое подключение 4 канального усилителя.

Подключение моноблока (Одноканального усилителя)

Одноканальные усилители используются лишь для одной цели – подключению к сабвуферу. Примечательной характеристикой усилителей такого плана является повышенная мощность. Моноблоки также способны работать с сопротивлением ниже 4 Ом, что называется низкоомной нагрузкой. Моноблоки относят к усилителям класса D,при этом в них есть специальный фильтр для обрезки частот.

Установка одноканального усилителя не потребует много сил, так как схемы его подключения весьма простые. Всего имеется два выхода – «плюс» и «минус», и если у динамика только одна катушка, то достаточно лишь подключить его к ней. Если речь идет о подключении двух динамиков, то они могут подключаться либо параллельным, либо последовательным способом. Конечно, необязательно ограничиваться только двумя динамиками, но перед тем как подключить усилитель и сабвуфер к магнитоле, справится ли последний с большим уровнем сопротивления.

TDA8567q 4х25 Вт

Мостовой усилитель класса Hi – Fi на четыре канала. Открыть в полном размере

Есть защита от короткого замыкания выходного каскада и термозащита с уменьшением выходной мощности при перегреве. А еще микросхема обладает защитой от колебаний напряжения и режимом отключения. Еще данная микросхема обладает режимом вкл/выкл входного сигнала(режим Mute), и защитой при подаче напряжения на схему от «щелчка».

Характеристики микросхемы

Параметр	Значение
Uпит	6-18 В
Iвых	7,5 А
Iпокоя	230 мА
Pвых	4х25 Вт
Rвх	30 кОм
Коэффициент усиления	26 дБ
Полоса частот	20-20000 Гц
Коэффициент гармоник	0,05 %
Rнагр	4 Ом

Назначение выводов

Номер вывода	Назначение
1	Напряжение питания
2	Выход 1+
3	Общий
4	Выход 1-
5	Выход 2-
6	Общий
7	Выход 2+
8	Напряжение питания
9	Диагностика
10	Вход 1
11	Вход 2
12	Общий сигнальный
13	Вход 3
14	Вход 4
15	Выбор режима
16	Напряжение питания
17	Выход 3+
18	Общий
19	Выход 3-
20	Выход 4-
21	Общий
22	Выход 4+
23	Напряжение питания

Простейшие

Для примера, предохранитель положительной шины питания расположен рядом и параллельно с эмиттерными резисторами выходного каскада Q12 и Q Рисунок 1. Hi-Fi УМЗЧ для обычной жилой комнаты нужен с динамикой до дБ, но динамический диапазон лучших современных стереонаушников превышает дБ. Такой выходной каскад представлен на рисунке 4.
Чтобы скачать схему усилителя нажмите на рисунке правой клавишей миши , а потом пункт Экономичностью тоже не отличается — мм литиевых батареек хватает на часа при полной громкости.
Рисунок 2. Дроссели Др.
Если ваш трансивер имеет встроенный КСВ-метр, проверьте степень согласования трансивера и усилителя.
Как и заявил автор — чистые ватт.
Недостаток у него один: его невозможно выполнить расцвеченным, но это можно исправить бирками.
Транзисторы усилителя работают в режиме класса В. Усилительный каскад на биполярном транзисторе, включенном по схеме с ОЭ, является одним из наиболее распространенных асимметричных усилителей.
Как читать электрические схемы. Урок №6

Экспоненциальный преобразователь

Схема экспоненциального преобразователь получается из логарифмического преобразователя путём перемены места диода и резистора в схеме. А работа такой схемы так же как и логарифмического преобразователя основана на логарифмической зависимости между падение напряжения на диоде и током протекающим через диод. Схема экспоненциального преобразователя показана ниже

Экспоненциальный преобразователь.

Работа схемы описывается известными выражениями

Таким образом, выходное напряжение составит

Также как и логарифмический преобразователь, простейший экспоненциальный преобразователь с диодом на входе применяют редко, вследствие вышеописанных причин, поэтому вместо диодов на входе используют биполярные транзисторы в диодном включении или с общей базой.

Схемы включения операционных усилителей, описанные выше, не являются исчерпывающими, а лишь только призваны дать основные понятия. Более подробно схемы включения операционных усилителей я рассмотрю в следующих статьях. Всем удачи.

Обратная связь ОУ

Как я уже упоминал операционные усилители почти всегда используют с обратной связью (ОС). Но что представляет собой обратная связь и для чего она нужна? Попробуем с этим разобраться.

С обратной связью мы сталкиваемся постоянно: когда хотим налить в кружку чая или даже сходить в туалет по малой нужде Когда человек управляет автомобилем или велосипедом то здесь также работает обратная связь. Ведь для того, чтобы ехать легко и непринужденно  мы вынуждены постоянно контролировать управление в зависимости от различных факторов: ситуации на дороге, технического состояния средства передвижения и так далее.

Если на дороге стало скользко ? Ага мы среагировали, сделали коррекцию и дальше двигаемся более осторожно. В операционном усилителе все происходит подобным образом

В операционном усилителе все происходит подобным образом.

Без обратной связи при подаче на вход определенного сигнала на выходе мы всегда получим одно и тоже значение напряжения. Оно будет близко напряжению питания (так как коэффициент усиления очень большой). Мы не контролируем выходной сигнал. Но если часть сигнала с выхода мы отправим обратно на вход то что это даст?

Мы сможем контролировать выходное напряжение. Это управление будет на столько эффективным, что можно просто забыть про коэффициент усиления, операционник  станет послушным и предсказуемым потому что его поведение будет зависеть лишь от обратной связи. Далее я расскажу как можно эффективно управлять выходным сигналом  и как его контролировать, но для этого нам нужно знать некоторые детали.

Положительная обратная связь,  отрицательная обратная связь

Да, в  операционных усилителях применяют обратную связь и очень широко. Но обратная связь   может быть как положительной так и отрицательной. Надо бы разобраться в чем суть.

Положительная обратная связь в операционниках применяется не так широко как отрицательная. Более того положительная обратная связь чаще бывает нежелательным побочным явлением некоторых схем и положительной связи стараются избегать.  Она является нежелательной потому, что эта связь может усиливать искажения в схеме и в итоге привести к нестабильности.

С другой стороны положительная обратная связь не уменьшает коэффициент усиления операционного усилителя что бывает полезно. А нестабильность также находит свое применение в компараторах, которые  используют в АЦП (Аналого-цифровых преобразователях).

А вот отрицательная обратная связь просто создана для операционных усилителей. Несмотря на то, что она способствует некоторому ослаблению коэффициента усиления, она приносит в схему стабильность и управляемость.  В результате схема становится независимой от коэффициента усиления, ее свойства полностью управляются отрицательной обратной связью.

При использовании отрицательной обратной связи операционный усилитель приобретает одно очень полезное свойство. Операционник контролирует состояния своих входов и стремится к тому, потенциалы на его входах были равны. ОУ подстраивает свое выходное напряжение так, чтобы результирующий входной потенциал (разность Вх.1 и Вх.2) был нулевым.

Подавляющая часть схем на операционниках строится с применением отрицательной обратной связи! Так что для того чтобы разобраться как работает отрицательная связь нам нужно рассмотреть схемы включения ОУ.

Структура условного обозначения типо-исполнений усилителей

ЭМУ хх хххх хх

где 1 — электромашинный усилитель; 2 — габарит (5-й или 12-й); 3 — тип приводного двигателя: А — асинхронный, П — постоянного тока; 4 — исполнение обмоток управления (буква в соответствии с данными табл. 25.9); 5 — напряжение генератора: цифры 1 — 115 В,

2 — 60 В; 6 — напряжение двигателя: асинхронного : цифры 1 — 220/380 В; 2 — 127/220 В;

3 — 220/440 В; 4 — 240/415 В; 5 — 230/400 В; постоянного тока: цифры 1—220 В; 3 — 110 В; 7 — дополнительные отличия: буква А — частота питающего напряжения двигателя 60 Гц, Б — мощность генератора 0,7 кВт; 8 — назначение (буква П — промышленное); 9 — климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69.

Пример условного обозначения:

ЭМУ-5П-А13Б-ПУ4

Дифференциатор

Дифференциатор по своему действию противоположен работе интегратора, то есть выходной сигнал пропорционален скорости изменения входного сигнала. Схема простейшего дифференциатора показана ниже

Дифференциатор на операционном усилителе.

Дифференциатор реализует операцию дифференцирование над входным сигналом и аналогичен действию дифференцирующих RC и RL цепочек, кроме того имеет лучшие параметры по сравнению с RC и RL цепочками: практически не ослабляет входной сигнал и обладает значительно меньшим выходным сопротивлением. Основные расчётные соотношения и реакция на различные импульсы аналогична дифференцирующим цепочкам.

Выходное напряжение составит

Общие сведения

В автоматических устройствах возникает необходимость усиления электрической мощности, получаемой от различных маломощных измерительных элементов или преобразователей (температуры, давления, влажности, химического свойства среды и так далее). В частности, преобразователями скорости вращения являются тахогенераторы, рассмотренные в статье «Исполнительные двигатели и тахогенераторы». Используемые для указанной цели устройства называются усилителями.

В технике применяются различные виды усилителей электрической мощности: электронные (ламповые), полупроводниковые, магнитные и электромашинные. Последние представляют собой специальную разновидность электромашинных генераторов, которые приводятся во вращение приводными электрическими двигателями с n = const. Усиление мощности при этом происходит за счет мощности, получаемой от приводного двигателя. Электромашинные усилители (ЭМУ) применяются для автоматического управления работой электрических машин в различных производственных и транспортных установках.

Коэффициентом усиления усилителя k_у называется отношение выходной мощности P_вых к входной мощности P_вх:

kу = Pвых / Pвх .

(1)

Мощность P_вх называется также мощностью управления или сигнала. Коэффициент усиления мощности электромашинного усилителя достигает значений k_у = 1000 – 10000.

Различают также коэффициенты усиления тока

ki = Iвых / Iвх ,

(2)

и напряжения

ku = Uвых / Uвх .

(3)

Очевидно, коэффициент усиления мощности

kу = ki × ku .

(4)

Обычно требуется, чтобы при изменении режима работы электромашинного усилителя k_у = const. Для этого машинные системы электромашинного усилителя выполняются ненасыщенными.

От электромашинного усилителя требуется также большое быстродействие работы, то есть быстрое изменение P_вых при изменении P_вх. Быстродействие определяется электромагнитными постоянными времени обмоток электромашинного усилителя:

T = L / r .

Быстродействие электромашинного усилителя можно оценить некоторой эквивалентной постоянной времени T_э, учитывающей скорость протекания переходных процессов в электромашинном усилителе в целом. Обычно T_э = 0,05 – 0,3 с.

Во избежание замедляющего действия вихревых токов, индуктируемых при изменении потока Ф в магнитопроводе, последний изготовляется полностью из листовой электротехнической стали высокого качества. Влияние гистерезиса магнитной цепи сводится к минимуму выбором соответствующей марки стали, а также специальными дополнительными мерами.

Для оценки качества электромашинного усилителя вводится также понятие добротности k_д, которая определяется как

kд = kу / Tэ .

(5)

Желательно чтобы k_д было больше, что возможно при больших k_у и малых T_э. Однако увеличение k_у обычно приводит к увеличению T_э и наоборот. Например, при увеличении сечений магнитопровода электромашинного усилителя магнитный поток, выходное напряжение, выходная мощность и коэффициент усиления мощности увеличиваются. Однако одновременно увеличиваются также индуктивности и постоянные времени обмоток. Поэтому значения k_у и T_э приходится выбирать компромиссным образом.

Номинальная выходная мощность современных электромашинных усилителей достигает 100 кВт. Мощность управления колеблется от долей ватта до нескольких ватт. Первые электромашинные усилители построены в 1937 году.

Идеальный операционный усилитель и его свойства

Так как наш мир не является идеальным, так и идеальных операционных усилителей не существует. Однако параметры современных ОУ находятся на достаточно высоком уровне, поэтому анализ схем с идеальными ОУ даёт результаты, очень близкие к реальным усилителям.

Для понимания работы схем с операционными усилителями вводится ряд допущений, которые приводят реальные операционные усилители к идеальным усилителям. Таких допущений всего пять:

1. Ток, протекающий через входы ОУ, принимается равным нулю.
2. Коэффициент усиления ОУ принимается бесконечно большим, то есть выходное напряжение усилителя может достичь любых значений, однако в реальность ограничено напряжением питания.
3. Разность напряжений между входами идеального ОУ равна нулю, то есть если один из выводов соединён с землёй, то и второй вывод имеет такой же потенциал. Отсюда также следует, что входное сопротивление идеального усилителя бесконечно.
4. Выходное сопротивление идеального ОУ равно нулю.
5. Амплитудно-частотная характеристика идеального ОУ является плоской, то есть коэффициент усиления не зависит от частоты входного сигнала.

Близость параметров реального операционного усилителя к идеальным определяет точность, с которой может работать данный ОУ, а также выяснить ценность конкретного операционного усилителя, быстро и правильно сделать выбор подходящего ОУ.

Исходя из вышеописанных допущений, появляется возможность проанализировать и вывести соотношения для основных схем включения операционного усилителя.

Сам усилитель решил собрать по схеме Холтона

Схема принципиальная Холтона

   Сборка начинается с установки резисторов, затем устанавливаются мощные резисторы, диоды, конденсаторы и малосигнальные транзисторы. Следует быть внимательным при установке полярных элементов. Неправильное подключение может привести к неработоспособности устройства или выходу одного, или более элементов, при включении схемы.

   С помощью крокодилов закрепите щупы прибора на выводах одного из мощных резисторов 0,22 Ом. Медленно вращая движок резистора P1, установите на резисторе 0,22 Ом 18 мВ, это и будет установка тока в 100 мА на один транзистор. Теперь проверьте напряжение на всех остальных резисторах, выберите один на котором напряжение наибольшее. Настройте резистором P1 на нем напряжение 18мВ.Теперь подключите сигнал генератор на вход и осциллограф на выход. Убедитесь в том, что форма сигнала свободна от искажений. Если у вас нет этих приборов, подключите нагрузку и на слух получайте хорошее качество. Звук должен быть чистым и динамичным.  Защита АС аналогична первой. Питание 24 вольта от отдельной обмотки трансформатора.