Частина 3 : Реверсивні підсилювачі

В реверсивному магнітному підсилювачі з вихідним постійним струмом при зміні полярності вхідного сигналу струм в навантаженні змінює напрямок на зворотний. Такі підсилювачі виконуються за диференціальною схемою, тобто струм в навантаженні є різниця двох випрямлених струмів.

Реверсивні магнітні підсилювачі характерні тим, що при зміні полярності вхідного сигналу (струму керування) змінюється полярність вихідного сигналу (струму навантаження). Реверсивні магнітні підсилювачі можуть живити навантаження постійного або змінного струму. В останньому випадку, в залежності від полярності струму керування, змінюється на 1800 фаза вихідної напруги. Статична характеристика реверсивного магнітного підсилювача показана на рис. 3.1.1. Вона має вигляд симетричної кривої, що проходить через початок координат. Таким чином, за відсутності сигналу управління (Іу=0) струм в навантаженні також дорівнює нулю. Нагадаємо, що в нереверсивних (однотактних) магнітних підсилювачах при Іу=0 через навантаження проходить струм холостого ходу, для зменшення якого використовують, наприклад, зміщення.

Рис.3.1.1. Статична характеристика реверсивного магнітного підсилювача

Рис.3.1.2. Побудова статичної характеристики реверсивного магнітного підсилювача

Відповідну статичну характеристику реверсивного магнітного підсилювача можна отримати, якщо з’єднати два однакових нереверсивних підсилювача таким чином, щоб вони діяли на загальне навантаження зустрічно при загальному сигналі управління. На рис. 3.1.2 показані дві характеристики (1 і 2) однотактних магнітних підсилювачів із зміщенням і без зворотного зв’язку. При зустрічному включенні таких підсилювачів їх підсумкова статична характеристика одержується графічним додаванням кривих 1 і 2. Для того щоб струм навантаження при Іу = 0 дорівнював нулю, необхідна ідентичність характеристик магнітних підсилювачів, що складають реверсивний магнітний підсилювач. Однотактні магнітні підсилювачі, на основі яких виконується реверсивний магнітний підсилювач, можуть бути включені за диференціальною або мостовою схемами.

Реверсивний підсилювач виконується у вигляді двох однотактних (нереверсивних) підсилювачів з випрямлячами в колах робочих обмоток. На рис. 2.3.5 наведена одна з можливих схем реверсивного підсилювача з вихідним постійним струмом. Розглянемо окремо коло постійного струму (рис. 2.3.6, а). Для того щоб струми кожного з однотактних підсилювачів І1 і І2 протікали через навантаження Rн в зустрічних напрямках, діодні випрямлювальні мости повинні бути з’єднані послідовно. Однак при такому з’єднанні утворюється шунтувальне коло, через яке може проходити струм, обминаючи навантаження. Через навантаження проходить тільки частина струму робочих обмоток, яка визначається співвідношенням опорів навантаження і діодного мосту. Це істотно знижує максимальну потужність в навантаженні. Для збільшення струму в навантаженні послідовно з випрямлювальними мостами включаються баластні опори Rб . На рис. 2.3.6, б показані залежності Ін=f (Іy) за наявності баластних опорів (Rб¹0) і без них (Rб=0). При Rб¹0 зростає максимальний струм в навантаженні, але зростання функції Ід=f (Іу) відбувається не так швидко, як при Rб = 0. Таким чином, якщо необхідно мати підсилювач з високим коефіцієнтом підсилення при малих сигналах керування і з обмеженням величини вихідного сигналу (наприклад, при використанні як навантаження вимірювального приладу), то використовується схема без баластних опорів. Якщо необхідно отримати максимальну потужність на виході і лінійну характеристику в широкому діапазоні вхідних сигналів, то необхідно використовувати баластні опори. При сполученні баластних опорів за схемою (рис. 2.3.6, в) до навантаження прикладається різниця випрямлених напруг однотактних підсилювачів.

Для одержання максимальної потужності в навантаженні необхідні певні співвідношення між опорами Rн, Rб і повним опором Zк робочих обмоток при максимальному підмагнічуванні. Для схеми на рис. 2.3.6, а

Для схеми на рис. 2.3.6, в

Слід зазначити, що навіть при такому оптимальному співвідношенні між опорами ККД реверсивного магнітного підсилювача з вихідним постійним струмом не перевищує 17%. Це означає, що потужність кожного з однотактних підсилювачів, що входять до складу реверсивного підсилювача, повинна бути принаймні в шість разів більша потужності, що потрібна в навантаженні. Через цей недолік схеми (рис. 2.3.5 і 2.3.6) застосовують лише для малопотужних підсилювачів.

Для більш потужних підсилювачів використаються схеми, в яких передбачені заходи підвищення ККД. Один з можливих — заміна баластних опорів напівпровідниковими тріодами (рис. 2.3.7).

Напруга управління, що подається на базу транзисторів VT1 і VT2 з дільника напруги R1 і R2, пропорційна вихідній напрузі відповідного однотактного підсилювача і при його збільшенні відкриває відповідний тріод. Струм в навантаженні при заміні транзисторами баластних опорів збільшується майже в 2,5 рази, а вихідна потужність — майже в 6 разів.