7.1. Полупроводниковые усилители

В полупроводниковых усилителях, как и в магнитных, широко используются отрицательные и положительные обратные связи. Отрицательная обратная связь уменьшает искажения выходного сигнала, улучшает частотную характеристику усилителя, способствует стабилизации его работы при замене транзисторов с производственным разбросом параметров и при изменении их характеристик в зависимости от температуры. Положительная обратная связь используется в основном для увеличения коэффициента усиления и перевода усилителя в релейный режим. В последнем качестве она применяется в бесконтактных полупроводниковых реле и нуль-органах..

Нуль-органом называют сравнивающий элемент автоматических устройств, формирующий сигнал или знак рассогласования сравниваемых величин. Кроме того, в измерительных устройствах он выдает визуальный сигнал и поэтому его чаще всего называют нуль-индикатором.

Нуль-индикатор должен реагировать на величину и знак разности двух сравниваемых электрических величин (токов или напряжений). Ток или напряжение на выходе нуль-индикатора при его срабатывании или возврате, как и у реле, изменяется скачкообразно.

Полупроводниковые нуль-индикаторы по сравнению с широко используемыми поляризованными и магнитоэлектрическими реле обладают некоторыми преимуществами. Их отличает высокие чувствительность и к. п. д., больший срок службы, значительная вибро- и ударостойкость. Весьма ценное их качество — возможность бесконтактного управления непосредственно промежуточными реле с высокой коммутационной способностью контактов.

Принцип действия полупроводниковых нуль-индикаторов одинаков, но схемные решения могут быть различными. Рассмотрим две схемы нуль-индикатора, разработанные в Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства им. В. П. Горячкина.

На рисунке 7.1 показана схема нуль-индикатора с двумя устойчивыми состояниями: первое — реле разомкнуло свои контакты и ток реле равен I₀: второе — реле сработало и ток реле равенI_р. Схема работает следующим образом. На вход схемы к зажимам 1 и 2 подается сигнал рассогласования сравниваемых величин в виде малого тока или напряжения. При отсутствии входного сигнала триод Т₁открыт током, протекающим по цепи: эмиттер — база триода Т₁— резисторR₁. Вследствие этого потенциал базы триода Т₂имеет незначительную положительную величину относительно эмиттера этого же триодач Отрицательный потенциал смещения эмиттера создается падением напряжения в диоде Д₂в прямом направлении. Благодаря этому Т₂закрыт, а через реле протекает незначительный токI₀= 20—50 мка. Потенциалы входных зажимов 1 и 2 определяются соответственно падением напряжения в триодеT₁от токов, протекающих через резисторыR₁иR₂, и падением напряжения в диоде Д₁от токов, протекающих через резисторыR₃иR₄. Равнопотенциальность между входными зажимами 1 и 2 сохраняется в широком интервале температур благодаря примерно одинаковым температурным зависимостям падения напряжения в цепи эмиттер — база триода Т₁и диода Д₁. Если на вход схемы подается сигнал рассогласования, равный току срабатыванияI_cри обращенный положительной полярностью к зажиму 1, то триод Т₁закрывается, а триод Т₂открывается.

Для получения релейной характеристики нуль-индикатора предназначен резистор R₄, который образует цепочку параллельной положительной обратной связи. При изменении входного сигнала до величины тока возвратаI_всхема скачкообразно переходит в первоначальное состояние. При возврате разряд электромагнитной энергии обмотки реле Р происходит на резисторыR₃иR₄. РезисторомR₁можно в широких пределах регулировать величину срабатывания нуль-индикатора начиная с 5 мка (50 мв) и выше.

Нуль-индикатор с тремя устойчивыми состояниями представляет собой соединение двух нуль-индикаторов, изображенных на рисунке.

Если входного сигнала нет, то триоды Т₁и Т₃открыты, а триодыT₂и T₄закрыты, что соответствует обесточенному состоянию обмоток реле Р₁иP₂. Если отрицательная полярность сигнала будет подана к зажиму 2, а к зажиму 1 — положительная, то триод Т₃останется открытым, а триод Т₁закроется. Благодаря этому открывается триод Т₂и срабатывает реле Р₁. При обратной полярности входного сигнала срабатывает реле Р₂. Характеристика нуль-индикатора с тремя устойчивыми состояниями показана на рисунке