4. БЕСКОНТАКТНЫЕ ЛИНЕАРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕЙНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Наряду с линеаризованными электромеханическими усилителями рассмотрим некоторые вопросы, связанные с вибрационной линеаризацией бесконтактных управляющих релейных элементов. Для осуществления линеаризации релейной характеристики транзисторного релейного усилителя необходимо осуществить подачу во входную цепь пилообразного опорного напряжения соответствующей частоты.

Рис. VII. 15. Транзисторный релейный усилитель, линеаризованный за счет введения отрицательной обратной связи: а — схема; б — исходная релейная характеристика; в — характеристика линеаризованного усилителя

В отличие от ранее приведенных схем линеаризованных электромеханических усилителей, в данном случае имеет место гальваническая связь цепи основного входного сигнала и цепи линеаризующих колебаний, что и обусловливает некоторые особенности их выполнения. Одна из схем, позволяющих осуществить вибрационную линеаризацию релейной характеристики транзисторного реле (рис. VII. 15, б) за счет отрицательной запаздывающей обратной связи приведена на рис. VII. 15, а.

Транзисторное реле: выполнено на двух транзисторах Если сигнал на входе не превышает параметра срабатывания, то

транзистор закрыт, а открыт и транзистор с помощью которого выполнен инверсный каскад, позволяющий осуществить отрицательную обратную связь, находится в состоянии отсечки. При этом диод Д включен в непроводящем направлении, так как и величиной напряжения на конденсаторе С в цепи ОС можно пренебречь.

При наличии триггер переходит во второе устойчивое состояние, что сопровождается насыщением транзистора при этом и диод Д оказывается включенным в проводящем направлении. Через диод Д начинает протекать ток, состоящий из тока заряда конденсатора и тока обратной связи

Рис. VII. 16. К определению схемы замещения: а — при наличии выходного импульса; б — в течение паузы

Ток протекающий через резистор будет нарастать по закону, близкому к экспоненциальному, и вызовет уменьшение отрицательного потенциала на базе в результате при триггер вернется в исходное состояние. Транзистор окажется в режиме отсечки, а диод Д включенным в непроводящем направлении; при этом конденсатор будет разряжаться через цепочку По мере разряда конденсатора влияние тока на общий входной ток уменьшается и при триггер вновь перейдет во второе устойчивое состояние, транзистор откроется и т. д.

Возникающие в схеме автоколебания будут существовать до тех пор, пока не достигнет такой величины, при которой ток уже не сможет уменьшить общий входной ток триггера до уровня отпускания. При дальнейшем увеличении входного сигнала среднее напряжение на нагрузке будет иметь максимально возможную величину соответствует режиму насыщения усилителя (рис. VII. 15, в). Особенность схемы — необходимость соблюдения неравенств так как на входе триггера осуществляется сложение токов.

Для расчета статической характеристики линеаризованного релейного усилителя согласно выражению (VII. 1) необходимо определить длительность импульса и длительность паузы При этом период линеаризующих колебаний Для определения необходимо воспользоваться схемой замещения (рис.

VII.16, а) для состояния, которое характеризуется наличием импульса на нагрузке. Тогда будем иметь следующие два уравнения:

или

и

или

откуда можно найти

где проводимости

и

Подставляя соотношение а выражение (VII. 15), после преобразований будем иметь

где

Решение данного уравнения имеет следующий вид:

где — напряжение в момент т. е. напряжение на конденсаторе в начале импульса или в конце паузы, когда

Схема замещения, соответствующая состоянию реле при отсутствии импульса на нагрузке, приведена на рис. VII. 16, б. Тогда

или

Учитывая эти соотношения, получим

Делая соответствующие подстановки, окончательно для будем иметь

Так как при то подставляя эти значения в уравнение для после ряда преобразований получим

Аналогично можно определить время паузы —

Для схемы, приведенной на рис. VII. 16, будем иметь

тогда

или

Решение этого уравнения после ряда преобразований получим в следующем виде:

где — напряжение на конденсаторе в момент (т. е. в начале паузы).

Учитывая соответствующие соотношения для токов и напряжений в схеме, приведенной на рис. VII. 16, б, запишем

При для будем иметь

Поскольку при то после подстановки этих значений и выполнения необходимых преобразований окончательно получим

Статическая характеристика линеаризованного транзисторного релейного усилителя приведена на рис. VII.15, в.

Двухтактная статическая характеристика может быть обеспечена при применении дифференциальной или мостовой схем включения однотактных линеаризованных транзисторных релейных усилителей.

В заключение следует отметить, что в качестве управляющих элементов могут быть использованы тиристоры и другие типы полупроводниковых устройств.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)