Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
4. КЛАССИФИКАЦИЯ И СВОЙСТВА УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮРассмотрим свойства непрерывных линейных электрических усилительных устройств с ОС, которые нашли наибольшее применение в системах автоматики. Сходство нагрузочных характеристики общность дифференциальных уравнений позволяют применить частотные и структурные методы, рассматриваемые ниже, также к пневматическим и гидравлическим усилительным (распределительным) устройствам. В электрических усилительных устройствах различают два основных вида отрицательной обратной связи: обратная связь по напряжению и обратная связь по току [7]. Усилители с ОС как по напряжению, так и по току, различаются по способу образования напряжения на входе прямой цепи. Разностное напряжение и Отрицательная обратная связь по напряжению.В этом случае напряжение обратной связи Структурная схема нагруженного электрического усилительного устройства без обратной связи, составленная с учетом соотношения (1.21) и выражения
показана на рис. 1.8, а. Величины Входному сигналу усилителя соответствует изображение падение напряжения на внутреннем комплексном сопротивлении Из системы операторных уравнений, характеризующих динамику электрического устройства с ОС, нетрудно составить структурную схему нагруженного усилителя с обратной связью по напряжению (рис. 1.8, б).
Рис. 1.8. Структурные схемы нагруженного электрического усилителя: а — без ОС; б — с ОС по напряжению; в — преобразованная схема усилителя с ОС по напряжению Если ввести обозначение
где Из системы уравнения усилителя или из структурной схемы рис. 1.8, в получим передаточную функцию нагруженного электрического усилителя с ОС по напряжению в виде
или
Из выражений (1.42) и (1.44) следует, что коэффициент усиления нагруженного усилителя меньше коэффициента усиления на холостом ходу, т. е. при
Общее выражение для выходного полного сопротивления усилительного устройства с ОС по напряжению можно получить из структурной схемы, приведенной на рис. 1.9.
Рис. 1.9. Структурная схема для определения выходного импе-Данца усилителя с ОС по напряжению По определению
т. е. ОС по напряжению уменьшает внутреннее полное сопротивление усилителя в Уменьшение выходного омического сопротивления усилителя постоянного тока, например, при введении ОС по напряжению иллюстрируется рис. 1.10, а и б. Выходное сопротивление усилителя без ОС, соответствующее положению А рабочей точки на поле линеаризованных статических нагрузочных характеристик, определяется тангенсом угла наклона характеристики с параметром
Аналогично для усилителя с ОС по напряжению при
при этом
Общее выражение для входного импеданца электрического усилительного устройства с ОС по напряжению можно получить из структурного преобразования передаточной функции
Рис. 1.10. Поле статических нагрузочных характеристик усилителя: а — без ОС; б — с ОС по напряжению Представим входную цепь нагруженного усилителя с ОС в виде схем, изображенных на рис. 1.11, а и б.
Рис. 1.11. Структурные схемы ненагруженного электрического усилителя с ОС по напряжению: а — по выходной координате Передаточная функция (проводимость, или адмиттанц) входной цепи усилителя с ОС
где Из формулы (1.48) имеем
т. е. ОС по напряжению увеличивает входной импеданц усилителя в Электронные усилители с 100%-ной отрицательной обратной связью по напряжению (катодные повторители), имеющие в соответствии с выражениями (1.46) и (1.49) низкое выходное и высокое входное сопротивления, широко применяются в автоматике в качестве буферных устройств при согласовании пассивных корректирующих Отрицательная обратная связь по току.В случае ОС по току напряжение
Рис. 1.12. Структурные схемы нагруженного электрического усилителя с ОС по току: а — двухконтурная; б — с одним замкнутым контуром Структурная схема нагруженного электрического усилительного устройства с ОС по току имеет вид, показанный на рис. 1.12, а. Здесь
Таким образом, в противоположность ОС по напряжению обратная связь по току увеличивает выходной импеданц усилителя. Это свойство усилителя просто иллюстрируется на семействе нагрузочных характеристик усилительного устройства, аналогично рис. 1.10. Электрические усилители с сильной ОС по току называются генераторами (источниками) тока. Внутреннее выходное сопротивление идеального источника тока бесконечно велико, в противоположность нулевому сопротивлению идеального источника э. д. с. Ток идеального источника не зависит от величины сопротивления нагрузки Действительно,
например, для случая
т. е. коэффициент передачи усилителя (генератора тока) не зависит от нагрузки. Из схемы, приведенной на рис. 1.12, б, а также из выражения (1.42) следует, что
такое представление тока
Рис. 1.13. Структурная схема для определения входного импеданца усилителя с ОС по току Выражение для входного импеданца электрического усилителя ОС по току найдем из структурного преобразования схемы рис.1.12,а. Действительно, если эту схему представить в виде, изображенном на рис. 1.13, то легко получить адмиттанц входной цепи усилителя с ОС по току
Из выражения (1.53) следует, что входной импеданц
Таким образом, в данном случае ОС по току также увеличивает входной импеданц усилителя. Наконец, отметим основные особенности нагруженных гидравлических и пневматических усилительных (распределительных) устройств, не охваченных обратной связью. Гидро- и пневмоусилители характеризуются семейством линеаризованных прямых — регулируемый перепад давлений на поршне;
Рис. 1.14. Семейство статических характеристик гидравлического или пневматического усилителя в координатах На гидро- и пневмоусилительные устройства как на линейные четырехполюсники распространяются следующие понятия: сопротивление, проводимость (выходные и входные), передаточные функции, передаточные коэффициенты и др. Пневматические и гидравлические усилители являются, как правило, устройствами непрерывного действия, работающими в диапазоне инфранизких частот. Поэтому реактивные составляющие механических проводимостей (сопротивлений) гидро- и пневмоусилителей невелики и ими можно пренебречь. Общие выражения для выходных (так же как и для входных) механических проводимостей (или сопротивлений), аналогичные активным проводимостям (сопротивлениям), можно получить из семейства нагрузочных характеристик. Например, выходная активная проводимость в точке А линеаризованного гидравлического усилителя (мостика) типа сопло — заслонка имеет вид [2]
где
Статический коэффициент передачи гидроусилителя
Линейная нагрузка на входе гидравлических и пневматических усилительных устройств при поступательном движении может иметь следующий вид: С учетом этого на нагруженные гидравлические и пневматические усилительные устройства, охваченные обратными связями, можно распространить метод дифференциальных уравнений, передаточных функций и структурных преобразований, рассмотренный выше применительно к электрическим усилителям. Структурный анализ усилительных устройств с ОС позволяет совместно с частотным методом [6] наглядно и эффективно решать целый ряд задач, связанных с анализом и синтезом (в том числе и энергетическим) усилителей САР. Например, электрическая мощность
где
|
1 |
Оглавление
|