а
—
қарапайым;
б
—
сараланған датчиктер үшін
120
Желілік
ондағы кернеу де өзгереді. Енді ол кернеумен
R
2
және осы
кернеулердің айырмашылығымен ерекшеленеді (мосттық тізбектің
шығыс белгісі и
вых
), нөлден ерекше болады, сонымен қатар, ол оң да,
сондай-ақ, сол да бола алады.
Келтірілген мосттық тізбек ең қарапайым болады және оның
функциясы өте тар диапазонда желілі. Шығыс кернеумен R
a1
және
R^
сараланған датчикпен осындай тізбектің жұмысы кезінде (5.8-сурет,
б
)
желілік диапазоны маңызды түрде кеңееді.
Егер датчиктің шығыс шамасы –индуктивті немесе сыйымды болса,
онда мосттық тізбек ауыспалы кернеу көзінен тоқ алуы тиіс (4.12-
суретін қара). Осындай жағдайда, тізбек біршама қиындайды, бірақ,
оның жұмысының принципі сондай болып қалады.
КҮШЕЙТКІШТЕР
Күшейткіштер
—
бұл энергияның сыртқы көзі есебінен белгілерді
күшейтетін құрылғы.
Белгілерде әр түрлі физикалық табиғат бар: электр, гидравликалық,
пневматикалық және т.б. тиісінше, осы белгілерді күшейткіштер
электрлік, гидравликалық және басқа да құрылғыларға жатады.
Алдында бірнеше рет айтылғандай, автоматты жүйелерде, ережеге сай,
электр белгілер қолданылады. Сондықтан да, бұдан әрі негізінен
электрондық күшейткіштер қарастырылады.
Күшейткіштің негізгі параметрлерінің бірі оның күшейту
коэффициенті болып табылады. Электрондық күшейткіштерде кернеу
бойынша, тоқ бойынша және қуаттылық бойынша күшейткіштер
коэффициентімен ерекшеленеді. Қажетті нақтылықпен белгі шамасын
өлшеуге мүмкіндік беретін мәндерге дейін датчиктің әлсіз белгілерін
күшейту туралы сөз қозғалғанда (бұл деңгей вольт үлесінен бірнеше
вольтқа дейін), кернеуді күшейту қажет:
онда и
вых
—
күшейткіш шығысындағы кернеу;
K
U
—
күшейткіш
кернеуін күшейту коэффициенті;
и
вх
—
күшейткіш кірісіндегі кернеу.
Кернеу бойынша күшейту коэффициенті –
бұл оның кірісіндегі
кернеуге күшейткіш шығысында кернеу қатынасы.
Атқарушы механизмдер үшін басқарушы белгілер осы
механизмдерге тікелей әсер ету үшін өте әлсіз болады және оларды тоқ
бойынша немесе қуаттылық бойынша қажетті мәніне дейін күшейтеді
(киловатқа дейін).
121
Тоқ бойынша және қуаттылық бойынша күшейту коэффициенттері
кернеу бойынша күшейту коэффициенттеріне ұқсас анықталады:
K
I =
1
вых
/1
вх;
K
P =
Р
вых
/Р
вх.
Шығыс кернеуінің кірістен қарағанда барлық диапазонындағы кіріс
кернеуінің өзгерістерін күшейткіштің
амплитудалық сипаттама
деп
атайды:
Цвв:х =
F
(Цх).
Шынайы күшейткіштің амплитудалық сипаттамасы 5.10-суретте
көрсетілген. Сипаттамада үш аймақ бөлінген: A,
B
және C.
А аймағы нөлдік кіріс белгісіне сәйкес келеді, кернеу бойынша
күшейткіш шығысында нөлден ерекшеленеді – ол күшейткіш
элементтердің ішінде болатын процестермен байланысты шу деп
аталатын кернеуге (транзисторлар, микросхемалар) тең, сондай-ақ,
сыртқы электромагниттік нысанаға алумен.
Минималды кіріс кернеуден
и
вх
min
,
ол үшін күшейткіштің нақты
сипаттамалары осы кепілдіктерді куәландыратын максималды кернеуге
дейін и
вх max
кепіл береді, күшейткіштің амплитудалық сипаттамасы
желілі болатын В учаскесі созылады. С учаскесінде күшейткішті
байыту басталады, онда оның шығысындағы кернеу тоқ көзінің
кернеуіне жақындағанда және ол күшейткіштің талап ететін
коэффициентін қамтамасыз ете алмайды. 5.10-суреттегі штрихтілі
сызықта идеалды амплитудалық сипаттама көрсетілген. Әрине,
шулардың шынайы кернеуі, 5.10-суретте көрсетілгеннен азырақ.
Осылайша көзбен көру үшін көрсетілген.
5.10-
сурет. Күшейткіштің амплитудалық сипаттамасы
122
5.11-
сурет. Күшейткіштің амплитудалық-жиілік сипаттамасы
Кіріс кернеудің жиілігі
f
өзгерген кезде, күшейтіштің күшейту
коэффициенті өзгеруі мүмкін. Тәуелділік
K
U
= F( f
) амплитудалық-
жиілік сипаттама деп аталады (АЖС).
5.11-
суретте күшейткіштің шынайы амплитудалық-жиілікті
сипаттамасы келтірілген, ол бойынша, күшейту коэффициентінің
тұрақтылығы кіріс белгісі жиілігінің
f
min
-
нан
f
max
-
ға дейін белгілі
диапазонында ғана қамтамасыз етіледі. Төменгі және жоғары жиілікте
күшейткіш коэффициенті түседі. Бұл, ең алдымен, конденсаторлардың
күшейткіштерде болуымен байланысты, олардың кернеуі ауыспалы
тоқта осы тоқтың жиілігіне байланысты болады. Заманауи
электроникада тұрақты тоқ күшейткіштері таратылған, оларда
каскадаралық конденсаторлар жоқ және күшейту коэффициенті ең
төменгі жиіліктерде өзгеріссіз қалады. Штрихтік сызықтар идеалды
АЖС 5.11-суретте көрсетілген.
Датчиктерден күшейткіштің кіретін жерінде түсетін белгілерді
бақылаудың және басқарудың автоматты жүйелерінде, әр түрлі
технологиялық параметрлеріне пропорционалды. Осы параметрлер
өзгеруі мүмкін (тез немесе ақырын), сондай-ақ, тұрақты болуы мүмкін.
Сондықтан да, осындай жүйелерде тұрақты тоқты күшейткішті
қолдану ұтымды болады, олар тұрақты немесе ақырын өзгеретін
белгілерді де, сондай-ақ, өте тез өзгеретін белгілерді де күшейтеді, ол
апаттық жағдайларда, тұрақты немесе ақырын өзгеретін мәндері бар
параметрлер қысқа уақыт ішінде тез өзгеруі мүмкін кезде өте маңызды.
Осындай әмбебап күшейткіштер ретінде қалыпты жағдайда
микросхемаларда
орындалған
операциялық
күшейткіштерді
қолданады. Күшейтудің өте жоғары коэффициентімен иеленген
(ондаған мыңға дейін) және дифференциалды кірісі, яғни, нақты екі
кірісі (тура және инвесті) бар тұрақты тоқ күшейткіштері), сонымен
қатар, шығыс белгісі осы кірістерде кернеу айырмашылығына
пропаорционалды:
U
вых
=
K
U
(
^вх1
—
^вх2
)
.
123
Кернеу екісымды сызықпен берілгендіктен, оны күшейткіштің екі
кірісіне немесе күшейткіштің нөлдік нүктесіне қатысты кірістердің
біріне апаруға болады. Шығыс белгісі осы нөлдік нүктеге қатысты
алынады. Егер кернеу тура кірісте ғана болса, онда
и
вых
= K
V
U
вх1
,
ал
егер тек инверсті болса, онда и
вых
=
-
К
и
и
вх2
.
5.12-
суретте
принципиалды
схемаларда
операциялық
күшейткіштердің шартты белгілері, оның амплитудалық және
амплитуда жиілікті сипаттамалары көрсетілген. Кіріс белгісіне
байланысты, операциялық күшейткіштің шығыс кернеуі оң да, сондай-
ақ, теріс те болуы мүмкін, ол екі кернеу көзінен күшейткішке тоқ
берумен қамтамасыз етіледі: +Е
п
и -Е
п
. Егер шығыс кернеуі осы
мәндерге жеткен кезде, күшейткішті байыту басталады және оның
амплитудалық сипаттамасы өзгереді.
Операциялық күшейткішті күшейту коэффициентін, оның
инверстік кірісіне күшейткіштің шығысымен теріс кері байланысты
енгізе отыра, жеңіл реттеуге болады (5.13-сурет). Шығыстағы кернеуді
өзгерту инверстік кірісте кернеуді өзгерту белгісі бойынша қарама-
қарсы болады, яғни, осы кернеу қарама-қарсы фазада болады.
Кернеудің бір бөлігін шығыстан кіріске бере отыра, кіріс белгісін
ішінара басуға болады,
5.12-
сурет. Операциялық күшейткіш:
Достарыңызбен бөлісу: |
