Прибор имеет пять пределов измерения, переключаемых переключателем Пг; 0-3000; 0-7500; 0-12000; 0- 15000; 0-17500 э. Прибор питается от батареи напряжением 15 в. Рабочий ток датчика 1 ма устанавливают сопротивлением R8.

Компенсации асимметрии холостого хода способствует то, что в верхней части датчика имеются два контакта вместо одного. Контакты подключены к потенциометру Rb, регулировка которого позволяет устанавливать нуль на микроамперметре при отсутствии измеряемого поля. Напряжение сигнала снимается с контактов датчика /-/.

Достоинство магнитометров на датчиках Холла заключается в простоте схем и конструкций, высокой экономичности по питанию, исключительно малых габаритах датчиков и приборов в целом. К недостаткам следует отнести большую температурную зависимость и возможность измерять только сравнительно сильные магнитные поля.

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НА ТРАНЗИСТОРАХ

Усилители постоянного тока на транзисторах бывают: а) с непосредственной связью между каскадами и б) с преобразованием постоянного тока в переменный, осуществляемым с помощью преобразователей различного типа.

Применение усилителей постоянного тока (УПТ) на транзисторах в измерительных целях ограничено заметным дрейфом тока на выходе [Л. 10 ]. Характерно, что этот дрейф наблюдается даже при отсутствии входного сигнала. Величина дрейфа обусловлена температурной зависимостью транзисторов и их старением.

Требования, предъявляемые к УПТ на транзисторах, варьируются в зависимости от задач, решаемых этими приборами. Так, для ряда применений вовсе не обязательны высококачественные и высокостабильные УПТ на транзисторах, усложняющие конструирование и наладку. Для простых измерительных задач, например для увеличения чувствительности стрелочного прибора кратковременного пользования, пригодны схемы УПТ на двух-трех транзисторах. Следует отметить, что до настоящего вре-

мени не построены УПТ на транзисторах, которые по своим параметрам (за исключением экономичности и компактности) были бы сравнимы с ламповыми. Существенным недостаком УПТ на транзисторах является и то, что при сравнительно простой схеме не удается получить ни высокого входного сопротивления порядка 10-20 Мом, ни чувствительности по току Ы0 иа.

Простейшие двухкаскадные усилители

Простейший двухкаскадный УПТ, показанный на рис. 16 [Л. 11], можно применить в качестве вольтметра с низким входным сопротивлением. Схема питается от батарей 5-8 в и потребляет ток 5-6 ма. Когда на выходе схемы включен микроамперметр на 100 мка, то входной

Рис. 16. Простейший УПТ.

сигнал в 5-10 мв отклоняет стрелку прибора на всю шкалу. Входное сопротивление можно значительно увеличить, если последовательно с сопротивлением сигнала включить большое сопротивление, например порядка 100 ком; однако чувствительность прибора в целом при этом значительно понизится. Усилитель термостабилизи-рован в диапазоне ±10% при помощи сопротивлений Rlt R2, Ri> Rg- Для установки нуля прибора перед измерением служит потенциометр R9, а для калибровки - сопротивление Rt Погрешность прибора при измерении напряжения не превышает ±3%. При указанных параметрах на схеме диапазон измеряемых напряжений составляет 2-100 мв.

На рис. 17 приведена схема УПТ, в которой начальные токи коллекторов компенсированы благодаря применению транзисторов различной проводимости [Л. 11].

Схема питается от батареи напряжением 1,5 в при токе 5-8 ма. Усиление составляет при этом 200-250. Входной ток 0,4-0,5 мка отклоняет на всю шкалу стрелку микроамперметра на 100 мка. Включение транзисторов обеспечивает температурную стабилизацию, но в небольшом интервале. Недостатком схемы является необходимость тщательного подбора транзисторов по начальному току

Рис. 17. Простой УПТ с компенсацией.

коллектора. Для установки нуля перед измерением служит сопротивление R3.

Включение на выходе усилителя микроамперметра на 10-50 мка повышает чувствительность прибора, но усиливает флуктуацию, что в свою очередь увеличивает погрешность и затрудняет отсчеты. Схему можно использовать совместно с фотоэлементами, а также в схеме вольтметра на транзисторах (для увеличения чувствительности миллиамперметра).

Простые измерительные усилители

На рис. 18 изображен УПТ на транзисторах от универсального вольтметра ВК7-6 [Л. 12] с измененными номиналами. УПТ выполнен по несимметричной балансной схеме, получает питание от батарей 1,5 в и потребляет ток 1-2 ма. Усилитель обладает повышенным входным сопротивлением. Коэффициент усиления в зависимости от типа транзисторов составляет от 80 до 150. Регистри-

рующим прибором служит микроамперметр. При подаче на вход усилителя тока величиной 1 мка стрелка микроамперметра отклоняется на всю шкалу. Температурная погрешность усилителя не превышает ±3?о при изменении температуры от +15 до +35° С.

Транзистор Т2 является усилительным. Для температурной компенсации в коллектор транзистора Т2 включен транзистор 7\. Параметры обоих транзисторов не должны отличаться друг от друга. Транзистор Т3 включен по схеме

Рис. 18. УПТ от вольтметра.

эмиттерного повторителя. Установка нуля производится потенциометром Ru. При калибровке усилителя используется сопротивление Re. Наладка и правильная работа усилителя достигаются подбором сопротивлений R2, Rt

На рис. 19 показана схема более сложного усилителя [Л. 13], обладающего повышенной стабильностью. При изменении температуры на ±20° С коэффициент усиления изменяется не более чем на ±5°и. Усилитель питается от незаземленных батарей на 12 в, напряжение которых можно стабилизировать кремниевым стабилитроном. Потребляемый усилителем ток определяется в основном сопротивлениями делителей R12-Ru и Rl5-R17. Измерительный усилитель состоит из трех транзисторов Т2, Т3 и Tit соединенных между собой непосредственно.

Коэффициент усиления усилителя равен 500-600. Для температурной стабилизации в схему усилителя включен компенсирующий генератор тока на транзисторе 7\.

При изменении окружающей температуры генератор тока вырабатывает компенсирующий сигнал, часть которого подается на вход первого, а часть - на вход второго каскада. Коэффициент деления тока компенсации между входами первого и второго каскадов определяется положением движка потенциометра /?2. Схему можно отрегулировать так, что температурная погрешность будет меньше 1%. Чувствительность усилителя 0,01 мка. При подаче на вход 0,1 мка стрелка регистрирующего микроампер-

Р3 20к

Рис. 19. Стабильный УПТ.

метра на 50 мка отклоняется на всю шкалу. Дрейф нуля при замкнутом входе составляет 2-3 деления за 4 ч непрерывной работы.

На рис. 20 приведена схема дифференциального УПТ на транзисторах с термокомпенсацией [Л. 14 ].

Входное сопротивление усилителя - низкое. Коэффициент усиления составляет 200-500 - в зависимости от транзисторов и настройки. Чувствительность усилителя 100 мкв. Схема состоит из двух дифференциальных усилителей параллельного типа. Первый из них выполнен на транзисторах 7\ и Ts с нагрузками в коллекторах, а вто-. рой - на транзисторах Т4 и Тъ. Коллекторы первого усилителя соединены на прямую с базами второго усилителя. На транзисторе Т2 собран генератор тока, вырабатывающий компенсирующий сигнал дрейфа. Для термокомпенсации включена дополнительная цепочка из диода Д2 и сопротивления /?7. Недостатками данного усилителя

являются сложная настройка и необходимость тщательно подбирать парные транзисторы. Питаться прибор должен от батарей напряжением 50 в с заземленной средней точкой, что также неудобно.

Рис. 20. Дифференциальный УПТ с термокомпенсацией.

Усилители постоянного тока с преобразователями

Усилители постоянного тока на транзисторах с непосредственным усилением сигнала отличаются большой величиной дрейфа нуля. Другим недостатком этих УПТ является большое влияние, оказываемое низкочастотными шумами транзисторов. Шум первого входного транзистора беспрепятственно усиливается усилителем наравне с сигналом и поступает на выход, затрудняя отсчет. Этот недостаток особенно существенен ввиду того, что величина шума меняется от самых различных причин и не поддается уменьшению или стабилизации с помощью известных средств [Л. 15].

Обязательными условиями построения высококачественного УПТ на транзисторах с температурной и временной стабилизацией дрейфа являются поэтому преобразование сигнала постоянного тока в сигнал переменного тока, усиление переменного тока до необходимой величины и дальнейшее детектирование.

Главным требованием, предъявляемым к УПТ с преобразованием, является стабильность самого преобразова-