Измерительный усилитель

Измерительный усилитель, устройство для усиления электрических сигналов (тока, напряжения), а также для преобразования напряжения в ток и наоборот. По виду амплитудно-частотной характеристики различают: избирательные измерительные усилители, предназначенные для усиления гармонических сигналов определенной частоты; широкополосные усилители переменного тока и усилители постоянного тока, позволяющие усиливать сигналы произвольной формы. Для всех измерительных усилителей характерно наличие элемента, управляя которым при помощи усиливаемого сигнала, регулируют поступление энергии от внешнего источника на выход измерительного усилителя, чем и достигается эффект усиления. Как правило, измерительные усилители выполняются многокаскадными, когда выходной сигнал первого управляемого элемента используется для управления вторым элементом и т. д.

В зависимости от вида входного управляемого элемента различают электронные (главным образом полупроводниковые), магнитные, диэлектрические, фотогальванометрические и другие измерительные усилители. Наибольшее распространение получили электронные измерительные усилители. В ламповых измерительных усилителях регулируемым элементом является электронная лампа, в полупроводниковых — полупроводниковый триод. В магнитных измерительных усилителях ток, протекающий по управляющей обмотке, вызывает изменение магнитной проницаемости ферромагнитного сердечника и тем самым изменяет индуктивное сопротивление второй обмотки, а следовательно, и протекающий через неё ток от источника питания. В диэлектрических измерительных усилителях управляющее напряжение изменяет ёмкость конденсатора, что позволяет управлять током, протекающим через конденсатор от источника питания. В фотогальванометрических измерительных усилителях протекание управляющего тока через рамку гальванометра вызывает пропорциональное отклонение подвижной системы с укреплённым на нём зеркальцем. В результате изменяется освещённость фоторезисторов и их сопротивление, что приводит к изменению тока в цепи, подключённой к источнику питания.

Общей проблемой для всех измерительных усилителей является достижение высокой стабильности коэффициента усиления (преобразования). Наиболее радикальное средство — использование сильной отрицательной обратной связи. Коэффициент усиления современных измерительных усилителей достигает 106 и более, входное сопротивление — 1016 Ом, основная погрешность в % от диапазона измерений составляет от 0,01% до нескольких % при больших коэффициентах усиления, частотный диапазон — до нескольких десятков МГц. Применение измерительных усилителей обеспечивает измерение сигналов до 10-17 А и 10-9 В.