CS230513B1

CS230513B1 - Connection for magnetizing of samples during alternate magnetic measurements

Info

Publication number: CS230513B1
Application number: CS354282A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Havlicek
Original assignee: Vaclav Havlicek
Priority date: 1982-05-14
Filing date: 1982-05-14
Publication date: 1984-08-13

Description

Vynález se týká zapojení pro magnetování vzorků při střídavých magnetických měřeních s výkonovým zesilovačem s předepsaným časovým průběhem magnetické indukce.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to a circuit for magnetizing samples in alternating magnetic measurements with a power amplifier having a prescribed magnetic waveform.

V obvyklých případech se pro dosažení požadovaného průběhu magnetické indukce ve vzorku, tj. pro kompenzování úbytků napětí na odporu a rozptylových indukčnostech magnetizačního obvodu, používá buď zapojení výkonového zesilovače ve zpětnovazební smyčce buzeného rozdílem napětí indukovaného v indukčním vinuti a napětí zdroje s požadovaným časovým průběhem nebo zapojení pomocného výkonového zesilovače zapojeného tak, že magnetizační vinutí vzorku je připojeno na zdroj napětí přes výstup pomocného zesilovače, na jehož vstup je připojeno indukční vinutí vzorku v sérii se zdrojem požadovaného napětí.Usually, either a power amplifier in the feedback loop driven by the difference of the voltage induced in the induction winding and the source voltage with the desired time course is used to achieve the desired magnetic induction in the sample, ie to compensate for voltage drop across the resistor and the inductance of the magnetizing circuit. connecting an auxiliary power amplifier connected so that the sample magnetization winding is connected to a voltage source through the output of the auxiliary amplifier to which an inductive sample winding is connected in series with the source of the desired voltage.

Nevýhodou prvního uvedeného zapojení je jednak to, že zesilovač musí být navržen na celkový zdánlivý výkon dodávaný do vzorku - řádově až stovky VA, přestože potřebný činný výkon je poměrně malý - jednotky W, a dále to, že vzhledem k přítomnosti nelineárních indukčností obvodu je přitom značně omezeno dosažení většího zesílení zpětnovazební smyčky s ohledem na stabilitu celého obvodu, takže přesnost dosažení předepsaného průběhu magnetické indukce ve vzorku je rovněž omezena.The disadvantage of the first circuit is that the amplifier must be designed for the total apparent power supplied to the sample - up to hundreds of VA, even though the required active power is relatively small - of the W unit, and that due to the presence of non-linear inductances the achievement of greater gain of the feedback loop with respect to the stability of the whole circuit is considerably limited, so that the accuracy of achieving the prescribed course of the magnetic induction in the sample is also limited.

Druhé uvedené zapojení snižuje potíže se stabilitou zpětnovazební smyčky a umožňuje zvýšení přesnosti dosažení předepsaného průběhu magnetické indukce ve vzorku, avšak vyžaduje použití pomocného kompenzačního výkonového zesilovače. Přitom zdroj požadovaného napětí musí být dimenzovaný na plný zdánlivý magnetizační výkon, takže zpravidla je nutné v daném Zapojení použít dva výkonové zesilovače, z nichž budicí zesilovač musí být dimenzovaný na celý zdénlivý magnetizační výkon, takže například pro napájení nejobvyklejších vzorků, například malého Epsteinova přístroje, je třeba zpravidla použit zesilovače v můstkovém zapo230513 jení. Uvedené nevýhody snižuje zapojení pro magnetování vzorků při střídavých magnetických měřeních podle vynálezu, obsahující výkonový zesilovač v můstkovém zapojení. Jeho podstata spočívá v tom, že výstup první poloviny výkonového zesilovače je připojen na začátek magnetizačního vinutí vzorku a zároveň na invertující vstup diferenčního zesilovače. Výstup druhé poloviny výkonového zesilovače v můstkovém zapojeni je připojen na konec magnetizačnlho vinutí vzorku a její vstup je připojen na výstup diferenčního zesilovače. Přitom začátek měřicího vinutí vzorku je připojen buď přímo nebo přes dělič napětí na neinvertující vstup diferenčního zesilovače a konec měřicího vinutí je uzemněn. Je-li volbou poměru počtu závitů měřicího a magnetizačního vinutí, popřípadě pomocí děliče napětí dosaženo toho, že napětí na neinvertujicim vstupu diferenčního zesilovače je polovinou napětí indukovaného v magnetizačním vinutí magnetickým tokem měřeného vzorku, dodává první polovina můstkového zapojení pouze polovinu napětí požadovaného časového průběhu a druhé polovina můstkového zapojení dodává jednak druhou polovinu napětí požadovaného časového průběhu a dále zároveň napětí potřebné pro kompenzaci úbytků napětí na odporu a rozptylové indukčnost! magnetizačního obvodu, čímž je umožněno dosažení předepsaného časového průběhu magnetického toku.The latter circuit reduces the stability of the feedback loop and allows the accuracy of the magnetic induction in the sample to be increased, but requires the use of an auxiliary compensation power amplifier. At the same time, the source of the required voltage must be dimensioned for the full apparent magnetization power, so as a rule two power amplifiers must be used in the given connection, of which the exciter must be dimensioned for the entire apparent magnetization power. As a rule, amplifiers in bridge connection must be used. These disadvantages are reduced by the circuit for magnetizing samples in alternating magnetic measurements according to the invention, comprising a power amplifier in a bridge circuit. Its essence is that the output of the first half of the power amplifier is connected to the beginning of the magnetization winding of the sample and at the same time to the inverting input of the differential amplifier. The output of the other half of the power amplifier in the bridge circuit is connected to the end of the sample magnetization winding and its input is connected to the output of the differential amplifier. The start of the sample winding is connected either directly or via a voltage divider to the non-inverting input of the differential amplifier and the end of the winding is grounded. If the selection of the number of turns of the measuring and magnetizing windings or by means of a voltage divider achieves that the voltage at the non-inverting input of the differential amplifier is half the voltage induced in the magnetising winding by the magnetic flux of the measured sample. the other half of the bridge circuit supplies both the other half of the voltage of the required time course and the voltage needed to compensate for the voltage drop across the resistor and the dissipation inductance! of the magnetizing circuit, thereby allowing a prescribed time course of the magnetic flux to be achieved.

Výhodou zapojení podle vynálezu je to, že koncový stupeň elektronického výkonového zesilovače v můstkovém zapojení, jehož použití je pro obvyklé měřicí zařízení s ohledem na rozměry vzorku a na parametry dostupných výkonových tranzistorů nezbytné, se zároveň využívá ve funkci pomocného zesilovače pro dosažení definovaného časového průběhu magnetické indukce ve vzorku. Přitom jedna polovina výkonového zesilovače leží mimo zpětnovazební smyčku kompenzační, což snižuje problémy s její stabilitou a zlepšuje účinnost kompenzace proti původnímu zapojení výkonových zesilovačů pro magnetování vzorků.The advantage of the circuitry according to the invention is that the output stage of the bridge-type electronic power amplifier, the use of which is necessary for a conventional measuring device with respect to the sample size and parameters of the available power transistors, is also used as an auxiliary amplifier to achieve a defined magnetic induction in the sample. In doing so, one half of the power amplifier lies outside the feedback loop of the compensation loop, which reduces stability problems and improves the efficiency of the compensation over the original wiring of the sample amplifiers.

Příklady zapojeni podle vynálezu jsou uvedeny na připojeném výkrese, na němž obr. 1 znázorňuje základní zapojení, u něhož má měřicí vinutí vzorku poloviční počet závitů oproti magnetizačnímu vinuti a na obr. 2 je nakresleno zapojení, u něhož má měřicí vinutí vzorku počet závitů větší, než je polovina závitů magnetizačního vinuti, což bývá zpravidla pro případ, že počet závitů obou vinutí je stejný.Examples of wiring according to the invention are shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 shows a basic wiring in which the sample winding of the sample has half the number of windings compared to the magnetizing winding; than the half of the windings of the magnetizing winding, which is usually the case if the number of windings of the two windings is the same.

Magnetizační vinutí N, vzorku J je zapojeno v diagonále můstkového zapojení s výkonovým zesilovačem, jehož první polovina 1 je řízena napájecím napětím u předepsaného časového průběhu. Druhá polovina 2 výkonového zesilovače je řízena rozdílem magnetizačního napětí u, první poloviny 1 výkonového žeeilovače a indukovaného napětí u^ v měřicím vinutí Ng vzorkuThe magnetization winding N of the sample J is connected in the diagonal of the bridge circuit with a power amplifier, the first half of which 1 is controlled by the supply voltage at a prescribed time course. The second half 2 of the power amplifier is controlled by the difference of the magnetizing voltage u, the first half 1 of the power amplifier and the induced voltage u v in the measuring winding of the sample Ng

Je-li indukované napětí u.^ na obr. 1 rovno polovině napětí, které se indukuje magnetickým tokem vzorku v magnetizačním vinutí N,, tj. raé-li měřicí vinutí Ng poloviční počet závitů než magnetizační vinuti N,, pak při dostatečně velkém zesíleni druhé poloviny £ výkonového zesilovače bude dosaženo toho, že indukované napětí U| je přibližně rovno magnetizačnímu napětí první poloviny i výkonového zesilovače, takže druhá polovina 2 výkonového zesilovače dodává jednak napětí opačné k magnetizačnímu napětí u₁ první poloviny l výkonového zesilovače, tj. druhou polovinu magnetizačního napětí, a déle napětí potřebná ke kompenzaci úbytků napětí na odporech a rozptylových indukčnostech magnetizačního obvodu. Tato výhoda dvojího využití výkonového zesilovače je umožněna tím, že maximální nároky na velikost kompenzačního napětí nejsou časově shodné s maximem napětí magnetizačního.If the induced voltage u in FIG. 1 is equal to half the voltage induced by the magnetic flux of the sample in the magnetization winding N, i.e. if the measuring winding Ng is half the number of turns than the magnetization winding N ,, then at a sufficiently high amplification the second half of the power amplifier will be achieved by inducing the voltage U1 It is approximately equal to the magnetizing voltage of the first half and the power amplifier, so that the second half 2 of the power amplifier delivers first, a voltage opposite to the magnetizing voltage u ₁ of the first half L of the power amplifier, i.e. the second half of the magnetizing voltage, and the longer the voltage required to compensate for the voltage drop on the resistor and the inductance of the magnetization circuit. This advantage of dual use of the power amplifier is made possible by the fact that the maximum demands on the magnitude of the compensating voltage are not equal in time to the maximum of the magnetizing voltage.

Pokud není splněn předpoklad o tom, že měřicí vinutí Nj má počet závitů poloviční oproti magnetizačnímu vinutí gj, ale například počet závitů obou vinutí je shodný, lze indukované napětí u^ upravit na potřebnou velikost děličem i napětí podle obr. 2.If it is not assumed that the measuring winding Nj has a number of windings half that of the magnetizing winding gj, but for example the number of windings of both windings is the same, the induced voltage u1 can be adjusted to the required size by the divider i.

Claims

Wiring for magnetizing samples in alternating magnetic measurements with a power amplifier in a bridge circuit, characterized in that the output of the first half (1) of the power amplifier is connected to the output of the second half (2) of the power amplifier via the magnetizing winding (N ₁ ). and the output of the first half (1) of the power amplifier is connected to the inverting input of the differential amplifier (4), the output of which is connected to the input of the second half (2) of the power amplifier, and the non-inverting input of the differential amplifier (4) winding (N ₂ ) of the sample (3). whose end is grounded.

Connection according to claim 1, characterized in that a voltage divider (5) is connected between the start of the measuring winding (Ng) of the sample (3) and the ground terminal, the output terminal of which is connected to the non-inverting input of the differential amplifier (4).