Усилительное звено является простейшим среди типовых звеньев. Оно передаёт сигнал со входа на выход мгновенно, без искажения формы, только ослабляя или усиливая.
Уравнение звена
. (5.1)
Передаточные свойства звена определяются лишь одним параметром – коэффициентом передачи (усиления) K.
При единичном ступенчатом воздействии
выходная величина мгновенно изменяется и принимает значение K (рис. 5.1, а). Переходная функция звена
. (5.2)
Импульсная переходная функция (рис. 5.1, б)
![](https://konspekta.net/studopediaorg/baza7/207773034660.files/image096.png)
. (5.3)
Рис. 5.1. Временны́е характеристики усилительного звена:
а) – переходная функция; б) – импульсная переходная функция
Уравнение звена в операционной форме, согласно (5.1),
, отсюда передаточная функция
. (5.4)
АФЧХ звена (
):
, (5.5)
которой на комплексной плоскости соответствует одна точка на действительной оси (рис. 5.2, а).
Амплитудно-частотная характеристика
(5.6)
представляет собой прямую, параллельную оси частот (рис. 5.2, б). Это значит, что сигналы любой частоты (от 0 до ∞) проходят через безинерционное звено с одинаковым отношением амплитуд выходной и входной величины, равным K.
Фазочастотная характеристика (рис. 5.2, в):
(5.7)
показывает, что безинерционное звено не создаёт фазовых сдвигов между входной и выходной величинами ЛАЧХ:
.
Аналоговой моделью безинерционного звена является операционный усилитель. При цифровом моделировании безинерционному звену соответствует блок умножения.
Примеры безинерционного звена: редуктор, потенциометрический датчик углового перемещения, тахогенератор (датчик частоты вращения).
Рис. 5.2. Частотные характеристики безинерционного звена:
а) – АФЧХ; б) – АЧХ; в) – ФЧХ; г) – ЛАЧХ
Понятие безинерционного звена является результатом математической идеализации. В действительности все реальные элементы автоматических систем обладают инерционностью, т.к. передача энергии со входа на выход элемента не может осуществляться мгновенно. Однако, если инерционность элемента на 2–3 порядка меньше, чем у остальных элементов системы, то его считают безинерционным звеном.