28. Элементная база информационного канала. Цифровые интегральные микросхемы.

До 50-х гг. в разомкнутых системах ЭП примен. В основном, реле и контакторы, а замкнутых – электромашинные усилители.

В 60-х появились дискретные системы управления на диодах и транзисторах. В регулир. ЭП внедрялись машинные усилители.

В 70-х в разомкнутых системах начали применяться интегральные логич. микросхемы для формирования управляющих сигналов. В замкнутых – тиристорные и транзисторные преобразователи.

С 80-х – разомкнутые и замкнутые системы с МП – управлением и гибкой логикой функционирования. Такое изменение в элементной базе информационного канала привело к увеличению качества и точности управления, повышению КПД и надежности, снижению массы и стоимости оборудования. В соврем. оборудовании находят применение все элементы информационного канала.

2. Аналоговые регуляторы на операционных усилителях.

3.Цифровые интегральные микросхемы.

Цифровыми наз. микросхемы, кот. работают с информацией в двоичной форме

«0»=>Uо=0..0,5В

«1»=>U1=2,4..5В

По степени интеграции различают :

1)Малые ИС n<100 (логические элементы, триггеры)

2)средние ИС n<1000 (функциональные узлы)

3)БиС n=1000 – 10000 (ОЗУ, ПЗУ , УВВ)

4)СБиС n>10⁴ (микропроцессоры)

А)Характеристики ИМС

-Быстродействие – время задержки пропускания сигнала:

t(НС), tвкл, tвыкл

-потребляемая мощность, мВт

-надежность, помехозащищенность

Основные характеристики зависят от вида технологии изготовления микросхемы.

Технология изготовления ТТЛ обеспечивает среднее быстродействие и среднее потребление мощности (ТТЛ К155)

ТТЛЩ – ТТЛ с диодами Щоттки – уменьшение потребления мощности.

КМОП – комплиментарные металл-окисл. проводник на полевых транзисторах. Обеспечивает минимальное потребление энергии, выс. помехозащищенность при небольшом быстродействии.

NМОП на полевых транзисторах n-типа обеспеч. наиболее выс. быстродействие.

Б) Логические ИМС

В

1

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

1

&

&

1

1

1

0

НЕ

ИЛИ

И

И-НЕ

ИЛИ-НЕ

одном корпусе могут содержать от 2 до 9 однотипных элементов.

0

0

0

ЛН ЛЛ ЛИ ЛА ЛП- прочие, ЛК – комбинированные

В) триггеры на ИМС

RS-триггеры Т – триггеры Д - триггеры

Д – триггер задерживает сигнал на входе Д до прихода синхроимпульса на вход С.

JK – триггер

Может выполнять функции любого триггера в зав-ти то комбинации сигнала на входе J,K

если J=K=0 => RS -триггер

k

Г) функциональные узлы на ИМС.

-Регистры – предназначены для хранения двоичного кода числа, постр. на RS – триггерах или на D – триггерах (сдвигающий)

(RB-/UP)

Сдвигающий рег.: RG

-Дешифраторы (ДС/ИГ) – преобраз. двоич. код в управляющ. сигнал

число выходов дешифратораN=2

n – число входов

-счетчики (СТЧ/ИЕ)

-мультиплексоры (MS/КП) – для коммутации разных входов на 1 выход.

Цифровые интегральные микросхемы

Работают в двоичной форме

«0» - U=0-0,5B

«1» - U=2,4-5B

29. Синтез дискретных управляющих автоматов.

Дискретные автоматы используют для управления Электрооборудованием в промышленности

Они могут быть построены на релейно-контакторных схемах, логических интегральных микросхемах на жесткой логике, а также на микропроцессорных системах с гибкой логикой.

Синтез ДА включает в себя следующие этапы:

1. постановка задачи

- определение интерфейса с объектом управления, определение числа выходных сигналов, их типа и уровня

- определение интерфейса с оператором и АСУ ТП

-словесное описание алгоритма функционирования

2) разработка математической модели

-схема алгоритма функционирования

-граф автомата

-сетевые модели для описания параллельных процессов

на основании математической модели производится оптимизация структурных схем автомата, уменьшается число элементов.

3)разработка структурной схемы ДА

В общем случае структурная схема включает в себя входной логический преобразователь ЛП1 , блок памяти П и выходной логический преобразователь ЛП2

В зависимости от вектора входных сигналов , выходной логический преобразователь формирует вектор возбуждения памяти. Под вектором понимается совокупность сигналов

Блок памяти выдаёт выходной вектор. ЛП2 формирует вектор управления воздействием в зависимости от вектора входных сигналов и вектора текущего состояния

4)детальная разработка схемы автомата

- разрабатываются комбинационные схемы логических преобразователей и выбирается элементы памяти на Жесткой логике.

В ДА на гибкой логике выбирается тип микропроцессорного контроллера и разрабатывается управляющая программа.

5) детальная разработка принципиальной схемы

-цепи подключения датчиков и органов управления к контроллеру

-цепи подключения элементов автоматики и входных цепей контроллера

-блок питания и защита контроллера и электроавтоматики

1