Релейный орган ро на базе интегрального Триггера Шмидта (тш)

ТШ – это регениративное (самовосстанавливающееся) устройство, имеющее скачкообразную гистерезисную характеристику управления

Т Ш – выполняется на базе двух-каскадного усилителя с положи-тельной обратной связью.Это несимметричные триггеры.

ТШ выпускаются в виде самостоятельных ИМС (К- 155 ТЛ, К – 561 ТЛ) где ТЛ это ТШ. В основе интегральных ТШ на биполярных транзисторах лежит двухкаскадный усилитель с обратной связью (ОС) по току. В последнее время большое применение находят ИМС на основа полевых транзисторов со структурой МОП (Ме→окись→п/пров). При этом в полной мере их достоинства раскрываются при использовании транзисторов с раз-ным типом производительности каналов. Такие структуры называются комплимен-тарными (КМОП). ТШ со структурой КМОП, серия 561, 564 обладают отличными эксплуатационными параметрами. Они имеют: повышенное входное сопротивление; малое выходное сопротивление; малую потребляемую мощность; широкие пределы напряжения питания; повышенную помехоустойчивость; имеют хорошую температурную стабильность; е_у.ср и е_у.в нарастают практически линейно, соотвествен-но от 3 до 7, при увеличении напряжения питания до 5…15 В.

ТШ могут выполнять роль релейного органа полу- проводниковых реле (ПР). ПР с релейным органом на ТШ – наиболее простые и надежные.

Релейный орган на интегральных логических элементах

Если интегральный Триггер Шмидта не удовлетворяет по параметрам е_у.ср, е_у.в, К_В, то разрабатываются релейные органы на логических элементах (ЛЭ).

Основные параметры логических элементов на основе МОП структуры: 1) R_ВХ=∞; 2)R_вых≈0; 3) U_вых≈U_пит≈0; 4) Пороговое напряжение U_пор≈0,5U_пит

Схема:

Здесь релейный орган РО реализуется на двух последовательно соединенных логических элементах (ЛЭ). При этом выход реле соединяется с входным делителем R₁R₂, который образует цепь обратной связи. В сопротивление R₁ включено внутреннее сопротивление источника. Релейный гистерезисный вид характеристики управления схемы обеспечивается зависимостью напряжения на входе первого логичес-кого элемента U_ВХ от выходного напряжения U_ВЫХ. U_ВЫХ при переключении меняется скачком. U_вых= U_вых¹≈U_П при переключении U_ВХ1 меняется на величину ∆ U_ВХ1 U_вых= U_вых⁰≈0

РАБОТА СХЕМЫ РЕЛЕ: При малом сигнале управления е_у, когда U_вх1< U_пор, логичес-кие элементы остаются в исходном состоянии, при котором U_вых=U_вых⁰≈0. В этом состо-янии напряжение U_вх1 линейно нарастает при увеличении сигнала управления е_у.

- закон изменения напряжения на входе первого логического элемента

Когда U_вх1 достигает порогового значения, т.е. U_вх= U_пор=0,5 U_пит происходит переключение логических элементов и на выходе РО появляется сигнал высокого уровня. Напряжение срабатывания: . Новое устойчивое состояние сохранится, пока U_вх1>U_пор . По методу суперпозиций:

; ;

е_у.п= е_у.ср- е_у.в=

Регулирование: 1) Путём суммиро­вания R₁ и R₁ ; 2) Независимое регулирование напряжения срабатывания и возврата – достигается путем разделения цепи обратной связи для начального и конечного состояний с помощью диодов и сопротивлений (на. рис)

ИЗМЕНЕНИЕ ХАР-КИ УПРАВЛЕНИЯ: 1)рис: 2) увеличить R2 → уменьшится ширина петли

Релейный орган (РО) на операционном усилителе.

При необходимости создания полупроводниковых реле с повышенной стабильностью и точностью напряжений срабатывания и возврата е_у.ср и е_у.в, релейный орган выполняется на операционном усилителе (ОУ). ОУ – это дифференциальный усилитель постоянного тока с критически идеальными параметрами: коэффициент усиления К_у→∞, R_вх→∞, R_вых→0; перевод ОУ в релейный режим работы осуществляется введением положитель-ной обратной связи, путём подачи напряжения обратной связи U_ос на его прямой вход. Характеристика управления неинвертирующего ОУ (сигнал управления подается на прямой вход). Переключение ОУ происходит в момент равенства: U_нн= U_пр

Р азные напряжения срабатывания и напряжения возврата обеспечиваются скачкообразным изменением напряжения обратной связи U_ОС, т.е. напряжением на одном из входов (прямом).

Выходное напряжение ОУ U_{вых.ОУ.мах}≈ U_пит.

Электрическая схема замыкающего РО:

При срабатывании выходное напряжение U_вых меняется от минимального значения до максимального. На схеме U_ОС формируется на резисторе R5 делителя напряжен. R4 - R5 и подаётся на прямой вход ОУ. НА этот же вход подаётся управляющий сигнал е_у, т.е. релейный орган РО выполнен на неинвертирующем ОУ. На инвертирующий вход подаётся напряжение смещения U_СМ, которое формируется на резисторе R1 делителя напряжения R1 – R2 ; сам делитель подключен к «+» шине источника питания. Напряжение на инвертирующем входе

При е_у=0 U_ИН – U_СМ положительное и по модулю U_СМ> U_ПР и тогда это напряжение будет больше на прямом входе. Поэтому U_вых.ОУ будет отрицательным, U_вых.ОУ ≈- U_П, поэтому напряжение в точке 1: U₁= - U_СТ.VD1; U_вых.ОУ= - U_СТ.пр = - U_СТ2 .

U_пр = U_ОС = ; при увеличении сигнала управления е_У напряжение на прямом входе U_пр будет линейно возрастать по соотношению будет равно:

, пока е_У< е_У.СР.

При е_У=е_У.СР U_ИН = U_ПР, происходит переключение ОУ, в результате U_вых.ОУ=+ U_П, при этом скачком меняется напряжение на цепи ОС ; U₁= + U_СТ; U_вых.ОУ= +U_СТ;

U_ОС = ; - скачком возрастает на 2 U_ОС – это новое устойчивое положение релейного органа, которое сохраняется при всех значениях е_У >е_УВ. Напряжение срабатывания и возврата определяются из условия переключения ОУ: ;

; напряжение возврата:

; ;

Отсюда находим напряжении переключения:

Регулирование е_У ,е_УВ осуществляется путем изменения сопротивления резистора R5

1 ) R5=0, U_ОС=0; U_УП =0;

е_УСР =е_УВ= U^*_СМ; -приведенное к напряжению управления, напряжение смещения.

2) R5 повышается (см. график).