книги из ГПНТБ / Филимонов Г.А. Основы цифровых устройств систем управления учебное пособие

управления объектом не может пока реагировать непосредст­ венно на число, записанное кодом, поэтому двоичный код на выходе ЭЦУМ необходимо преобразовать из чисто дискретного представления в непрерывное. В связи с этим в качестве вы­ ходного устройства необходимо иметь преобразователь типа код-аналог, т .е . преобразователь дискретной величины в не­ прерывную / Ц/Н / .

Рассмотрим кратко, в чем состоит принцип программно­ го управления работой ЭЦУМ первого типа.

Машина выполняет ограниченное число основных операций: сложение, вычитание, умножение, перенос числа и ряд логиче­ ских операций. Поэтому решение задачи предварительно сво­ дится к выполнению этих операций. Каждая операция выполня­ ется машиной только под воздействием специального управля­ ющего сигнала - команды.

В общем случае команда представляет собой группу сим­ волов, воспринимаемых машиной. Эта группа символов делится на подгруппы. Одна подгруппа является кодом операции и оп­ ределяет, что должна сделать машина, - характер или вид операции. Остальные подгруппы символов называются адресами и указывают, откуда взять числа для выполнения операции и куда направить результат операции.

Последовательность команд образует программу работы машины. Команды программы кодируются в виде чисел и вводят­ ся в машину вместе с исходными данными и хранятся в ячей­ ках памяти. Помимо команд арифметических и логических опе­ раций машина выполняет ряд команд для связи с управляемыми объектами и ряд команд для специальных проверок поступаю­ щей информации.

Второй тип электронной цифровой управляющей машины построен по принципу машины непрерывного действия, где каж­ дый цифровой блок решает одну определенную задачу. Наибо­ лее универсальной машиной этого типа является интегрирую­ щая машина (цифровой дифференциальный анализатор - ЦДЛ). В отличие от арифметических цифровых машин в интегрирующей

№

Г Л А В А I

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

§ I . Представление величин

Каждая величина или сигнал, передаваемые для управле­ ния, имеют определенное содержание, смысл. Однако форма, в которую облекается один и тот же сигнал, может быть самой различной. Различают физические и математические представ­ ления сигнала*

Под физическим представлением понимают тот или иной физический носитель сигнала: ток, напряжение, угол поворо­ та механического валика и другое.

При математическом представлении величин рассматрива­ ется лишь форма зависимости между первичным сигналом и пре­

представляемой величиной. Он проходит через некоторое зве­ но, называемое преобразователем представления. Выходную величину преобразователя называют несущей функцией.

Значение первичного сигнала определяется по некоторой числовой характеристике несущей функции, например по ам­ плитуде, частоте, фазе. Эта числовая характеристика называ­ ется представлящей величиной. Каждый тип представляющей величины соответствует определенному виду представления.

б/ дискретно-непрерывные представления;

в/ чисто дискретные представления.

При чисто непрерывном представлении можно по представ­

14

ляющей величине найти значение представляемого сигнала в любой момент времени. В простейшем случае преобразователь представления оставляет форму первичного сигнала х без из­ менения с точностью до масштаба. Выходная величина х изме­

Вэтом случае по выходному сигналу преобразователя нельзя узнать все значения первичного сигнала в любой мо­ мент времени, а известны лишь его значения в некоторые дискретные моменты времени.

Вчисто дискретных представлениях представляющие ве­ личины квантованы как по уровню, так и по времени.

Дискретно-непрерывные представления

колебания x(i) . в данном случае значение представляющей величины, т .е . амплитуды, может изменяться непрерывно, но сама амплитуда известна только в дискретные моменты време­

при этом представляющей величиной является высота дискрет­ ных импульсов равной продолжительности) здесь также возмо­ жен любой /непрерывный/ уровень импульсов. По выходному сигналу можно узнать значение входной величины лииь в

15

дискретные моменты времени.

На рис.9 ,б показано двукратно кодированное представ­ ление в виде "пакетов" высокочастотных колебаний. Оно по­ лучается, если функцию рис.9 ,а пропустить через преобразо­ ватель /р и с .8 /. Такое представление можно назвать амплитуд­ но-высотно-импульсным.

На рис.9 ,в показано фазовое представление, где пред­ ставляющей величиной на выходе преобразователя представле­ ния является сдвиг фаз <j).

На рис.9 ,г изображено частотное представление, где представляющей величиной на выходе преобразователя являет­

напряжения/ периода Т. Если импульс существует только в те­

представляющей. Такое представление называется время-имиуль- сным.

27Г ~fГ'

Рассматривая величины в дискретно-непрерывных пред­ ставлениях, нужно различать, как указывалось вначале, три понятия: представляемую величину, представляющую величину и несущую функцию. Несущая функция, проходя через какое-

16

либо звено, определенным образом преобразуется. Однако нас будет интересовать в конечном итоге лишь го преобразование, которому подвергается представляющая величина. Именно связь между представляющими величинами на входе и выходе звена или системы характеризуется ее оператором. Этот оператор совсем не совпадает с оператором того же звена, характери­ зующим зависимость между несущими функциями на входе и вы­ ходе. Последний оператор есть не что иное, как оператор данного звена при чисто непрерывном представлении величин.

Таким образом, одно и то же звено может характеризо­

хождение через него величин в чисто непрерывном представ­ лении. В таком случае оно является колебательным звеном с уравнением

Динамические свойства этого звена выявляются в его переходной функции. Подадим на вход звена единичную функ­ цию U6x(i) /р и с .10,б /. Тогда на выходе появится типичная

переходная функция колебательного звена /р и с .1 0 ,в /. В то же время при амплитудном представлении оператор этого зве­ на совсем другой, чем при непрерывном представлении. Пред­ положим, что несущая частота совпадает с собственной час­

17

тотой gjo контура. Подадим единичную функцию на вход зве­ на /р и с .1 0 ,г /. В данном случае представляющей величиной является амплитуда входного напряжения. Следовательно,имен­ но эта амплитуда должна быть единичной функцией времени,

не играет роли. Важно лишь, чтобы импульсы были достаточ­ но велики и не сливались друг с другом, т .е . чтобы можно было различить два соседних импульса, а также отличить импульс полезного сигнала от каких-либо более слабых им­ пульсов помехи. В данном представлении различают лишь два уровня, соответствующих случаям "есть импульс" или " нет импульса".

Важнейшей группой чисто дискретных представлений яв­ ляются так называемые импульсно-кодовые представления.Осо­ бую роль в импульсно-кодовых представлениях играет группа цифровых представлений. На р и с .II,а показана одновременная

да все разряды числа можно передать одновременно по столь­ ким каналам, сколько разрядов в числе. Такая форма называ­

18

ется параллельной формой цифрового представления.

На р и с ,II,б показана последовательная форма цифрового представления. Здесь сначала в течение первого цикла пере­ дается цифра младшего разряда, затем в течение второго цик­ ла передается цифра второго.разряда и т .д . В данном случае для передачи числа требуется лишь один канал. На р и с .II показана комбинированная /последовательно-параллельная/ форма представления. Для примера показана передача числа 207 в десятичном счислении по трем каналам одновременно. Имеются каналы единиц, десятков и сотен. Однако передача цифры по каждому из каналов производится в последователь­ ной форме.

§ 2. Краткая теория операционного усилителя

Операционным усилителем /ОУ/ называется усилитель с обратной связью, используемый в качестве математической мо­ дели. Сущность обратной связи, как известно, заключается

впередаче части выходного напряжения на вход.

Вобщем случае выходное и входное напряжение усилите­ ля могут быть связаны любой функциональной зависимостью. Обобщенная схема операционного /функционального или решаю­ щего/ усилителя показана на рис.12. В эту схему входит уси­ литель с коэффициентом передачи /усилением по напряжерлю/

Л /

Посредством функциональной обратной связи входное напряжение Ц собственно усилителя связано с выходным на­

пряжением зависимостью

/2/

19