книги / Физические основы электроники
..pdfИмпульс с выхода генератора тактовых импульсов (ГТИ) обнуляет счетчик, запускает генератор линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) и переключает триггер в состояние Q = 1. Сигналом Q = 1 генератор счетных импульсов (ГСИ) через конъюнктор подключается к счетчику. Когда нарастающее напряжение ГЛИН станет равным преобразующему напря жению Uви, на выходе компаратора появится логическая 1, которая переключит триггер в состояние Q = 0 и прервет связь ГСИ со счетчиком.
Код, устанавливающийся на выходе счетчика, — цифро вой эквивалент аналогового входного напряжения. С измене нием UBX изменяется и код на выходе счетчика. Временные диаграммы (рис. 9.73) иллюстрируют описанные процессы.
На выходе триггера формируются «временные ворота». Начало их соответствует тактовому импульсу, а конец — по явлению 1 на выходе компаратора, когда наступает равенство
t/глин — t/вх.
Таким образом, длительность «временных ворот» про порциональна значению входного напряжения. «Временные ворота» заполняются счетными импульсами стабильной час тоты, поэтому ИХ ЧИСЛО пропорционально UBX.
АЦП уравновешивающего преобразования. Работа такого преобразователя (рис. 9.74) сводится к следующему. Счетные импульсы заполняют счетчик, на выходе которого формиру ется код с нарастающим весом. Этот код поступает на ЦАП, напряжение на выходе которого увеличивается. Когда оно сра вняется с входным напряжением, доступ импульсов к счетчи ку прекращается. Код, устанавливающийся при этом на счет чике, является цифровым эквивалентом напряжения на входе ЦАП, а следовательно, и напряжения UBX. Преобразование начинается с обнуления счетчика импульсом генератора так товых импульсов ГТИ. После этого напряжение на входе ЦАП становится равным 0 — на выходе компаратора логиче ская 1, обеспечивающая поступление счетных импульсов от генератора счетных импульсов ГСИ через конъюнктор на сче-
V ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////M
Рис. 9.74 '//////////////////////////////////////У&////////////////^^^^
тчик. Когда напряжение на выходе ЦАП становится практи чески равным ит, компаратор переключится и логическим О на выходе разъединит ГСИ и счетчик.
9.15. Программируемые контроллеры
Программируемые контроллеры (комавдоаппараты) пред назначены для замены традиционных устройств электроавто матики и, в отличие от последних, являются универсальными и специализируются путем программирования.
Программируемые контроллеры имеют специфические особенности, отличающие их от обычных управляющих ми ни-ЭВМ.
1. Они, как правило, производят только логические опе рации, нет развитых арифметических операций, нет отрица тельных и дробных чисел и т.п. Из арифметических операций обычно осуществляют только счет импульсов.
2.Облегченное программирование по принципиальной схеме, логическим (булевым) выражением и на простейшем алгоритмическом языке. Программирование может осущест влять цеховой обслуживающий персонал без специальной подготовки в области программирования ЭВМ.
3.Возможность использования непосредственно в цехо вых условиях (большая помехозащищенность; развязка от
внешних цепей оптронами, ферритовыми трансформаторами и т.п.; расширенный диапазон допустимых условий эксплуа тации и Т.Д.).
4.Модульность построения (входы, выходы и объем па мяти наращивается с определенным шагом).
5.Переналадка программы контроллеров производится
редко.
6.По сложности они находятся между мини-ЭВМ и схе мами электроавтоматики. Они имеют меньший объем элек троники и меньшую емкость запоминающих устройств, чем мини-ЭВМ.
7.Они снабжаются вспомогательными устройствами, по зволяющими обеспечивать выполнение дополнительных фун кций. К ним относятся таймеры, обеспечивающие выдержку времени, счетчики импульсов и т.п.
Рассмотрим типичную структурную схему программи руемого контроллера (рис. 9.75).
Контроллер состоит из центрального процессора — управляющего устройства; программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), в котором запоминается программа; входного и выходного регистров с устройствами
сопряжения с выходными датчиками и исполнительными уст ройствами на выходе; сканатора (генератора тактовых им пульсов). К контроллеру может подключаться программная панель (загрузчик программы). В режиме записи программы управляющая программа набирается на программной панели и записывается (загружается в ППЗУ). В режиме работы сканатор поочередно подключается к центральному процессору, опрашивает входы (разряды входного регистра), где по про грамме, записанной в ППЗУ, над ними производятся задан ные логические операции, преобразующие состояние входов в состояние выходов. Если состояние входов не изменилось по сравнению с предыдущим циклом опроса, то центральный процессор подтверждает текущее состояние выходов, а если состояние входов изменилось, то процессор изменяет состоя ние выходов согласно записанной в ППЗУ программе.
Первой характерной особенностью схем программируе мых контроллеров является побитовая обработка данных. Вследствие этого центральный процессор контроллера строят по схеме однобитового логического процессора.
Второй характерной особенностью схем программируе мых контроллеров является наличие сканатора, вследствие чего контроллер работает в режиме непрерывного сканирова ния, т.е. поочередного опроса всех своих логических входов.
Третьей характерной особенностью схем программируе мых контроллеров является наличие в них устройств согласо вания и гальванических развязок входных сигналов, согласо вания и усиления входных команд.
В большинстве типов современных программируемых контроллеров предусмотрены три вида задания программы: по принципиальным релейным схемам; вводом логических (булевых ) выражений; или программой, записанной на языке символического кодирования. В качестве примера можно привести программируемые контроллеры фирмы «Модикон» серии 184, 284, 384.
Контрольные вопросы
1.Дайте определение понятия «импульс».
2.Приведите классификацию импульсов по форме.
3.В чем различие между видеоимпульсами и радиоимпульсами?
4.Перечислите параметры импульса.
5.Назовите параметры последовательности импульсов.
6.Как можно представить сигнал в импульсной технике?
7.Дайте определение понятия «периодический сигнал».
8.Разложите с помощью ряда Фурье периодический сигнал.'
9.Что такое спектр сигнала, ширина спектра?
10.С какой степенью точности на практике воспроизводится прямо
угольный импульс?
11.Поясните особенности работы транзистора в импульсном режиме.
12.Перечислите основные базовые логические элементы, нарисуйте
обозначение и поясните их работу.
13.Что собой представляет дифференцирующая цепь? Принцип рабо ты и область применения.
14.Что собой представляет интегрирующая цепь? Принцип работы и
область применения.
15.Особенности работы дифференциаторов и интеграторов на опера ционных усилителях?
16.Нарисуйте схему и поясните работу ограничителей на микросхе мах операционных усилителей.
17.Дайте определение релаксационным колебаниям. Виды релакса
ционных генераторов.
18.Виды мультивибраторов. Область применения.
19.Поясните работу мультивибратора в автоколебательном режиме.
20.Перечислите основные параметры колебаний мультивибратора.
21.Нарисуйте схему и поясните особенности работы мультивибрато ра с корректирующими диодами.
22.Что собой представляет ждущий мультивибратор?
23.Дайте классификацию мультивибраторов по исполнению.
24.Особенности работы ждущего мультивибратора.
25.Особенности блокинг-генераторов и область их применения.
26.Режимы работы блокинг-генераторов.
27.Что такое триггер? Область применения триггеров.
28.Дайте классификацию триггеров.
29.Поясните работу триггера с внешним смещением.
30.Работа схемы триггера с автоматическим смещением.
31.Приведите примеры обозначения различных триггеров в схемо
технике.
32.Область применения, устройство и принцип работы несимметрич ного триггера.
33.Перечислите способы запуска триггеров и расскажите об их осо бенностях.
34.Что такое быстродействие триггера? Область применения быстро действующих триггеров.
35.Особенности интегральных триггеров.
36.Применение счетчиков импульсов.
37.Принцип работы суммирующего асинхронного счетчика.
38.Для чего предназначен регистр и из каких элементов он строится?
39.Расскажите о работе сдвигового регистра.
40.Для чего служат дешифраторы и шифраторы?
41.Принцип построения дешифраторов и шифраторов. Привести практические примеры.
42.Особенности построения и работы распределителей.
43.Особенности построения и работы коммутаторов.
44.Назначение, принцип построения и работа цифроаналоговых пре образователей (ЦАП).
45.Назначение, принцип построения и работа аналого-цифровых преобразователей (АЦП).
46.Область применения программируемых контроллеров.
47.Перечислите особенности программируемых контроллеров.
48.Приведите типичную схему программируемого контроллера, по ясните его устройство и принцип работы.
17. Интегральные микросхемы / Б.В. Тарабрин, Л.Ф. Лунин, Ю.Н.
Смирнов и др. — М : Радио и Связь, 1983.
18.Романычева Э.Т., Иванова А.К., Куликов А.С., Новикова Т.П. Раз
работка и оформление конструкторской документации РЭА. — М.: Радио
иСвязь, 1984.
19.Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электри
ческих схем по ЕСКД. — М.: Изд-во стандартов, 1985.
20. Белопольский И.И. Источники питания радиоустройств. — М.:
Энергия, 1971.
21. Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. — М.: Высшая шко
ла, 1979.
22. Грумбина А.Б. Электрические машины и источники питания ра
диоэлектронных устройств. — М.: Энергоатом издат, 1990.
23. Артамонов Б.И., Бокуняев А.А. Источники электропитания радио
устройств. — М : Энергоатом издат, 1982.
24. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. — М.:
Энергоатомиздат, 1988.
25. Котлярский А.И., Миклашевский С.П., Наумкина Л.Г., Павленко
В.А. Промышленная электроника. — М : Недра, 1984.
26. Бедрековский М.А., Косырбасов А.А., Мальцев П.П. Интегральные
микросхемы (Взаимозаменяемость и аналоги): Справочник. — М.: Энерго атомиздат, 1991.
27.Нефедов А.В., Гордеева В.И. Отечественные полупроводниковые
приборы и их зарубежные аналоги. — М : Энергия, 1978.
28.Срибнер Л.А. Программируемые устройства автоматики. — Киев:
Техника, 1982.
5.11. Операционные усилители |
149 |
5.12. Избирательные RC-усилители ................................................................... |
150 |
Глава 6 . Г е н е р а т о р ы а а р м о н и ч е ск и х к о л е б а н и й ................... |
155 |
6.1. Генераторы типа R C ........................................................................................ |
155 |
6.2. Генераторы LC на транзисторах................................................................. |
161 |
6.3. Стабилизация частоты автогенераторов.................................................. |
164 |
Глава 7 . В ы п р я м и т е л и и с т а б и л и з а т о р ы ................................. |
167 |
7.1. Однофазные выпрямители.............................................................................. |
167 |
7.2. Сглаживающие фильтры ................................................................................ |
173 |
7.3. Работа выпрямителя на сложную нагрузку............................................. |
177 |
7.4. Умножители напряжения................................................................................ |
183 |
7.5. Трехфазные выпрямители .............................................................................. |
185 |
7.6. Управляемые выпрямители ........................................................................... |
192 |
7.7. Стабилизаторы напряжения.......................................................................... |
200 |
Глава 8« П р е о б р а з о в а т е л и п о с т о я н н о г о н а п р я ж ен и я ..... |
211 |
8.1. Общие сведения ................................................................................................. |
211 |
8.2. Полупроводниковые преобразователи с самовозбуждением............. |
212 |
8.3. Полупроводниковые преобразователи напряжения с независимым |
|
возбуждением ............................................................................................................. |
214 |
8.4. Преобразователи на тиристорах (инверторы тока и напряжения).... |
215 |
Глава 9 . И м п у л ь сн а я и ц и ф р о в а я т е х н и к а ................................. |
217 |
9.1. Сигналы импульсных и цифровых устройств ........................................ |
217 |
9.2. Работа транзистора в импульсном реж им е............................................. |
222 |
9.3. Логические элементы и реализация логических функций.................. |
224 |
9.4. Дифференцирующие и интегрирующие цепи ........................................ |
229 |
9.5. Интеграторы и дифференциаторы на операционных усилителях.... |
237 |
9.6. Ограничители в микросхемах операционных усилителей.................. |
239 |
9.7. Мультивибраторы............................................................................................ |
242 |
9.8. Блокинг-генераторы ....................................................................................... |
252 |
9.9. Триггеры ............................................................................................................. |
256 |
9.10. Счетчики............................................................................................................ |
268 |
9.11. Регистры ............................................................................................................ |
271 |
9.12. Дешифраторы и шифраторы...................................................................... |
273 |
9.13. Распределители и коммутаторы................................................................ |
275 |
9.14. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи .............. |
277 |
9.15. Микропроцессорные контроллеры ......................................................... |
282 |
Список литературы.................................................................................................. |
287 |