Elektrotehnika_i_elektronika_2008
.pdfЭлектротехника и электроника |
742 |
мети времязадающей цепи, но может быть уменьшена за счет подачи на вход R напряжения низкого уровня при
7.7.3. Цифровые автоматы на логических элементах и триггерах
Рассмотрим однотактные . автоматы. на логических элементах, предназначенные для 'анализа истинности или ложности рaзличных высказываний. Алгоритм синтеза таких 'автоматов можно сформулировать так: дается словесное описание работы автомата; автомат представляют в виде так называемого «черного ящика» и .указыва-
ют все его входы и выходы; составляют таблицу истинности; запи-
сьУвают структурные формулы для каждого выхода; эти формулы по
возможности упрощают; составляют функциональную, в затем принципиальную схемы автомата.
Рассмотрим несколько примеров.
Пусть в трехэтажном доме лестничная клетка освещается . одной
лампочкой. На каждом из этажей есть выключатели SA A , SA B, SA^.
Необходимо спроектировать устройство включения и выключения освещения переключением любого из выключателей (независимо от положения остальных).. Обозначим состояние лампы функцией Уи будем считать, что если лампа горит, Y. 1, a если нет, то У= 0. Вктцоче7нному тумблеру соответствует уровень логического 0, a выключённому ; уровень логической - 1. Тогда таблица истинности (табл. 7.12) для этого автомата будет иметь вид
|
|
|
|
Таблица истинности |
|
|
|
Таблица 7.12 |
|||
|
|
_ |
|
|
|
|
|
||||
А |
в |
c |
Y |
А |
|
в |
|
c |
Y |
||
" ' |
|
|
|||||||||
0 |
0 |
|
0 |
. |
0 |
1 |
|
.1 |
|
0 |
0 ' |
.1' |
0 |
|
0 |
. |
^1 |
^ 0 |
- |
1 . |
- |
1 |
0 . |
.0 |
..•1 |
|
0 |
|
' 1 |
1 |
|
0 |
|
1 |
0 |
0 |
0' |
1 |
|
1 |
1 |
|
'1 |
' |
1 |
1 |
|
Чтобы составить структурную формулу автомата по таблице истинности используют следующие правила, из таблицыистинности выбирают те строки, для которых функция У = 1, для каждой выбранной строки записывают конъюнкции входных величин, значения которых равны 1, и диверсий величин равных 0, .так как У = 1 при любой из указанных комбинаций, то составляя дизъюнкцию зам писанных конъюнкций для выбранных строк таблицы, yпрощaют полученную формулу. .
745 . |
: • Глава 7. Основы элехтроник,и |
7.8. 'Миi ^ : оп о ёссоР. ные сР едства
.Р Р ц
7.8.1. Идеaльный. операционныйP Уусилитель(ОУ)
Перед тем как познакомиться co схемами применения, рассмотрим идеaльный ОУ. Идеализация позволит легко вывести основные уравнения для коэффициента передачи К ', учесть влияние основных параметpов реального ОУ, i также поможет описать принцип
работы различных схем. _
Операционный усилитель, как правило, имеет дифференциальный вход и одиночный выход. Усиливается разность напряжений, приложенных к обоим входам. Если увеличение входного напряжения относительно общей, точки вызывает уменьшение выходного на-
пряжения, то считают этот вход инверсным (инвертирующнм). Если этот же сигнал вызывает увеличение выходного напряжения - вход неинверсный (неинвертирующий). Соответственно. на схемах
1
эти входы обозначают знаками «--» и «+».' Дaлее инверсный вход будем называть «вход (--)», а неинверсный -=- «вход ( +)».
Для идеального ОУ справедливы следующие допущения:
--бесконечно большой коэффициент усиления (K - оо);
-бесконечно большое входное сопротивление (R ---> со);
нулевое выходное сопротивление (R -+ 0);
-бесконечная ширина полосы пропускания;
--нулевое выходное напряжение при нулевом входном сигнале. Из приведенных допyщений •вытекают два основных свойства ОУ:
входные токи пренебрежимо малы; дифференциальное входное на-
пряжение равно нулю. Используя .эти свойства идеального ОУ, можно проводить в первом[ приближении анализ большинства конкретных схем включения ОУ.
Рассмотрим рис. 7.90, где изображен. идеaльный ОУ, на вход (-)
кoторого подается сигнал Ивх1 , . a на вход (+) - U^; евх — :дифф^рен-
циальное напряжение междy входами.
По закону Кирхгофа имеем следующую систему уравнений:
U1 — I1 R1 + евк — U2 " 0;
|
Ивх 1 — I1 R 1 — I2R2 — U,»" 0. |
С учетом того, что г = 0 и евх = 0, найдем: |
|
U |
R2 Uex1/R + (R2/R1 + 1) U. |
Это выражение часто называют основным уравнением идёяль- |
|
ного ОУ. Вывод коэффициента передачи ОУ c учетом основных
параметров -= громоздкая задача. в литературе имеются эти выво-
ды, выполненные различными методами. в дальнейшем будут использованы некоторые результаты этих выводов. .
Электротехника и электpоника |
748 |
в заключение приведем формулу для расчетa относительной стабильностй ' коэффициента передачи от изменений коэффициента
усиления ОУ:
Ки 1+К/Ки
Очевидно, что любые изменения собственного коэффициента
усиления ОУ снижаются в K/K„ раз, т e. на значение коэффициента.
передачи по петле ОС.
.7.8.3. Heинвepтиpyющий усилитель
Коэффициент передачи нeиi-шepтиpyющeгo усилителя, (рис. 7.9 определяется при' = 0:
K„=R2±1,
1
. Входное сопротивление усилителя
1
АВХ ` .R3 + К,' / КАВХ + 1 / АсФ
где АВх — входное сопротивление ОУ без ОС; А^Ф -- входное co противление ОУ по синфазному сигналу, измеренное на входе (+)
относительно земли или' общей точки:
Обычно Асф намного превышает А вх. На низких, частотах это сопротивление составляет примерно 100 МОм. ' Тогда -.
вх ^,- з ± КАвх .
^
Ки
Выходное сопротивление .
АВЫХ ВЫХ - 1.+ •К
и
"\
Погрешности неинвеpтиpyющегo усилителя определяются ypoвне=
ниями выше, если в них вместо -- UBXR2 jR1 подстaвить UBX(R2 f Ri + 1).
7.8.4. Повторитель напряжения
1
В :некоторых применениях ОУ требуется согласовать высокое внутреннее сопротивление источника сигнала с низким сопротивлением нагрузки. дтгя этой цели используётся повторитель напря-
749 Глава 7. Основы элёктроники
жения (рис. 7.91, в), представляющий собой неинвертирующий yсилитель, в котором R1 отсутствует, a R2 закорочено:
Коэффициент передачи. повторителя К'. = 1.
Входное сопротивление .R |
|
1 |
|
|
t\ кАвх1. + АСФ 1 |
||||
|
||||
^ |
— |
вых |
• |
|
. Вь.гходное сопротивление Rвых^_ |
А |
|||
^
78.5. Регулировка yсиления
Если один из резнсторов R1 или R2 в схемах на рис. 7.91 сделать
переменным, то можно регулировать коэффициент передачи. Такая регулировка имеет следующие недостатки:. ..
—нaрyшается установленный режим по постоянному току;
—при изменении R1 меняется входное сопротивление усилите-
ля в инвертирующем режиме; регулировка нелинейна. . Для выравнивания сопротнвлений внешних цепей, присоеди-
няемых ко входам оУ, можно рекомендовать схему на рис. 7.92, a с
дискретной установкой коэффициента передачи. С помощью переключателя можно устанавливать три значения К:
|
(R1 + R4 + R6) (R1 + R4 -} .R6) |
1И . |
|||
|
|
R1 |
' |
(14 +R4) |
|
Резисторы А2 |
, R5 |
|
|||
и R7 предназначены для выравнивания со- |
|||||
'противлений. |
|
|
'. |
. |
|
Приведена схема (рис. 7.92, 6) регулировки усиления без изменения режима по постоянному току. При 'неизменной отрицательной 4С c помощью потенциометра 'R2 изменяется глубина положительной ОС. При , этом значения приведенного ко входу напряжения смещения нyлевого уровня и подавления синфазного сигнала не изменяются при регулировке усиления. Выходное напряжение
U 1 _. (иг -- UL)2R2 1 + R1
где m -- относительное перемещение установки движка потенцио-
метpа. .
B схеме на .рис. 7.93, в усиление регулируется c помощью потёнциометра R3, который изменяет значение выходного сигнала, под ступающего в петлю обратной связи. Большое преимущество этой