11. Пример выполнения творческого задания
Задание. Спроектировать интегратор сигнала ошибки, формирующий 12-разрядный код управления Nу при подаче на его входы 12-разрядного кода задатчика Nз и 12-разрядного кода сигнала обратной связи Nос (рис. 11.1).
Решение. Структурная схема цифрового интегратора показана на рис. 11.2. Схема вычитания формирует модуль и знак сигнала ошибки. Частота импульсов на выходе преобразователя код-частота пропорциональна модулю сигнала ошибки и зависит от частоты тактового генератора G. Собственно интегратор выполнен на реверсивном двоичном счетчике. Направление интегрирования зависит от знака сигнала ошибки, скорость – от модуля сигнала ошибки. При совпадении кодов задатчика и сигнала обратной связи счет прекращается. На выходе реверсивного счетчика формируется код управления Nу.
Функциональная
схема проектируемого устройства
приведена на рис. 11.3. На входы 12-разрядного
сумматора подаются код задатчика Nз
и инверсный код сигнала обратной связи.
При Nз>Nос
формируется единичный сигнал переноса
Р,
элементы «Исключающее ИЛИ» работают
как повторители и
,
где
.
Сигнал с частотойf*N/212
поступает на суммирующий вход счетчика
и выходной код Nу
растет. Исполнительный орган системы
автоматического управления вызывает
рост регулируемой величины и растет
сигнал обратной связи, пока не будет
выполнено условие Nз=Nос.
Если счетчик достиг максимального
состояния Nу=4095
(единицы во всех 12 разрядах), а на
суммирующий вход продолжают поступать
счетные импульсы, в счетчике принудительно
фиксируется Nу=4095
(сигнал переноса загружает в него число
FFFH
со входов предустановки).
При
Nз≤Nос
логические элементы «Исключающее ИЛИ»
работают как инверторы (Р=0)
и
.
Импульсы поступают на вычитающий вход
реверсивного счетчика, вызывая уменьшениеNу
и регулируемой величины. Если счетчик
достигает минимального кода Nу=0,
а на вычитающий вход продолжают поступать
счетные импульсы, сигнал заема (≤0)
принудительно сбрасывает счетчик в
нуль. Изменение частоты f
эквивалентно изменению постоянной
времени интегратора. Уменьшением f
можно добиться устойчивости замкнутой
системы автоматического регулирования.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Условные графические обозначения микросхем
