Вопросы и задания

1. Обоснуйте целесообразность применения в МПСУ микросхем АЦП и ЦАП.

2. Поясните функциональную схему АЦП на 8 каналов.

3. Как определяются цифровые коды, соответствующие аналоговым сигналам АЦП и ЦАП при различных их настройках?

4. Поясните структурную схему цифровой САР с П-регулятором.

5. Как вычислить коэффициент передачи цифрового П-регулятора?

6. Основываясь на схеме, определите адресные пространства микросхем памяти (ПЗУ и ОЗУ), АЦП и ЦАП.

7. Основываясь на схеме, определите адреса ВУ ввода (источников аналоговых сигналов задания и с объекта управления) и вывода (приемника аналогового сигнала), виды команд работы с ВУ.

8. Поясните алгоритм микропроцессорной САР.

9. Поясните исполнение на сигнальном уровне блоков ввода-вывода программы САР.

10. Поясните исполнение на сигнальном уровне арифметических блоков программы САР.

1.17. Выходные каскады мпсу

МП по нагрузочной способности собственных шин допускает непосредственное подключение несколько микросхем серий ТТЛШ и КМОП.

Д ля увеличения нагрузочной способности шин МП по току без изменения уровня напряжения применяются шинные формирователи и приемопередатчики. Применение шинного формирователя типа КР580ВА86 уже рассмотрено во всех предыдущих принципиальных электрических схемах МПСУ. В качестве шинного формирователя могут применяться ИМС типа К555АП6, К555ИП6, К555ИП7 и др. любые схемы, имеющие нагрузочную способность до нескольких десятков миллиампер и трехстабильные выходные шины (рис.1.68).

Задача подключения к выходу МП потребителей с номинальными напряжениями выше 5 В и входными токами от сотен миллиампер до десятков ампер может быть решена применением аналоговых и ключевых усилителей мощности. При выборе схем таких усилителей нужно обеспечить защищенность МПСУ от мощных помех, которые создают сильноточные приемники сигналов. Внешние устройства принято подключать через схемы с гальванической развязкой цепей питания МПСУ и цепей приемников. Наиболее удобна гальваническая развязка на основе оптронов. Входная цепь оптопары содержит светодиод, выходная цепь – фотодиод, фототранзистор, фототиристор. Светодиод можно подключить к выходу шинного формирователя, так как его номинальное напряжение составляет 2…2,5 В, а номинальный ток – 10…20 мА. На схеме показано подключение светодиода оптопары VU к шинному формирователю через ограничительный резистор R1.

На рис.1.69 приведены 3 типовые схемы выходных каскадов, работающие на

нагрузку постоянного тока.

1 -я схема состоит из двухкаскадного усилителя на транзисторах VT1 и VT2, работающих в ключевом режиме. При погашенном светодиоде транзистор оптопары VU1 закрыт, а транзистор VT1 открыт током базы, протекающим через резистор R1. Ток коллектора транзистора VT1 замыкается через резистор R2 на базу транзистора VT2. VT2 открыт, насыщен и его коллекторным током включено реле Р1. При зажженном светодиоде транзистор оптопары открыт и насыщен. Напряжение насыщения U_КЭ.НАС составляет 0,1…0,3 В. Это напряжение, приложенное к эмиттерному переходу транзистора VT1, меньше входного порогового напряжения транзистора, составляющего 0,5…0,7 В. Поэтому VТ1 закрыт, закрыт также транзистор VТ2. Реле Р1 отключено. Эта схема является инвертирующей, так как при входном сигнале 0 реле Р1 включено (состояние 1), а при входном сигнале 1 реле выключено (состояние 0). В целом схема обеспечивает коэффициент усиления по току в сотни раз, а по мощности в 10³…10⁴ раз.

Во 2-й схеме при погашенном светодиоде и закрытом транзисторе оптопары VU1 транзистор VT1 закрыт. Далее по схеме закрыт транзистор VT2 и реле Р1 выключено. При зажженном светодиоде реле Р1 включено.

3-я схема является оптоэлектронным реле и выполнена в виде интегральной микросхемы. При погашенных светодиодах полевые транзисторы с индуцированным каналом закрыты и ток в нагрузке нулевой. При зажженных светодиодах оба полевых транзистора открыты. В нагрузке протекает ток, а на полевых транзисторах падение напряжения не превышает 1,6 В. Для защиты полевых транзисторов от перенапряжения, возникающего за счет электродвижущей силы самоиндукции в момент их закрытия, применяется диод VD1 и варистор R1 с номинальным напряжением 430 или 470 В. Когда напряжение на варисторе достигнет указанных значений, его сопротивление резко уменьшается, шунтируя полевой транзистор, и напряжение на транзисторе будет ограничено номинальным напряжением варистора.

Ниже на рис.1.70 приведены 2 типовые схемы выходных каскадов, работающие на нагрузку переменного тока.

В 1-й схеме при погашенном светодиоде оптопары VU1 транзисторVТ1 закрыт и на управляющем электроде симистора VS1 сигнал нулевой. Симистор закрыт и реле Р1 выключено. При зажженном светодиоде оптопары транзистор VT1 открыт. На резисторе R4 выделяется напряжение, которым симистор открывается при любой полярности переменного напряжения U силовой цепи. Реле Р1 переменного тока включено. Некоторые типы симисторов открываются напряжением положительной полярности на управляющем электроде относительно катода. В таком случае может использоваться рассмотренная схема, в которой изменена полярность напряжения питания U_CC, транзистор VT1 n-p-n типа, а во включении транзистора оптопары нужно поменять местами эмиттер и коллектор.

2-я схема представляет собой оптоэлектронное реле переменного тока в интегральном исполнении. Приемником оптопары является силовой симистор. Существуют также трехфазные оптоэлектронные реле.

С уществуют также силовые транзисторные реле на токи до 2400 А и напряжение до 1700 В. В реле используются биполярные транзисторы с изолированным затвором типа IGBT. Созданы так называемые "интеллектуальные силовые модули", объединяющие в одном корпусе силовой элемент, схему управления и имеющие полную внутреннюю защиту.