Квазиустойчивое состояние

Наиболее часто встречающийся комплекс свойств изображается с помощью квазистатической градуировочной характеристики. Для этого предлагается снова сопоставлять по определенному способу отдельные погрешности, рассмотренные ранее.

Наилучшее описание получается тогда, когда вообще не требуется заранее применять сложные методы анализа и синтеза. Это бывает тогда, когда принимают во внимание непосредственно график-погрешности квазистатической градуировочной характеристики [уравнение (2.19)]

2.49. График погрешности квазистатической градуировочной характеристики (по результатам измерения).

Свойства пластичности материала являются существенной причиной погрешностей квазистатической градуировочной характеристики (гистерезис и невоспроизводимость), возникающих в датчиках, и ослабления напряжений. Они описаны в разд. 2.2.2.3. Особо можно добавить следующее [24, 65, 66]:

Эквивалентная схема и специфичная электрическая схема. Квазистатической градуировочной характеристике датчика соответствует эквивалентная схема, обозначенная К. А на 3.36. Механическая часть характеризуется податливостью ПР упругого элемента, а электрическая часть сопротивлениями /?i(l) — Rn(fy> зависящими от положения контактов, каждое из которых может принимать соответственно два значения ( 8.33). Механическая и электрическая части полностью развязаны.

Эквивалентная схема и специфичная электрическая схема. Квазистатической градуировочной характеристике датчика соответствует эквивалентная схема, обозначенная К. А на 3.40. Механическая часть характеризуется податливостью ПР упругого элемента, а также преобразователя перемещения и, а электрическая часть — сопротивлением Rfe'), зависящим от перемещения контакта, а также общим сопротивлением ^0. Связи между обеими частями отсутствуют.

Эквивалентная схема и специфичная схема. Для квазистатической градуировочной характеристики действительны эквивалентные схемы, приведенные на 3.49. Механическая часть характеризуется податливостью упругого элемента пр и практически не зависит от электрических процессов. В электрической части, наряду с зависимостью индуктивных сопротивлений от перемещения, необходимо учитывать также аналогичную зависимость омических сопротивлений.

Эквивалентная схема и специфичные схемы. Квазистатической градуировочной характеристике соответствует эквивалентная схема на 3.60. Струнные датчики имеют 3 практически развязанные цепи; входную механическую цепь, которая характеризуется податливостью ПР упругого элемента; питающую цепь, которая по-

Линеаризация квазистатической градуировочной характеристики может быть осуществлена также методом сравнения с мерой. Для этого в качестве меры используется частота другого датчика с одинаковой виброструной, которая может изменяться регулировочным винтом ( 3.61). Винт перемещается при измерении так, чтобы установить равенство частот на приборе, предназначенном для сравнения частот (например, на осциллографе); в этом случае угол перемещения а пропорционален силе. Недостатком этого способа является очень плохая динамическая характеристика, и он едва ли еще применяется. \

ческих параметров при включении датчика в схему, а также изменение двух параметров квазистатической градуировочной зависимости. Резисторы, включаемые дополнительно к тензорезисторам R1— /?4, имеют следующие назначения:

Датчики с продольными упругими элементами. При соответствующих деформациях (&i= е3= е, е2= е4= — ve) здесь получается сложное выражение для квазистатической градуировочной характеристики. Погрешность линейности из этого выражения при проведении теоретической прямой через опорные точки имеет вид

В ждущем режиме схема имеет одно устойчивое состояние, в котором может находиться неограниченно долго. Под действием короткого запускающего внешнего импульса схема скачком переходит в квазиустойчивое состояние, а затем самостоятельно возвращается в исходное состояние, формируя импульс заданной длительности.

После момента времени ^ конденсатор С1 начинает заряжаться с постоянной времени тзар 1 =R1C1, а напряжение t/BX j стремится к нулю с той же постоянной времени. По достижении напряжением Unx j порогового значения t/nopcx, при котором переключается микросхема Э15 напряжение ?/вых скачком изменяется до значения, соответствующего логической единице, т.е. UBblxl(t2)=U^bm, что приводит к изменению напряжения С/вх2 (t2)= U»m, а следовательно, ^вых2(?2)= ^°ых- Таким образом, мультивибратор переходит в следующее квазиустойчивое состояние, за время которого происходят заряд конденсатора С2 и изменение напряжения ?/вх 2 с постоянной времени тзар2 = Л2С2. При Um2(t3) = = ^пор сх мультивибратор переходит в новое квазиустойчивое состояние, во время которого заряжается конденсатор С\, т. е. цикл повторяется.

При подаче в момент времени t0 на вход мультивибратора отрицательного импульса, обычно прямоугольной формы, схема скачком переходит ?, квазиустойчивое состояние, для которого ?/„,,,„= -Е0Тр • Чтобы исключить влияние входного сигнала на работу схемы, применены цепь запуска С\ , R3 и диод VD2. В момент времени /0 диод VD1 закрывается и конденсатор С начинает заряжаться с постоянной времени т = /?С (диод VD закрыт). Напряжение на нем стремится к значению Е~гр по экспоненте с той же постоянной времени.

телыюго потенциала. Поскольку напряжение на конденсаторе Cei мгновенно измениться не может, то это приращение прикладывается к базе транзистора Т^, подзапирая его. Коллекторный ток /К2 при этом уменьшится, напряжение на коллекторе транзистора Ту станет более отрицательным и, передаваясь через конденсатор С6-2 на базу транзистора Т\, еще более отпирает его, увеличивая ток /К. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор Т\ входит в режим насыщения, а транзистор Тч — в режим отсечки. Схема переходит в о/но из своих временных устойчивых состояний (квазиустойчивое состояние). При этом открытое состояние транзистора Т\ обеспечивается смещением от источника Ек через резистор /?в, а запертое состояние транзистора Г2 — положительным напряжением на конденсаторе С(,\ (Uс.,,, — ^62 > 0), который через открытый транзистор Т\ включен в промежутке база — эмиттер транзистора 7Y На временных графиках ( 6.24,6) описанные процессы соответствуют моменту времени / = 0. Теперь конденсатор С62 быстро заряжается по цепи + ?к — эмиттер — база Т\ — С62 — RK2 — Е*. до напряжения ?к. Конденсатор Cai, заряженный в предыдущий период, перезаряжается через резистор /?в2 и открытый транзистор Т\ током источника питания ?к, и напряжение на нем стремится уменьшиться до — ?к ( 6.24, б). В момент времени t\ напряжение UCe, = Uuv меняет знак, что вызывает отпирание транзистора Тч и появление тока /К2. Увеличение тока /К2 приводит к процессу, аналогичному описанному при увеличении тока /К. В результате транзистор 7*2 войдет в режим насыщения, а транзистор Т\ — в режим отсечки (второе временно устойчивое состояние). В промежуток времени t\ — ti происходит зарядка конденсатора Cei и перезарядка

Главным классификационным признаком генераторов прямоугольных импульсов является характер равновесного состояния: длительно устойчивое и квазиустойчивое (почти устойчивое). В длительно устойчивом состоянии генератор может находиться сколь угодно долго и вывести его из этого состояния может лишь внешнее воздействие. Квазиустойчивое состояние сохраняется в течение конечного времени, определяемого внутренними параметрами и структурой самого генератора. Для перехода таких генераторов из одного устойчивого состояния в другое не требуется внешних воздействий.

В длительно устойчивом состоянии устройство может находиться сколь угодно долго. Вывести его из этого состояния равновесия и перевести в другое может только внешнее воздействие, например поданный извне сигнал, называемый запускающим. Квазиустойчивое состояние может существовать только конечное время, определяемое внутренними параметрами и структурой генератора. По истечении указанного времени устройство самостоятельно, без использования каких-либо внешних сигналов, переходит в другое состояние равновесия. В зависимости от характера устойчивых состояний генераторы прямоугольных импульсов делятся на бистабильные, моностабильные и ас-табильные.

состоянии равновесия (состоянии «О» на 6.3). Запускающий импульс переводит генератор в квазиустойчивое состояние равновесия «1». Однако в этом состоянии генератор может находиться только конечное время т, после чего автоматически возвращается в состояние «О». Моностабильный генератор называют также ждущим («ждет» прихода запускающего импульса) или заторможенным. Примерами таких генераторов могут служить ждущий мультивибратор и ждущий блокинг-генератор.

После завершения процесса переключения транзисторов мультивибратор переходит во второе, квазиустойчивое состояние равновесия. В этом режиме транзистор 7\ насыщен, транзистор Г2 заперт. За время пребывания мультивибратора в квазиустойчивом состоянии равновесия происходят следующие процессы. Первый из них — сравнительно быстрый процесс зарядки ускоряющего конденсатора С2. Конденсатор С2, который в длительно устойчивом состоянии равновесия был заряжен до малого напряжения UС2 =Uei +1^кн21 ~ ^бь теперь начинает заряжаться от источника —Е через резистор RKZ ( 6.63). Постоянная времени цепи зарядки- конденсатора С2

Квазиустойчивое состояние равновесия. После переключения элемента 32 напряжение Е0 на его выходе поддерживается за счет наличия на его входе напряжения ывх 2(0 > С/ПОр, а уровень логической «1» на выходе Э4 обеспечивается за счет того, что на первый его вход поступает напряжение Е0 с выхода 32. Напряжение ывх 2(0 убывает по экспоненциальному закону с постоянной времени в, =C(R +Rti) =C(R +гвых , + г). Обычно Ru « R и 64 « да /?С. В момент / = ti напряжение иъ, 4(Л пересекает уровень U пор. Начинается процесс переключения элементов 54 и Э2, и формирование выходного импульса заканчивается. Длительность выходного импульса ( 6.79) соответствует интервалу времени твых — ti — t0: твых =

Одновибратор обладает одним устойчивым состоянием, в котором схема может находиться сколь угодно долго, пока к ней не будет приложено внешнее напряжение, переводящее ключ в другое положение. При этом наступает квазиустойчивое состояние, из которого схема переходит самостоятельно в основное устойчивое состояние.

конденсаторе С6{ не может мгновенно измениться, это приращение прикладывается к базе транзистора Т2, подзапирая его. Коллекторный ток /к2 при этом уменьшается, напряжение на коллекторе транзистора Т2 становится более отрицательным и, передаваясь через конденсатор С62 на базу транзистора Ть еще более открывает его, увеличивая ток 1К[. Этот процесс протекает лавинообразно и заканчивается тем, что транзистор Г, входит в режим насыщения, а транзистор Тг - в режим отсечки. Схема переходит в одно из своих временно устойчивых состояний равновесия (квазиустойчивое состояние). При этом открытое состояние транзистора Т, обеспечивается смещением от источника питания ?, через резистор Я61, а закрытое состояние транзистора Т2 — положительным напряжением на конденсаторе C6i (1/с61 = ^62 > 0). который через открытый транзистор T! включен в промежутке база - эмиттер транзистора Т2. На временных диаграммах 10.23, б описанные процессы соответствуют моменту времени t = 0. Теперь конденсатор Сб2 быстро заряжается по цепи + ?к — эмиттер — база транзистора Т{ - С52 - Кк2-----?к до напряжения ?к. Конденсатор С61, заряженный в предыдущий период, перезаряжается через резистор R62 и открытый транзистор Ti током источника питания ?к и напряжение на нем стремится уменьшиться до —Ef (см. график для и62). В момент времени t{ напряжение «сб1 = и меняет знак, что вызывает отпирание транзистора Т2 и появление тока /К2. Увеличение этого тока приводит к процессу, аналогичному описанному ранее при увеличении тока /к,. В результате транзистор Т2 входит в режим насыщения, а транзистор Г, — в режим отсечки (второе временно устойчивое состояние равновесия). В промежуток времени tl - t2 происходит заряд конденсатора С6, и перезаряд конденсатора С62.