Построения усилителей

Очень удобны для построения управляющих автоматов микросхемы, содержащие в одном корпусе ПЛМ с набором выходных триггеров.

В блоках управления каналами используют оба известных принципа построения управляющих автоматов: на основе хранимой в памяти логики (микропрограммное управление) — преимущественно в ЭВМ малой и средней производительности и на основе схемной (жесткой) логики, а также на основе комбинации обоих принципов — в высокопроизводительных ЭВМ.

4. Разработка требований к системе элементов и ориентировочного перечня модулей, входящих в ее состав. На этом этапе должны быть определены основные параметры импульсных формирователей тока (tn, /м, /ф), согласно § 3-4 выбрана схема и произведен расчет ИФТ, определены напряжения источников питания. Должен быть также определен тип магнитопроводов для элементов МПТ и ИФТ, тип сердечников спецматриц, тип однородных магнитных матриц для МОЗУ. Должны быть выбраны диоды и определено число витков в обмотках записи МПТ. При сложных устройствах или комплексах следует стремиться к одновитковым обмоткам записи, наносимым в отверстия сердечников при монтаже схем. Особенно важно это для построения управляющих устройств (см. § 6-5).

Импульсные электромагнитные устройства — это, как правило, сложные устройства, собираемые из большого числа унифицированных элементов и узлов. Наиболее сложными устройствами дискретного действия являются современные ЦВМ. Большая часть узлов ЦВМ выполняется на полупроводниковых элементах. Магнитные элементы с учетом их основных особенностей (высокая помехозащищенность, отсутствие потребления энергии при хранении информации, стойкость к действию внешних факторов, высокая надежность, ограниченное быстродействие) используются для построения управляющих вычислительных машин и устройств, более простых в сравнении с универсальными ЦВМ. Тем не менее эти устройства также содержат большое количество элементов (сотни, тысячи). Поэтому при их конструировании целесообразно использовать те же принципы, что и при конструировании универсальных ЦВМ.

Декадно-шаговые системы АТС широко распространены на телефонных сетях СССР и в ряде зарубежных стран благодаря простоте построения управляющих устройств и сравнительно небольшой стоимости оборудования на один номер. Но декадно-шаговый искатель недостаточно надежен, имеет ограничительную скорость движения, что затрудняет автоматизацию всех видов связи. Поэтому декадно-шаговые АТС заменяются на координатные и квазиэлектронные.

В том случае, если недопотребление является случайным, заносящим от каких-либо геофизических фак-тоэов, в число управляющих параметров может войти сток, ожидаемый в i-м интервале времени, и т. п. Следует заметить, что при необходимости учесть случайно изменяющиеся требования системы для построения управляющих функций эти требования при известных законах распределения также должны моделироваться, а их значения в каждой реализации коррелироваться с результатами оптимизации. В ирригации это может бьть просто последовательностью переменных отдач, зависящих от случайных геофизических факторов.

СРАВНЕНИЕ ПО БЫСТРОДЕЙСТВИЮ ДВУХ ПРИНЦИПОВ ПОСТРОЕНИЯ УПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Применение микропроцессоров и микро-ЭВМ в системах управления электроприводами расширяет возможности применения новых принципов построения управляющих систем. Одним из возможных и перспективных направлений является компенсация инерционностей объекта управления, применяемая в широко используемых системах подчиненного управления.

Отрасль науки и техники, охватывающая теорию и принципы построения управляющих систем, действующих без непосредственного участия человека, называется автоматикой.

6.1. Общие принципы построения управляющих устройств

6.1. Общие принципы построения управляющих устройств Щ

1В тл. 1 приведены формулы и пример расчета шумовых характеристик усилителя для простейших случаев. В настоящей гла-«ее приведены более общие расчетные формулы и примеры расчета "с использованием понятий нормированных спектральных плот-яюстей шумов по напряжению и по току для различных вариантов построения усилителей и использования в них тех или других видов обратной связи.

ния, инвертирующий усилитель, который можно переключить в режим истокового повторителя напряжения, и змит-терный повторитель ( 3.9, а). ИМС предназначена для реализации низкочастотных ^С-фильтров, согласования низ-коомных нагрузок с высокоомным источником сигналов и построения усилителей с высоким входным сопротивлением, автогенераторов, частотных корректоров и т. д.

Основными блоками для построения усилителей являются типовые транзисторные каскады. Электрическая схема одного из них представлена на 9.10. На его входные зажимы поступает напряжение сигнала; усиленное напряжение с коллекторной нагрузки передается во входную цепь последующего каскада. Конденсатор межкаскадной связи CCB не только выполняет свои пря-

Один из наиболее широко применяемых для построения усилителей в геофизической аппаратуре компонентов — операционный усилитель, выполненный обычно в виде полупроводниковой интегральной микросхемы. Операционный усилитель имеет большое входное сопротивление и малое выходное, большой коэффициент усиления по напряжению (достигающий 10е—107), нулевые потенциалы на входных и выхтшпй клеммах при ОТСУТСТВИИ входных сигналов. Полоса пропускания простирается от постоянного тока до десятков — сотен мегагерц. Особенность операционного усилителя — наличие двух входов: инвертирующего и не инвертирующего и одного общего выхода ( 44). При подаче на инвертирующий вход (обозначае_-_ мого знаком минус) сигнала, например, положительного импульса, на выходе появляется отрицательный импульс. Сигнал, поступающий на неинвертирующий вход (обозначаемый обычно знаком плюс), появляется на выходе без изменения полярности.

Элементной базой построения усилителей первых двух типов служат электронные лампы, транзисторы, а в последнее время — усилители в микросхемном исполне-нии. Ламповые усилители с непосредственными связями имеют приведенный дрейф нуля, достигающий 30— 100 мВ/ч, причем для ламповых усилителей основными причинами дрейфа являются изменение анодных напряжений, изменение тока накала ламп и временное изменение характеристик ламп. Для транзисторных усилителей основная причина дрейфа — изменение температуры. В лучших типах усилителей температурный дрейф не превышает 10—100 мкВ/°С.

Усилители на интегральных схемах. Возможности построения усилителей на основе ИС рассмотрим, используя обобщенную макромодель применений ОУ.

тока, но предназначены для усиления переменного тока, получили название усилителей с гальваническими связями (УГС). В таких усилителях стабильность задания режимов транзисторов значительно более низка, чем в усилителях постоянного тока, так как в УГС она необходима лишь для получения без ограничения заданных выходных напряжений и токов. Возможны три различных способа построения усилителей с гальваническими связями:

напряжение Ua. б составляет примерно 0,5 В, все остальное напряжение источника Е\ прикладывается между эмиттером и коллектором транзистора V3. Транзисторы V5 и V2 также находятся в активном режиме и, так как коллектор транзистора V2 соединен с базой этого же транзистора, напряжение UK. э мало и имеет величину примерно 0,5 В. Значит, основная часть напряжения источника Е2 прикладывается между коллектором и базой транзисторов V3 и V4. В соответствии с выработанными выше рекомендациями необходимо по возможности уменьшать ток баз этих транзисторов. При этом необходимо, чтобы сохранялся большой коэффициент усиления по току и параметры транзистора были стабильны. При современном уровне технологии возможен выбор номинального тока эмиттера, начиная с /Э0 = 5 мкА, что при использовании обычных транзисторов с коэффициентом усиления по току порядка (3 = 100 позволит иметь токи базы 50 нА, а при использовании транзисторов с (3=1000 (супербета транзисторы) входной ток базы уменьшится до 5 нА. Учитывая, что в настоящее время для современных пленарных транзисторов величина неуправляемого обратного-тока при комнатной температуре меньше 1 нА, названные величины токов базы близки к минимально допустимым при использовании биполярных транзисторов. При обсуждении параметров транзисторных каскадов в 4.8 и 4.9 рассматривались случаи использования транзисторов в обычных усилительных режимах, когда токи маломощных транзисторов выбираются близкими к 1 мА. В микротоковом режиме величина входного и выходного сопротивления значительно выше. Особенно быстро растет входное сопротивление /?вх = /'б+(1-ЬР)''э, где гэ = =<РТ//Э. Отсюда для обычного транзистора (3=100 при токе /э = 5 мкА и /?вх = 500 кОм, а для супербета транзисторов р = = 1000 при том же токе и #Вх = 5 мОм, т. е. входное сопротивление таких каскадов весьма велико и достаточно для построения усилителей, работающих от высокоомных источников сигнала. Важно отметить, что каскад при подаче входного сигнала к первому входу UBXI, не инвертирует выходного сигнала, а при подаче сигнала на второй вход инвертирует его. Это важное свойство особенно сильно проявляется при необходимости охвата усилителя в целом> положительными и отрицательными ОС. Расчет коэффициента усиления по напряжению [формула (4.89)] показывает, что можно получить коэффициент усиления каскада /С^^-1000 при использовании высокоом-ного сопротивления нагрузки, которая подключается параллельно выходному зажиму ивых.

Усилители на интегральных схемах. Возможности построения усилителей на основе ИС рассмотрим, используя обобщенную макромодель применений ОУ.

тот же результат, что и для биполярного транзистора в разд. 2.09, если заменить резистор нагрузки RK на Rc. Как правило, крутизна ПТ равняется нескольким тысячам микросименс (мкСм) при .токе стока в несколько миллиампер. Поскольку дт зависит от тока стока, существует некоторая нелинейность, связанная с зависимостью коэффициента усиления от изменения тока стока на протяжении периода сигнала, подобно тому, как это бывает в усилителе с заземленным эмиттером, где дт = 1/гэ пропорциональна /с. Кроме того, ПТ в общем имеют значительно меньшую крутизну, чем биполярные транзисторы, что делает их менее подходящими для построения усилителей и повторителей. Рассмотрим это немного подробнее.

В состав SOC-блоков первого из выпущенных представителей семейства CY8C25/26 входят 12 аналоговых и 8 цифровых блоков. Из 12 аналоговых блоков 4 реализованы в схемотехнике с масштабирующими резисторами (блоки с непрерывными сигналами (СТ, Continuos Time building blocks)) и 8 построены на переключаемых конденсаторах (SC, Switched-Capacitor blocks). Блоки с непрерывными сигналами оптимизированы для построения усилителей с программируемыми коэффициентами усиления и мультиплексируемыми каналами входов и выходов, дифференциальных усилителей и быстродействующих компараторов. Блоки, использующие технику переключаемых конденсаторов, ориентированы на создание программируемых фильтров, регистров последовательного приближения, аналого-цифровых и цифроаналоговых преобразователей и т. п. Цифровые блоки реализуют такие функции, как таймеры, универсальные асинхронные приемопередатчики, широтно-импульсные модуляторы и др.

Особенности построения усилителей. Для усилителей скоростных осциллографов применяются транзисторы с граничной частотой до /гр -- 2,5 ГГц. Это не единственное требование к усилительным элементам. Жесткие требования предъявляются к мощности транзисторов. Данный факт требует пояснения, поскольку энергия, необходимая для отклонения луча в ЭЛТ, практически равна нулю. Этот вопрос рассмотрим на примере.