Синтез электронной системы управления, страница 2

Вторым каскадом системы управления операционные усилители (ОУ), преобразующие уровни напряжений, получаемых на выходе нормирующих усилителей, по следующему закону. Входному напряжению 0В должно соответствовать выходное напряжение 3 =В U_UP=1,98- напряжение (-1)B.

Третьим каскадом системы управления являются компараторы на ОУ преобразующие уровень напряжения на выходе операционных усилителей в ТТЛ уровни. При этом порог срабатывания компаратора U_х = N 0,04 =1,04В, где N =26 номер варианта.

То есть, если напряжение на входе компаратора находится в диапазоне от U_DOWN до U_x (от -1 до 1,04В) то на выходе компаратора должен быть уровень логического нуля, если в диапазоне от U_x до U_UPВ (от 1,04В до 3,0В) то на выходе компаратора должен быть уровень логической единицы.

В соответствии с таблицей 3 задания над сигналами, поступающими на компараторы необходимо выполнить преобразования указанные в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Y1	Y2	Y3	Y4	Y5	Y6
X1	0,5X2×X5	0,5X2–0,2X4	Интг. X4	диф. X3	X2+0,3X4–0,1Х1

С выхода компараторов сигналы поступают на входы четвертого каскада, которым  является цифровая логическая схема. Логическая схема формирует логическую функцию заданную в виде таблицы 2.1.

Таблица 2.1.

У	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	Примечание
1	0	0	0	0	1	0	Для остальных наборов Х значение У=0
1	0	0	1	0	0	1
1	0	0	1	0	1	1
1	0	0	1	1	0	1
1	0	1	1	1	0	1
1	1	1	0	0	1	1
1	1	1	1	1	1	1
1	1	1	0	1	0	1

В соответствии с таблицей 2.1. необходимо синтезировать логическую схему используя метод Карно.

Таким образом, структурная схема электронной системы управления может быть представлена в виде рис.2.1.

 

			Y

 

2. РАСЧЁТ КАСКАДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ

2.1 Разработка и расчет транзисторного усилителя

Нормирующий усилитель должен преобразовывать напряжения источников ЭДС различной величины и полярности в напряжение изменяющееся от 0 до 1,98В, при этом е_{ист min} должно соответствовать 1,98 вольта, а е_{ист max} должно соответствовать 0 вольт. Частота первых четырех каналов 5 кГц* N, т.е.  f=N 5 = 26 5 = 130 кГц. Остальных в 1.5*N раза больше f=1,5 N 5 = 195кГц.

Схема усилителя на транзисторе может быть представлена в виде.

Рисунок 2.1.1 Схема усилителя на транзисторе

Фаза сигнала на выходе φ=-180⁰ т.к. сигнал инвертируется.

1. Выбираем транзистор VT1, работающий в режиме класса А, по критериям:

I_Кдоп ³ 2I_{mб VT2} = 2×9×10^-3 = 18 мА;

U_Кэдоп ³ (1,1…1,3)E_к =1,2×12,6 = 15,4 В;

f_h21 ³ (5…10)f_в = 10×12×10³ = 120 кГц;

, где

Подходящим является транзистор типа КТ315А, имеющий следующие параметры [5]:

I_Кмакс = 30 мА; U_Кэмакс = 20 В; Р_Кмакс = 225 мВт; h_21э = 10…100; f_гр = 80 МГц.

2. Выбираем ток спокойствия коллектора

3. Рассчитаем потенциал по постоянному току.

Потенциал эмиттера

4. Максимальный базовый ток спокойствия

5. Шунтирующий ток через делитель напряжения R1,R2         

6. Рассчитаем значения сопротивлений транзисторного усилительного каскада

 

    т.к.

          т.к

Округлим значения номиналов до стандартных

R4=820 Ом, R1=4 кОм, R2=1,2 кОм, R3=1,3 кОм

7. Выходное напряжение с транзисторных усилителей

Входные сигналы на транзисторный усилитель

Т.к.  тогда              

8. Найдем коэффициенты усиления каждого усилительного каскада по переменному току. 

Знак « - » т.к. усилитель инвертирующий

9. Рассчитаем R5 для каждого каскада. Этот резистор отвечает за коэффициент усиления транзисторного усилителя по переменному току.

Следовательно