Синтез электронной системы управления, страница 4

Кроме того, напряжение смещения вместо делителей можно обеспечить с помощью отдельных схем источников опорного напряжения ИОН [3].

В качестве источника опорного напряжения ИОН выбираем схему с масштабным преобразователем термостабильного тока полевого транзистора на основе операционного усилителя, рис.2.2.3 .

В схеме термостабильного тока Iсо задаются резистором R₀ в соответствии с формулой.

                                 (2.5.)

 

Рисунок 2.2.3 – ИОН на основе неинвертирующей обратной связи на полевом транзисторе и ОУ.

Напряжение U₀ формируется с помощью неинвертирубщей ОС ОУ. Его номинальное значение должно удовлетворять условию

                                                           (2.6.)

где N – действительное положительное число.

Требуемое число N можно рассчитать по формуле

                                                                                  (2.7.)

Внутреннее сопротивление ИОН

                                                                                (2.8.)

Номиналы резисторов R и NR определяются из условия равенства сопротивлений их параллельного соединения и резистора R₀:

     NR(N+1)R₀

Ток генератора стабильного тока

                                                                          (2.9.)

При использовании полевого транзистора с параметрами

I_CМАХ=9мА, U_ЗИ.ОТС=-3В, U_СИ.МАХ=17В, U_В=80В, a=2/3 %/⁰C, b=-2,2мВ/⁰С.

Получим I_CO=0,44мА, U₀=5В, R₀=5,32кОм, К₀=9*10⁴, R_ВЫХ=1кОм, N=1,136, R_iUo=0,04 Ом, R=10кОм, NR=11,36кОм.

2.3. Схемы арифметических преобразований

В соответствии с таблицей 3 задания над сигналами, поступающими на компараторы необходимо выполнить преобразования указанные в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

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

Для реализации функции перемножения используем микросхему аналогового перемножителя К525ПС2

			Y2

 

Рисунок 2.3.1 – Схема перемножителя сигналов на микросхеме К525ПС2

Для реализации функции вычитания используем схему рис. 2.3.2, которая реализует функцию:

	Х4
		Х2

 

Рисунок 2.3.2 – Схема вычитания сигналов на операционном усилителе

Для реализации функции интегрирования суммы двух сигналов используем следующую схему на операционном усилителе:

 

Рисунок 2.3.3 – Схема интегрирования сигнала на операционном усилителе

Для реализации функции дифференцирования используем схему на операционном усилителе.

 

Рисунок 2.3.4 – Схема дифференцирования сигнала на операционном усилителе

Для реализации функции Y6 используем схему рис. 2.3.5, которая реализует функцию:

 

Рисунок 2.3.5 – Схема сложения и вычитания сигналов на операционном усилителе

2.4 Разработка схемы компаратора

Компаратор в электронной системе управления осуществляет переход от аналоговой части схемы к цифровой части. Задача компараторов состоит в том, чтобы уровни напряжений на выходе нормирующих усилителей преобразовать в ТТЛ уровни цифровых микросхем. При этом значениям напряжения от -1,0 до U_х=1,04В должен соответствовать уровень логического нуля на выходе компаратора, а значениям от U_х =1,04В до 3,0 В уровень логической единицы.

Компараторы являются специализированными операционными усилителями с дифференциальным входом и одиночным или парафазным цифровым выходом. Входной каскад компаратора построен аналогично схемам ОУ и работает в линейном режиме. На выходе компаратора формируются сигналы высокого логического уровня, если разность входных сигналов меньше напряжения срабатывания компаратора, или низкого логического уровня, если разность входных сигналов превышает напряжение срабатывания компаратора. На один вход компаратора подается исследуемый сигнал с выхода операционных усилителей, изменяющейся в диапазоне от -1,0 до 3,0В, на другой вход – опорный потенциал U_х=1,2В.