Разделы


Рекомендуем
Автоматическая электрика  Аналоговые вычисления 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [ 71 ] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143

не требуют изолированного или балансированного смещения в замкнутом состоянии), отсутствие остаточного напряжения, практически полная изоляция управляющей цепи от коммутируемой [9]. Наилучшие характеристики имеют полевые транзисторы со структурой металл - окисел - полупроводник с нзолированны.а затвором (МОП-транзисторы). На рис. 4.14 показана схема последовательного ключа с использованием полевого транзистора Tt в комбинации с параллельным транзисторным, ключом Т2. К недостаткам таких ключей относится их сравнительно высокое прямое сопротивление в замкнутом состоянии.

Прямое сопротивление ключа R может быть скомпенсировано схемными методами с помощью операционного усилителе (рис. 4.15, а) [14]. Как следует из эквивалентной схемы параллельного ключа на МОП-транзисторах (рис. 4.15, б), дополнительный интегральный ОУ позволяет уменьшить напряжение в точке S

Рис. 4.14. Схема электронного ключа на полевом транзисторе в решающем усилителе.

U R,

BX*Пp

-W-4>1-

-КН-Й

примерно в К/2 раз, где К - коэффициент усиления ОУ без обратной связи.

В качестве ключевых схем/ используются также оптроны [17], объединяющие в одной интегральной схеме источ-.ник света (светодиод) и фотоприемник (фотодиод, фототранзистор или фототиристор) с внутренней оптической свя-


Рис. 4.15. Схемы параллельного ключа на МОП-транзисторах с компенсацией их прямого сопротивления.

зью между ними. Ключом служит фотоприемник, а сигнал управления воздействует на источник света, который с помощью оптического сигнала изменяет Характеристики фотоприемника. Такая конструкция обеспечивает полную гальваническую развязку между коммутируемой и управляющей цепями (сопротивление > 10 Ом, емкость < 2 пФ). По остальным параметрам (для фотодиода - остаточное напряжение до 50 мВ, ток утечки < 10 ® А, коммутируемое напряжение 100 В) оптрон пока относится к ключевым схемам со средними характеристиками. i

В цифро-аналоговых преобразователях (ЦАП) ключевыми элементами обычно являются те же аналоговые ключевые схемы. Поскольку в ЦАП



-It.

коммутируются цепи с неизменными по току и напряжению сигналами, ключи имеют более простую схему. На практике применяются как простая некомпен-► сированная однополярная ключевая схема (рис. 4.16, а), обеспечивающая погрешность не более 0,2%, так н компенсированная диодная схема, уменьшающая погрешность до 0,02-0,1% (рис. 4.16, б) [15]. В ЦАП с декодирующей сеткой типа R - 2R обычно применяются полупроводниковые ключи как

с транзисторной (рис. 4.17, а), так и диодной (рис. 4.17, б) фиксацией уровня эталонного напряжения. В качестве транзисторов TI, Т2 (рнс. 4.17, а) используются также интегральные ключевые схемы.

В умножающих ЦАП ключи имеют более . сложную схему, рассчитанную на коммутацию

I-Т I- I г-< Н изменяющихся по величине и полярностисиг-4- Г 4гТ/, налов. Так, например, в умножающем ЦАП

2 l1Xi>J-o суммированием токов на входе ОУ применя-

* тг *1 >iT е-гся диодная ключевая схема, изображенная

на рис. 4.11 [2].

Рассмотренные выше типы ключей можно использовать при построении схемы интегрирующего усилителя, который используется также и для запоминания информации. Для обычной схемы время установления 3 заданного начального значения определяется ц 3 BCRz), а передаточная функция

Рис. 4.16. ключей, ЦАП.


Схемы диодных используемых в

постоянной времени CR (f

К(р) =

i + CRip

(рис. 4.18 а). При повышении быстродействия машин особое значение приобретает построение схемы, обеспечивающей задание начальных значений переменных или прием необходимой входной информации на конденсатор в значительно более сжатые интервалы времени.

Один нз наиболее простых вариантов решения этой задачи состоит в использовании форсирующего конденсатора С1 (рис. 4. 18, с) во входной цепи задания начальных значений, емкость которого выбирается таким образом.


Usr=-m

Рис. 4.17. Схемы транзисторных ключей, используемых в ЦАП.



чтобы постоянные времени RxCt и гСбыли бы равны. Передаточная функция схемы принимает вид

I + CjRxP Ri 1 + CR Ri

K{p)

Если необходимо получить малую величину t 3 с достаточно большой ем- . костью конденсатора С, то последовательный ключ Кл1 должен быть рассчитан на пропускание значительного тока, не меньше максимального выходного тока усилителя. Кроме того, необходим шунтовой ключ Кл2, низкоомный источник входного напряжения и определенные меры по обеспечению устойчивости усилителя (например, включение небольшого сопротивления последовательно с конденсатором С1).

Л. r1


о---[

ю б

Рис. 4.18. Схемы ускоренного задания начальных значений: а -л форсирующим конденсатором: б - с конденсатором на выходе усилителя; в - с дополнительным усилнтелем-повюрнтелем

Другой вариант схемы задания начальных значений переменных с малым временем установления (рис. 4.18, б) является электронным аналогом известной релейной схемы установки начальных значений переменных в интегрирующем усилителе, в которой конденсатор из цепи обратной связи усилителя переключается на его выход, а сам усилитель переводится в режим масштабного усилителя. Схема требует нескольких электронных ключей и, кроме того, в ней необходимо обеспечить возможно меньшее прямое сопротивление ключа Кл2.

Чтобы снизить постоянную времени цепи перезарядки конденсатора обратной связи интегрирующего усилителя, включают дополнительный усилитель-повторитель УП, имеющий коэффициент усиления по напряжению а Д5 + 1 и достаточно большой коэффициент усиления по току Р [20] (рис. 4.18, в). Передаточная функция такой схемы в замкнутом состоянии ключа

К{р)

+PCR.-

где = R + Ryu - суммарное выходное сопротивление ключа в замк-

нутом состоянии и усилителя-повторителя; R- - у;-7-75--эквивалентное со-

противление генератора входного сигнала для усилителя-повторителя. , Таким образом, если рассматривать усилитель-повторитель как траисфор-

матор сопротивлений с коэффициентом трансформации Пп = 75- , то посто-

R уп -




1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [ 71 ] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143

Яндекс.Метрика
© 2010 KinteRun.ru автоматическая электрика
Копирование материалов разрешено при наличии активной ссылки.