Тема 1.2 Усилительные устройства

Содержание программы

Усилительное устройство. Назначение. Классификация усилительных уст­ройств, их параметры и характеристики. Транзисторные усилители, усилители на интегральных микросхемах. Схемы включения операционных усилителей, ос­новные технические характеристики.

 

Методические указания

Прежде чем начинать изучение темы, следует повторить вопросы из дис­циплины «Основы промышленной электроники», касающиеся биполярных транзисторов (физические процессы, усиление, основные схемы включения); обратных связей в усилителях; принципов построения усилительных каскадов на транзисторах; интегральных микросхем.

Энергия, получаемая с датчиков, в большинстве случаев недостаточна для воздействия на регулирующий орган, поэтому сигнал с датчика предварительно усиливается усилителем.

Усилителем называется устройство, предназначенное для количествен­ного преобразо­вания (усиления) входного сигнала.

Эффект усиления осуществляется в усилителях за счет энергии вспомога­тельного ис­точника. И в зависимости от вида вспомогательного источника энер­гии усилители можно разбить на следующие группы: электрические, гидравли­ческие, пневматические и комбинированные.

Усилители делятся на однокаскадные и многокаскадные, а также усили­тели с обритыми связями и без обратных связей. Чаще всего применяются элек­трические уси­лители.

Особое внимание следует уделить схемам усилительных каскадов на бипо­лярных транзисторах: каскаду с общим эмиттером, с общей базой (повторитель тока), с общим коллектором (повторитель напряжения); выходным каскадам (усилителям мощности) и мно­гокаскадным усилителям.

Широкие функциональные возможности дифференциальных усилителей позволили создать на их основе интегральные схемы высококачественных уси­лителей. Та­кие интегральные усилители получили название операционных, так как с их помощью пу­тем введения линейных и нелинейных элементов отрица­тельной обратной связи можно производить математические операции: -сумми­рование, вычитание, интегрирование и т.д. Операционные усилители (ОУ) можно использовать и для усиления, генериро­вания, формирования, преобразо­вания и детектирования сигналов.

ОУ можно включать как инвертирующий, неинвертирующий, дифференци­альный (разностный).

 

Контрольные вопросы

1 Дайте определение усилителя.

2 Как классифицируются усилители?

3 Дайте краткие характеристики и простейшие принципиальные схемы усилительных каскадов с общим коллектором.

4 Дайте определение ОУ. Какие функции может выполнять ОУ?

Приведите схемы включения ОУ.

 

Тема 1. 3 Элементы и узлы систем автоматического управления

Содержание программы

Понятие об элементах и узлах систем автоматического управления. Эле­менты памяти, триггеры, регистры, счетчики, дешифраторы, формирователи импульсов: назначение, принцип действия, технические характеристики, схемы включения.

Лабораторная работа №2

Исследование интегральных микросхем

 

Методические указания

Прежде, чем приступить к изучению конкретных элементов и узлов систем автоматического управления ЭВМ, необходимо уяснить тот факт, что ЭВМ ра­ботают в двоичной системе счисления, а в математических расчетах и повсе­дневной жизни мы пользуемся десятичной системой счисления, а ввод инфор­мации в ЭВМ может осуществляться в восьмиричной или шестнадцатиричной системах счисления.

Память ЭВМ – это совокупность запоминающих устройств, предназначен­ных дам записи, хранения, и выдачи информации, представленной в виде циф­ровых кодов.

Необходимо изучить принцип работы запоминающего элемента биполяр­ного типа и ячейки МОП-памяти.

Триггер - это электронное устройство, с помощью которого можно запи­сывать, хранить и считывать двойную информацию.

В зависимости от используемых информационных входов триггеры под­разделяются на следующие типы:

- триггеры с раздельной установкой 0 и 1 (RS-триггеры);

- триггеры со счетным входом (Т-триггеры)

- триггеры с приемом информации по одному входу (Д-триггеры или триггеры задержки);

- универсальные триггеры (JK-триггеры)

При изучении триггеров необходимо обратить внимание на их условные графические обозначения и таблицы истинности триггеров.

JK -триггер является универсальным, так как на его основе можно полу­чить схемы, функционирующие как Д-, Т- и RS-триггеры.

Регистром называется функциональное устройство, предназначенное для приема и запоминания двоичного кода.

Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых со­ответствует числу разрядов в слове, и вспомогательных схем, обеспечивающих выполнение некоторых операций.

Необходимо рассмотреть регистры с однофазной и парафазной передачей информации.

Счетчик – устройство, предназначенное для подсчета числа сигналов, по­ступающих на его вход и фиксации этого числа в виде кода, хранящегося в триг­герах.

Необходимо рассмотреть схемы и принцип действия счетчиков с последо­вательным и параллельным переносом.

Дешифратор – это логическая схема, предназначенная для преобразования n-разрядного двоичного кода в один управляющий сигнал.

Основное внимание необходимо уделить линейным и многоступенчатым дешифраторам, принципам их реализации.

Формирование импульса – это изменение формы импульса. Обычно на вход схемы формирователя импульсов поступают искаженные импульсы, кото­рые затем преобразуются в импульсы правильной формы.

Следует рассмотреть простейшие линейные цепи (RC-, RL- и RLC-цепь), укорачивающие и операционные цепи, линии задержки импульсов, нелинейные преобразователи импульсов.

 

Контрольные вопросы

1 Дайте определение СС. В чем различие позиционных и непозиционных СС?

2 Чем объясняется использование двойной СС для представления чисел в ЭВМ?

3 Дайте определение памяти ЭВМ.

4 Объясните принцип работы запоминающего элемента биполярного типа.

5 Объясните принцип работы ячейки МОП - памяти.

6 Объясните назначение и разновидность триггеров.

7 Объясните назначение регистров. Перечислите достоинства и недостатки регистров с однофазной и парафазной передачей информации.

8 Объясните назначение счетчиков. Перечислите достоинства и недостатки счетчиков с последовательным и параллельным переносом.

9 Объясните назначение и принцип построения дешифратора.

 

Раздел 2 Основы теории систем автоматического управления

Тема 2.1 Замкнутые системы автоматического управления непре­рывного действия

Содержание программы

Понятие о замкнутых системах автоматического управления непрерывного действия, их видах. Воздействия, виды воздействий, динамические характери­стики систем автоматического регулирования (САР). Типовые динамические звенья САР и их динамические свойства. Понятие об устойчивости, обратной связи САР, показатели качества САР.

 

Методические указания

Автоматическим регулятором называется устройство, которое без непо­средственного участия человека осуществляет функции контроля и управления процессом, воздействующим на некоторую физическую величину таким обра­зом, что количественное значение этой величины выдерживается равным задан­ному значению с требуемой степенью точности. Следовательно, автоматический регулятор должен выполнять следующие функции:

- измерять регулируемую величину;

- сравнивать измеренное значение регулируемой величины с заданным значением;

- осуществлять воздействие на регулируемый процесс в соответствии с ве­личиной и знаком ошибки таким образом, чтобы уменьшить ошибку регулиро­вания до нуля или до некоторого допустимого значения.

Необходимо рассмотреть принципы регулирования (принципы построения систем автоматического регулирования (САР)):

- регулирование по отклонению; - регулирование по возмущению;

- комбинированное регулирование,

Существует большое разнообразие САР. Их можно классифицировать по различным признакам:

- в зависимости от характера взаимодействия регулятора и объекта (ра­зомкнутые и замкнутые);

- в зависимости от того, используется в САР усилитель, потребляющий энергию от внешнего источника, или нет, САР подразделяются на системы пря­мого и непрямого действия (по виду используемой вспомогательной энергии системы непрямого действия делятся на электрические, гидравлические, пнев­матические и комбинированные);

- в зависимости от характеристик элементов (линейные и нелинейные); - по характеру воздействия одних устройств на другие (непрерывного и дискретного действия);

САР дискретного действия в свою очередь делятся на релейные и им­пульсные;

- от числа регулируемых параметров (одно- и многомерные системы);

- в зависимости от характера реакции САР на влияние внешних
факторов, стремящихся изменить регулируемую величину (статические и аста­тические).

Под воздействием понимают любой фактор, приводящий к изменению со­стояния системы. Воздействия могут возникать в результате действия, как внешних факторов, так и внутренних. Внешние воздействия могут быть двух ви­дов: управляющими и возмущающими. Возмущающие воздействия подразделя­ются на основные и второстепенные (помехи).

В качестве типовых воздействий приняты скачкообразные, линейные и гармонические воздействия.

Свойства САР зависят от свойств элементов, которые входят в систему, а также от способов соединения их между собой. В свою очередь свойства эле­ментов определяются их статическими и динамическими характеристиками.

Динамической характеристикой звена называется зависимость между вы­ходной и входной величинами в функции от времени, которая описывается дифференциальным уравнением. Динамические характеристики подразделяются на временные и переходные.

Временной характеристикой называется графическое изменение выход­ного сигнала САР при его переходе из одного установленного состояния в дру­гое при типовом входном воздействии. За типовое часто принимают ступенча­тое (скачкообразное) единичное входное воздействие.

Графическое изображение изменения выходного сигнала при переходе элемента из одного установившегося состояния в другое при единичном сту­пенчатом изменении входного сигнала называется переходной характеристикой.

При изучении динамических характеристик необходимо уделить внимание частотным, амплитудно-частотным и амплитудно-фазовым характеристикам.

Любая САР состоит из ряда звеньев, каждое из которых обладает опреде­ленными динамическими свойствами. В зависимости от характера протекания переходного процесса различают следующие типовые звенья САР: дифференци­рующее, усилительное, интегрирующее, апериодическое, колебательное и звено чистого запаздывания. При изучении типовых звеньев САР необходимо внима­ние обратить на дифференциальное уравнение звена и его переходную функцию.

Одним из главнейших требований, предъявляемых к САР, является устой­чивость, быстродействие.

Под устойчивостью САР понимают ее способность приходить к после­дующему установившемуся состоянию после приложения воздействия, которое вывело ее из состояния равновесия. Для оценки устойчивости рассматривают поведение системы в переходном процессе.

Для исследования устойчивости САР используют два метода: прямой и косвенный. Необходимо уяснить суть этих методов исследования, изучить кри­терии устойчивости (алгебраические и частотные).

Требование устойчивости системы является главным, но недостаточным для обеспечения работоспособности системы. Необходимо учитывать показа­тели качества процесса регулирования: запас устойчивости, точность, длитель­ность переходного процесса и коэффициент перерегулирования. Для оценки ка­чества САР используют прямые и косвенные оценки. В качестве косвенных по­казателей используют интегральные критерии качества.

Обратной связью функциональной схемы САР называется связь, направ­ленная от выхода к входу рассматриваемою участка цепи. Следует рассмотреть отрицательную обратную связь и положительную обратную связь.

 

Контрольные вопросы

1 Дайте определение автоматического регулятора. Перечислите функции автоматического регулятора.

2 Перечислите принципы регулирования.

3 По каким критериям классифицируются САР?

4 Дайте определение статической и астатической САР.

5 Дайте определение воздействию. Перечислите виды воздействий,

6 Дайте определение статическим и динамическим характеристикам.

7 Дайте характеристики типовым звеньям САР.

8 Дайте определение устойчивости САР.

9 Перечислите критерии устойчивости САР.

10 Перечислите показатели качества процесса регулирования.

11 Перечислите методы оценки качества САР.

12 Для чего в функциональную схему САР вводится обратная связь?

13 Перечислите виды обратных связей.

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. ПОЧЕМУ СИСТЕМА МАКАРЕНКО НЕ РЕАЛИЗУЕТСЯ
2. I. Теоретические основы использования палочек Кюизенера как средство математического развития дошкольников.
3. II. Ассистивные устройства, созданные для лиц с нарушениями зрения
4. II. Система обязательств позднейшего права
5. II. Соотношение — вначале самопроизвольное, затем систематическое — между положительным мышлением и всеобщим здравым смыслом
6. II.2.6. Методы математической статистики
7. IV. Тематика и перечень курсовых работ и рефератов.
8. MS Word. Работа с математическими формулами
9. VI. ОБСЛЕДОВАНИЕ БОЛЬНОГО ПО ОРГАНАМ И СИСТЕМАМ
10. VIII. Общение и система взаимоотношений
11. А. Титков УМК ЭТ Тема 08. Совершенная конкуренция и чистая монополия
12. А. Титков УМК ЭТ Тема 09. Несовершенная конкуренция.