8.2. ¶Éëåñiìäi элементтер

Басºару ж¾йесi º½рамында¹ы функционалды элементтер-датчиктер , реттегiштер, ба¹ыттау блоктары-сигнал типi, тоº т¾рi, кедергi ж¸не ºуат т.б. бойынша ¸рт¾рлi болуы м¾мкiн. Сондыºтан элементтердi ºосуда олардың сипаттамаларын ¾йлестiру маºсаты пайда болады. Б½л м¸селенi ¾йлесiмдi ¸лементтер шешедi. Берiлген элементтер тобына тоº т¾рiн ¾йлестiретiн цифрлiаналогты ж¸не аналогты-цифрлi т¾рлендiргiштер , кiрiс ж¸не шы¹ыс кедергiлерiн ¾йлестiретiн эмиттердi ºайтар¹ыштар , ºуат к¾шейткiшi , гальвандыº б¼лгiштер ж¸не басºа элементтер жатады.

¾йлестiру функциясын басºа маºсаттар¹а ба¹ыттал¹ан басºа да элементтер жасауы м¾мкiн. Мысалы, /8-1- параграфта/, ºарастырыл¹ан операциялыº к¾шейткiш инверттiк кiрiске шы¹ыс кернеуiн ºосºанда инверттiк емес кiрiске ºара¹анда эмиттердi ºайталаушы болып шы¹ады. Гальвандыº б¼лу ¾шiн кернеу датчигi пайдаланылады. М½ндай ж¸не осы¹ан ½ºсас элементтер б¼лiгi болады ж¸не осы параграфта ºарастырылмайды.

¶йлесiмдi элементтер тобын функционалды ед¸уiр ºиын ж¸не сонымен ºатар типтi элементтердi ºарастыру ¾шiн б¼лiп алайыº-фазалыº детекторлар, ж¸не цифрлы-аналогты ж¸не аналогты-цифрлы ¼згерткiштер.

Фазалы детектор /ФД/ ¹ылыми техникалыº ¸дебиетте бiрºатар басºа атауларын алды: фазасезгiш кернейткiш. Фазасезгiш т¾зейткiш, фазалы дискриминатор, демодулятор. °р атауда берiлген элементтiң ºарастырылатын с¾бедегi негiзгi функциясын к¼рсету талабын жасайды. Тарал¹ан атауды алайыº; фазалы детектор о¹ан берiлген элементке сай барлыº функцияларды жатºы-

U кiр m

UШЫF

U кiр

8-8 сурет. ФД ¾йлесiìäi элементi.

замыз. ФД мiндетi U_êið т½раºты тоº шы¹ыс кернеуiне /сурет 8.8./ U_êið ¼згермелi тоº кiрiс кернеуiнiң ¼згертiлуi, U_øû¹ - ның полярлы¹ы ж¸не амплитудасы кiрiс кернеуiнiң фазасына байланысты .

Осы¹ан байланысты ФД екi кiрiс координаталарын U_êið.ì ж¸не  ж¸не бiр шы¹ыс координатын U_øû¹ алады. ФД ж½мысының екi режимi ж½мыс режимiн ажыратады: екi м¸ннiң бiреуiн алып О немесе π . U_êið.ò=υαz æ¸íå U_øû¹=f (U_êið.ò) , кiрiс кернеуiнiң фазасы бiртектi болатын амплитудалдыº режим ;

U_êið.ò=const , uαz æ¸íå

U_øû¹=f() болатын фазалыº режим.

Амплитудалыº режимде /ФД/ т½раºты тоºтың баºылау жетегiндегi тоº басºару сигналын ауыспалы то¹ымен келiспейтiн сигналының т¾рлендiргiш ретiнде, ауыспалы тоºтың, тахогенератордың шы¹у сигналының т¾рлендiргiшi ретiнде, ауыспалы то¹ында¹ы аралыº к¾штегi к¾шейткiштердегi шы¹у каскады ретiнде ºолданылады. Фазалыº режимде ФД баºылайтын ж¸не басºаратын шама ретiнде бiртектi ¼згергiш фаза пайдаланатын басºару ж¾йесiнде ºолданылады. Б½л режимде ФД ºоректi фазаайнымалы º½рыл¹ылардан алады.

Фазалыº детектор¹а кернеу к¾шейткiшiнiң функциясы ºолданылмайды. Сондыºтан ФД к¾шейткiш коэффициентi I-ге жаºын.

8-9 сурет. Екi жарты периодты ФД орынбасу есеп с¾бесi.

8.9- суретiнде екi жарты периодты ФД орынбасу есеп с¾бесi к¼рсетiлген. С¾бе вентильдер функционалды КI ж¸не К2 кiлттермен ауыстырыл¹ан нольдiк т¾зеткiш с¾бесiне сай кедергiсi а, О кiлттерiн ж¸не Е_á басºаруында¹ы Э²К к¼здерiнiң орталыº н¾ктелерiн ºосады. °р контур¹а R_Á басºаруында¹ы Э²К к¼зiнiң iшкi кедергiсi енгiзiлген. Кiлттер к¾йiн мынай алгоритмге с¸йкес Э.².К. Е_òið тiреуi басºарады; Е_òið>O ¾øií ÊI ºîñûë¹àí, ÿ¹íè Ó_ê1=1, ал К2 ºосылма¹ан , я¹ни У_ê2 =O; Å_òið< Î ¾øií Ó_ê1 =Î, àë Ó_ê2=1.

Берiлген алгоритм мына формулалармен келтiрiлуi м¾мкiн.

Ó_ê1 =(1+Siän E_ïð)/2)

Ó_ê2 =(1-Siän E_òið) /2 /8.9./

Ò½éûºòàë¹àí ÊI êåçiíäå Ý²Ê Å_øû¹ , О н¾ктелерi арасында Е_Á-ãå òåң, àë ò½éûºòàë¹àí Ê2 êåçiíäå Å_øû¹ = Å_Á , ÿ¹íè

Å_øû¹ = Å_Á Ó_ê1 - Å_ÁÓ_ê2 /8.10/

/8.9./- äû /8.10/-¹à ºîéûï

Å_øû¹ ⁼ Å_Á SiäE_òið /8.11/

8-10 сурет. Э²² шы¹ысыны» ¼згеру диаграммасы.

/8.10/ ж¸не /8.11/ алгоритмдерiне с¸йкес келетiн Э²К шы¹ысының ¼згеру диаграммасы 6.10- суретiнде келтiрiлген.

Åãåð

Å_òið =E_òið.ò Sinωt

æ¸íå Å_Á =E_ÁÒ Sin (ωt-) болса,

Онда т¾зетiлген Э²К шы¹ысының орта м¸нi

бол¹андыºтан, ал шы¹ыс кернеуiнiң орта м¸нi

/8.12/

ì½íäà k¹_Á – кiрiс кернеуiнен Э²К контурына берiлетiн коэффициент. const=O немесе const=π ж¸не U_êiðò=υαz болатын ФД амплитудалыº режимi орын алады

U_øû¹=k_ÔÄ U_êið.ò /8.13/

ì½íäà¹û k_{ÔÄ -} амплитудалыº режимдегi ФД к¾шейткiшi.

U_êið.ò ж¸не υαz ¾шiн ФД фазалыº режим орын алады, ал ол ¾шiн;

U_øû¹=k_ÔÄ Ucos  k_ÔÄ U_êið.ì sin /8.14/

ì½íäà¹û - 

Êiøi / ¾øií U_øû¹ k_ÔÄ U_êið.ò ^/  k^/_ÔÄ ^/ /8.15/

ì½íäà¹û k_ÔÄ=k_ÔÄ U_êið.ò – фазалыº режимдегi ФД берiлiс коэффициентi.

8-11 сурет. Екi жарты периодтыº тиристорлыº с¾бе.

ФД с¾белерiнiң мысалдарын ºарастырайыº 8.11 суретiнде екi жарты периодтыº транзисторлыº с¾бе /5/ келтiрiлген.

VÒ₁ - VÒ₄ транзисторлары кiлт режимiнде ж½мыс iстейдi, я¹ни уаºыттың т¾рлi мезетiнде 2 шеткi к¾йдiң бiреуiнде болады; олар толыº ашыº бол¹анда¹ы ºаныºтыру режимi, немесе олар толы¹ымен жабыº бол¹анда¹ы кесу режимi ¸р кiлттiң с¾бесiн ºарама-ºарсы ж¾йелi ºосыл¹ан р-п-р VТ₄ , VÒ₂ æ¸íå VÒ₃ , VÒ₄ типтегi екi транзистор º½райды. Б½л екi транзисторлыº с¾бедегi бiртранзисторлыº вариантºа ºара¹анда кiлттiң ед¸уiр сапалы функциясын бередi.

Кiлт с¾бесi транзистордың инвертi ºосылуын пайдаланады, б½л жа¹дайда коллектор эмиттер, ал эмиттер коллектордың функциясын орындайды. Осындай функцияның ¼зара ауысушылы¹ы м¾мкiн, ¼йткенi транзисторды эмитторлыº ж¸не коллекторлыº ауысулар арасында принциптiк ¼згешелiктер жоº, бiраº нормалы ºосу ¾шiн пайдаланатын кристалл транзисторлары º½р¹анда I-ге жаºын эмиттер то¹ының берiлiс коэффициентiн алу¹а тырысады, практикада

α=_ê _ý  _ê / _ý     /8.16/

ì½íäà¹û _ê , _ê – коллектор то¹ы ж¸не оның ¼сiмшесi,

_ý , _ý - эмиттер то¹ы ж¸не оның ¼сiмшесi

Осы шарттың орындалуы ¾шiн 5,36 эмиттерлi облыста база облысымен салыстыр¹анда ¾лкен концентрациясы º½ралады, н¸тижесiнде эмиттердiң тура то¹ы инжектор эмиттермен база¹а инжекторландырыл¹ан жеткiзулермен аныºталады. Орын ауыстыру кезiнде инжекторландырыл¹ан жеткiзушiлер негiзiнен коллекторлы ¼ту облысына т¾суi ¾шiн оның ауданы эмиттерлi ¼ту ауданынан бiрнеше есе ¾лкен. Б½л жа¹дайлар инверстi ºосуда¹ы (7) транзистор то¹ы бойымен берiлiс коэффициентiнiң т¼мендеуiне ¸келедi;

_ï = _ê.ï  _ý.è  _ý.è / _ý.è  6  87 /8.17/

Басºару системасының цифрлi б¼лiгiн аналогты б¼лiгiмен келiстiретiн цифрлы-аналогты т¾рлендiргiштi ºарастырайыº.

ЦАТ кiрiс координаты екiлiк к¼п разрядты сан А_ï _ï-1  _i ₁, ал шы¹ыс координаты U_òið тiреу кернеуi негiзiнде 8.12- суретте º½рыл¹ан U_øû¹ кернеуi.

ЦАТ с¾белерi резисторлыº матрица негiзiнде º½рылады, ал оның к¼мегiмен шы¹ыс кернеуi кiрiс санына пропорционалды

8-12 сурет. Цифрлы-аналогты т¾рлендiðãiø.

болып тоº ж¸не кернеулер ºосындысы пайда болады. ЦАТ-тың º½рамында 3 негiзгi б¼лiмдердi б¼луге болады; резисторлыº матрица, электрондыº кiлт, кiру санын басºару ж¸не жинаºтаушы к¾шейткiш, шы¹у кернеуiн ºалыптастыру . 8-13-суретiнде реверс iстелмейтiн ЦАТ к¼рсетiлген. Кiру екiлiк санының А_à ¸р разрядына с¸йкес кедергi R_i=R_î /2 болады, б½л жерде R_î –кiшi разрядтың кедергiсi , О_ì^. Резистор R_i ºоректену кезiне тiрек кернеуiмен U_òið электрондыº кiлт К_i арºылы ºосылады, ол O_i=1 кезде т½йыºталады ж¸не _iо кезде ажыратылады. Б½дан кедергiнiң кiру тiзбегiнiң i-шi разряды ¾шiн аныºтаушы формуласы R_i=R_î / (2ⁱ _i /8.18/ болады. _i Î₁ кезде R_i=оо я¹ни тiзбек ажыратыл¹ан , ал _i 1 ¾øií òiçáåê ºîñûë¹àí æ¸íå Rî/2ⁱ кедергiсi бар. Операциондыº к¾шейткiштiң К шы¹у кернеуi f, кiру тоºтарын жинаºтаушы, /8.18/-дi есепке ала отырып мына формуланың к¼мегiмен табылады;

U_øû¹=- (_ï-1 2^ï-1 + … +.

R_î /8.19/

ЦАТ басºарудың мiнездемесi сатылы форма болып, кiшi разрядºа с¸йкес , кернеуi бойынша дискреттелген. V_øû¹ =A_ï)

ΔV_î= _цат /8-20/

ΔV, м¼лшерi осымен ºатар ЦАТ-тың орталандырыл¹ан берiлiс коэффициентi К_öàò болып табылады.

²арастырыл¹ан с¾бе ¸рт¾рлi номиналды кiру разрядтың кедергiлерiн ºарастырылады. Не¹½рлым разряд ¾лкен болса, соншама кедергi кiшi ж¸не тоº ¾лкен, соншама резистордың кедергi м¸нiн жасау д¸лдiк класына жо¹ары талап ºойылады разрядтың жан-жаººа лаºтыру то¹ы ең кiшi разрядтыº то¹ынан кiшi болу керек, я¹ни

/8-21/

Б½дан ºажеттi салыстырмалы д¸лдiк;

/8-22/

Сонымен, 8.22-ге с¸йкес n=ω разрядты санына резистордың ¾лкен разрядын жасаудың талапты д¸лдiгi шамамен 0,1% ол стандартты элементтердiң практикада ж¾зеге асырыл¹ан д¸лдiктен ед¸уiр ¾лкен. Iрi разрядты сан бол¹анда, резистордың кедергi м¸нiмен д¸лдiк класының ¸рт¾рлiлiгi керек. Б½л жетiспеушiлiк осы с¾бедегi кiшкентай разрядты т¾рлендiргiштердi ºолданылуына шек ºояды. С¾бенiң басºа жетiспеушiлiгi кiлтке толыº кернеу берiлуi, ол электрондыº кiлттiң с¾бесiн к¾рделендiретiн ж¸не паразиттiк сыйымдылыºтардан ауыстырып ºосу жиiлiгiн т¼мендетедi. С¾беде белгiленген жетiспеушiлiктердiң к¼бiсi жойылады, кейбiрлерiнде ¸рдайым тоºтармен с¾йiрленетiн бiртектес резисторлар мен электронды кiлттер ºолданылады.

Басºару ж¾йесi ºарамында¹ы функционалды элементтер –датчиктер , ретеуiштер , баºылау блоктары , тоº т¾рi т.б. ¸р т¾рлi болуы м¾мкiн, Сондыºтан элементтердi ºосуда олардың сипаттамаларының ¾йлестiру маºсаты осылай болады.

8-13 сурет. Реверс iстелмейтiн ЦАТ.