Исполнительные и логические устройства

Важной особенностью элемента И2Л является возможность, варьируя ток инжектора в широких пределах, изменить его быстро­действие. Реально ток инжектора может изменяться от 1 нА до 1 мА, т. е. на 6 порядков. А поскольку при заданной схемотехнике энергия переключения элемента—величина непостоянная, в таких же пределах может изменяться и быстродействие элемента. Важно, что для этого не требуется никаких схемотехнических изменении в элементе.

Принцип действия схемы И2Л заключается в следующем. До­пустим, внешний сигнал на входе элемента (база транзистора VT2) отсутствует, что соответствует сигналу логической 1. В этом случае ток инжектора, втекая в базу транзистора VT2, насыщает его. На его коллекторах, а следовательно, и на выходных выводах элемента присутствует напряжение низкого уровня, равное напряжению на­сыщения транзистора VT2. Реально это 0,1 В . 0,2 13.

Если база транзистора VT2 непосредственно или через на­сыщенный транзистор подключена к общей шине, то выполняется условие Uвх < Uбэ0 и транзистор VТ2 заперт, так как ток инжек­тора замыкается на общую нишу, минуя его эмиттерный переход. В этом случае напряжение на его коллекторах определяется внеш­ними цепями. При последовательном включении нескольких инверторов это напряжение равно напряжению эмиттерного перехода последующего транзистора. Таким образом, для БЛЭ И2Л справедливы следующие соотношения:

U0 = 0.1…0.2 B U1 = 0.6…0.7 В

Из приведенных соотношении следует, что логический перепад для БЛЭ И2Л составляет 0,4 .0.6 В.С использованием приведенной схемы могут быть реализованы основные логические операции И—НЕ и ИЛИ—НЕ. В соответствии с рисунком 12, показана логическая схема, построенная на трех инверторах И2Л.

Особенностью элементов И2Л является возможность параллель­ного включения нескольких их выходов. Из приведенной схемы следует, что при параллельном включении нескольких выходов в общей точке относительно входных переменных реализуется логи­ческая операция ИЛИ—НЕ. Относительно же выходных сигналов элементов реализуется логическая операция И. Таким образом, если не требуется гальваническое разделение между входными и выходными сигналами, то логическая операция И выполняется без каких-либо дополнительных схемотехнических затрат простым объединением соответствующих выходов БЛЭ. После инвертирования результата выполненной операции ИЛИ—НЕ дополнитель­ным элементом относительно исходных входных переменных реа­лизуется логическая операция ИЛИ, а относительно выходных сигналов первых элементов — операция И—НЕ.

Таким образом, БЛЭ И2Л позволяет максимально унифициро­вать структуру ИС, снизив площадь ее кристалла, и либо умень­шить ее потребление, либо повысить быстродействие.

Типовое время задержки распространения БЛЭ И2Л при токе инжектора 0,1 мкА составляет 10нс. При этом энергия переклю­чения для этого элемента па несколько порядков меньше, чем для элемента ТТЛ.

Ввиду небольшой помехоустойчивости, обусловленной малым логическим перепадом, БЛЭ И2Л используются исключительно в составе БИС и СБИС и как отдельные ИС малой степени интегра­ции не выпускаются. При этом входные и выходные цепи ИС, вы­полненных по технологии И2Л, делаются совместимыми по логи­ческим уровням с сигналами ТТЛ.

Исполнительные устройства.

Они применяются для непосредственных воздействий на управляющий объект или его органы управления. Исполнительные устройства должны удовлетворять требованиям:

1. Мощность должна быть выше мощности необходимой для приведения в движение объекта управления или его органов во всех режимах работ;

2. Статические характеристики должны быть по возможности линейными и иметь минимальные зоны нечувствительности;

3. Регулирование выходной величины должно быть по возможности простым и экономичным;

4. Должны иметь малую мощность управления.

Исполнительные устройства по конструкции и принципу действия могут быть: электрическими, механическими, гидро- и пневматическими, а также комбинированными. Но наиболее распространены электрические:

а) Электродвигатели постоянного тока.

В зависимости от способа возбуждения могут быть с параллельным, последовательным, смешанным и независимым возбуждением. Достоинства заключаются в широком и бесступенчатом диапазоне регулирования частоты вращения, её простоту; жёсткие механические характеристики и малая инертность. К недостаткам относят сложность конструкции, сравнительно низкую надёжность работы и требуют преобразования переменного тока в постоянный.

б) Электродвигатели переменного тока.

Они делятся на синхронные и асинхронные (трёхфазные с короткозамкнутой обмоткой ротора). Они имеют малые габариты, просты по конструкции, благодаря отсутствию подвижных частей обеспечивают высокую надёжность и жёсткие механические характеристики. Но в следствии малые перегрузочные способности. Узкая и ступенчатая регулировка частоты вращения может устранятся путём применения полупроводниковых преобразователей изменяющих напряжение питания.

в) Шаговые электродвигатели.

Используются в приводах подач станков с программным управлением, как замена электродвигателей постоянного тока. При их использовании не надо ДОС.

Они представляют собой электромеханические устройства, которые преобразуют электрические импульсы в дискретные (угловые) перемещения ротора электродвигателя. На статоре установлены три пары полюсов с тремя обмотками, на которых последовательно подаётся электрический ток. При подаче его на одну пару полюсов возникает магнитное поле. Если ось ротора не совпадает с направлением магнитных линий (силовыми) ротора, то возникают тангенциальные силы, которые поворачивают ось ротора до его совпадения с силовыми линиями магнитного поля. При подаче тока на следующую пару полюсов происходит следующий поворот ротора. Подавая ток в последовательности: 1ф-(1ф+2ф)-2ф-(2ф+3ф) и т.д. можно увеличить точность отсчёта в два раза, так как при подаче питания на две обмотки ротор будет поворачиваться до срединного положения между ними.

г) Электромагниты.

Применяются для обеспечения быстрых перемещений на ограниченные расстояния и с ограниченными силами. Основное достоинство в простоте конструкции.

д) Электромагнитные муфты.

Наиболее распространены в станках с ПУ за счёт переключения кинематических цепей на ходу. Главные недостатки в малом быстродействии и механическом износе.

Список используемой литературы

1. Гусев В. Г., Гусев Ю. Н. “Электроника” Москва 1991г

2. Игумнов Д. В., Королев Г. В., Громов И. С. “Основы микроэлектроники” Москва 1991г

3. Нефедов В. И. “Основы радиоэлектроники” Москва 2000г

4. Опадчий “Аналоговая и цифровая электроника” Москва 1999г

5. Сентурия С., Уэдлок Б. “Электронные схемы и их применения” Москва 1977г

1	2	3	4	5	6

Copyright © Radioland. Все права защищены.
Дата публикации: 2008-04-09 (0 Прочтено)