книги / Типовые узлы на полупроводниковых логических и функциональных элементах серии ЭТ

ных на элемент ЭТ-У01, т. е. до 60 ма. Таким образом, в случае выполнения схемы рис. 24,в допускается под­

Выше были рассмотрены основные случаи применения элементов серии ЭТ для выполнения различных логиче­ ских операций. Рассмотренные примеры, количество ко-

ные параметры входов, и поэтому все, что справедливо для усилителя согласования ЭТ-У01, в равной мере справедливо и для выходного усилителя ЭТ-У02. Эле­ мент ЭТ-У01 имеет два 'входа — реостатный и диодный. Недопустимо использовать одновременно оба входа эле­ мента ЭТ-У01.

Входное сопротивление элемента при включении рео­ статного входа составляет 0,75 ком, а при включении диодного входа — около 100 ом. Напряжение входа, со­ ответствующее минимально допустимому уровню вход­ ного сигнала 1, при реостатном входе составляет 4,0 в, 3 при диодном входе — не менее 1,5 в.

В случае, когда ЭТ-У01 подключен к предыдущему элементу через диодный вход, к нему нельзя подклю­ чить больше ни одного элемента серии ЭТ, так как сиг­ нал 1 на его выходе UBX определяется падением напря­ жения £/э.б+Л£/д, что значительно меньше 4 в, т. е. стандартного уровня сигнала 1.

6. ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЭТ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ НЕКОТОРЫХ ВРЕМЕННЫХ ОПЕРАЦИЙ

В системах промышленной автоматики большое ме­ сто занимают устройства, обеспечивающие выполнение операций с заданной временной последовательностью или с заданной длительностью. К этим узлам относятся различные элементы выдержки времени, задержки,

Рис. 26. Ф ормирование импульса заданной длительности с помощью элемента ЭТ-ВО -2 при появлении и исчезновении сигнала.

а — временная диаграмма; б — условное изображение ЭТ-В02; в — условное изображение ЭТ-В02 с инвертором на входе; г — временная диаграмма при на­

личии на входе ЭТ-В02 инвертора.

программирующие по времени блоки и т. п. Ниже рас­ смотрены примеры некоторых схем, наиболее широко используемых в практике проектирования.

/. Формирование выходного импульса заданной дли­ тельности. На практике часто встречаются случаи, когда длительность сигнала на выходе должна быть строго определенна, но не более длительности входного сигна­ ла. Такая временная функция реализуется с помощью элемента ЭТ-В02. Как было показано ранее, длитель­ ность сигнала на выходе элемента ЭТ-В02 определяется временем перезаряда емкости С через сопротивление R [Л. 1]. Особенностью элемента ЭТ-В02 является то, что он срабатывает при переходе входного сигнала от уровня 1 к уровню 0, т. е. при исчезновении входного сигнала. Временная диаграмма работы элемента приве­

для этого случая представлена на рис. 26,г. К выходу ЭТ-В02 может подключаться не более одного элемента

52

со стандартным входным сопротивлением 1,6 ком либо одной схемы И с током входа 5 ма.

2. Расширение входного импульса. Для обеспечения надежного срабатывания исполнительного механизма необходимо подать сигнал, имеющий длительность боль­ ше, чем время срабатывания механизма. Это требова­ ние может быть удовлетворено за счет расширения вход­

Рис. 27. Схема ф ормирования импульса с обрат­ ной связью .

а — временная диаграмма; б — схема одновибратора.

ного импульса до необходимой величины с помощью одновибратора. В частном случае эта схема выполняет также роль ограничителя длительности входного сигна­ ла. Временная диаграмма работы схемы представлена на рис. 27,а. Из диаграммы видно, что сигнал на выходе схемы появляется одновременно с сигналом на входе и существует t сек, т. е. не зависит от длительности вход­ ного сигнала. Указанная функция может быть реализо­ вана схемой, представленной на рис. 27,6. Схема со­ стоит из двух ИЛИ — НЕ (ЭТ-Л01) и транзисторной за­ держки (ЭТ-В02).

Объединение входа схемы ИЛИ — НЕ-1 с выходом транзисторной задержки — 2 позволяет получить ВРЕ­ МЕННУЮ ПАМЯТЬ, т. е. обеспечить определенную длительность сигнала на выходе схемы 2 при подаче даже кратковременного сигнала на один из свободных входов элемента /. Ввиду малой нагрузочной способно­ сти §лемента ЭТ-В02 к выходу у\ рассматриваемой схе­ мы одновибратора может быть подключена только одна схема И с током входа 5 ма. В случае необходимости повысить нагрузочную способность схемы может быть использован элемент ИЛИ — НЕ-3. Следует отметить, что подключение элемента ИЛИ — НЕ-3 потребует по­ вышения величины зарядной емкости задержки в 1,3 ра­ за для получения заданной длительности выходного

53

типа на элемент другого типа может привести к отказу си­ стемы в работе. Рассмотрим эти отличия. Во-первых, у эле­ мента ЭТ-ВОЗ время переключения зависит от величины емкости. В связи с этим недопустимо увеличивать уставку выдержки времени на элементе ЭТ-ВОЗ за ^чет повышения величины разрядной емкости. Поэтому элемент ЭТ-ВОЗ следует использовать только для вы­ держек времени до '10 сек. Напротив, в элементе ЭТ-В04 производится формирование выходного сигнала за счет применения внутренних положительных обрат­ ных связей. Это делает независимым время переключе­ ния элемента ЭТ-В04 от уставки выдержки времени. Последнее позволяет значительно повысить уставку вы­ держки времени за счет повышения величины зарядной емкости. Ограничение здесь налагается только по вели­ чине суммарного сопротивления утечки зарядных кон­ денсаторов, которое не должно быть менее чем 15 Мом при наихудшем режиме работы. Достоинством элемента ЭТ-В04 является также малое время подготовки, кото­ рое составляет тысячные доли от времени срабатыва­ ния.

Во-вторых, схема элемента ЭТ-В04 по своему прин­ ципу действия является импульсной схемой. Момент срабатывания фиксируется по появлению импульса на коллекторе транзистора Т2 [Л. 1] в момент достижения заданного уровня напряжения на зарядном конденсато­

54

ре. Это приводит к понижению помехозащищенности схемы в случае установки регулируемого сопротивления в удалении от места расположения самого элемента ЭТ-В04. Если по условиям работы необходимо регули­ руемое сопротивление устанавливать вне блоков систе­ мы автоматики, например на выносном пульте, то необ­ ходимо выполнять соединение регулируемого сопротив­ ления с элементом с помощью экранированного прово­ да. Длина связи от элемента ЭТ-В04 до этого сопротив­ ления должна быть возможно короче. Помехозащищен­ ность элемента ЭТ-ВОЗ выше, чем у ЗТ-В04, что позво­ ляет использовать для связи выносного регулируемого сопротивления с элементом ЭТ-ВОЗ неэкранированный провод.

В-третьих, элемент ЭТ-В04 для преобразования им­ пульсного напряжения с коллектора Т2 в потенциальные сигналы выходов снабжен внутренней схемой памяти. Обратные связи в схеме памяти могут действовать только при условии наличия на выходе сигнала 1, фак­ тический уровень напряжения которого не менее 4 в. Это имеет место только при подключении к ЭТ-В04 эле­ ментов с входным сопротивлением не менее 0,75 ком. Подключение к выходу ЭТ-В04 усилителя ЭТ-У01 или ЭТ-У02 через диодный вход недопустимо.

В-четвертых, элемент ЭТ-ВОЗ допускает подключение до трех схем ИЛИ — НЕ или до трех схем И с током входа 5 ма. Элемент ЭТ-В04 по прямому выходу допу­ скает только подключение двух схем ИЛИ — НЕ, а по инверсному — кроме двух ИЛИ — НЕ еще и одной схе­ мы И.

4. Задержка на исчезновение выходного сигнала. Если в системе требуется, чтобы сигнал на выходе появ­ лялся одновременно с сигналом на входе, а пропадал через t сек после исчезновения входного сигнала, то может быть использована схема, представленная на рис. 29,а или б. Временная диаграмма работы этих схем приведена на рис. 29,в.

Приведенные на рисунках варианты выполнения схем отличаются допустимой длительностью задержки. Так, в схеме рис. 29,а использована транзисторная задержка ЭТ-В02, которую применять, даже с выносной емкостью, нецелесообразно при времени больше 0,1 сек. Второй ва­ риант схемы (рис. 29,6) может обеспечить длительность

55

задержки до 10 сек, так как здесь использован элемент ЭТ-ВОЗ. Аналогично в схеме рис. 29,6 может быть ис­ пользован и элемент ЭТ-В04.

Работа схемы на малые времена задержки рис. 29,а

держка при исчезновении сигнала. Совмещением эле­ мента выдержки времени со схемой задержки выходно­ го сигнала может быть реализована новая схема, в кото­ рой сигнал на выходе появляется через t\ сек после по­ дачи сигнала на вход и пропадает через t2 сек после исчезновения входного сигнала. Временная диаграмму

56

работы схемы приведена на рис. 30,а, а два варианта структурных схем — на рис. 30,6 и в.

6. Другие случаи использования элементов времена типов ЭТ-В. В промышленной автоматике находят ши­ рокое применение различные программирующие устрой­ ства. В частном случае программа работы системы мо­ жет быть задана как функция времени. При этом через

одновременно на входы схем И У и 4. При наличии сиг­ нала 0 на входе работа схемы генератора импульсов запрещается.

Входной сигнал У обеспечивает при сигнале У на выходе элемента ИЛИ — НЕ-3 запуск схемы выдержки времени 5. С выдержкой времени t сигнал с выхода эле­ мента 5 поступает на вход элемента 3, т. е. на сброс

57

ПАМЯТИ (элементы 2 и 3 включены в схему ПА­ МЯТЬ). При этом сигнал на выходе схемы пропадает. Таким образом, длительность выходного импульса равна уставке выдержки времени 5. От сигнала с выхода эле­ мента 2 при перебросе ПАМЯТИ обеспечивается запуск

выдержки времени 6 и пропадание сигнала на входе элемента 5, так как на одном из входов схемы И (4) сигнал равен 0. С установленной выдержкой времени элемент 6 обеспечивает возврат ПАМЯТИ в первоначаль­ ное положение, так как на обоих входах схемы И-1 имеются сигналы /. Возврат ПАМЯТИ приводит к пов­ торному запуску выдержки времени 5 через схему И-4 и к появлению сигнала на выходе генератора импуль-

58

сов. Таким образом, длительность паузы между импуль­ сами выходного сигнала равняется уставке выдержки времени 6. Возможность плавной регулировки выдержек времени 5 и 6 в широком диапазоне позволяет получить различное соотношение длительностей импульсов и паузы выходного сигнала, т. е. различную скважность.

Диодный дешифратор

рис. 31,6 может быть упрощена за счет исключения эле­ ментов 1 и 4 (рис. 31,в). В такой схеме генерирование импульсов будет происходить все время с момента под­ ключения напряжения питания.

В программном реле времени сигналы от генератора импульсов поступают на пересчетную схему, построен­ ную на триггерах (элемент ЭТ-ЛОЗ). На рис. 32,а пред-

.ставлена обычная пересчетная схема, в которой сигна­ лы снимаются с каждого разряда двоичного счетчика. При этом сигнал на выходе-ячейки 1 появляется через один период выходного генератора импульсов ГИ, с вы­ хода 2 — через два периода, с выхода 3 — через четыре периода и т. д. Программирование по времени в таком ^устройстве возможно при условии, что временная уставчка любой из ступеней программы может быть выражена

59

через t • 2П, где n — целое число (число разрядов двоич­ ного счетчика). Время t можно регулировать измене­ нием длительности периода колебаний генератора им­ пульсов. Например, при длительности периода 20 сек могут быть получены ступени программы в 40, 80, 160, 320 сек и т. д. Счетчик из пяти разрядов обеспечивает цикл до 640 сек, а при десяти ячейках время полного цикла программы возрастает до 20400 сек (5 ч 40 мин).

Если заданные времена различных ступеней програм­ много устройства не могут быть выражены как t • 2П, но кратны t, можно использовать пересчетные двоичные схемы с диодным дешифратором. В этом случае время

пояснена в гл. 3, а описание работы программного устройства дано в гл. 4.

6. ПРИМЕНЕНИЕ ВЫХОДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ ТИПА ЭТ-У

Выходные усилители ЭТ-У обеспечивают включение исполнительных механизмов при подаче на вход усили­ телей сигналов от логических или функциональных эле­ ментов серии ЭТ. Усилители выпускаются пяти типов— ЭТ-У01—ЭТ-У05 и включают в себя усилитель согласо­ вания ЭТ-У01 и выходные усилители мощности до 3 вт— У02, до 10 вт— УОЗ, до 30 вт— У04, до 100 вт*-У05. Напряжение питания усилителей — 24 в и смещения + 6 в. Номинальное напряжение исполнительных меха­ низмов систем автоматического управления, подключае­ мых к выходным усилителям, равно 24 в. Однако при меньшем рабочем напряжении исполнительного меха­ низма и наличии отдельного источника питания выход­ ной каскад усилителей может работать при напряжении 12 в. Напряжение питания и смещения каскадов пред­ варительного усиления должно сохраняться прежним, а именно—24 и +6 в соответственно. Выходной каскад усилителя допускает работу при выпрямленном пульси­ рующем токе.

Для усилителей ЭТ-У01 и ЭТ-У02 предусматривают­

60