Автоматизация технологических процессов в производстве (стр. 27 из 32)

Если Uвх начинает уменьшаться от уровня

Uоп, то напряжение U_БЭ1 тоже уменьшается, так как

Рис.9-3

потенциал эмиттеров t/э задается большим сейчас стабильным напряжением Uon (U3 = Uon — eg). Когда ит окажется равным Uэ, т. е. при Uвх = Uоп— е_о, транзистор VT1 запрется и весь эмиттерный ток переключится в цепь транзистора VT2. Заметим, что после изменения u_вх транзисторы в процессе переключения управляются со стороны эмиттеров, т. е. работают как каскады с общей базой.

Элементы схемы переключателя выбраны с таким расчетом, чтобы исключить насыщение транзисторов. Однако в данном случае коллекторные токи транзисторов оказываются в активном режиме достаточно стабильными.

Это объясняется стабильностью тока эмиттеров (Iэ = Uэ/Rэ ≈ Uon /Rэ), с которым коллекторный ток каждого транзистора связан коэффициентом α (I_k = α Iэ); значения последнего колеблются незначительно (в десятки раз меньше, чем коэффициент β в схеме с общим эмиттером).

Так как транзисторы работают по схеме с общей базой, их постоянная времени τ_α τ_β, из-за отсутствия насыщения исключается задержка включения транзистора. В результате быстродействие переключателя тока оказывается значительно выше, чем у ключа с общим эмиттером.

Коммутаторы <<с n входов на один выход>>

Коммутатор (рис.9-4) даёт возможность подключать канал Y к разным источникам информации (D1,D2,D3).Выбор присоединяемого источника (входа коммутатора) осуществляется сигналом на адресном входе. Информация будет поступать из того канала D, на элемент И которого подаётся разрешение в виде логической 1 с одного из адресных входов А1,А2,А3. Рассмотренный коммутатор выполнен на одной микросхеме, содержащей в корпусе три элемента И, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ.

Задачу, аналогично той, которую решает коммутатор (рис.9-4.), выполняет м у л ь т и п л е к с о р - коммутатор, в котором выбор входа по его номеру (адресу) осуществляется двоичным кодом.

На рис.9-5. приведена функциональная схема мультиплексора. Так же как схема рис.9-4, он содержит

Рис. 9-4 Рис. 9-5

конъюнкторы, к которым подходят информационные линии D и дизъюнктор, каждый вход D подключается к выходу Y через соответствующий конъюнктор. Однако в данном случае коммутация осуществляется при наличии на конъюнкторе трёх разрешающих логических единиц (с трёх адресных входов ) А1,А2,А3. Таким образом, основу мультиплексора составляет дешифратор, у которого дополнительным входом каждого конъюнктора является информационный вход.

В соответствии с этим составлена схема (рис.9-5).Данный мультиплексор имеет восемь информационных (D0-D7) и три адресных (А1-А3) входа. На адресные входы поступает трёхэлементный цифровой код, полное число комбинаций которого равно 2³, т.е. восьми. Естественно положить, что код 111 должен обеспечить соединение выхода Y с входом D7 (111=7), код 110- с входом D6 (110=6) и т.д., код 000- с входом D0.

Как и в дешифраторе, для разблокирования конъюнктора его входы надо соединить непосредственно с теми адресными входами, на которых при данном коде присутствуют единицы, и через инверторы - с теми входами, на которых находятся. Так, например, на второй сверху (на рис.9-5.) конъюнктор непосредственно поступает сигнал с входа А1 и через инверторы- с входов А3 и А2, что при коде адреса

Рис. 9-6 001 обеспечит на этом конъюнкторе три логические 1, т.е. подключение к выходу мультиплексора входа D1. Входы нижнего (рис.9-5.) конъюнктора соединены с адресными входами непосредственно, что при коде адреса 111 обеспечит подключение к выходу мультиплексора информационного входа D7.

Кроме прямого назначения мультиплексор может использоваться для преобразования параллельного кода на входах DO -D7 в последовательный код на выходе. Для этого код на адресных входах должен циклически изменяться, принимая все последовательные значения. Такое изменение кода можно обеспечить, присоединив к адресным входам выходы счетчика, последовательно изменяющего свое состояние под действием импульсов генератора.

Интегральные микросхемы мультиплексоров. Наша промышленность выпускает несколько типов микросхемных мультиплексоров. На рис.9-6 показано условное изображение мультиплексора (микросхема серии К155), имеющего восемь

Рис. 9-7

Рис.9-8

информационных входов, три адресных входа для кода с весами 4,2,1, вход разрешения V и два выхода: прямой и инверсный.

При наличии на входе V логической 1 мультиплексор блокируется: на прямом выходе устанавливается логический 0 вне зависимости от потенциалов на информационных входах. Наличие входа разрешения позволяет увеличивать число коммутируемых информационных входов. На рис.9-7 изображен составной мультиплексор, позволяющий соединять с выходом каждый из 16 каналов. Для этого старший разряд адресного кода (для коммутации 16 входов он должен быть четырехразрядным) подается на входы V непосредственно (мультиплексор D1) и через инвертор (мультиплексор D2). Коды первых восьми адресов (от 0000 до 0111) логическим 0 в четвертом разряде через инвертор блокируют D2 и осуществляют коммутацию первых восьми каналов. Коды, имеющие в четвертом разряде 1 (от 1000 до 1111), блокируют D1 и осуществляют коммутацию каналов от 8-го до 15-го. На общий выход Y составного мультиплексора цифровые сигналы должны поступать с выхода DI (Y1) или с выхода D2 (Y2):Y— Y1+ Y2- Преобразуя это выражение по теореме де Моргана, получим Y = Y1 + Y2 = Y1Y2.Соединения выходов на рис. 9-7 соответствуют этому выражению. Расширение разрядности мультиплексоров в общем случае иллюстрирует рис. 9-8. Здесь «мультиплексорное дерево» содержит четыре четырехвходовых мультиплексора MUX1—MUX4 с запараллеленными адресными входами АО, AJ, которыми одновременно выбирается один из ходов всех четырех элементов, а мультиплексор MUX5 кодом на адресных входах А2, A3 выбирает один из выходов YO — Y3. Таким образом

четырехразрядный код на входах АО— A3 соединяет с выходом только один из 16 входов (16 = 24)

DO—D15.

Коммутаторы «с одного входа на n выходов»

На рис. 9-9 изображена схема коммутатора, позволяющего подключить источник цифровой информации D к разным каналам (Y1, Y2, Y3). Выбор выходного канала осуществляется логической 1 с одного из адресных входов А1-А3, активизирующей соответствующий конъюнктор. Коммутатор выполнен на одной микросхеме, содержащей в одном корпусе несколько элементов И.

На рис. 9-9 показан общий случай наращивания разрядности демультиплексоров. В отличие от схемы, реализующей наращивание разрядности дешифраторов, в схеме рис. 9-9 на информационный вход D DMX1 поступают логические 1 и 0, в то время как на соответствующий вход разрешения V DC1 постоянно подаётся потенциал логической

1. Кодом на адресных входах

Рис.9-9

А1, А0 выбирается один из выходов DMX1, с которым соединяется информационный вход, а кодом на А2, А3-одновременно выбираются четыре одноимённых выхода всех четырёх демультиплесоров DMX2-DMX5.

В результате кодом А0-А3 выбирается один из 16 выходов, который оказывается соединённым с информационным входом D.

Совокупность мультиплексор - демультиплексор позволяет скоммутировать любой вход мультиплексора с любым выходом демультиплексора.

Аналоговый коммутатор с цифровым управлением

Нередко в устройствах имеется несколько источников аналоговых сигналов, каждый из которых должен быть соответствующим образом обработан. Чтобы обработку сигналов

(для экономии аппаратных средств) можно было производить последовательно, используют аналоговые коммутаторы.

Аналоговый коммутатор содержит ряд ключей, на вход каждого из которых действует напряжение источника сигнала. Подобная структура изображена на рис. 2.26. Управление ключами

Рис. 9-10

производится с выходов дешифратора, на его вход поступает цифровой код (рис. 9-10, а).

Условное изображение аналогового коммутатора приведено на рис. 9-10, б.

Для коммутации на выход линии D0 на адресных входах устанавливают код А0=0, А1=0, А2=0, для аналогичного соединения линии D1-код A0=1, А1=0, А2=0 и т. д. Для периодического опроса источников сигналов адресные входы коммутатора подключают к выходам счётчика, на которых циклически изменяется код при поступлении входных импульсов.

Контрольные вопросы:

1) Назначение магнитных модуляторов.

2) Разновидности магнитных модуляторов.

Глава 10 Преобразователи

В системе автоматического управления, где используются ЭВМ необходимо применять преобразователи аналоговой величины в цифровой код и наоборот.