Аналоговые элементы и устройства управления

Занятие 3.

Тема: Аналоговые элементы и устройства управления

Цели занятия

1. Общеобразовательные цели: изучить новые понятия о дискретных элементов.

2. Развивающая- развивать активность студентов, формирование учебно-познавательных действий.

3. Воспитательная: оперативность мышления.

ХОД УРОКА

1.Орг.момент.

Введение

2.Объяснение нового материала:

- определение ИМС

- классификация ИМС

- оптоэлектронные приборы (светоизлучающий диод, инфракрасный излучающий диод, фоторезистор, фотодиод, фототиристор, фототранзистор)

- Операционные усилители

- И-регуляторы

- Д-регулятор

- А-регулятор

- ПИ- регуляторы

- ПД- пропорционально- дифференциальный;

-ПИД- пропорционально- интенрально дифференциальный;

3. Закрепление пройденного материала:

Ответить на контрольные вопросы:

Домашнее задание: В.В.Москаленко § 2.3

АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ

Развитие электроники и микроэлектроники привело к развитию ЭМС. ИМС называют микросхемы, элементы которых неразрывно соединены электрически, конструктивно и технологически.

Классификация ИМС по:

- виду электрических сигналов (аналоговые и цифровые)

- функциональному назначению;

- степени интеграции;

- быстродействию, потребляемой мощности;

Отдельную группу полупроводниковых устройств образуют оптоэлектронные приборы.

Оптоэлектронные приборы являются приборами, чувствительными к элекромагнитному излучению в Спектральном диапазоне от инфрокрасного до ультрофиалетового. К ним относятся:

1. Светоизлучающий диод( СИД) – это п/п диод, предназначенный для преобразования электрической энергии в энергию светового излучения.

2. Инфракрсный излучающий диод (ИК-диод) - п/п диод, который при протекании по нему прямого тока излучает электроэнергию в инфракрасном диапазоне. Это излучение не воспринимается человеческим глазом.

3. Фоторезистор – п/п прибор, сопротивление которого меняется в зависимости от излучения.

4. Фотодиод – диод, проводимость которого возникает при воздействии на него излучения в оптическом диапазоне.

5. Фототиристор - прибор, который переходит из одного устойчивого состояния в другое в результате воздействия на него светового потока.

6. Фототранзистор – п/п прибор, действие которого основано на использовании явления внутреннего фотоэффекта.

7. Оптопара – п/п прибор, состоящий из излучающего и фотоприемного элементов, между которыми есть оптическая связь и обеспечена электрическая изоляция.

Аналоговые элементы и устройства оперируют с непрерывными электрическими сигналами. Основным элементом является ОУ, на базе которого создаются различные преобразователи.

Операционный усилитель представят собой усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, охваченный отрицательной обратной связью. Zвх₁ Z вх₂ комплексные активно-емкостные входные сопротивления, а Zос- комплексное сопротивление цепи обратной связи . Операционный усилитель в этом случае осуществляет преобразование входных сигналов Uвх₁ в соответствии с выражением

m

Uвых = - Zос Σ (Uвх₁ / Zвх₁), где m – количество входных сигналов.

1

В простейшем случае, когда на вход ОУ поступает один входной сигнал Uвх, а Zос = Rос и Zвх₁ = R₁, имеет место следующее преобразование сигнала:

Uвых = - Rос( Uвх/ R₁) = kUвх,

При Rос =R₁ ( k= 1), имеет место инвертирование входного сигнала.

Если Zос = Rос и Zвх_i = R_i , то ОУ суммирует подаваемые на него электрические входные сигналы с одновременным умножением их на соответствующий коэффициент ki = Rос / Rвхi, тогда

m

Uвых = - Zос Σ (Uвх₁ *ki), где m – количество входных сигналов.

1

При включении во входные цепи и цепи обратных связей наряду с резисторами также и конденсаторов ОУ позволяют осуществлять и другие преобразования входных сигналов, необходимые для получения нужных управляющих воздействий.

Пропорциональный П- регулятор осуществляет пропорциональное преобразование входного сигнала.

Интегральный регулятор И- регулятор.

Дифференциального Д- регулятор.

Апериодического А- регулятора

Пропорционально-интегрального ПИ,

Пропорционально- дифференциального (ПД)

Пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) – регуляторов.