Разработка монокристального монофункционального регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка монокристального монофункционального регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля

Разработка структурной схемы регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля. Расчет генератора прямоугольных импульсов, компаратора напряжения, датчика температуры, выходного каскада. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2. Структурная схема регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля
2.1 Методы и способы регулирования напряжения в бортовой сети автомобиля
2.2 Метод регулирования напряжения с помощью широтно-импульсной модуляции
3. Разработка принципиальной электрической схемы регулятора напряжения
3.1 Генератор прямоугольных импульсов
3.2 Формирователь пилообразного напряжения
3.2.1 Т-триггер, построенный на основе интегрально-инжекционной логики
3.2.2 5 - ти разрядный счетчик на основе Т - триггеров
3.2.3 Резистивная матрица, формирующая пилообразное напряжение
3.4 Резистивный делитель напряжения
3.5 Блок защиты от перенапряжения в бортовой сети автомобиля
3.7 RS - триггер, управляющий работой выходного транзистора
4. Типовая схема включения регулятора напряжения в генераторную установку
5. Методика измерения и контроля параметров регулятора напряжения
6. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора напряжения
В связи с бурным развитием в настоящее время автомобильной промышленности наблюдается повсеместное развитие и разработка различных электронных устройств, используемых на борту автомобиля для выполнения определенных полезных функций. Очень важной задачей для используемых на борту автомобиля потребителей электрической энергии, а также для подзарядки аккумуляторной батареи является поддержание на постоянном уровне напряжения бортовой сети автомобиля. Превышение напряжения сверх допустимых пределов служит причиной перезаряда аккумуляторной батареи с последующим выходом ее из строя, пониженное напряжение вызывает недозаряд батареи. Например, увеличение напряжения на 10 % сверх номинального снижает срок службы ламп примерно на 50 %. Функцию поддержания на постоянном уровне напряжения выполняет регулятор напряжения бортовой сети автомобиля, встраиваемый, как правило, в генератор переменного тока, снабженного выпрямителем на обычных или лавинных диодах (стабилитронах). Регулятор напряжения представляет собой интегральную микросхему гибридного или монокристального исполнения, который может включаться в бортовую сеть автомобиля по различным схемам включения.
В настоящее время существует большое разнообразие выпускаемых регуляторов напряжения для автомобильных бортовых электрических сетей с напряжением 14 В и 28 В с различным набором функций, которые можно разделить на два семейства: монофункциональные и мультифункциональные регуляторы напряжения. Данные регуляторы напряжения, изменяя величину тока в обмотке возбуждения генератора, поддерживают в заданных пределах напряжение на выходе генератора или в заданной точке бортовой электрической сети автомобиля, независимо от частоты вращения ротора генератора, тока нагрузки. Для обеспечения благоприятных режимов зарядки аккумуляторной батареи напряжение на ней в момент зарядки должно изменяться в зависимости от температуры электролита. Учитывая высокую техническую сложность контроля температуры электролита, изменения величины напряжения на батарее в момент зарядки добиваются введением зависимости, как правило, с отрицательным температурным коэффициентом напряжения настройки регулятора от температуры его корпуса. Величина температурного коэффициента различна для различных типов регуляторов и ее выбор зависит от типа аккумулятора, условий размещения генератора и аккумуляторной батареи, протяженности электрической сети от генератора до точки подключения аккумуляторной батареи.
Рассмотренный регулятор напряжения должен удовлетворять следующим требованиям:
Напряжение настройки должно быть равно 14,1 ± 0,1 В;
Остаточное напряжение на выходном транзисторе не должно превышать 0,8 В;
Температурный диапазон работы микросхемы должен находиться в интервале температур от - 45 о С до + 100 о С;
Температурный коэффициент напряжения настройки должен составлять - 7,0 ± 1,5 мВ/ о С.
2. Структурная схема регулятора напряжения
2.1 Методы и способы регулирования напряжения в бортовой сети автомобиля
Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции - защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузки, автоматически включать в бортовую сеть цепь обмотки возбуждения или систему сигнализации аварийной работы генераторной установки.
Все регуляторы напряжения работают по единому принципу. Напряжение генератора определяется тремя факторами - частотой вращения ротора, силой тока, отдаваемой генератором в нагрузку и величиной магнитного потока, создаваемой током обмотки возбуждения. Чем выше частота вращения ротора и меньше нагрузка на генератор, тем выше напряжение генератора. Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора, снижение тока возбуждения уменьшает напряжение. Все генераторы напряжения, отечественные и зарубежные, стабилизируют напряжение изменением тока возбуждения.
Если напряжение возрастает или уменьшается регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы.
Из рис. 2.1.1. видно, что регулятор 1 содержит измерительный элемент 5, элемент сравнения 3 и регулирующий элемент 4. Измерительный элемент воспринимает напряжение генератора и преобразует его в сигнал U изм , который в элементе сравнения сравнивается с эталонным значением U эт . Если величина U изм отличается от эталонной величины U эт , то на выходе измерительного элемента появляется сигнал U o , который активирует регулирующий элемент, изменяющий ток в обмотке возбуждения так, чтобы напряжение генератора вернулось в заданные пределы.
Рис. 2.1.1. Блок-схема регулятора напряжения (1 - регулятор; 2 - генератор; 3 - элемент сравнения; 4 - регулируемый элемент; 5 - измерительный элемент)
Таким образом, к регулятору напряжения обязательно должно быть подведено напряжение генератора или напряжение из другого места бортовой сети, где необходима его стабилизация, например, от аккумуляторной батареи, а также подсоединена обмотка возбуждения генератора. Если функции регулятора расширены, то и число подсоединений его в схему растет. Чувствительным элементом электронных регуляторов напряжения является входной делитель напряжения. С входного делителя напряжение поступает на элемент сравнения, где роль эталонной величины играет обычно напряжение стабилизации стабилитрона.
Особенностью автомобильных регуляторов напряжения является то, что они осуществляют дискретное регулирование напряжения путем включения и выключения в цепь питания обмотки возбуждения (в транзисторных регуляторах) или последовательно с обмоткой дополнительного резистора (в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах), при этом меняется относительная продолжительность включения обмотки или дополнительного резистора.
Аккумуляторная батарея для своей надежной работы требует, чтобы с понижением температуры электролита напряжение, подводимое к батарее от генераторной установки, несколько повышалось, а с повышением температуры - понижалось. Для автоматизации процессов изменения уровня поддерживаемого напряжения применяется датчик, помещенный в электролит аккумуляторной батареи и включаемый в схему регулятор напряжения. В простейшем случае термокомпенсация в регуляторе подобрана таким образом, что в зависимости от температуры поступающего в генератор охлаждающего воздуха напряжение генераторной установки изменяется в заданных пределах.
В рассмотренной схеме регулятора напряжения, как и во всех регуляторах аналогичного типа, частота переключений в цепи обмотки возбуждения изменяется по мере изменения режима работы генератора. Нижний предел этой частоты составляет 25-50 Гц.
Имеется и другая разновидность схем электронных регуляторов, в которых частота переключения строго задана. Регуляторы такого типа оборудованы широтно-импульсным модулятором (ШИМ), который и обеспечивает заданную частоту переключения. Применение ШИМ снижает влияние на работу регулятора внешних воздействий, например, уровня пульсаций выпрямленного напряжения и т.п.
В настоящее время все больше зарубежных фирм переходят на выпуск генераторных установок без дополнительного выпрямителя. Для автоматического предотвращения разряда аккумуляторной батареи при неработающем двигателе автомобиля в регулятор такого типа заводится фаза генератора. Регуляторы, как правило, оборудованы ШИМ, который, например, при неработающем двигателе переводит выходной транзистор в колебательный режим, при котором ток в обмотке возбуждения невелик и составляет доли ампера. После запуска двигателя сигнал с вывода фазы генератора переводит схему регулятора в нормальный режим работы.
Перспективным является развитие мультифункционального класса регуляторов напряжения. Этот класс обладает следующим набором функций:
регулировка напряжения в удаленной от генератора точке бортовой электрической сети автомобиля;
диагностика состояния электрической связи генератора с удаленной контролируемой точкой;
диагностика отсутствия вращения ротора генератора;
диагностика короткого замыкания или разрыва цепи обмотки возбуждения генератора;
оценка величины допуска по напряжению в контролируемой точке и индикация ее результатов;
пассивная диагностика технического состояния генератора и индикация ее результатов.
Эти регуляторы имеют защиту от импульсных перенапряжений в бортовой сети и от обратного включения аккумуляторной батареи. Типовой мультифункциональный регулятор выполнен по гибридной толстопленочной технологии.
Широкое распространение также могут найти так называемые СР-регуляторы, которые представляют собой приборы высокой степени интеграции, имеющие вышеперечисленный набор функциональных возможностей, а также таймер и выключатель нагрузки. Также они характеризуются удвоенной величиной коэффициента температурной зависимости напряжения настройки и наличием режима плавного возбуждения. В данных регуляторах в случае увеличения падения напряжения в цепи связи выхода генератора и удаленной контролируемой точки бортовой сети выше допустимой величины или разрыва цепи, регулятор переходит на управление генератором путем регулирования напряжения на его выходе (местное регулирование). Режим плавного возбуждения генератора служит для стабилизации работы двигателя, особенно на оборотах до выхода на режим холостого хода (этап запуска двигателя). Процесс возбуждения генератора является лавинообразным и занимает достаточно короткий (по сравнению с запуском двигателя) промежуток времени, и заканчивается до того как двигатель выйдет на обороты холостого хода. В этом случае генератор, включенный в бортовую электрическую сеть, выполняет роль дополнительной нагрузки для двигателя, что затрудняет его запуск. СР - регуляторы после окончания работы таймера обеспечивают плавное нарастание среднего значения тока в обмотке возбуждения генератора от 0 до 100%. На этом этапе генератор вырабатывает и отдает в бортовую сеть меньше электрической энергии, чем требует подключенные потребители. Недостающую энергию в бортовую сеть отдает аккумулятор. Максимальная продолжительность промежутка плавного возбуждения генератора составляет порядка 10 с. На этапе плавного возбуждения генератора СР - регулятор следит за увеличением частоты вращения ротора; при достижении ротором частоты, равной 1800 об/мин процесс плавного возбуждения заканчивается.
При запуске двигателя стартер одновременно с коленчатым валом двигателя раскручивает и ротор генератора. Поскольку обмотка возбуждения подключена к источнику питания (аккумуляторной батарее и/или выводу генератора), то одновременно с запуском двигателя начинается процесс возбуждения генератора. Генератор в этот момент является дополнительной нагрузкой для стартера, требующей от него дополнительной мощности, а от аккумуляторной батареи - дополнительного запаса электрической энергии. Таймер, введенный в состав СР-регуляторов, задерживает момент подключения обмотки возбуждения к источнику питания, соответственно, задерживая момент возбуждения генератора, и облегчая тем самым запуск двигателя. При наличии таймера требуется меньшая мощность стартера и меньшая емкость аккумуляторной батареи.
СР-регуляторы напряжения и другие специальные мультифункциональные регуляторы носят возможность управлять выключателем нагрузки.
Назначение выключателя нагрузки состоит в том, чтобы подключать или отключать от бортовой сети второстепенные электрические нагрузки.
2.2 Описание метода регулирования напряжения с помощью широтно-импульсной модуляции
Данный метод основан на управлении транзистора импульсами с переменной скважностью при постоянной частоте этих импульсов. В зависимости от скважности импульсов производится регулирование протекающего через транзистор тока. То есть чем больше скважность (Q = Т пер /Т и ), тем более закрыт транзистор и тем меньший протекает через него ток и, наоборот, чем меньше скважность импульсов, тем более открыт транзистор и тем больший ток протекает через него. На данном принципе и основано регулирование напряжения в бортовой сети автомобиля. С помощью широтно-импульсной модуляции производится управление работой выходного транзистора, который производит регулирование тока, протекающего через обмотку возбуждения генератора, который в свою очередь определяет напряжение на фазовых обмотках генератора. Структурная схема регулятора напряжения, использующего данный метод, представлена на рис.2.2.1. Применение широтно-импульсной модуляции в данной схеме снижает влияние на работу регулятора внешних воздействий, например, уровня пульсаций выпрямленного напряжения и т.п.
Сравнивая рис.2.2.1. с рис.2.1.1., можно провести аналогию: к измерительному элементу относится делитель напряжения 4, который формирует в зависимости от напряжения на входе микросхемы (на выходе генератора) определенный сигнал u изм . К элементу сравнения относятся следующие блоки: компаратор напряжения 5, цифровой счетчик 2 с резистивной матрицей 3, которые вместе формируют эталонное пилообразное напряжение. И, наконец, к регулирующему элементу относятся: триггерное устройство 8, выходной каскад 9, выходной транзистор 13, которые предназначены для изменения определенным образом тока, протекающего через обмотку возбуждения 14. Остальные блоки, расположенные на рис. 2.2.1., имеют какое-либо другое специальное или вспомогательное значение.
Рис. 2.2.1. Структурная схема регулятора напряжения на основе ШИМ (1 - генератор прямоугольных импульсов; 2 - 5 - ти разрядный счетчик на Т-триггерах; 3 - резистивная матрица; 4 - резистивный делитель напряжения; 5 - компаратор напряжения; 6 - блок защиты 1; 7 - датчик температуры; 8 - триггерное устройство; 9 - выходной каскад; 10 - блок защиты 2; 11 - стабилизатор напряжения; 12 - гасящий диод; 13 - выходной n-p-n- транзистор; 14 - обмотка возбуждения генератора; 15 - интегральная микросхема регулятора напряжения)
Регулятор напряжения, принцип действия которого основан на широтно-импульсной модуляции, работает следующим образом.
Так как напряжение на выходе генератора сильно зависит от частоты вращения ротора генератора, величины тока через нагрузку, тока через обмотку возбуждения, то для регулирования и нормирования данного напряжения необходимо иметь эталонное напряжение, мало зависящее ото всех возможных факторов: питающего напряжения, тока нагрузки, величины магнитного потока в обмотке возбуждения и т.д. В рассматриваемом регуляторе напряжения роль такого устройства выполняют 5-ти разрядный счетчик цифровых импульсов на основе Т-триггеров 2, управление работой которых производится с помощью генератора прямоугольных импульсов 1 и резистивной матрицы 3, которые в совокупности формируют спадающее пилообразное напряжение. Данное пилообразное напряжение "насаживается" на постоянную составляющую, которая снимается с датчика температуры для согласования работы с компаратором напряжения 4. Так как перечисленные блоки питаются от стабилизатора напряжения 11, напряжение на выходе которого практически не зависит от внешних воздействий на регулятор, то пилообразное напряжение, формируемое данными блоками можно считать эталонным. Период "пилы" равен:
где Т пилы - период спадающего пилообразного напряжения; Т ген - период импульсов тактового генератора 1.
Далее, для того чтобы произвести приведение в норму напряжения в бортовой сети автомобиля (в случае отклонения от номинального в ту или иную сторону) необходимо произвести сравнение напряжения в бортовой сети с эталонным напряжением u эт . для этой цели может быть служить компаратор напряжения 5, на один вход которого подается эталонное напряжение с формирователя пилообразного напряжения, а на другой - напряжение с резистивного делителя напряжения 4, предназначенного для формирования измерительного сигнала u изм , удобного для работы компаратора напряжения 5 и согласованного с постоянной составляющей эталонного пилообразного напряжения.
После сравнения эталонного напряжения с напряжением в сети автомобиля необходимо осуществить управление регулирующим элементом. Для управления регулирующим элементом - выходным транзистором предназначены триггерное устройство 8 и выходной каскад 9. В зависимости от результата сравнения компаратором напряжения 5 могут быть следующие результаты:
Если напряжение на входе микросхемы больше номинального напряжения, то делитель напряжения 4 формирует такой сигнал на входе компаратора, при котором на его выходе возникает уровень, закрывающий выходной транзистор 13, но для проверки работоспособности выходного транзистора цифровым счетчиком 2 образуется короткий импульс, равный времени в 1,5 раза большее, чем период тактовой частоты (благодаря управляющему RS-триггеру).
Если пренебречь этим коротким импульсом, то можно считать, что выходной транзистор будет полностью закрыт. В результате этого тока через обмотку возбуждения протекать не будет и напряжение в бортовой сети будет падать до тех пор пока не достигнет нормы.
Если напряжение на входе микросхемы будет меньше номинального, то делитель напряжения 4 сформирует сигнал на входе компаратора, при котором на его выходе возникает уровень, полностью открывающий выходной транзистор 13. В результате того, что выходной транзистор будет полностью открыт, через него, а, следовательно, и через обмотку возбуждения потечет ток, практически определяемый параметрами обмотки возбуждения. Из-за протекания этого тока по обмотке возбуждения напряжение на выходе генератора начнет повышаться.
Если напряжение на входе микросхемы будет соответствовать номинальному, то компаратор напряжения 5 сработает посередине периода пилообразного напряжения и на выходе компаратора будет наблюдаться сигнал частотой 1/Т пилы и со скважностью 2. Такой же сигнал будет и на выходном транзисторе 13. Напряжение, соответствующее данному режиму, называется напряжением настройки.
Для данного регулятора напряжения настройки должно быть равно u настр = 14, 1 В ± 0,1 В.
Соотношение эталонного пилообразного напряжения, напряжения на выходе резистивного делителя напряжения и напряжения на базе выходного транзистора приведены на рис. 2.2.2.
Если напряжение на входе микросхемы будет незначительно отличаться от номинального в ту или иную сторону, то компаратор сработает по "пиле" ранее или позднее ее середины, что будет соответствовать частоте на выходе компаратора 5 и на базе выходного транзистора 13 со скважностью меньшей 2 и большей 2, соответственно. В случае Q < 2 длительность импульса будет больше длительности паузы, то есть выходной транзистор будет больше открыт, чем в случае, соответствующем напряжению настройки на входе микросхемы. Таким образом, ток через обмотку возбуждения будет увеличен и напряжение в сети также увеличено. В случае Q > 2, наоборот, длительность паузы больше длительности импульса, то есть выходной транзистор будет больше закрыт, чем в случае, соответствующем напряжению настройки (Q = 2). Таким образом, ток через обмотку возбуждения будет уменьшен и напряжение в сети также уменьшено.
И, наконец, 3-ю защиту выполняет мощный диод 12. Этот диод при закрытии выходного транзистора 13 предотвращает опасные всплески напряжения, возникающие из-за обрыва цепи обмотки возбуждения со значительной индуктивностью. В этом случае ток обмотки возбуждения может замыкаться через этот диод и опасных всплесков напряжения не происходит. Поэтому этот диод носит название гасящего. Стабилизатор напряжения 11 предназначен для питания всех блоков кроме выходного каскада 9.
3. Разработка принципиальной электрической схемы и особенности структуры элементов монокристального регулятора напряжения
3.1 Генератор прямоугольных импульсов
Генератор прямоугольных импульсов предназначен для формирования импульсов прямоугольной формы, которые необходимы для подачи их на цифровую часть микросхемы с целью получения сигналов прямоугольной формы разной частоты.
Принципиальная электрическая схема генератора прямоугольных импульсов приведена на рис. 3.1.1.
Данная схема питается от стабилизатора напряжения с выходным напряжением u пит = 5,7 В. Рассматриваемый генератор обеспечивает на выходе импульсы прямоугольной формы частотой f = 2 кГц и скважностью Q ~ 2.
Работа генератора основана на заряде - разряде конденсатора С1. Время заряда и разряда конденсатора, а, следовательно, время импульса и время паузы определяются величиной емкости конденсатора С1 и параметрами p-n-p- и n-p-n- транзисторов (в основном внутренними сопротивлениями транзисторов).
Схема генератора прямоугольных импульсов работает следующим образом.
В начальный момент, когда конденсатор С1 разряжен, транзистор VT10 закрыт, то потенциал на базе транзистора VT5 определяется делителем напряжения R2, R3 и R7 и будет определяться как
Рис. 3.1.1. Принципиальная электрическая схема ГПИ
Рис. 3.1.1. Диаграммы, поясняющие работу генератора прямоугольных импульсов (1 - напряжение на конденсаторе С1; 2 - напряжение на базе транзистора VT10; 3 - напряжение на базе транзистора VT5; 4 - напряжение на выходе генератора)
3.2 Формирователь пилообразного напряжения
3.2.1 Т- триггер, построенный на основе интегрально-инжекционной логики
Т - триггер, называемый часто счетным триггером, характеризуется таблицей состояний 3.2.1.1.
Таблица 3.2.1.1. Таблица состояний Т - триггера
Состояние его выхода меняется на противоположное при поступлении на вход счетного сигнала Т = 1 и сохраняется неизменным при Т = 0. В соответствии с таблицей 3.2.1.1. характеристическое уравнение Т - триггера имеет вид
Q n +1 = * Q n + T * n (3.2.1.1.)
Принципиальная электрическая схема Т - триггера приведена на рис. 3.2.1.1. Диаграммы, поясняющие работу Т - триггера, приведены на рис. 3.2.1.2. Как видно из рис. 3.2.1.2. на выходах Т - триггера появляется частота в 2 раза меньшая, чем на входе, то есть Т - триггер - это делитель частоты на 2.
В микросхеме регулятора напряжения Т - триггеры в составе цифровой части микросхемы выполнены на основе интегрально - инжекционной логике, которая обеспечивает высокое быстродействие, малые напряжения питания, потребляемую мощность. Учитывая тяжелые тепловые условия работы микросхемы для повышения стабильности и надежности работы транзистора с инжекционным питанием в данном случае применено питание n-p-n- транзистора не с помощью инжектора, а с помощью отдельно-размещенного p-n-p- транзистора, имеющего индивидуальное питание, которое позволяет исключить перекос в питании в результате технологического разброса параметров физической структуры интегрально-инжекционной логики, который имеет место в случае инжекторного питания.
Рис. 3.2.1.1. Принципиальная электрическая схема Т-триггера
Рассмотренный ниже 5 - ти разрядный счетчик предназначен для формирования импульсов прямоугольной формы с различной частотой (периодом). В данном случае счетчик выполнен на счетных Т - триггерах, которые были описаны в п. 3.2.1.
Принципиальная электрическая схема счетчика приведена на рис. 3.2.2.1.
Рис. 3.2.2.1. Принципиальная электрическая схема 5- ти разрядного счетчика
Как видно из рис. 3.2.2.1. счетчик цифровых импульсов состоит из 5 - ти Т - триггеров. Тактируется данный счетчик непосредственно от генератора прямоугольных импульсов (приведен в п. 3.1.) с частотой импульсов порядка 2 кГц. Данный счетчик является делителем частоты на 32 (2 5 ) с выводами от каждого разряда. С прямых выходов Т - триггеров (Q) сигнал снимается и подается на триггерное устройство, управляющее работой выходного каскада и транзистора. С инверсных выходов Т - триггеров () сигнал подается на резистивную матрицу, которая формирует сигнал пилообразной формы с частотой следования f = 2000 Гц / 32 = 62,5 Гц.
Логические элементы I - V предназначены для начальной установки Т - триггеров. На их входы подается сигнал установки и сброса R. Данные элементы используются только при моделировании данного узла. В составе микросхемы они как таковые не присутствуют.
Диаграммы, поясняющие работу 5 - ти разрядного счетчика приведены на рис. 3.2.2.2.
Рис. 3.2.2.2. Диаграммы, поясняющие работу 5 - ти разрядного счетчика
3.2.3 Резистивная матрица, формирующая пилообразное напряжение
Резистивная матрица необходима для формирования эталонного сигнала пилообразной формы.
Принципиальная электрическая схема резистивной матрицы приведена на рис. 3.2.3.1.
Рассматриваемая матрица из резисторов работает следующим образом.
Учитывая то, что сигналы снимаются с инвертирующих выходов Т - триггеров (), то в начальный момент на выходах всех триггеров будут присутствовать все логические "1", то есть высокие уровни напряжения и большие токи через выходные элементы триггеров. Эти токи будут обусловливать падение напряжения на резисторах R9 - R20. Благодаря этому на выходе R - матрицы (средняя точка резисторов R17 и R18) будет сформирован определенный уровень напряжения, который также будет зависеть от уровня напряжения, подаваемого через резистор R16 с датчика температуры. В следующий момент времени, когда на 1-м Т-триггере на выходе () образуется логический "0", что будет соответствовать низкому напряжению и малому протекаемому току через резистор R9 и выходные элементы 1 - го Т - триггера. Таким образом, в данном случае резистор R9 будет "закорочен" на землю и не будет давать вклада в работу R - матрицы. В результате этого уменьшится ток, протекающий через резисторы R12 и R16, что приведет к некоторому уменьшению напряжения на выходе матрицы. То есть произойдет скачок выходного напряжения в сторону уменьшения, образуется ступенька напряжения.
Аналогичным образом будут происходить процессы при срабатывании следующих Т - триггеров.
Временное изменение сигнала на выходе R - матрицы показано на рис. 3.2.3.2.
Рис. 3.2.3.1. Принципиальная электрическая схема счетчика с резистивной матрицей
Рис. 3.2.3.2. Пилообразное напряжение на выходе R - матрицы
Форма сигнала, показанная на рис. 3.2.3.2. обеспечивается подбором номиналов резисторов R9 - R15, R17 - R20.
Для согласования эталонного пилообразного напряжения с работой компаратора (п. 3.3.) данное напряжение "насаживается" на постоянный уровень температурно-зависимого напряжения, снимаемого с датчика температуры (или блока, задающего температурный коэффициент напряжения). Уровень этого напряжения лежит в пределах 1,9 - 2,0 В. размах "пилы" составляет 15 - 16 мВ. Для оценки работоспособности R - матрицы в программе DesignLab8.0. проведем анализ зависимости размаха "пилы", который влияет на величину отклонения регулируемого напряжения в бортовой сети автомобиля (на точность настройки), от пропорционального отклонения номиналов резисторов, что характерно для микроэлектронной технологии, и уровня напряжения, подаваемого с датчика температуры.
Результаты расчетов зависимости размаха "пилы" от отклонения номиналов резисторов приведены в таблице 3.2.3.1.
Как видно из таблицы 3.2.3.1. пропорциональное изменение номиналов сопротивлений ведет к слабому изменению размаха "пилы". Причем увеличение величины R/R ном ведет к уменьшению размаха "пилы".
Далее проведем анализ зависимости размаха "пилы" от постоянной составляющей напряжения, подаваемой с датчика температуры. Результаты этих расчетов сведены в таблицу 3.2.3.2.
По результатам таблицы 3.2.3.2. можно судить о прямопропорциональном увеличении размаха "пилы" с увеличением напряжения, снимаемого с датчика температуры.
Компаратор напряжения выполняет функцию сравнения двух напряжений и в зависимости от результата сравнения выдает на своем выходе тот или иной сигнал.
В схеме регулятора напряжения компаратор нужен для сравнивания напряжений, снимаемых с измерительного элемента - резистивного делителя напряжения (п. 3.4.) и формирователя эталонного пилообразного напряжения. Выход компаратора напряжения подключен к управляющему триггерному устройству (п.3.7.).
Принципиальная электрическая схема компаратора напряжения, используемого в рассматриваемом регуляторе напряжения, приведена на рис.3.3.1.
Компаратор напряжения состоит из 2-х пар n-p-n-транзисторов, включенных по схеме дифференциальных каскадов (VT18-VT21). Базы транзисторов VT19 и VT20 через резистор R26 соединен между собой. Блок транзисторов VT18 и VT21 служат входами компаратора. На транзистор VT18 подается сигнал с резистивного делителя напряжения, а на базу транзистора VT21 через резистор R27 подается эталонное напряжение с формирователя "пилы". Узлы, собранные на транзисторах VT12 - VT17 и резисторах R21 - R25 предназначены для регулирования и нормирования токов, протекающих через транзисторы VT18 - VT21. К общим точкам эмиттеров транзисторов VT18 - VT21 на землю подключены источники тока, собранные на транзисторах VT26 и VT29 n-p-n- типа, режимы работы которых задаются с помощью транзисторов VT23 - VT25, VT27 - VT28 и резисторов R28 - R32. Результирующее напряжение снимается со 2 - го дифференциального каскада с коллектора транзистора VT20 и подается на транзистор VT22, который и управляется данным сигналом. Выходное напряжение снимается с делителя напряжения R33 - R34 и подается на базу транзистора VT30, который совместно с резисторами R35 и R3
Разработка монокристального монофункционального регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение Егэ По Тексту Станюковича Нянька
Как Писать Историческое Эссе На Олимпиаде
Реферат: Расчет на ЭВМ характеристик выходных сигналов электрических цепей
Контрольная работа по теме Производство по делам об административных правонарушениях
Курсовая работа по теме Особенности квалификации террористического акта
Реферат по теме Вокодеры и их применение
Сочинение Памятный Летний День
Моя Любимая Игра Эссе
Посчитать Курсовую Разницу Онлайн
Реферат: Рыночный механизм ценообразования.. Скачать бесплатно и без регистрации
Чудесный Доктор Аргументы К Итоговому Сочинению 2022
Дипломная работа по теме Материя и субъективность
Контрольная работа: Особенности организации бухгалтерского дела на малом предприятии
Контрольная Работа На Тему Електронна Комерція: Проблеми Становлення, Механізми Функціонування
Я Люблю Осень Сочинение 2 Класс
Реферат: Психология конфликта и выход из него. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Образование Митрофана
Сочинение На Тему Личность Александра Невского
Реферат: Общие принципы гражданского процессуального права
Реферат На Тему Формирование Коллектива Предприятия
Жизнь и общественно-политическая деятельность Эвы Перрон (1919-1952) - История и исторические личности дипломная работа
Етнічні та релігійні питання в Державній Думі IV скликання - История и исторические личности реферат
Правовий статус посадових осіб місцевого самоврядування в Україні - Государство и право доклад