Главная Промышленная автоматика.

/, 2, 4 на участках температур /„, /,; /,, н соответственно. Увеличивая число цепочек, можно увеличивать точность аппроксимации нужной для термокомпенсации характеристики. Минимальный интервал температур, при котором можно обеспечить эффективное действие шунта, ограничивает максимальное число цепочек и определяет предельную точность компенсации. Снижение эффективности шунтирования определяется реальными характеристиками полупроводниковых диодов, сопротивление которых при измеиенйи знака приложенного напрязКения изменяет значение не скачком, а плавно. Поэтому для «включения» («отключения») шунта необходимо ко-

1 Z 3 i-


Рис. 7.S. Формирователи термозависимого напряжения с использованием функциональных преобразователей н их температурные характеристики

печное изменение напряжения, которое достигается на выходе ТЗП при некотором изменении температуры. Это свойство полупроводниковых диодов можно использовать для формирования нужной кривизны ВТХ моста рнс. 7.4, а, включая диод последовательно с резистором R3, т. t. когда в интервале компенсации используется одно звеио схемы рис. 7,5, о.

Схема рис. 7.5, о может быть использевана для увеличения точности при компенсации монотонных участков ТЧХ генератора. Кусочна-нелинейную ВТХ с одним экстремумом можно получить при использовании в качестве ключей полупроводник«в триодов. Такая схема изображена на рис. 7.5, б.

В интервале температур t, /3 (график иа рнс. 7.5, 6) транзисторы закрыты, и напряжение на выходе формирователя определяется делителем 3. При температурах t < открывается транзистор Т2, и напряжение на выходе формирователя начинает расти из-за изменения напряжения на ТЗП2, которое подается на базу транзистора Т2. Момент открывания транзистора при температуре 4 обеспечивается подбором одного из постоянных резисторов ТЗП2 (первая точка компенсации), приращение напряжения иа участке компенсации <i, ti- резистором в эмиттере транзистора Т2 (вторая.точка компенсации). Так как напряжение открывания транзистора Т2 ие зависит от сопротивления резистора в эмиттере, описанная регулировка обеспечивает независимую компенсацию в двух точках температурного интервала. При температуре при соответствующем подборе сопротивлений резисторов в цепи базы открывается транзистор Т1 и обеспечивает увеличевие наклона ВТХ на участке температур <h-i. Регулируемое резистором в цепи эмиттера этого транзистора. При возрастании температуры до значения открывается транзистор ТЗ, действие которого аналогично транзистору Т2. Чтобы обеспечить при температуре уменьшение крутизны ВТХ, необходимое для формирования требуемой д.чя компенсации кривой, транзистор Т4 обеспенивает шунтирование нижнего плеча делителя 3 при температурах t > <4.

Форма каждого участка ВТХ кусочно-нелинейного формирователя, собранного по схеме рис. 7.5, б, зависит от ТЗП, действующих на этом участке, и статических характеристик транзистора. Так как приращение напряжения иа участке компенсации в схеме рис. 7.5, б можно регулировать резистором в цепи эмиттера, для реализации всех возможностей формирования кривизны, которые предоставляет ТЗП с одним терморезйстором, в соответствии с изложенным выше, достаточно в этот ТЗП включать один дополнительный резистор последовательно илн параллельно терморезистору.

Крутизна статической характеристики транзистора на начальном участке по мере открывания транзистора возрастает, это приводит к изменению кривизны результирующей ВТХ формирователя в нужную для достижения трехточечной компенсации сторону при включений транзистора в сторону возрастании крутизны ТЧХ генератора. Так включение транзисторов Т1-ТЗ в схеме рис. 7.5, б способствует увеличению кривизны для достижения трехточечной компенсации в соответствующих участках температур. Транзистор Т4 уменьшает кривизну результирующей ВТХ на участке температур t,

Одно из плеч ТЗП оказывается подключенным ко входу каскада на транзисторе (рнс. 7.5, б)., что приводит к дополнительному влиянию входного сопротивления транзистора на результирующую



ВТХ формирователя. Это необходимо учитывать соответствующим выбором сопротивлений плеч задающего ТЗП. По этой же причине целесообразно стремиться К увеличению входного сопротивления каскадов иа транзисторах, включая сопротивление в эмиттер транзистора. Полиостью избавиться от влияния входного сопротивления транзисторов можно при использовании формирователя иа полевых транзисторах.

Схема кусочио-иелииейиого формирователя иа полевых транзисторах изображена иа рнс. 7.5, в с включением иагрузкн в цепь стока транзисторов. Такое включение транзисторов позволяет усилить изменение напряжения задающего ТЗП и снизить требования к крутизне управления частотой генератора по напряжению. Момент открывания транзисторов регулируется подбором резисторов задающих ТЗП в цепи затвора, приращение напряжения иа участке компенсации - подбором сопротивления резистора в цепи истока. Как один из вариантов показан пример измеиеиня крутизны результирующей ВТХ иа участке температур t, благодаря шунтированию с помощью транзистора Т4 ТЗП 4, который формирует характеристику в интервале температур /3, t. Исследования показали, что, обладая отмеченными достоинствами, выпускаемые в настоящее время полевые транзисторы оказывают большее влияние и а стабильность выходного напряжения при воздействии дестабилизирующих факторов, чем биполярные, и nqsTOMy могут найти применение в генераторах среднего класса по стабильности.

Кусочно-нелинейные формирователи, описанные выше, позволяют достичь высокую точность термокомпенсацни. Однако увеличение числа подынтервалов компенсации при достижении высокой температурной стабильности частоты в широком интервале температур в описанных схемах с последовательным шунтированием, особенно прн термокомпенсацни генераторов, имеющих ТЧХ с двумя экстремумами, наталкивается иа усложнение процесса термокомпенсацни ч крайних подынтервалах температур, в которых ВТХ определяется задающими цепочками всех открытых транзисторов и имеют большой разброс. Поэтому для генераторов с резонаторами AT} ТЧХ которых иа участке термокомпенсацни имеет два экстремума, целесообразно использовать кусочио-иелииейиые формирователи, в которых имеются цепн, реализующие методы непрерывной логики,

Прн логическом методе кусочно-нелинейной термокомпенсацни термозависимое напряжение, необходимое для компенсации, формируется из «кусков» образующих функций. Образующие функции задаются с помощью ТЗП и обеспечивают компенсацию с необходимой точностью на одном из участков температур, иа которые разбивается рабочий интервал. Ну.жиая характеристика на данном участке выбирается логическим устройством. Наиболее простые схемы получаются при использовании логических операций выбора максимальной и минимальной нз нескольких величин. Наибольшая простота схем достигается прн реализации этих операций с помощью диодов.

Вольт-температурная характеристика с минимумом иа рабочем участке температур (рнс. 7.6, б) получается прн использовании схемы, выполняющей логическую операцию выделения максимальной

из нескольких величии (рис. 7.6, о): U (I) = maxlfi (/), t/2 (О.....

Un (ОЬ где и (i) -.напряжение иа выходе формирователя; Ui (i),

Ui (I), Un(i) - образующие функции зависимости напряжения от температуры, снимаемые с соответствующих ТЗП.

Пря каждой температуре в термозависямой цепи рис. 7.6 открыт тот диод, который подключен к ТЗП (делителю) с максимальным при этой температуре напряжением, остальные диоды этим же напряжением закрыты. Поэтому на каждом нз участков температур иапряЖе-

f Z

3 й


Рис. 7.6. Формирователи термозавнсимого напряжения с использованием схеи непрерывной логики на диодах и нх температурные характеристики

нне иа выходе определяется одним ТЗП, что обеспечивает его автономную регулировку, ие зависящую от подбора элементов остальных ТЗП.

Термозависимая цепь рнс. 7.6, в выполняет операцию выделения

минимума и (f) = mtn [Ui (t), t/j (t)..... [/„ (t)\ и обеспечивает

получение ВТХ с максимумом в интервале терпокомпеисацнн (рис. 7.6, г).

Схема для формирования ВТХ с двумя экстремумами в рабочем интервале температур (рнс. 7.7, а) получается путем соединения схем, выполняющих операцию max и min. Такая схема с использованием в качестве ключей полупроводниковых диодов изображена иа рнс. 7.7, б. В интервале те.мператур /„, /3 (см. рис. 7.7, о) с помощью диодов Д1-ДЗ выполняется операция max над образующими функциями, задаваемыми ТЗП t л 2 делителем 3. При температурах



t> t. диод Д4 подключает логическую схему с диодами Д5-Д7, выполняющую логическую операцию mtn над функциями зависимости напряжения от температуры, определяемыми ТЗП 4, О и дели-

Увелнчение точности термокомпеисации в схемах с использованием методов непрерывной логики достигается как с помощью увеличения точности аппроксимации нужной ВТХ на каждом отдельном участке выбором соответствующей схемы ТЗП и подбором его параметров, так и увеличением числа образующих функций, т. е. со-

t» t, Ч *sO

3 «

5 f

AI A3

ГП51





Рис. 7.7. формирование, температурной характеристики: а - характеристика с. двумя-экстремумами; б, в - логические схемы на диодах и траизисторах

кращеннем длины интервала компенсации одним ТЗП. Как и в схемах кусочно-нелннейной термокомпенсацнн, максимальное число кусков, на которые можно разбить рабочий интервал, ограничивается реальными характеристиками диодов, которые используютси в качестве ключей. Несколько лучшие результаты при реализации методов непрерывной логики получаются при использовании в качестве переключающих элементов транзисторов.

Схема формирования ВТХ с двумя экстремумами, логические операции max и min в которой выполняютси с помощью транзисторов, изображена на рнс. 7.7, в. Формирователь по этой схеме работает аналогично формирователю по схеме рис. 7.7, б на диодах. Запирание транзисторов обеспечивается напряжением на общей нагрузке, к которой подключены эмиттеры транзисторов. Это иа-приженне получается из-за тока того нз транзисторов, напряжение на базе которого относительно общей шины максимально для схемы, вы» полняющей логическую операцию max (транзисторы Т1-Т4), илн минимально для схемы, выполняющей операцию Tnin (транзисторы Т5-Т7).

В схеме формирователя рис. 7.7, в по сравнению со схемой на транзисторах с шунтированием рнс. 7.5 отсутствует возможность раздельной регулировки для достижения точной компенсации при двух значениях температур внутри данного подынтервала. Однако этот недостаток может быть скомпенсирован использованием для получения образующих функций схем ТЗП, позволяющих производить раздельную двухточечную термокомпенсацию (см. рис. 7.4).

Кусочно-нелинейные формирователи, построенные по принципу функциональных преобразователей или с применением методов непрерывной логики, позволяют термокомпенсировать генераторы с высокой точностью; до ЬЮ- в широком интервале температур, обеспечить малые габариты и низкую потребляемую мощность при сравнительно невысокой трудоемкости процесса термокомпенсации. Трудоемкость изготовления этих генераторов может быть снижена при автоматизации процесса термокомпенсации, для 4eio необходима разработка специализированных автоматов. Для регулировки формирователей, работающих с использованием схем непрерывной логики, могут быть использованы ЭВМ. Исходными данными для расчета на ЭВМ параметров задающих ТЗП формирователей по схеме рис. 7,7, в могут быть снятые одновременно зависимости сопротивления терморезисторов и напряжения на базе транзисторов для достижения идеальной термокомпенсации от температуры. При этом необходимо учитывать конечное входное сопротивление транзисторов. Из-за сильного взаимного влияния полупроводниковых элементов в схемах с шунтированием применение ЭВМ вызывает затруднения.

Дальнейшее повышение точности термокомпенсацнн при упрощении процесса регулировки может быть достигнуто при использовании цифровых и цифро-аналоговых способов термокомпенсацнн которые рассмотрены в разд. 9.

7.4. Практические схемы ТККГ

Практическая схема ТККГ включает в себя активную часть, резонатор, цепь управлении частотой н формирователь термозавнсимо-го напрнження. Реализации ТККГ начинается с выбора резонатора, исходи из требуемой стабильности частоты и требуемой частоты





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [15] 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

0.0038