Описание структурной схемы устройства

Описание выбранной схемы

Назначение устройства

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Генератор тока предназначен для подачи в заземленную нагрузку тока отрицательной полярности, форма которого программируется микропроцессорным устройством. В частности планируется его использование для формирования прямоугольного импульса нагревающей мощности с изменяемой длительностью и амплитудой при исследовании теплофизических процессов мощных МДП — транзисторах.

Существует целый ряд схем построения управляемых генераторов тока. В простейших однополярных источниках тока обычно используется операционный усилитель охваченный положительной обратной связью и мощный биполярный транзистор на выходе каскада. Использование биполярного транзистора накладывает ограничение на быстродействие генератора в целом. Так как биполярный транзистор является элементом управляемый током, а выходной ток операционного усилителя обычно ограничен несколькими десятками миллиампер, то для получения большого выходного тока необходимы либо промежуточные каскады, либо мощные составные транзисторы с большим коэффициентом передачи тока базы. Известно, что увеличение коэффициента снимает граничную частоту биполярного транзистора и таким образом это в конечном итоге приводит к снижению быстродействия генератора в целом.

В полевых транзисторах отсутствует эффект накопления, но по быстродействию они не уступают биполярным, а в ряде случаев и превосходят их.Однако при использовании полевых транзисторов в выходных каскадах генератора тока максимальный ток ограничен их током насыщения.

Промышленностью освоен выпуск серий n — канальных транзисторов с максимальным входным током до 20А. Для получения в нагрузке тока отрицательной полярности необходимо использовать р — канальные полевые транзисторы, но мной предложено было использовать в выходном каскаде генератора тока n — канальный МДП транзистор типа 2П913 в инверсном включении.

Для достижения максимального быстродействия генератора тока в схеме

используются операционные усилители серии 544УД2Б с большой скоростью нарастания выходного сигнала, а так же быстродействующий цифро — аналоговый преобразователь типа 1108НА1А. Так как генератор тока с полевым транзистором на выходе обладает большим выходным сопротивлением, то в нем предусмотрены меры защиты от возникновения паразитной генерации внутренних емкостей полевого транзистора.

Описание структурной схемы устройства проводится в соответствии с рисунком 1.3 при нумерации в пределах раздела.

Управление генератором тока осуществляется по 8 — разрядной шине данных микропроцессора. Микросхема ЦФ (1) необходима для обращения микропроцессора к различным периферийным устройствам по одной шине данных благодаря возможности перехода её по входу в третье состояние. Так как 8 — разрядный процессор не может обеспечить подачу информации на 12 — разрядный цифро — аналоговый преобразователь — ЦАП (3) то в схеме предусмотрено буферное устройство — БУ(2), которое суммирует выходные каналы ЦФ(1) и исключает появление провалов и выбросов при подключении различных каналов.

«Рисунок 1.3— Структурная схема устройства»

1 — Интерфейс ЦФ;

2 — Буферное устройство – БУ;

3 — ЦАП;

4 — Преобразователь напряжение — ток;

5 — Выходной каскад;

6 — Нагрузка;

ШД —шина данных.

Стробирование БУ (2) может осуществляться как по шине данных через ЦФ (1),так и через входной разъём от внешнего устройства. Возможность обнуления БУ(2) предусматривается также либо программным путем, либо внешними импульсами сброса.

ЦАП (3) представляет собой функционально законченную интегральную схему 12 — разрядного цифро — аналогового преобразователя типа К1108ПА1 предназначенного для блоков аналогового ввода —вывода. Преобразователь типа К1108ПА1 изготавливается по биполярной технологии с диэлектрической изоляцией.

Элементы прецизионной резистивной матрицы нанесены на поверхность кристалла методом тонкопленочной технологии. Подгонка резисторов резистивной матрицы осуществляется лазерным лучом.

Для преобразователя полярного выходного типа ЦАП (3) в напряжение на входе его установлен операционный усилитель. Преобразователь напряжения — ток 4 и выходной каскад 5 необходимы для получения в нагрузке тока пропорционального выходному напряжению.

Дата добавления: 2015-08-31