Тема 2.1. Логические устройства, счетчики и распределители импульсов

Транзисторные ключевые устройства, их назначение и логические схемы, шифраторы, дешифраторы, триггеры, счетчики и распределители импульсов, их назначение, принципы работы и электрические схемы.

Методические указания

Перед ознакомлением с материалом учебника [1] (с.42-75), следует повторить разделы курса «Электронная техника», связанные с изучением принципов работы бесконтактных элементов: диодов, транзисторов, триггеров (в т.ч. выполненных на интегральных микросхемах), логических элементов и различного рода формирователей импульсов.

Необходимо четко представлять вид структурных, функциональных и принципиальных схем, следует изучить условные обозначения всех элементов, встречающихся в электрических схемах автоматики. Особое внимание следует обратить на умение пользоваться графическими описаниями работы схем (временными диаграммами). Временные диаграммы – это зависимости от времени токов или напряжений на различных элементах схемы. На практике такие диаграммы можно наблюдать на экране осциллографа, реле-томографа и других подобных устройств. Временные диаграммы характеризуют последовательность действия элементов электрических схем в каждый момент времени, поэтому, изучая действие любой схемы в главе 2 [1], надо одновременно разбирать временные диаграммы, приведенные там же.

Целью проведения лабораторных занятий - "Исследование работы шифраторов"; "Исследование работы дешифраторов"; "Исследование работы двоичного трехразрядного счетчика" – является закрепление знаний в области работы шифраторов, дешифраторов и счетчиков и приобретение практических навыков в использовании измерительных приборов и построении временных диаграмм при исследовании схем на бесконтактных элементах.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется логическим базисом?

2. Виды структур, используемые при изготовлении интегральных микросхем.

3. На каких логических элементах выполняются простейшие шифраторы и дешифраторы?

4. Сколько входных ключей будет в шифраторе кода на одно сочетание 2 из 6?

5. С какой целью выполняются многоступенчатые дешифраторы?

6. В чем особенность ввода информации в синхронных триггерах?

7. Какие типы триггеров используются для выполнения двоичных счетчиков?

Тема 2.2. Операционные усилители

Общие сведения об операционных усилителях, принципиальные схемы ОУ, математические операции, выполняемые ОУ.

Методические указания

Принцип действия операционных усилителей был рассмотрен при изучении дисциплины "Электронная техника". Эти устройства нашли широкое применение в аналого-цифровых преобразователях, статических реле, преобразовательных схемах датчиков тока и напряжения, других пороговых устройствах. Подробнее с видами операционных усилителей и схемами, выполненными на их основе, можно ознакомиться в учебнике [1], с.75-88.

Вопросы для самоконтроля

1. Для чего нужна обратная связь в схемах операционных усилителей?

2. Какие математические операции можно выполнять с помощью операционных усилителей?

3. В чем особенность работы пороговых устройств?

Тема 2.3. Устройства, реагирующие на уровни сигналов,
преобразующие информацию, обеспечивающие ее хранение, ввод и вывод

Назначение, электрические схемы и принцип работы времязадающих и времяизмеряющих устройств, модуляторов импульсных последовательностей, преобразователей непрерывной величины в код, устройств преобразования и хранения кодированной информации, ее ввода и вывода.

Методические указания

В устройствах автоматики и телемеханики применяются формирователи временных интервалов двух типов – на основе электромагнитных реле времени и электронные. Электромагнитные реле времени изучаются в дисциплине "Электрические подстанции". Электронные формирователи задержанных импульсов, ждущие мультивибраторы, оптоэлектронные полупроводниковые приборы были рассмотрены в курсе "Электронная техника". В устройствах бесконтактной автоматики, телемеханики и микропроцессорных устройствах релейной защиты наибольшее распространение получили таймеры с использованием счетных схем, выполненные на основе двоичных счетчиков в виде дискретных элементов или интегральных микросхем. Аналого-цифровые преобразователи широко используются в микропроцессорных устройствах релейной защиты и автоматики и счетчиков электроэнергии для преобразования измеряемых параметров в форму, пригодную для обработки программируемым контроллером. Такие преобразователи могут выполняться в виде отдельных модулей или являться частью блоков, выполняющих предварительные расчеты. Результаты расчетов заносятся в специальные ячейки хранения информации - регистры, и при необходимости используются для дальнейших вычислений. Принцип действия простейших времязадающих и времяизмеряющих устройств, аналого-цифровых преобразователей приведен в учебнике [1], с.88-101.

В микропроцессорных системах телемеханики для связи управляющего программируемого контроллера с выходными цепями используются устройства преобразования кода, называемые мультиплексорами. Они выполняются в виде отдельных модулей, основными элементами которых являются интегральные микросхемы и оптронные ячейки для ввода-вывода дискретной информации. Оптронные ячейки также применяются для осуществления гальванической развязки при сборе и отображении дискретной информации в микропроцессорных (цифровых) защитах и микроэлектронных системах телемеханики. Подробнее с принципом действия мультиплексоров, устройств ввода и вывода информации можно ознакомиться, прочитав §§2.11, 2.12 [1].

Вопросы для самоконтроля

1. Каким образом можно изменить временной интервал, задаваемый аналоговым формирователем импульсов?

2. От чего будет зависеть максимальное время срабатывания таймера с использованием счетных схем?

3. Какую роль выполняют нуль-индикаторы в модуляторах импульсных последовательностей?

4. От чего будет зависеть погрешность измерений, выполняемых с помощью аналого-цифровых преобразователей?

5. Чем отличается регистр от двоичного кольцевого счетчика?

6. Какие приемники светового излучения применяются в оптронах?