單運(yùn)放雙滯后轉(zhuǎn)換特性實(shí)現(xiàn)
在需要間斷控制器的過(guò)程控制應(yīng)用中,大多數(shù)初步選擇是兩個(gè)位置模型或開(kāi)/關(guān)控制器。這種控制器的典型例子是空間加熱器。如果溫度低到設(shè)置點(diǎn)以下,加熱器打開(kāi),而如果溫度高過(guò)設(shè)置點(diǎn),加熱器關(guān)閉。在模擬域,雙位置控制器的主要部分是模擬比較器或開(kāi)環(huán)運(yùn)算放大器。然而,為避免開(kāi)關(guān)誤觸發(fā),典型應(yīng)用是使用熟知的Schmitt觸發(fā)器。
雙位置控制器模型的合理擴(kuò)展是能夠提供若干個(gè)(多于兩個(gè))控制器輸出的中間設(shè)定。使用這種間斷控制器模型減少雙位置模型固有的循環(huán)行為、超過(guò)目標(biāo)或未達(dá)目標(biāo)。然而實(shí)際上,雙位置模型不能達(dá)到滿(mǎn)意的時(shí)候,使用其它模型通常更快。最通用的例子是三位置控制器。圖1表示實(shí)現(xiàn)這種控制器的一個(gè)簡(jiǎn)單方法。圖中,運(yùn)算放大器周?chē)腟chmitt觸發(fā)器A1和A2分別實(shí)現(xiàn)負(fù)和正滯后。可以用模擬比較器,如LM311或相近的產(chǎn)品替代A1和A2。圖2顯示了圖1中電路的I/O轉(zhuǎn)換特性:
VZ 和VY分別為四個(gè)齊納二極管的擊穿和正向?qū)妷骸?/P>
圖3顯示了實(shí)現(xiàn)三位置控制器更有效的方法。電路基礎(chǔ)是單運(yùn)算放大器,其不需要參考電壓。輸入和輸出二極管決定高于高壓和低于低壓的開(kāi)關(guān)門(mén)限和比較器滯后。在中間帶放VIN(t)消除電路的輸入二極管,電路本質(zhì)上是帶正反饋的電壓跟隨器。輸出電壓跟隨VA(t),但是正反饋確定VA(t),在輸出電壓的某些片斷設(shè)定這個(gè)電壓。所以,兩個(gè)約束確定電路狀態(tài)的輸出水平:VOUT(t)=VA(t), 和
滿(mǎn)足這兩個(gè)約束的唯一條件是VOUT和VA=0V,所以當(dāng)輸入二極管反向偏置時(shí),輸出仍為0V。0V的輸出狀態(tài)持續(xù)到輸入電壓增加正或負(fù)值。然后,雙輸入齊納二極管的一個(gè)傳導(dǎo),驅(qū)動(dòng)放大器以輸入電壓±VH的正或負(fù)電壓輸出。在這個(gè)條件下,當(dāng)絕對(duì)輸入電壓下降時(shí),放大器在±VL的輸入電壓上輸出再次為0V。因此,VH 和VL的設(shè)計(jì)公式為
圖4顯示了電路用圖3值的I/O轉(zhuǎn)換特性,而D1A和D1B為6.8V 1N4099齊納二極管和D2A和D2B為3V 1N5225齊納二極管。圖5顯示當(dāng)電路輸入采用三角波的輸出電壓。
評(píng)論