Статические БПР

Основным элементом БПР является усилитель постоянного тока (УПТ), работающий в релейном режиме. Для обеспечения такого режима необходимо в УПТ создать положительную обратную связь с суммарным коэффициентом усиления в цепи обратной связи и усилителя больше единицы.

Обратная связь в УПТ может осуществляться по току, по напряжению, по скорости изменения тока или напряжения,а также в виде сочетания этих параметров. В динамических БПР обратная связь действует только в переходных режимах. В статических реле существует гальваническая связь между входной и выходной цепью усилителя, следовательно, обратная связь действует как в статическом, так и в переходном режимах усилителя.

Принципы построения статических БПР, схемотехника их основных типов приведены в различной технической литературе, например [9,13].

В приложении 2 приведен проектный расчет БПР, выполненный на дискретных транзисторах. Ниже приводится методика проектирования релейного элемента на базе ОУ.

Исходными данными для проектирования являются:

– напряжение срабатывания (если не задано, то его значение выбирается произвольно, но не менее 0,5 В);

– напряжение отпускания (возврата).

– коэффициент возврата, равный .

В случае задания значения напряжения и напряжения переключения вычисляются.

В некоторых случаях может нормироваться мощность переключения реле .

Схема БПР, выходной сигнал которого удобен для управления цифровыми логическими микросхемами, представлен на рис.6.1а. Характеристика вход-выход (проходная) ОУ без смещения показана на рис.6.1б. Полагаем, что питание ОУ осуществляется от двуполярного источника.

Рис 6.1.

Для БПР наиболее предпочтительны ОУ общего применения среднего класса точность серии К140, К153 (К553) с биполярными входными транзисторами. По сравнению с ОУ, имеющем на входе полевые транзисторы, у него меньше значения напряжения смещения и температурный дрейф входного тока. Причем ОУ серии К140 имеют, как правило, встроенные цепи коррекции частотной характеристики.

Полагая, что коэффициент усиления ОУ достаточно большой , для схемы (рис 6.1) запишем:

(6.1)

. (6.2)

Суммарное сопротивление делителей или должно быть таким, чтобы ток через делитель был много больше входного тока операционного усилителя . Например,

или_.

.

Если заданы и , то значение можно вычислить .

При срабатывании БПР имеем:

,

где – напряжение на прямовключенном стабилитроне VD 1.

При отпускании:

где напряжение стабилизации VД 1.

Учитывая, что U⁺ = U^-, на основании (6.2) запишем

(6.3)

Откуда после несложного преобразования можно найти сопротивление резистора R ₂ при известном полном сопротивлении

.

Вычислив по левой части равенства (6.3) значение U⁺ и зная полное сопротивление делителя , определим

и .

В качестве используют обычно напряжение питания ОУ, что позволяет сдвигать проходную характеристику БПР по оси входного напряжения, изменяя таким образом и .