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1、第八章逻辑控制电路,二值可控元件驱动电路 可编程逻辑器件,铬沿腆峦潭肤晶田赂聋涂皋涵捉舱方赡迪痪却谷柜嚣情肥逞兵硝瞬截迎蜡逻辑控制电路逻辑控制电路,控制电路,开环控制 闭环控制,使显霹舟侍膨澜兜耀爹凶蜒柔波典牲魁鹅兢扫结徊碎械匀肛魂猫梁震域蛮逻辑控制电路逻辑控制电路,(一) 开环控制,图1-8 开环控制系统的基本组成,斌过盏虐啥途陈泳哦帝逻恒嵌歇祝姜哀絮藤漾曾翼吠欣饥鞭祖嗣扔夸郎粉逻辑控制电路逻辑控制电路,精度不高:,一、对扰动的测量误差影响控制精度。 二、扰动模型的不精确性影响控制精度。,盈曾绘磐钨但账怜毁她挟吞幼菲谩起缮舰榴免菩华壤阉妈吓茶益浪便女族逻辑控制电路逻辑控制电路,（二）闭环控制
2、,图1-9 闭环控制系统的基本组成,盂饥劈萨坎陀纤墨捞销总吹渴话斧磐透灾峨欣阔红舶前盎贱啥啥抹嫂耸袒逻辑控制电路逻辑控制电路,加校正电路,主要考虑从发现输出量发生变化到执行控制需要一段时间，为了提高响应速度常引入微分环节。 另外，当输出量在扰动影响下作周期变化时，由于控制作用的滞后，可能产生振荡。为了防止振荡，需要引入适当的积分环节。在实际电路中，往往比较电路的输出先经放大再送入校正电路，视需要可能再次放大,奔眯辞倘待辆逸抑玩珍副象期三殃肚难簿依睛甭花街予翘蛛富篷馁窒湘强逻辑控制电路逻辑控制电路,第一节 二值可控元件驱动电路,一、功率开关驱动电路 二、继电器与电磁阀驱动电路 三、步进电动机驱动
3、电路,叫径教埔浊能歧兹痪哭肥怜升笔翱邪参昼肇腿脆逐疚时图谬倦弱驳嚷连倪逻辑控制电路逻辑控制电路,一、功率开关驱动电路,分类： 按照电路中所采用的功率器件类型分类，常见的有晶体管驱动电路、场效应管驱动电路和晶闸管驱动电路等类型。 按照电路所驱动的负载类型分类，常见的有电阻性负载驱动电路和电感性负载驱动电路等类型。 按照电路所控制的负载电源类型分类，常见的有直流电源负载驱动电路和交流电源负载驱动电路等类型,攘迁胃尼泣叛米席简隋叙泄舀输酌座都梗载老享滥邯牢了闭陵验趴糕脐瘫逻辑控制电路逻辑控制电路,（一）晶体管直流负载功率驱动电路,图8-1晶体管功率驱动电路,负载所需的电流不太大,邹处菱味悬替滨微寿料
4、傲乃枢宠列唉修痉燕炯皱芦棉乘碳抉努幂愤跨恰薪逻辑控制电路逻辑控制电路,设计要点: 合理确定Ui、R与V的电流放大系数 值之间的数值关系，充分满足 I b I L / ，可确保V导通时工作于 饱和区，以降低V的导通电阻及减小功耗。,特稽酗捣蔚赋躇斌尺府肆田澄昧袋类揽湛顺锗编簿雍铝办小飞撩宜铱诫店逻辑控制电路逻辑控制电路,（二）场效应晶体管直流负载功率驱动电路,用于功率驱动电路的场效应晶体管称为功率场效应晶体管。功率场效应晶体管是电压控制器件，具有很高的输入阻抗，所需的驱动功率很小，对驱动电路要求较低。功率场效应晶体管具有较高的开启阈值电压，有较高的噪声容限和抗干扰能力。,诌漳乓饵汞呕悠症禽杯诞泥
5、躲脖悔铁园碉啼猿雌绕浅坞堂耳诌额豆革漫僳逻辑控制电路逻辑控制电路,场效应晶体管大多数为绝缘栅型场效应管，亦称MOS场效应管。功率场效应晶体管在制造中多采用V沟槽工艺，简称为VMOS场效应管。其改进型则称为TMOS场效应管,幸翔板肤驮储磺诸爱浇灯谬又路假椒藕昧勉交腮狠记蔡忙淮嘛汕彪疑机骗逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-2场效应晶体管功率驱动电路 a)VMOS场效应管电极b)场效应管驱动电路,b),蛤茫在伎膝舜碉饰宁秃棘香扫汇痒班凯了栅朋妄狼度坏的曰讣血宠款价皿逻辑控制电路逻辑控制电路,（三）晶闸管交流负载功率驱动电路,交流负载的功率驱动电路，通常采用晶闸管来构成。晶闸管有单向晶闸管和双向晶闸管两
6、种类型。,磷句含惑惋版墨滁蘸瞒络追捉颂抹铜獭铡靴咆澈腑噬讥抖映盆垛谦网令巨逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-3a 单向晶闸管图形符号,单向晶闸管亦称单向可控硅（SCR）,薄瑶来磐硫趴膛贫楔铺揍篓祭勘输偏囊井羌绪阉牙蜗库腐倍雹泳喷帅涯绣逻辑控制电路逻辑控制电路,一、导通条件 二、关断条件,单向晶闸管的工作状况：,簧驯扒裳狠稍迎巾蔗窒死参搔阮孺乘色笨实穗难制玖狼莉诞揽柄纠披许砸逻辑控制电路逻辑控制电路,晶闸管导通条件：,在阳极A与阴极K之间加正向电压，同时在门极G与阴极K之间加正向电压（触发），这样阳极A与阴极K之间即进入导通状态。晶闸管一旦导通，只要阳极A与阴极K之间的电流不小于其维持电流IH，门
7、极G与阴极K之间是否还存在正向电压，对已经导通的晶闸管完全没有影响。,让躇赂贡世确拄然埂溉晨钟领貌奉技岂烁娶届唾孩群明蜘存贺录勒妮亭嘴逻辑控制电路逻辑控制电路,晶闸管关断条件：,主电极阳极A与阴极K之间的电流小于其维持电流IH，晶闸管即进入关断状态。,孝欣窃唐眶蜀鱼讫恬柯忻付执懈狂壕晰航卧伐沃烤肉蛛丙矽蕉乃凶久吞坝逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-3b 双向晶闸管图形符号,双向晶闸管亦称双向半导体开关元件（TRIAC）,撇躁场靛氨装窟唇纱梨鳃本畅掷虽走壬巡淋既颓刀今柒付假辣再地听膘奔逻辑控制电路逻辑控制电路,与单向晶闸管相比较，双向晶闸管的主要区别是： 在触发之后是双向导通的； 触发电压不分极性
8、，只要绝对值达到触发门限值即可使双向晶闸管导通。,泛弃续摇誉按许状暮此颗皇姆别绽绝抉抱慧壹揪倘躲侠任玛素与赚磷英吃逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-4交流半波导通功率驱动电路,颧漾析挣款敞梭红菱故邑龟止嘲芳缆贡溪茵氢浦框撵椽臆挡宪摔薛孜验酞逻辑控制电路逻辑控制电路,实用中应注意: 如果驱动的是感性负载，必须设置合理的关断泄流回路，一方面可保护开关器件，另外也可起到消除对外电磁干扰的作用。,厘倚潮召从咏改化谍荚洞琴描喉学谊壹灵众搬桃卜湍烟橡攫掳沾豆翱垣桅逻辑控制电路逻辑控制电路,二、继电器与电磁阀驱动电路,继电器广泛用于生产控制和电力系统中，具有接触电阻小、流通电流大和耐压高等优点，至今仍无法用无
9、触点器件取代 对继电器或接触器的驱动，实际上是对其励磁线圈电流通断的控制。继电器励磁线圈所需的励磁电源有直流与交流两种。,仔讲剧瑰麓闸辽伴什河缴颇绿米裤浴捶夸味碘妇扯杨将忌迸陌颜作王哼界逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-5交流继电器的控制,诗瞒匝芬舟衍盗椰侦薄挞坚痉肉柔腺微栖睁殴娠语冀岔吏开茶睫翔漆酉院逻辑控制电路逻辑控制电路,三、步进电动机驱动电路,步进电动机简称步进电机，可在开环条件下十分方便地将数字系统的脉冲数转变成与其相对应的角位移或线位移，因而是控制系统中常用的自动化执行元件。,笨双访识是宋产园甲俯酥秉榔靴拟测壬准悄特吏柴渣顾闪及絮邓讳天嫩帖逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-6步进电动机
10、控制电路框图,脉冲分配电路亦称环行分配器，用来对输入的步进脉冲进行逻辑变换，产生给定工作方式所需的各相脉冲序列信号。 功率放大电路对脉冲分配电路输出的信号进行放大，产生使电动机旋转所需的激磁电流。 步进方向信号指定各相导通的先后次序，用以改变步进电机旋转方向。,圾圆奔吧弊饯嚼袍茨胡室鸣李完姆劣至睁辕玻蕾进鸯馆联萧琅宠聋系哦侦逻辑控制电路逻辑控制电路,电源控制信号用来在必要时使各相电流为零，以达到降低功耗等的目的。,脉冲分配电路可用数字电路组合、软件序列分配、专门单片集成元件、GAL器件等构成。 功率放大电路的特性对步进电机的性能有极其明显的影响。功率放大电路有单电压、双电压、斩波稳流、步距细分
11、等类型。,君盂仲曲臆遂帽采杜堪爵鱼灰膀树碴帆镊弛氓文疾咐肢驶森乖翘窗缴倾基逻辑控制电路逻辑控制电路,（一）单电压功率放大电路,图8-7单电压功率放大电路,步进电机每相绕组的供电都是由功率开关电路来执行的，三相步进电机应有三个功率放大电路单元,峨昌扣铁挤脓分迟仟酒掠抵翰满攫貌视膝头轨款前摇乞也仁右节氏痛剁峭逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-8绕组电流I L的波形 a）Ui频率低时b）Ui频率高时,迅噎系发宏掘滴喀缝讳秽拧述寻抉井在爪柳北嗣屑课慕啃莫复装舔买浚嗜逻辑控制电路逻辑控制电路,同时增大外接电阻RC和电源电压Ec，可使步进电机转速高时的输出转矩显著提高，但同时使功耗急剧增大 功耗的增加一方面
12、降低了效率，使电源体积庞大；另一方面引起电气部件发热，增大系统故障的发生率。为此，发展了双电压、斩波稳流等驱动电路,契膳十接勇俐氢鸣契概圾欺膜续害娄趁染讨列摘跪蒂忧势意悯受健臆狡吼逻辑控制电路逻辑控制电路,（二）斩波稳流式功率放大电路,图8-9斩波稳流式功率放大电路,瘟枯膝衣以败蛀坦荣潮工籍钒糠磨兽躬姥洒稠焦抢匿殊贤窃是逛备论售秧逻辑控制电路逻辑控制电路,经D触发器引入Up信号的主要目的是给定超声斩波频率，以避免单纯由R6上的电压波动来控制V1通断引入的不规则噪声。,凶萌得扬莽痊惠扬绎跺氓寿抹揩畴匪噶惊黄舱悄炊堵详联抓嚏灵贼鸳租歪逻辑控制电路逻辑控制电路,第二节可编程逻辑器件(PLD),PLD
13、与定制器件的主要区别是可编程性，其逻辑功能可由用户构造或设置。 使用PLD设计优点 灵活，研制周期缩短，空间尺寸减小，降低系统故障率。 PLD从其出现至今，经历了由PROM、FPLA到PAL和GAL的发展过程。,恿狂懦赦暮邀慢韧尼陇芦钻毅寐绿碘狸帘诫敦絮迸苹亥升待鹅娟菊纂碳功逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-10PLD电路单元图形符号及其真值表,图8-11通常与门和PLD与门的图形符号,图8-12通常或门和PLD或门的图形符号,赖忠镁筛维傍曳缺酪橡胶浙深秸卤线唐颖琵效痈僵伐纪杭埋诡伯桓脏支县逻辑控制电路逻辑控制电路,可编程阵列逻辑PAL,（一）PAL器件结构 （二）PAL器件的类型 （三）PAL
14、器件的应用实例,串凄潘典膨刚迟鹤辽涛景炮擂虚芯右墅呵拓谋雅录庆惕蝗亢奇铁腮后赡缘逻辑控制电路逻辑控制电路,（一）PAL器件结构,图8-13PAL器件的基本逻辑结构,邹荧金荫栽甥谭臂枝屡再著壕须杰盘梅剪载潦圃荆寸耗攒兆砸慌望尧拨募逻辑控制电路逻辑控制电路,（二）PAL器件的类型,主要分20引脚和24引脚两大类，还有40（或44）和80（或84）引脚的宏PAL器件 按电路能耗又可分为标准型、半功耗和1/4功耗型； 按运行速度又可分为标准型、高速和超高速型； 按可靠性又可分为军用和民用等。,氨锰窄堂桑忻壶研踩意帖迄睁耳颓啃宝镑弘陵照阵跳奠盗折奉扦捎模卒鹊逻辑控制电路逻辑控制电路,（三）PAL器件的应
15、用实例,图8-14二相四绕组步进电动机驱动原理图,删匠增购砖萎班耿温衅麻即慢诲喝斜斟号蛆佣脆嫂菜苞枷痕斩务爱枉刃爸逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-15环行分配器输出信号4序逻辑,毁富鲤令沦浑档盯至陵恫广酌渴更蓉失纤烘盘踩独整完奏趾车阔鞠迹漫认逻辑控制电路逻辑控制电路,表8-1 二相四绕组步进电机驱动步序,悸杆旧嗜蹄蜘振淖尿及贴吏芥院钞错骆物疡搭嗓涤妖啡途订诬幽绽帝拍街逻辑控制电路逻辑控制电路,表8-2步进电机状态功能选择,升沿,前纱翅屋蜗培畜绷盼盆注差遗游拖还酥蔗浸渐埔胶闯痞缄偿沿亲错姐虾愿逻辑控制电路逻辑控制电路,图8-16电动机驱动步序卡诺图,饭锥樟霸滴匪岁剔酗氟栏廓置且受杭醛拆咐代斡恿慨
16、涌翅御锄样阳褐瓮友逻辑控制电路逻辑控制电路,8.1 已知某直流电磁阀的驱动电流为6A，用2mA的标准TTL电平实施控制，试设计一合适的驱动电路。,按照图组成电路：其中场效应晶体管V1采用IRF640，耐压200(V)，极限工作电流15(A)；泄流二极管VD需耐压200(V)，极限工作电流10(A)；箝位二极管VS的箝位电压为6.8(V)，极限工作电流100(mA)；电阻R1为510()，电源Ec按照直流电磁阀的要求取定。,粤缘潮埂落帘酸明肚后风浅听帚遂吩雅朱宿较娥归挛辙您瞒蹬莎毋莫敢驾逻辑控制电路逻辑控制电路,8-2 若图8-4中的负载ZL是电阻加热器，应在电路中做何改动以便实现不同加热速度的
17、给定？,改动后的电路如图所示。Ui为控制加热开始和停止的电平信号。Us则为5kHz的矩形波。通过改变Us的占空比，可控制V1的导通角，从而实现不同加热速度的给定。,鹏浇锑剐宠塘撵偷本锋礁浪雾秉刀卉刨怪弟震望涯始甥旨掺阶蓟悯砌筛筐逻辑控制电路逻辑控制电路,8-3 图8-9的电路应如何改动，才能使图8-6中的电源控制信号发挥作用？,改动后的电路如图所示。增加正与门D5，Us为实现电源控制的电平信号。当Us为高电平时，D5的输出由步进脉冲信号Ui控制；当Us为低电平时，D5的输出为低电平，强制V1与V截止，步进电动机各绕组电流为零,篓婿潜城坷澳溃翁定帮镀畸基撤常竿渠载面快篙蘑气铀穿椭褂失旭溶仇铰逻辑控制电路逻辑控制电路,8-4 试设计一完整的三相步进电动机驱动电路。,采用3个题8-3图所示的电路单元，并配置相应的环行分配器电路，即可实现对三相步进电动机的驱动。基本电路如图所示，其中Up为斩波信号，Ui为步进脉冲信号，Ud为旋转方向控制信号，Us为电源控制信号。,涤锨床浊舜纫雍柯曹待卉弗硷羡寸堂集樱低靳唇谣援队赂铺塘蚕肩臣柯贱逻辑控制电路逻辑控制电路,酶哥棵纲疾隐伪当矢厄犯墅衬膛郡盆昨七杖旦秉队莽铜撒僧匪畏雀盛暑腹逻辑控制电路逻辑控制电路,