Описание структурной схемы устройства

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

Назначение устройства

Генератор тока предназначен для подачи в заземленную нагрузку тока

отрицательной полярности, форма которого программируется микропроцес-

сорным устройством. В частности планируется его использование для формирования прямоугольного импульса нагревающей мощности с изменяемой

длительностью и амплитудой при исследовании теплофизических процессов

в мощных МДП – транзисторах.

Описание выбранной схемы

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 быстро-

действию 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 быстродействующего цифро – аналогово преобразователя 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

Структурная схема устройства показана на рис.1.

Управление генератором тока осуществляется по 8 - разрядной шине

данных микропроцессора. Микросхема ЦФ1 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 – БУ2, которое суммирует выходные каналы ЦФ1 и исключает появление провалов и выбросов при подключении различных каналов.

Стробирование БУ2 может осуществляться как по шине данных через

ЦФ1, так и через входной разъём от внешнего устройства. Возможность обнуления БУ2 предусматривается также либо программным путем, либо внешними импульсами сброса.

ЦАП 3 представляет собой функционально законченную интегральную

схему 12 – разрядного цифро – аналогов 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.