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单运放完成双滞后转换特性

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作者:时间:2007-10-19来源:EDN收藏

  运放结合战略上被放置的齐纳二极管产生一个过程控制电路,电路有正、负向磁滞带。

  在需要间断控制器的过程控制应用中,大多数初步选择是两个位置模型或开/关控制器。这种控制器的典型例子是空间加热器。如果温度低到设置点以下,加热器打开,而如果温度高过设置点,加热器关闭。在模拟域,双位置控制器的主要部分是模拟比较器或开环运算放大器。然而,为避免开关误触发,典型应用是使用熟知的Schmitt触发器。

  双位置控制器模型的合理扩展是能够提供若干个(多于两个)控制器输出的中间设定。使用这种间断控制器模型减少双位置模型固有的循环行为、超过目标或未达目标。然而实际上,双位置模型不能达到满意的时候,使用其它模型通常更快。最通用的例子是三位置控制器。图1表示实现这种控制器的一个简单方法。图中,运算放大器周围的Schmitt触发器A1和A2分别实现负和正。可以用模拟比较器,如LM311或相近的产品替代A1和A2。图2显示了图1中电路的I/O:

  

公式

  

公式

  

公式

  

实现这种控制器的一个简单方法

  

图1中电路的I/O转换特性

  VZ 和VY分别为四个齐纳二极管的击穿和正向导通电压。

  图3显示了实现三位置控制器更有效的方法。电路基础是单运算放大器,其不需要参考电压。输入和输出二极管决定高于高压和低于低压的开关门限和比较器。在中间带放VIN(t)消除电路的输入二极管,电路本质上是带正反馈的电压跟随器。输出电压跟随VA(t),但是正反馈确定VA(t),在输出电压的某些片断设定这个电压。所以,两个约束确定电路状态的输出水平:VOUT(t)=VA(t), 和

公式

  

实现三位置控制器更有效的方法

  满足这两个约束的唯一条件是VOUT和VA=0V,所以当输入二极管反向偏置时,输出仍为0V。0V的输出状态持续到输入电压增加正或负值。然后,双输入齐纳二极管的一个传导,驱动放大器以输入电压



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