ЦАП, принцип действия. БИС ЦАП, возможности. (Т.5 АТПП)

Интегральные ЦАП исполняются, как правило, по весовому принципу (рис. 5.5). ЦАП содержит резисторную матрицу R-2R и токовые ключи ТК. На вход ОУ поступает сумма токов тех разрядов двоичного числа, где есть единица. Токи определяются только резисторной матрицей. Если учесть то, что потенциал на входе ОУ равен нулю (при K_у → ¥), то весовая матрица получает вид, представленный на рис. 5.6. Сопротивление матрицы равно R.

Рис. 5.5. ЦАП, реализованный по весовому
принципу на резисторной матрице R-2R

Рис. 5.6. Результирующее сопртивление резисторной матрицы

Откуда , где – опорное напряжение (обычно

В СЧПУ типа CNC индикаторный режим реализуется по структуре, показанной на рис. 10.7, где ПКФ, ЦАП, ФД (ПФН) – преобразователи информации, принципы работы которых описаны в предыдущих главах. В этом случае a^*, ω^* – двоичный код, поступающий с интерполятора и блока задания скорости.

Делители частоты ДЧ имеют коэффициент деления N.

Режим работы датчика положения в фазовом индикаторном режиме называют режимом фазовращателя. Это основной режим работы в большинстве аппаратных стоек ЧПУ.

Данная же структура используется и при унитарном коде (перемещение – количество импульсов и задание скорости – частота по данной координате), но вместо ПКФ и ЦАП используются ПЧФ и ПЧН.

Рис. 10.7. Структура следящего электропривода
с фазовым индикаторным регулятором положения

Фазовый разностный режим работы устройства связи с электроприводом представлен на рис. 10.8. В данной структуре за счет уменьшения зоны работы ФД и того, что ФД работает на постоянной частоте w, итоговая точность СЧПУ возрастает.

Недостаток данной структуры – датчик положения не дает информации об истинном положении привода (для индикации, например), а сразу рассогласование по положению.

Есть системы связи, работающие при амплитудно-индика­торном или амплитудно-разностном режиме работы измерителей рассогласования и датчиков положения*. Такие СЧПУ не нашли распространения, хотя обеспечивают повышенную точность в фазо­импульсных СЧПУ.

Рис. 10.8. Структура следящего электропривода
с фазовым разностным регулятором положения

В амплитудно-индикаторном режиме на датчик подают

U_c1= U₁sinωt, U_c2 = 0.

C датчика получаем U_p1 = U₂ sinj sinωt, U_p2 = U₂cosj sinωt.

В амплитудно-разностном режиме

U_c1 = U₁sinasinωt, U_c2 = U₁cosasinωt,

U_p1 = U₂sin(j–a)sinωt, U_p2 = U₂ cos(j–a)sinωt.

1. Контурные фазовые системы ЧПУ. (Т.10 АТПП).

На рис. 10.3 представлена структурная схема САУ с корректирующим звеном для инвариантности по управлению.

Оператор Лапласа по ошибке из рис 10.3:

δ = Х_З – Х_вых = Х_З – W_К W₂ Х_З – W₁ W₂ δ.

Передаточная функция ошибки по управлению:

Чтобы была полная инвариантность по управлению, требуется

W_К(p)= .

Рис. 10.3. Структурная схема САУ с корректирующим
звеном для инвариантности по управлению

Применим этот общий вывод к следящему электроприводу, структурная схема которого приведена на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Структурная схема следящего электропривода
с корректирующим звеном для инвариантности по управлению

Регулятор положения в следящем электроприводе может быть только пропорциональным для исключения перерегулирования по выходной координате. Применение ПИ-регулятора положения приводит к недопустимому в траекторных задачах перерегулированию. Однако П-регулятор положения не позволяет исключить скоростную ошибку X_вых1 (рис. 10.5).

Рис. 10.5. Переходный процесс в следящем
электроприводе при линейной заводке:
Х_вых1 – с П-регулятором положения без коррекции;
Х_вых2 – с П-регулятором положения с коррекцией

Чтобы получить полную инвариантность по управлению, требуется корректирующее звено

W_K (p) = ,

где передаточная функция контура скорости при настройке на «симметричный оптимум»

W_KC(p)= ×(1/K_дс),

где T_c – малая постоянная контура скорости. Тогда

W_K(p)= K_дс × (p+4T_cp²+8T_c ²p³+8T_c ³p⁴).

Реализация корректирующего звена в микропроцессорной системе приведена на рис. 10.6, где ВЧС – рассчитывает задание X_З^' и корректирующий сигнал Х_к по координатам , , , с учетом их ограничений, т.е.

Рис. 10.6. Реализация полной инвариантности по управлению
в микропроцессорной следящей системе

Реально можно ввести в цифровых системах первую производную (скорость), вторую производную (ускорение), третью производную (рывок), существенно снизив ошибку по управлению. В ряде случаев вводится коррекция по 1-й и 2-й производным или только по 1-й производной.

В аппаратных стойках ЧПУ унитарный код уже несет в себе информацию о скорости.

После введения коррекции скоростная ошибка исключается (см. рис. 10.5).

, чтобы иметь вес младшего разряда 10 мВ).

Сопротивления для выходного операционного усилителя тоже входят в состав прецизионных поликремниевых резисторов микросхемы.

Время преобразования не более 5 мкс.

Микросхема К572ПА2 (рис. 5.7) позволяет преобразовывать 12 разрядов, содержит более 1000 элементов. В состав микросхемы входят:

¨ УЦ – согласователь уровня ТТЛ с КМОП уровнем.

¨ RG1, RG2 – регистры памяти для записи и хранения цифровой информации.

¨ ТК – токовые ключи.

¨ РМ – резисторная матрица, разрешающая способность H = 2,5мВ при , , , .

Время преобразования – не более 15 мкс.

Рис. 5.7. Структура микросхемы ЦАП К572ПА2

Микросхема К594ПА1: 12-разрядная со встроенным источником тока на основе ОУ для повышения стабильности, t_уст = 3,5 мкс.

Микросхема К1108ПА1: 12-разрядная, t_уст = 0,4 мкс.

Микросхема К1118ПА: 8-разрядная, t_уст = 40 нс.

Микросхема К1118ПА2: 10-разрядная, t_уст = 80 нс.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: