TL494的內部電路由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器

、脈寬調製比較器以及輸出電路等組成。圖1是它的管腳圖
，其中1、2腳是誤差放大器I的同相和反相輸入端；3腳是相位校正和增益控製；4腳為間歇期調理
，其上加0～3.3V電壓時可使截止時間從2%線懷變化到100%
；5
、6腳分別用於外接振蕩電阻和振蕩電容
；7腳為接地端
；8、9腳和11
、10腳分別為TL494內部兩個末級輸出三極管集電極和發射極；12腳為電源供電端；13腳為輸出控製端，該腳接地時為並聯單端輸出方式
，接14腳時為推挽輸出方式
；14腳為5V基準電壓輸出端
，最大輸出電流10mA；15

、16腳是誤差放大器II的反相和同相輸入端。

 

 

回路控製器的方框圖如圖2所示。被控製量(如壓力、流量、溫度等)通過傳感器交換為0～5V的電信號，作為閉環回路的反饋信號

，通過有源簡單二階低通濾波電路進行平滑、去除雜波幹擾後送給TL494的誤差放大器I的IN+同相輸入端。設定輸入信號是由TL494的5V基準電壓源經一精密多圈電位器分壓，由電位器動端通過有源簡單二階低通濾波電路接入TL494的誤差放大器I的IN-反相輸入端。反饋信號和設定信號通過TL494的誤差放大器I進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)放(fang)大(da)

，進(jin)而(er)控(kong)製(zhi)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)
，這(zhe)個(ge)脈(mai)衝(chong)空(kong)度(du)變(bian)化(hua)的(de)輸(shu)出(chu)又(you)經(jing)過(guo)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)及(ji)由(you)集(ji)成(cheng)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)構(gou)成(cheng)的(de)隔(ge)離(li)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)進(jin)行(xing)平(ping)滑(hua)和(he)放(fang)大(da)處(chu)理(li)
，輸(shu)出(chu)一(yi)個(ge)與(yu)脈(mai)衝(chong)寬(kuan)度(du)成(cheng)正(zheng)比(bi)的(de)、變化範圍為0～10V的de直zhi流liu電dian壓ya。這zhe個ge電dian壓ya就jiu是shi所suo需xu要yao的de輸shu出chu控kong製zhi電dian壓ya，用yong它ta去qu控kong製zhi執zhi行xing電dian路lu，及ji時shi調tiao整zheng被bei控kong製zhi量liang
，使shi被bei控kong製zhi量liang始shi終zhong與yu設she定ding值zhi保bao持chi一yi致zhi
，形xing成cheng閉bi環huan單dan回hui路lu控kong製zhi。

 

 

兩個運算放大器IC1A、IC1B都dou接jie成cheng有you源yuan簡jian單dan二er階jie低di通tong濾lv電dian路lu

，分fen別bie作zuo為wei反fan饋kui信xin號hao輸shu入ru和he設she定ding信xin號hao輸shu入ru的de處chu理li電dian路lu。在zai電dian路lu設she計ji上shang，兩liang個ge輸shu入ru電dian路lu采cai取qu完wan全quan對dui稱cheng的de形xing式shi。將jiang有you源yuan簡jian單dan二er階jie低di通tong濾lv波bo電dian路lu的de截jie止zhi頻pin率lvfp設計為4Hz，根據有源簡單二階低通濾波電路中fp=0.37f0(f0為該濾波器的特征頻率)選取C1與C2為1μF,然後算得R1與R2為16kΩ。這樣可以濾除由於傳感器距離較遠輸入引線過長而帶來的高頻雜波幹擾和平滑傳感器信號本身的波動，使加入到TL494的管腳1即誤差放大器I同相輸入端IN+的信號盡可能地平滑和相對穩定。在有源簡單二階低通濾波電路與誤差放大器I同相輸入端IN+之間接有10kΩ的限流隔離電阻。把TL494的14腳輸出的5V基準電壓源，用一3.3kΩ精密多圈電位器W1分壓作為設定輸入信號，通過與處理傳感器反饋信號相同的電路，送入TL494的管腳2
，即誤差放大器I的反相輸入端IN-端。實驗中發現
，R19
、R20這兩個限流隔離電阻必不可少。否則

，TL494誤差放大器I的兩個輸入端的電位將相互影響。另外
，實驗數據還表明，TL494誤差放大器的兩個輸入端在低電壓時跟蹤的線性不大好
，故這裏將兩個輸入運算放大器的放大倍數取為2，以改善反饋信號與設定信號的跟蹤線性。
 

2.2 脈寬調製電路
 

在本控製器中隻用到了TL494的誤差放大器I，故將誤差放大器II的IN+(16腳)接地、IN-(15腳)接高電平。為保護TL494的輸出三極管，經R13和R10分壓
，在4腳加接近0.3V的間歇調整電壓。R9
、R12和C5組成了相位校正和增益控製網絡。經過實驗，在本控製器中振蕩電阻和振蕩電容分別取200kΩ和0.1μF。輸出采用並取方式，取自發射級。整機電源取12V單電源。
 

2.3 輸出電路
 

為了把脈寬變化的方波信號轉換為大小變化的直流信號

，通過開關二極管D1

、電容C8進行整流濾波。R15作為整波濾波的輸出負載，還在脈衝截止期間為C8提供放電回路，使C8上的電壓與TL494輸出的脈寬成正比。為使輸出電壓進一步平滑、提高帶負載能力以及使輸出電壓在0～10V之間變化
，又加入了一級壓控電壓源二階低通濾波電路。在圖中所示元件參數下，最大的直流輸出電壓是10V
，IC3A輸出端接的10V穩壓二極管，是保證在意外的情況下，使輸出電壓不大於10V。

3
、工作過程
 

當反饋信號大於設定值時
，通過TL494的脈寬調製作用，其9腳與10腳(jiao)並(bing)聯(lian)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)的(de)脈(mai)寬(kuan)減(jian)小(xiao)
，這(zhe)個(ge)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao)再(zai)經(jing)整(zheng)流(liu)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)及(ji)隔(ge)離(li)與(yu)放(fang)大(da)輸(shu)出(chu)電(dian)路(lu)，使(shi)最(zui)後(hou)輸(shu)出(chu)的(de)直(zhi)流(liu)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)的(de)電(dian)壓(ya)相(xiang)應(ying)下(xia)降(jiang)。直(zhi)流(liu)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)控(kong)製(zhi)電(dian)路(lu)經(jing)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)(如電動機
、電熱管等)使shi被bei控kong製zhi量liang下xia降jiang
，再zai進jin而er通tong過guo傳chuan感gan器qi使shi反fan饋kui信xin號hao降jiang低di
，形xing成cheng單dan回hui路lu閉bi環huan控kong製zhi。當dang反fan饋kui信xin號hao小xiao於yu設she定ding值zhi時shi，上shang述shu控kong製zhi過guo程cheng相xiang反fan。另ling外wai，還hai可ke以yi根gen據ju被bei控kong製zhi係xi統tong的de具ju體ti情qing況kuang，來lai調tiao整zheng輸shu入ru二er階jie低di通tong濾lv波bo器qi的de電dian容rong大da小xiao，使shi控kong製zhi過guo程cheng及ji時shi、準確、穩定。再有，為使控製過程直觀，還應加上設定量及被控製量的顯示(指示)電路。可從兩個輸入端取出信號
，然後分別通過隔離放大電路(如用運算放大器組成的電壓跟隨器)送到表頭指示。表頭可采用多功能數字式電子表頭成品或直接用滿量程5V的機械表示。

 

4
、實測數據分析
 

表1～表3的數據是在輸出端接10kΩ負載電阻的開環條件下用DT9102A型數字萬用表測得的。其中反饋信號及設定信號分別用精密多圈電位器對標準5V基準源分壓來模擬，並且測量點取自IC1A及IC1B的輸出端即IC1的1腳和7腳，輸出取自IC3A的1腳。所有單位均為伏。

 

表1：開環條件下實測數據組1

表2：開環條件下實測數據組2

表3：開環條件下實測數據組3
 

對dui實shi際ji的de回hui路lu控kong製zhi器qi電dian路lu測ce量liang了le多duo組zu數shu據ju，限xian於yu篇pian幅fu僅jin更geng出chu以yi上shang三san級ji數shu據ju。從cong測ce得de的de數shu據ju分fen析xi，我wo們men可ke看kan出chu
，在zai開kai環huan條tiao件jian下xia該gai控kong製zhi器qi的de反fan饋kui信xin號hao的de動dong態tai範fan圍wei很hen小xiao，僅jin在zai±0.225V範圍內。當構成閉環聯回路控製時，合理的控製係統中(執行機構的最大輸出穩定值應為最大設定值的1.1至1.2倍)，可ke以yi得de出chu反fan饋kui量liang與yu設she定ding量liang一yi定ding有you一yi個ge動dong態tai平ping衡heng值zhi，且qie在zai該gai平ping衡heng值zhi睛jing

，反fan饋kui量liang與yu設she定ding量liang的de一yi致zhi性xing應ying非fei常chang好hao。有you了le以yi上shang的de數shu據ju對dui比bi和he分fen析xi
，可ke以yi說shuo明ming該gai控kong製zhi器qi的de控kong製zhi靈ling敏min度du和he控kong製zhi精jing度du都dou很hen高gao
，能neng取qu代dai成cheng本ben高gao

、電路複雜的單回路控製器。

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