Обобщенную структуру бесконтактного электрического аппарата можно представить в виде, показанном на рис.1.1.
Рис.1.1.
На входе аппарата включен датчик 1 неэлектрической или электрической величины, определяющий функциональные возможности аппарата. Выходной сигнал датчика зависит от характера величины сигнала, на которую должен реагировать аппарат. Релейный элемент 2 преобразует непрерывный или импульсный сигнал датчика 1 в дискретный сигнал. Некоторые аппараты в своем составе имеют элемент выдержки времени 3, предназначенный для замедления срабатывания аппарата. На выходе аппарата включен выходной элемент 4, предназначенный для коммутации нагрузки. Блок питания 5 обеспечивает необходимыми уровнями напряжения питания все узлы аппарата.
В процессе расчета электрической схемы аппарата производится выбор типов полупроводниковых приборов, определение номинальных значений, допустимых отклонений сопротивлений резисторов, емкостей конденсаторов, а также параметров остальных элементов: трансформаторов, дросселей и др.
Первоначально при расчете принципиальная схема аппарата разбивается на отдельные узлы (элементы). Формируются требования к каждому узлу. Наибольший объем требований предъявляется только к части узлов, обычно это входной и выходной узлы. Для промежуточных узлов необходимо обеспечить лишь их согласование с соседними узлами. Расчет обычно ведется в двух направлениях, от входного и выходного узлов к промежуточному. В некоторых случаях расчет производится от промежуточного к входному и выходному узлам.
При расчете параметров отдельных элементов схемы необходимо учитывать, что действительные параметры элементов всегда имеют определенные отклонения от расчетных. Эти отклонения вызываются двумя основными причинами.
Первая причина отклонений связана с технологией производства. Транзисторы имеют, например, больший разброс значений β и IКБО. Параметры резисторов, конденсаторов и других элементов при их изготавливают с определенными отклонениями от среднего значения, называемого номинальным. При этом завод-изготовитель указывает максимальное отклонение от номинального значения – класс точности. Большинство элементов выпускается с разным классом точности. Чем меньше отклонение от номинального значения, тем выше его стоимость, при этом необходимо учитывать, что промышленность выпускает с высоким классом точности только небольшую часть общего объема элементов. Поэтому применять элементы с малыми отклонениями от номинальных значений следует только в обоснованных случаях. Для остальной части схемы аппарата применяется элементы с достаточно большим разбросом (10 или 20%).
Вторая причина отклонений параметров элементов связана с влиянием условий эксплуатации аппарата. Наибольшее влияние при этом вызывается изменением окружающей температуры и длительностью эксплуатации (старение элементов).
В расчетные соотношения для определения параметров необходимо вводить суммарные отклонения элемента с соответствующим знаком.
Отклонения параметров элементов радиоэлектронной аппаратуры, как правило, подчиняются нормальному закону распределения. При этом условии результирующее отклонение δрможет быть определено из выражения как сумма отклонений в отдельных элементах: