Устройство для моделирования электрических цепей Советский патент 1983 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к аналоговои вычислительной технике и может быть использовано при моделировании электрических цепей с полупроводниковыми элементами.

Известно устройство для моделирования электрических цепей с вентилями, содержащее интегросумматор, на входы которого подается напряжение, прикладываемое к электрической цепи с вентилем, и ток цепи, а ь обратную связь включается диод, моделирующий явление односторонней проводимости с вентилем Г1.

Недостатком устройства является трудность получения всех интересующих исследователя переменных. В частности затруднительно получение характера изменения потенциала на катоде вентиля, необходимого при анализе влияния вентиля на электрические процессы в цепи, невозг эжно получение в модели тока через вентиль для случая, когда индуктивность и активное сопротивление цепи с вентилем равны нулю.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования электрических цепей, содержащее матрицу п-п моделирующих резисторов.

каждая строка которой подключена через уравновешивающий усилитель к одноименному столбцу матрицы и через реаистор к соотьетствующему источнику напряжения 2 J. Однако это устройство не обеспечивает возможности моделирования электрических цепей с вентилями.

Цель изобретения - расширение

10 класса решаемых задач путем обеспечения возможности моделирования цепей с вентилями.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее

15 .матрицу п-п моделирующих резисторов, каждая строка которой подключена через уравновешенный усилитель к одноименному столбцу матрицы и через резистор к соответствующему источнику

20 напряжения, введены модели вентилей, каждая модель вентиля пс дключена прямым и инверсным входами соответственно к t-му и j-му столбцам матрицы, t-я и J-я строки которой соединены

25 с инверсным и прямым выходами модели вентиля соответственно. Причем, каждая модель вентиля содержит ре-. зисторы, диод, операционный усилитель и два инвертора, прямой вход модели

30 подключен через первый резистор к входу операцибнного усилителя, выход которого соединен через второй резистор с прямым выходом модели, через последовательно соединенные первый инвертор и третий резистор с инверсным выходом модели и с анодом диода, катод которого подключен ,к входу операционного усилителя и ;через последовательно соединенные четвертый резистор и второй инверто с инверсным входом модели. На чертеже приведена схема устройства. Устройство содержит матрицу 1, моделирующих резисторов, источники 2 напряжения, блок 3 уравновешивающих ycилитeJteй и блок 4 четырехпоЛ19сных моделей вентилей Каждая модель вентиля содержит операционный усилитель 5, второй б и первый 7 ин верторы, резисторы 8-11 и диод 12. Устройство работает следующим образом. Матрица 1 моделирующих резисторо совместно с источниками 2 напряжения и уравновешивающими усилителями блока 3 реализует модель электричес кой цепи без вентилей, описываемой уравнением, составленным по методу узловых потенциалов Лср-а Е, где А - матрица собственных и взаим ных проводимостей ветвей; - матрица-столбец узловых потенциалов цепи; O(Q диагональнай матрица провод мостей ветвей, содержащих источники; Е - матрица-столбец источников 2 Вентиль, включенный между какими либо двумя узлами электрической цеПК, моделируется включением между двумя усилителями блока 3 уравновешивающих усилителей, вычисляющими потенциалы этих узлов, одного из че тырехполюсных моделей вентилей 4. Например, для случая включения вент ля между j-M и п-м узлами электриче кой цепи в устройстве между j-M и п усилителями блока 3 подключается четырехполюсник блока 4, причем пря мой вход модели подключается к выхо j-ro усилителя блока 3, а инверсный ьход к выходу П--ГО усилителя блока Выход усилителя 5 через инвертор 7 и резистор 8 соединен с входом j-ro усилителя и через резистор 9 соеди ней с входом усилителя блока 3 Такнм образом, на усилителе 5 бл ка 4 решается уравнение 1- (y(t,.i ) в- Rg, Х) П/ где - аналоговая модель тока чер вентиль; входное coпpoтивJ:eниe усилителя 5, ., ,, ГО при IB О / - сопротивление А со при ig4- О диода в цепи обратной связи усилителя .. В результате решения этого ураьнения на выходе усилителя 5 выделяется напряжение ig, пропорциональное инверсному значению тока через вентиль, а диод 12 в цепи обратной связи отражает свойство односторонней проводимости вентиля. Полученное значение переменной ig с учетом знаков тока через вентиль в выражениях 1-го закона Кирхгофа для j-го и п-го узлов электрической цепи подается на входы j-ro и п-го усилителей блока уравновешивающих усилителей 3 через выходные резисторы 8 и 9.. При использовании в качестве отрабатывающих yci лителей 5 операционных усилителей, имеющих инверсные и неинверсные входы, инверторы 6 могут быть исключены из схем элементов блока 4. Таким образом, введение моделей вентилей, содержащих отрабатывающие усилители с диодами в цепи обратной связи, расширяет класс решаемых устройством задач путем обеспечивания возможности моделирования электрических цепей с вентилями. Формула изобретения 1.Устройство для моделирования электрических цепей , содержащее матрицу п-п моделирующих резисторов, каждая строка которой подключена через уравновешивающий усилитель к одноименному столбцу матрицы и через резистор к соответствующему источнику напряжения, отличающеес я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены модели вентилей, каждая модель вентиля подключена прямым и инверсHUM входами соответственно к i -му и j-му столбцам матрицы, -t-я и j-я строки которой соединены с инверсным и прямым выходами модели вентиля соответственно. 2.Устройство по п.1, отличающее с я тем, что каждая модель вентилясодержит резисторы, диод, опера(ционный усилитель и два инвертора, прямой вход модели подключен через первый резистор к входу операционного усилителя, выход которого соединен через второй резистор с прямым выходом модели, через последоватсльнсэ соединенные первый инвертор и третий г резистор с инверсным выходом модели и с анодом диода, катод которого подключен к входу