Устройство для решения нелинейных задач теории поля Советский патент 1983 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к аналого вой вычислительной технике. Известны устройства для решения нелинейных задач теории поля, содержащие КС-сетку, накопительный конденсатор, подключенный к узлу RC-сетки через ключ, управляемый широтно-модулированными импульсами fl.., Однако для указанных устройств характерна недостаточно высокая точность. Наиболее близким техническим I решением к изобретению является устройртво для решения нелинейных задач теории поля, содержащее, RC-се ку, накопительный конденсатор, ген ратор напряжения специальной формы последовательно соединенные триггер Шмитта (компаратор) и ключ, первый и второй выводы которого непосредственно и через накопительнь конденсатор параллельно подключены к конденсатору RC-сетки, Диодный ключ выход KOTOijoro соединен со входом накоиительного конденсатора и рто рым выводом ключа, и змиттерный повторитель, подключенный входом к первому выводу ключа, а выходом - к первому входу триггера Шмитта и входу диоднбго ключа, причем второй вход триггера Шмитта подключен к выходу генератора напряжения }. Недостатком данного устройства является низкая точность работы I из-за нейдеальности диодного ключа подзаряда. . Действительно, при отключенном от RC-сетки накопительном конденсаторе напряжения на нём отслаживает узловой потенциал с ошибкой, вызван ной: погрешностью уровня подзаряда иэ-за нaлинkя порогового напряжения отпирания диодного ключа (Uj,) , а также инерционность цепи подзаряда из-за наличия конечного сопротивления открытого ключа ( , В результате в момент замыкания , ключа напряжение в узловой точке RC-сетки изменяется скачком из-за перераспределения зарядов между обкладками конденсаторов, т.е. .появляется ошибка. Кроме того, с течением времени ошибка накапливается от периода к периоду, что снижает точность рабо ты устройства. Причем с повышением частоты (f) коммутации, что необходимо я уменьшения методической погрешности импульсного управления емкостью, аппаратурная погрешность ( сГед) растет, так как . -кдС., постоянная времени цепи подзаряда, обусловления конечным сопротивлением ключа подзаряда. Цель изобретения - повышение точности работы устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для решения нелинейных задач теории поля, содержащее RC-сетку, к узлу которой подключен первый информационный вывод первого ключа, подсоединенного вторым информационным выводом через накопительный конденсатор к шине нулевого потенциала, и компаратор, первый вход которого подключен к генератору напряжения специальной формы, а выход компаратора соединен с управляющим входом первого ключа, дополнительно содержит дифференциальный операционный усилитель, второй, третий и четвертый ключи и инвертор, выход которого подключен к управляющим входам второго и третьего ключей, подсоединенных одними информационными выводами к второму информационному выводу первого ключа, а другими информационными выводами - соответственно к инвертирующему входу и выходу дифференциального операционного усилителя и к информационным выводам четвер того ключа, управляющий вход которого подключен ко входу инвертора и к выходу компаратора, неинвертирующий вход и выход дифференциально, го усилителя соответственно, соединены с узлом RC-сетки и вторым, входом компаратора. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства. Устройство содержит резисторы 1 и конденсатор 2 RC-сетки, накопительный конденсатор 3, первый 4, третий 5 г четвертый 6 и второй 7 аналоговые ключи, дифференциальной операционный усилитель 8, инвертор 9, компаратор 10 (например триггер Шмитта), генератор 11 напряжения специальной формы 11. . Устройство работает следующим образом. При периодическом подключении накопительного конденсатора 3 параллельно конденсатору 2 RC-сетки через ключ 4 эквивалентная емкость Cj узла RC-сетки определяется скважностью импульсов, вырабатываемых компаратором 10. На вход компаратора 10 поступает узловой потенциал V и периодическое напряжение с периодом , вырабатываемое генератором напряжения .специальной формы 11. Поэтому скважность импульссов с выхода компаратора 10 зависит от V по закону, задаваемому формой вьаходного напряжения генератора 11. Соответсвующим выбором формы: .этого напряжения можно реализовать произвольную зависимость С (V), что

позволяет решать с помощью устройсг ва нелинейные задачи теории поля.

При этом в отличие от прототипа при разомкнутых контактах ключа 4 поднаряд нakoпитeльнoгo конденсатора 3 осуществляется через замкнутый ключ 7, включенный в цепь единичной отрицательной обратной связи операционного усилителя 8 через замкнутый ключ .5. Операционный усилитель 8 тока от RC-сетки не потребляет, Tafc как все время рабо,. тает в режиме повторителя напряжения. При замкнутои ключе 4 цепь единичной атрицательной обратной связи замыкается .через ключ б, а при разомкнутом ключе 4 - через ключи 5 и 7. Таким образом, ключ 7 находится в цепи единичной отрицательной обратной связи и его. показатели «идеальности (остаточное сопротивление открытого ключа 7,и пороговое напряжение, приведенные ко входу накопительного конденсатора 3) уменьшается в Ко раз. При этом по- стоянная времени цепи подзаряда, обусловленная конечным сопротивЯе-; нием открытого ключа, равна

(2)

о

0 где Кр - коэффициент усиления операционного усилителя 8 без обратной связи.

Так как у операционных усилителей , то по сравнению с прй5 тотипом влияние неидеальности ключа 7 (наличие порогового напряжения и конечного сопротивления открытого ключа) резко уменьшается, а точность работы устройства повышается.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее КС-сетку, if узлу которой подключен первый информационный вывод первого ключа, подсоединенного вторым информационным выводом через накопительный конденсатор к шине нулевого потенциала, и компаратор, первый вход которого подключен к генератору напряжения специальной формы, а выход компаратора соединен с управляющим входом первого ключа, отличающееся тем, что, с .целью повышения точности работы устройства, оно содержит дифференциальный операционный усилитель, второй,третий и четвертый ключи и инвертор, выход которого подключен к управляющим входам второго и трегьего ключей, подсоединенных одними информационными выводами ,к второму информационному выводу первого ключа, а другими информационными выводами - соответственно к инвертирующему входу и выходу дифференционального операционного уси лителя и к информационным выводом четвертого ключа, управляющий вход W которого подключен к входу инвертор ра и к выходу компаратора, неинвертирующий вход и выход.шфференцйального усилителя соединены соответственно с узлом RC-сетки и вторым входом компаратора. 4 ю о 00 со