Устройство для моделирования нелинейных двухполюсников Советский патент 1987 года по МПК G06G7/62 

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для моделирования нелинейных двухполюсников.

Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей устройства за счет моце- лирования нелинейных кулонвольтных . характеристик

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит переменный резистор 1, первый 2 и второй 3 элементы воспроизведения комплексного сопротивления, первый 4 и второй 5 масштабные резисторы, дифференциальньй усилитель 6, первый 7 и второй 8 усилители напряжения, первый 9, второй 1-0, третий 11 неинвертирующие усилители тока, инвертирующий усилитель 12 тока, нагрузочный резистор (не показан) . Переменный резистор 1 включен между выходом дифференциального усилителя 6 и входом первого неинвертирующего усилителя 9 тока. Вход первого усилителя 7 напряжения подсоединен к выходу первого неинвертирующего усилителя 9 тока которьй является выходом устройства и соединен через нагрузочный резистор с шиной нулевого потенциала, элемент 2 включен между выходом первого усилителя 7 напряжения и входом второго неинвертирующего усилителя 10 тока. Второй элемент 3 включен между выходом второго неинвертирующего усилителя 10 тока и ши- ной нулевого потенциала. Вход второ го усилителя 8 напряжения подключен к выходу второго неинвертирующего усилителя 10 тока. Первый 4 и второй 5 масштабные резисторы подсоединены одним выводом к выходу второго усилителя 8 напряжения, а вторым - соот ветственно к входу инвертирующего усилителя 12 .тока и к входу третьего неинвертйрующего усилителя 11 тока. Выход инвертирующего усилителя 12 тока подсоединен к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 6, являющемуся первым информационным выводом устройства. Выход третьего неинвертирующего усилителя 11 тока подсоединен к инвертирующему входу дифференциального усилителя 6s являющемуся вторым информационным выводом устройства.

Устройство работает следующим образом.

х5

е-. Ю

13542202

Напряжение на выходе дифференциального усилителя 6 пропорционально напряжению между первым и вторым ин- : формационными выводами устройства:

и.к(и,-и,),

(1)

где и, - напряжение на первом информационном выводе; напряжение .на втором информационном выводе; коэффициент усиления дифференциального усилителя 6; напряжение на выходе дифференциального усилителя 6. Ток на входе первого усилителя 9 тока определяют из соотношения (входным сопротивлением усилителя тока пренебрегают)

г к и. 0

5

0

г т, ,(и,-и,)

I ,

-4 f j

где R - сопротивление

зистора 1.

Ток на выходе первого усилителя тока

U а

- fTT ТТ 1

(3)

(2) переменного ре9

т -к

R

к

где К, ,- коэффициент усиления перво.го усилителя 9 тока; I, - ток на выходе первого усилителя 9 тока.

Напряжение на входе первого усилителя 7 напряжения

u.zj.

()

(4)

0

5

где f- - сопротивление нагрузки.

Напряжение на выходе первого усилителя 7 напряжения

. ... .. .

(5)

, U (.)

4 -К, и,,

где

к - R

коэффициент усиления первого усилителя 7 напряжения. Ток на входе второго усилителя 10 тока

0

5

,„3

i..

ZnK K,K,(U,-Ua)

(6)

-4 -. Z,R где Z, - сопротивление первого элемента 2 воспроизведения комплексного сопротивления. Напряжение на входе второго усилителя 8 напряжения пропорционально сопротивлению второго элемента 3 воспроизведения комплексного сопротивления Z :

-. „ ..3 Z2ZHK K 4K)(U,-Ui) ,...

1354220

Ток на входе третьего усилителя 11

ро

тока

RI (10)

т /D ZzZ«K4VtKtKi(U,-Ui) ,д,.

i,.-K irj/R г7ГкГ. - Д«

где К - коэффициент усиления второго

усилителя 8 напряжения; RJ - сопротивление второго масштабного резистора 5. Ток на входе инвертирующего усилителя 12 тока

и.. , .ZiZnK KlK jKVu.-Ua) .„ч

.uy/R,2Гкк;

Сопротивление первого масштабного резистора 4. Токи через первый и второй информационные выводы устройства определяются соотношением

ZtZHK K4K KiK K2(UrUi)

Z,,

где Кд - коэффициент усиления инвертирующего усилителя 12 тока,

,KVa4K i(U.-yj . .

i - z7K R;

где К, - коэффициент усиления третье6где

рой выводы равны, т.е, I,.

го усилителя 11 тока. При К,К4 токи через первый Тогда входное сопротивление устройства определяется выражением

7 .

1-Z I

Подставляют (10)-(12) в (13) и

получают

(13)

Ч R R i

- Обозначают

К К , Подставляют (15) в (14) и

15

20

25

30

(16)

7 1 5i t-Z 7 7 К .

Из выражения (16) видно, что характер входного сопротивления зависит от характеров сопротивления элементов 2 и 3, не составляет труда сделать его либо индуктивным, либо емкостным. Масштаб моделируемой нелинейной ха-- рактеристики можно изменять переменным резистором 1.

Устройство позволяет моделировать как незаземленные двухполосные с нелинейными вебер-амперными или кулон- вольтными характеристиками, так и заземленные. Для имитации последнего достаточно соединить первый или второй входы с шиной нулевого потенциала.