Устройство для моделирования электрических нелинейных элементов с односторонней проводимостью Советский патент 1992 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение для моделирования перестраиваемых нелинейных элементов с характеристиками различного типа. Оно поворачивает вольт-амперные, кулон-вольт- ные и вебер-амперные характеристики на заданный угол -90 дс +90°.

Известно устройство для моделирования электрических нелинейных элементов, которое содержит три сумматора. Это устройство осуществляет поворот нелинейной характеристики, задаваемой зависимостью напряжение от напряжения.

Недостатком этого устройства является то, что угол поворота определяется коэффициентами сумматоров, что требует для каждого угла поворота специальную настройку устройства. Кроме того, это устройство не позволяет поворачивать вольт-амперные,

кулон-вольтные и вебер-амперные характеристики.

Наиболее близким устройством к предлагаемому является устройство для моделирования электрических нелинейных элементов, которое содержит первый, второй и третий сумматор и первый, второй и третий масштабные резисторы, один из выводов которых подключены к выходам соответственно первого, второго и третьего сумматора, другой вывод первого масштабного резистора соединен с неинвертирующим входом первого сумматора и с входом устройства, а другой вывод второго масштабного резистора подключен к его выходу, кроме того, оно содержит четвертый, пятый, шестой и седьмой масштабные резисторы, причем четвертый масштабный резистор включен между инвертирующим входом первого и неинвертирующим входом второVI

со м

Јь

о о

го сумматора, пятый и шестой масштабные резисторы включены между шиной нулевого потенциала и соответственно между входом устройства и неинвертирующим входом третьего сумматора, который соединен с другим выводом третьего масштабного резистора и с инвертирующим входом первого сумматора, подключенного неинвертирующим входом к инвертирующему входу третьего сумматора, седьмой резистор подключен к шине нулевого потенциала и соединен другим выводом с неинвертирующим входом второго сумматора и с выходом устройства.

Недостатком этого устройства является невозможность изменения угла поворота без специальной настройки схемы. Кроме того, это устройство неустойчиво при углах близких к нулю и не позволяет поворачивать характеристику на отрицательные углы,

Цель изобретения - получение новых функциональных возможностей, т.е. получение устройства с односторонней проводимостью, поворачивающее вольт-амперные, кулон-вольтные и вебер-амперные характеристики на угол от - 90 до +90°, изменяемый по сигналу управления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для моделирования электрических нелинейных элементов с односторонней проводимостью, содержащее первый и второй сумматоры выход первого из которых через первый масштабный резистор соединен со своим первым входом, выход второго сумматора через второй масштабный резистор подключен к первому своему входу, вторые выводы первого и второго масштабных резисторов являются входом и выходом устройства соответственно, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования характеристик нелинейных элементов с односторонней проводимостью с углом поворота от - 90 до +90°, ввве- дены третий и четвертый сумматоры, первый, второй, третий, четвертый и пятый умножители напряжения, вход устройства подключен к первому входу первого умножителя напряжения, второй вывод второго масштабного резистора соединен с первым входом пятого умножителя напряжения, первый вход третьего умножителя напряжения, а также вторые входы первого, третьего и пятого умножителей напряжения подключены к входу задания угла поворота устройста, выход третьего умножителя напряжения соединен с первыми входами вто- рого и четвертого умножителей напряжения, выход второго умножителя напряжения подключен к первому входу третьего сумматора, выход первого умножителя напряжения соединен со вторыми входами второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора подключен к третьим входам третьего и второго сумматоров, выход третьего сумматора соединен со вторым входом второго умножителя напряжения и четвертым входом второго сумматора, выход которого подключен ко вторым входам

0 первого и четвертого сумматоров, выход пятого умножителя напряжения подключен к третьему входу первого сумматора и первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом первого

5 сумматора и вторым входом четвертого умножителя напряжения, выход которого подключен к третьему входу четвертого сумматора.

Совокупность введенных блоков позво0 ляет поворачивать вольт-амперные, куяон- вольтныеивебер-амперные

характеристики на угол от - 90 до +90°, изменяемый по сигналу управления.

На фиг. 1 представлена структурная схе5 ма устройства для моделирования электрических нелинейных элементов с односторонней проводимостью,

Схема устройства содержит первый и второй 2 сумматоры, выход первого из кото0 рых через первый масштабный резистор 5 соединен со своим первым входом, выход второго сумматора через второй масштабный резистор 6 подключен к первому своему входу, вторые выводы первого и второго

5 масштабных резисторов являются входом 12 и выходом 13 устройства соответственно. С целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования характеристик нелинейных элементов с

0 односторонней проводимостью с углом поворота от - 90 до +90 введены третий 3 и четвертый 4 сумматоры, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 и пятый 11 умножители напряжения, вход устройства подклю5 чен к первому входу первого умножителя напряжения, второй вывод второго масштабного резистора соединен с первым входом пятого умножителя напряжения, первый вход третьего умножителя напряже0 ния, а также вторые входы первого, третьего и пятого умножителей напряжения подключены к входу задания угла поворота устройства, выход третьего умножителя напряжения соединен с первыми входами

5 второго и четвертого умножителей напряжения, выход второго умножителя напряжения подключен к первому входу третьего сумматора, выход первого умножителя напряжения соединен со вторыми входами

второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора подключен к третьим входам третьего и второго сумматоров, выход третьего сумматора соединен со вторым входом второго умножителя напряжения и четвертым входом второго сумматора, выход которого подключен ко вторым входам первого и четвертого сумматоров, выход пятого умножителя напряжения подключен к третьему входу первого сумматора и первому входу четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом первого сумматора и вторым входом четвертого умножителя напряжения, выход которого под- ключен к третьему входу четвертого сумматора.

Устройство работает следующим образом,

Уравнения токов относительно клемм вход и выход устройства для моделирования электрических нелинейных элементов с односторонней проводимостью имеет следующий вид:

(вых

вх (К14К42/0 + Uy K43) + К12) Е

+UBb,x(UyK4iKi4/(1 + UyK4:J + UyKi3),

вых (КззК24/(1 + U2yK3l) + K23) вых + +УВЫХ (UyK32K24/1 + U2yK3) + Uy(K22),

где первый индекс указывает номер сумматоров, а второй номер входа; Uy - напряжение управления.

При сопротивлении масштабных резисторов Ri R2 1, коэффициенты по входам сумматоров Кз1 К43 -0,1, Кзз К24 Ki4

К42 1, К12 К25 -4.1, К32 -К41 1.86,

К22 -Ki3 0.86 уравнения токов имеют вид:

вх ((1 - 0.4lU2y)/(1 + 0.1U2y)lBb,x - +UBbix((Uy1.86/(1 + U2у0.1 - UyO.86))

вых ((1 - 0.41Uy2)/(1 + 0.1Uy2) вх+.- +UBX((Uy1.867(1 + U2y0.1) - Uy0.86))

что соответствует уравнению поворота относительно начала координат исходной вольт-амперные, кулон-вольтные и вебер- амперные характеристики нелинейного элемента на угол в радиан с точностью до 0.2 в пределах изменения угла от -90 до +90°.

В качестве сумматора используется микросхема 140 УД6, в качестве умножителей 525 ПЗС2.

Техническое преимущество предлагаемого устройтва по сравнению с прототипом

состоит в расширении функциональных возможностей. Предлагаемая схема сохраняет высокое быстродействие и широкий диапазон рабочих частот прототипа.

Формула изобретения

Устройство для моделирования электрических нелинейных элементов с односторонней проводимостью, содержащее первый и второй сумматоры, выход первого

из которых через первый масштабный резистор соединен со своим первым входом, выход второго сумматора через второй масштабный резистор подключен к первому своему входу, вторые выводы первого и второго масштабных резисторов являются входом и выходом устройства соответственно, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет моделирования характеристик

нелинейных элементов с односторонней проводимостью с углом поворота от -90 до +90°, введены третий и четвертый сумматоры, первый - пятый умножители напряжения, вход устройства подключен к первому

входу первого умножителя напряжения, второй вывод второго масштабного резистора соединен с первым входом пятого умножителя напряжения, первый вход третьего умножителя напряжения, а также

вторые входы перврго, третьего и пятого умножителей напряжения подключены к входу задания угла поворота устройства, выход третьего умножителя напряжения соединен с первыми входами второго и

четвертого умножителей напряжения, выход второго умножителя напряжения подключен к первому входу третьего сумматора, выход первого умножителя напряжения соединен с вторыми входами второго и третьего сумматоров, выход первого сумматора подключен к третьим входам третьего и второго сумматоров, выход третьего сумматора соединен с вторым входом второго умножителя напряжения и четвертым входом второго сумматора, выход которого подключен к вторым входам первого и четвертого сумматоров, выход пятого умножителя напряжения подключен к третьему входу первого сумматора и первому входу

четвертого сумматора, выход которого соединен с четвертым входом первого сумматора и вторым входом четвертого умножителя напряжения, выход которого подключен к третьему входу четвертого сумматора.

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может найти применение для моделирования перестраивае- мых нелинейных элементов с характеристиками различного типа. Оно позволяет поворачивать вольт-амперные, ку- лон-вольтные и вебер-амперные характеристики на заданный угол. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования характеристик нелинейных элементов с односторонней проводимостью с углом поворота от -90 до +90°. Для достижения поставленной цели в устройство введены третий и четвертый сумматоры, первый, второй, третий, четвертый и пятый умножители напряжения. 1 ил СП с