Устройство для моделирования характеристик диода Советский патент 1992 года по МПК G06F15/20 

1

(21)4868489/24 (22) 06.08.90 (46)23.12.92. Бюл. № 47

(71)Таганрогский научно-исследовательский институт связи

(72)И.Г.Дорух и А.П.Дорух

(56) Время-импульсные вычислительные устройства. Под ред.В.Б.Смолова и Е.П.Угрю- мова, М., Радио и связь, 1983 г. с.226.

Авторское свидетельство СССР № 1525707, кл. G 06 F 15/20, 1985, (54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДИОДА

(57) Устройство для моделирования характеристик диода относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа процессов в электрических цепях. Сущность изобретения: устройство содержит реверсивный счетчик импульсов 1. счетчик импульсов 2, элементы ИЛИ 3-6, элементы И 7-13, элементы НЕ 14,15, группы входных выводов значений напряжения 16, 17, выводы вытекающего тока 20, 21, выводы вытекающего тока 22, 23, группы выходных выводов значений напряжения 18, 19. 1 ил.

го

сл

С

-ч со

CJ

сл

ю

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа процессов в электрических цепях.

Известна импульсно-управляемая проводимость, содержащая два преобразователя код-частота и реверсивный счетчик импульсов.

Недостатком этого устройства является низкая точность, обусловленная тем, что при моделировании не учитываются напряжения в узлах имитируемой цепи.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования диода, содержащее счетчик импульсов, триггер, три элемента ИЛИ, четыре элемента И, две группы входных выводов значений напряжения, два выходных вывода значений напряжения, два вывода втекающего тока, два вывода вытекающего тока, вход запуска и выход величины протекающего тока, в котором вход запуска соединен с входом обнуления реверсивного счетчика импульсов, первый и второй выходы переноса которого соединены с входами установки в О и в 1 триггера, выход величины протекающего тока соединен с информационным выходом счетчика импульсов, прямой выход триггера соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, входы первого элемента ИЛИ соединены с соответствующими входными выводами значений напряжения первой группы, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов и со вторым входом первого элемента И, выход которого является вторым выводом значений напряжения, входы второго элемента ИЛИ соединены с соответствующими входами значений напряжения второй группы, а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика импульсов и с вторым входом второго элемента И, выход которого является первым выводом значений напряжения, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И и с входом счетчика импульсов, второй - с первым выводом втекающего тока, а выход - с первым выводом вытекающего тока, первый вход четвертого элементов И соединен с инверсным выходом триггера, второй вход

-со вторым входом третьего элемента И и вторым выводом втекающего тока, а выход

-с вторым выводом вытекающего тока.

Недостатком этого устройства является низкая точность моделирования. Этот недостаток обусловлен тем, что в случае переполнения реверсивного счетчика импульсов и появления сразу после переполнения импульса на его вычитающем входе, триггер устанавливается в состояние, не соответстeytoaiee полярности протекающего через диод тока. Это же происходит в случае перехода содержимого реверсивного счетчика импульсов через ноль и появлением сразу

5 после этого перехода импульса на суммирующем входе счетчика. Вероятность установки счётчика импульсов в состояние, не соответствующее полярности тока через диод, тем выше чем больше емкость счетчика.

0 Увеличение емкости счетчика ведет к увеличению времени установления триггера в требуемое состояние, что вызывает большую динамическую погрешность устройства.

5 Цель изобретения - повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство для моделирования диода, содержащее счетчик импульсов, ре0 версивный счетчик импульсов, три элемента ИЛИ, четыре элемента И, две группы входных выводов значений напряжения, два выходных вывода значений напряжения, два вы вода,втекающего тока, два вывода выте5 кающего тока, вход запуска и выход величины протекающего тока, в котором вход запуска соединен со входом обнуления реверсивного счетчика импульсов, выход величины протекающего тока соединен с

0 информационным выходом счетчика импульсов, первые входы первого, второго и третьего элементов И объединены между собой, входы первого элемента ИЛИ соединены с соответствующими входными выво5 дамп значений напряжения первой группы, а выход - с вторым входом первого элемента И, выход которого является вторым выходным выводом значений напряжения, входы второго элемента ИЛИ соединены с

0 соответствующими входными выводами значений напряжения второй группы, а выход - с вторым входом второго элемента И, выход которого является первым выходным выводом значений напряжения, первый

5 вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И и с входом счетчика импульсов, второй - с первым выводом втекающего тока, а выход - с первым выводом вытекающего тока, второй вход четвер0 того элемента И соединен со вторым входом третьего элемента И и вторым выводом втекающего тока, а выход - с вторым выводом вытекающего тока, введены два элемента НЕ, четвертый элемент ИЛИ, пятый, шестой

5 и седьмой элементы И, при этом реверсивный счетчик импульсов выполнен двухразрядный, первый вход четвертого элемента ИЛИ соединен с выходом первого (младшего) разряда реверсивного счетчика импульсов, второй вход - непосредственно с

выходом второго разряда реверсивного счетчика импульсов и первым входом первого элемента И и через первый элемент НЕ

-с первым входом четвертого элемента И. а выход - со вторым входом пятого элемента И, первый вход которого соединен с вы- ходом второго элемента ИЛИ, а выход - с вычитающим входом реверсив.ного счетчика импульсов, первый вход шестого элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй - с выходом второго элемента НЕ, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов первый и второй входы седьмого элемента И соеди- нены соответственно со вторым и первым входами четвертого элемента ИЛИ, а выход

-со входом второго элемента НЕ.

Совокупность вновь введенных элементов и связей не является самостоятельным устройством. Вместе с остальными элементами и связями устройства она обеспечива- ет повышение точности моделирования.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для моделирования диода содержит реверсивный счетчик 1 импуль- сов, счетчик 2 импульсов, элементы 3-6 ИЛИ, элементы 7-13 И, элементы 14 и 15 НЕ, первую 16 и вторую 17 группы входных выводов значений напряжения, первый 18 и второй 19 выходные выводы значений на- пряжения, первый 20 и второй 21 выводы втекающего тока, первый 22 и второй 23 выводы вытекающего тока, вход 24 запуска и выход 25 величины протекающего тока. Суммирующий и вычитающий входы счетчи- ка 1 соединены с выходами элементов 7 и 8 соответственно, вход обнуления - со входом 24 запуска, а выходы первого (младшего) и второго разрядов - соответственно с первым и вторым входами элемента 5, сое- диненного своим вторым входом со входом- элемента 15, с первыми входами элементов 9,10,11 и 12, а выходом-со вторым входом элемента 8. Входы элемента 3 соединены с соответствующими выводами группы 16, а пыход - со вторым входом элемента 10, соединенного своим выходом с выводом 19, и с первым входом элемента 7, соединенного своим вторым входом с выходом элемента 14, Второй вход элемента 9 соединен с пер- вым входом элемента 5, а выход- со входом элемента 14, Входы элемента 4 соединены с соответствующими выводами группы 17, а выход - с первым входом элементов 8 и с вторым входом элемента 11, подключение- го своим выходом к выводу 18. Первый вход элемента 6 соединен с выходом элемента 12 и со входом счетчика 2, подключенного своим информационным выходом к выходу 25,

второй вход - с выводом 20, а выход - с выводом 22. Первый вход элемента 13 соединен с выходом элемента 15, второй - со вторым входом элемента 12 и выводом 21, а выход - с выводом 23.

Устройство работает следующим образом. Импульсы, моделирующие напряже- ние, с входов группы 16 поступают через элемент 3 на левый (соответствующий аноду диода) полюс устройства, гфоходят на первый вход элемента 7 и на второй вход элементе 10 и (или) со входа группы 17 через элемент 4 на правый (соответствующий катоду диода) полюс устройства, проходят на первый вход элемента 8 и на второй вход элемента 11. Через элементы 7 и 8, если последние открыты по вторым входам, импульсы проходят на входы счетчика 1.

Элементы 7 и 8 управляются сигналами с выходов разрядов счетчика 1. Сигналом с его второго (старшего) разряда управляются также элементы 10,11, 12 и 13. Управление элементами 7 и 8 осуществляется с пр- мощью элементов 5, 9 и 14, Если частота импульсов на выходе элемента 3 больше, чем на выходе элемента 4, то счетчик 1 устанавливается в состояние 10 или 11, то есть сигнал на выходе его второго разряда соответствует логической 1, и элементы 10,11 и 12 открываются по первым входам, а элемент 13 закрывается по первому входу под действием логически инверсного сигнала, формируемого элементом 15. Если же частота импульсов на выходе элемента 3 меньше, чем на выходе элемента 4. то счетчик 1 устанавливается в состояние 00 или 01, то есть сигнал на выходе его второго разряда соответствует логическому О, и элементы 10,11 и 12 закрываются по первому входу, а элемент 13 открывается. При этом установка счетчика 1 в требуемое состояние осуществляется достаточно быстро, так как емкость его минимальна. Элементы 5, 9 и 14 обеспечивают закрывание элементов 7 и 8 по вторым входам при установке счетчика в состояния 00 или 1 Г , чем предотвращается переполнение счетчика 1 и переход его содержимого через ноль.

Если сигнал на выходе второго разряда счетчика 1 соответствует логической 1, что соответствует открытому диоду, импульсы с выходоа элементов 3 и (или) 4 проходят через элементы 10 и (или) 11 на выводы 19 и (или) 18 противоположных полюсов. Если же этот сигнал соответствует логическому О, что соответствует закрытому диоду, то импульсы на выводы 19 и 18 не проходят.

Импульсы, моделирующие ток, поступивший на ВЫ.БОД 20 левого полюса всегда

проходят через элемент 6 на вывод 22 этого же полюса. Импульсы, моделирующие ток, поступивший на вывод 21 правого полюса, проходит либо через элемент 13 на вывод 23 этого же полюса, либо через элементы 12 и б на вывод 22 левого полюса.

Импульсы, моделирующие ток, прошедший с правого полюса на вывод левого, подсчитываются в течение фиксированного промежутка времени счетчиком 2.

В предлагаемом устройстве переполнения счетчика 1 и переходы его содержимого через ноль исключены, поэтому исключена возможность установления на входах эле- мэнтов 10-13 сигналов, не соответствую- щих полярности тока через моделируемый диод, а следовательно исключена погрешность моделирования за счет установления таких сигналов. Кроме того емкость счетчика 1 в предлагаемом устройстве минималь- на (она равна четырем), что сводит к минимуму динамическую погрешность устройства, имеющую место при. изменении полярности моделируемого тока. Указанные обстоятельства позволяют сделать вы- вод, что точность моделирования в предлагаемом устройстве выше, чем в известном.

Формула изобретения

Устройство для моделирования характеристик диода, содержащее счетчик импульсов, реверсивный счетчик, три элемента ИЛИ, четыре элемента И, вход запуска устройства соединен с входом обну- ления реверсивного счетчика, первый информационный выход устройства соединен с информационным выходом счетчика, первые входы первого, второго и третьего элементов И объединены между собой, группа входов первого элемента ИЛИ соединена с первым информационным входом

устройства, а выход - с вторым входом первого элемента И, выход которого является вторым информационным выходом устройства, группа входов второго элемента ИЛИ соединена с вторым информационным входом устройства, а выход - с вторым входом второго элемента И, выход которого является третьим информационным выходом устройства, первый вход третьего элемента ИЛИ соединен с выходом третьего элемента И и с входом счетчика импульсов, второй - с первым информационным входом устройства, а выход - с четвертым информационным выходом устройства, первый вход четвертого элемента И соединен с. вторым входом третьего элемента И и четвертым информационным входом устройства, а выход - с пятым информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены два элемента НЕ, четвертый элемент ИЛИ, пятый, шестой и седьмой элементы И, первый вход четвертого элемента ИЛИ соединен с выходом младшего разряда реверсивного счетчика и с первым входом седьмого элемента И, второй вход - с выходом старшего разряда реверсивного счетчика и первым входом первого элемента И, вторым входом седьмого элемента И и через первый элемент НЕ - с вторым входом четвертого элемента И, а выход - с первым входом пятого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выход - с вычитающим входом реверсивного счетчика, первый вход шестого элемента И соединен с выходом первого элемента ИЛИ, второй - с выходом второго элемента НЕ, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, выход седьмого элемента И соединен с входом второго элемента НЕ.