Устройство для моделирования источника напряжения Советский патент 1993 года по МПК G06F15/20 

(Л

С

Устройство для моделирования источника напряжения относится к вычислительной технике. Целью изобретения является повышение точности моделирования. Сущность изобретения: устройство содержит регистр, генератор тактовых импульсов, счетчик, реверсивный счетчик импульсов, триггеры, элементы задержки, элементы НЕ, ИЛИ, элементы И, входные выводы значений напряжений, выходные выводы значений напряжений, выводы втекающего тока, выводы вытекающего тока. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для анализа процессов в электрических цепях. Оно является усовершенствованием известного устройства для моделирования источника напряжения.

Известное устройство содержит регистр, два триггера, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов, восемь элементов И, шесть элементов ИЛИ, два элемента НЕ, входные выводы значений напряжений узлов устройства, два выходных вывода значений напряжений, два вывода втекающего тока и два вывода вытекающего тока. Выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика импульсов, вход задания коэффициента пересчета которого подключен к выходу регистра, тактовый вход первого триггера является входом задания знака напряжения устройства, прямой и инверсный выходы подключены к первым входам соответственно первого и

второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу третьего элемента И и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходным выводом значения напряжения устройства, второй выходной вывод значения напряжения которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И и к первому входу четвертого элемента И, первая группа входных выводов значений напряжений первого узла устройства подключена к соответствующим входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, со входом первого элемента НЕ, со вторым входом второго элемента ИЛИ и со вторым входом четвертого элемента И. выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходным выводом

о

00

го о

вытекающего тока устройства и соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого является вторым выходным выводом вытекающего тока устройства и подключен к выходу пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вторая группа входных выводов.значений напряжений второго узла устройства соединена с соответствующими входами шестого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко вторым входам третьего элемента И и первого элемента ИЛИ, ко входу второго элемента НЕ и к первому входу седьмого, элемента И, второй вход которого соединен с первым входом восьмого элемента И и является первым входным выводом втекающего тока устройства, второй входной вывод втекающего тока устройства подключен ко второму входу шестого элемента И и ко второму входу пятого элемента И, выход которого подключен ко второму входу четвертого элемента ИЛИ. третий вход которого подключен к выходу восьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ, выход третьего элемента И подключен ко второму входу пятого элемента ИЛИ, третий вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, первый и второй выходы переноса реверсивного счетчика импульсов подключены соответственно ко входам установки в О и в 1 второго триггера, выход которого является выходом знака суммарного тока устройства, выход значения суммарного тока устройства подключен к информационному выходу реверсивного счетчика импульсов.

Недостатком этого устройства является относительно низкая точность моделирования. Этот недостаток обусловлен тем, что при совпадении во времени импульсов на выходе счетчика импульсов с импульсами на входных выводах значений напряжений один из совпавших во времени импульсов теряется и не проходит на выходы первого или второго элемента ИЛИ и на выходные выводы значений напряжений. Совпадение во времени импульсов на входах четвертого или пятого элементов ИЛИ также приводит к потере части импульсов, а следовательно, к ошибке в показаниях реверсивного счетчика импульсов, соответствующих значению суммарного тока.

Целью изобретения является повышение точности моделирования,

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для моделирования источника напряжения содержит регистр 1, генератор 2 тактовых импульсов, счетчик 3 импульсов, реверсивный счетчик 4 импульсов, триггеры 5 и 6, элементы 7-10 задержки, элементы НЕ 11 и 12, элементы ИЛИ 13-20, элементы И 21-36, входные выводы 37 и 38 значений напряжений, выходные выводы 39 и 40 значений напряжений, выво0 ды 41 и 42 втекающего тока и выводы 43 и 44 вытекающего тока.

Вход задания коэффициента пересчета счетчика 3 соединен с выходом регистра 1, счетный вход -- с выходом генератора 2, а

5 выход-со вторыми входами элементов 21 и 22, первые входы которых подключены соответственно к прямому и инверсному выходам триггера 5, соединенного своим тактовым входом со входом задания знака

0 устройства. Выход элемента И 21 соединен с первыми входами элементов ИЛИ 13, И 23 и 24, а выход элемента 22 - с первыми входами элементов ИЛИ 14, И 25 и 26. Входы элемента 15 соединены с группой входов 37,

5 а выход - со входом элемента НЕ 11, с первым входом элемента И 34 и со вторыми входами элементов ИЛИ 13, И 23 и 24. Входы элемента 16 соединены с группой входов 38, а выход - со входом элемента 12, с пер0 вым входом элемента 32 и со вторыми входами элементов 14, 25 и 26, Третий вход элемента 13 через элемент 7 подключен к выходу элемента 24, а выход - непосредственно к выводу 40, Третий вход элемента 14

5 через элемент 8 подключен к выходу элемента 26, а выход - непосредственно к выводу 39. Выход элемента 23 подключен к первому входу элемента 27 и ко вторым входам элементов 18 и 30, а выход элемента 25

0 - к первым входам элементов 20, 28 и 35, Первый вход элемента 18 соединен с выходом элемента 31 и с первыми входами элементов 29 и 30, третий вход - с выходом элемента 34 и со вторыми входами элемен5 тов 27 и 29, четвертый вход - с выходом элемента 10, а выход - с выводом 43 и с вычитающим входом счетчика 4. Первый, второй и третий входы элемента ИЛИ 17 соединены с выходами элементов 30, 29 и

0 27 соответственно, а выход - со входом элемента 10. Второй вход элемента 20 соединен с выходом элемента 32, со вторым входом элемента 28 и с первым входом элемента 36, третий вход - с выходом элемента

5 33 и со вторыми входами элементов 35 и 36, четвертый вход - с выходом элемента 9, а выход - с выводом 44 и с суммирующим входом счетчика 4. Первый, второй и третий входы элемента 19 соединены с выходами элементов 28, 35 и 36 соответственно, а выход - со входом элемента 9. Первый вход элемента 31 соединен с выходом элемента 12, а второй-с вы водом 41 и вторым входом элемента 32, Первый вход элемента 33 соединен с выводом 42 и вторым входом элемента 34, а второй - с выходом элемента 11. Информационный выход счетчика 4 является выходом значения суммарного тока устройства, а первый и второй выходы переноса подключены ко входам установки в О и 1 триггера 6, выход которого является выходом знака суммарного тока устройства,

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы в регистр 1 записывается число, пропорциональное величине напряжения источника в моделируемой схеме, а триггер 5 устанавливается в состояние, соответствующее знаку моделируемого напряжения. Импульсы с выхода генератора 2 поступают на счетный вход счетчика 3, на выходе которого формируются импульсы, частота которых пропорциональна содержимому регистра 1. Импульсы с выхода счетчика 3 поступают на входы элементов 21 и 22 и в зависимости от состояния триггера 5 проходят либо на выход элемента 21 и затем через элемент 13 на выходной вывод 40 значений напряжения, либо на выход элемента 22 и затем через элемент 14 на выходной вывод 39 значений напряжения, Таким образом, устройство формирует на выходных выводах 39 или 40 импульсы, частота которых пропорциональна величине напряжения моделируемого источника,

Для соединения устройства с другими компонентами цепи служат элементы 15 и 16. Импульсы, поступившие на входные выводы 37 или 38 значений напряжений, проходят на выходные выводы противоположных полюсов устройства, так как выход элемента 15 подключен ко второму входу элемента 13, а выход элемента 16 подключен ко второму входу элемента 14; Элементы 24 и 7 предотвращают уменьшение числа импульсов на выводе 40 в случае совпадения во времени импульсов на первом и втором входах элемента 13. В случае такого совпадения на выходе элемента 24 формируется импульс, который через незначительное время, определяемое задержкой элемента 7, проходит через элементы 7 и 13 на вывод 40. Аналогично элементы 26 и 8 предотвращают уменьшение числа импульсов на выводе 39 в случае совпадения во времени импульсов на первом и втором входах элемента 14.

В устройстве формируются также импульсы, моделирующие ток в электрической цепи. Если на одном из выходных выводов 39 или 40 формируется импульс и одновре- 5 менно поступает импульс на противоположный полюс 38 или 37 устройства, то формируется импульс на выходе элемента 25 ил и на выходе элемента 23. Эти импульсы через элемент 20 или 18 проходят на выводы

0 44 или 43 вытекающего тока.

Для организации прохождения импульсов, моделирующих ток, сформированный другими элементами цепи, в устройстве используются элементы 31-34, 11 и 12. При

5 поступлении импульса на вывод 41 (42) втекающего тока одного из полюсов этот импульс проходит либо через элементы 32 (34) и 20 (18) на вывод 44 (43) вытекающего тока противоположного полюса 44 (43), либо че0 рез элементы 31 (33) и 18 (20) на вывод 43 (44) вытекающего тока этого же полюса. Направление прохождения импульса, моделирующего ток, определяется наличием или отсутствием импульса, моделирующего на5 пряжение на входном выводе противоположного полюса. Счетчик 4 подсчитывает импульсы с выводов 43 и 44 за фиксированный отрезок времени, Количество этих импульсов пропорционально току, протекающему че0 рез источник напряжения в моделируемой схеме. Направление этого тока определяется состоянием триггера 6, который управляется импульсами с выходов переноса счетчика 4.

5 Элементы 27, 29, 30, 17 и 10 предотвращают уменьшение числа импульсов, на выводе 43 и вычитающем входе счетчика 4 в случае совпадения во времени импульсов на выходах элементов 23, 31 и 34. В случае

0 совпадения во времени импульсов на выходах любых двух из указанных трех элементов на выходе элементов 27, 29 или 30 формируется импульс, который через незначительное время, определяемое задержкой

5 элемента 10, проходит через элементы 17, 10 и 18 на вывод 43 и вычитающий вход счетчика 4.

Аналогично элементы 28, 35, 36, 19 и 9 предотвращают уменьшение числа импуль0 сов на выводе 44 и суммирующем входе

счетчика 4 в случае совпадения во времени

импульсов на выходах элементов 25, 32 и 33.

В устройстве-прототипе элементы 7-10,

17, 19. 27-30, 35 и 36 отсутствуют, поэтому

5 совпадение во времени импульсов на входах элемента 13 (14) или 18 (20) приводит к потере импульсов на выводе 40 (39) или 43 (44), а следовательно, к погрешности моделирования напряжения или тока.

В предлагаемом устройстве такая погрешность отсутствует. Это обеспечивает повышение точности предлагаемого устройства по сравнению с прототипом. Формула изобретения Устройство для моделирования источника напряжения, содержащее регистр, два триггера, генератор тактовых импульсов, счетчик импульсов, реверсивный счетчик импульсов, с первого по восьмой элементы И, с первого по шестой элементы ИЛИ, два элемента НЕ, выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика импульсов, вход задания коэффициента пересчета которого подключен к выходу регистра, тактовый. вход первого триггера является входом задания знака напряжения устройства, прямой и инверсный выходы подключены к первым входам Соответственно первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены с выходом счетчика импульсов, выход первого элемента И подключен к первому входу третьего элемента И и к первому входу первого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходным выводом значения напряжения устройства, второй выходной вывод значения напряжения которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И и к первому входу четвертого элемента И, первая группа входных выводов значений напряжений первого узла устройства подключена к соответствующим входам третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, с входом первого элемента НЕ, с вторым входом второго элемента ИЛИ и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к первому входу четвертого элемента ИЛИ, выход которого является первым выходным выводом вытекающего тока устройства и соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика импульсов, вычитающий вход которого является вторым выходным выводом вытекающего тока устройства и подключен к выходу пятого элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом шестого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого элемента НЕ, вторая группа входных выводов значений напряжений второго узла устройства соединена с соответствующими входами шестого элемента ИЛИ, выход которого подключен к вторым входам третьего элемента И и первого элемента ИЛИ, к входу второго элемента НЕ и к первому входу седьмого элемента И, второй вход которого соединен с первым входом восьмого элемента И и является первым

входным выводом втекающего тока устройства, второй входной вывод втекающего тока устройства подключен к второму входу шестого элемента И и к второму входу пятого элемента И, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента ИЛИ, третий вход которого подключен к выходу восьмого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго элемента НЕ,

выход третьего элемента И подключен к второму входу пятого элемента ИЛ И, третий вход которого соединен с выходом седьмого элемента И, первый и второй выходы переноса реверсивного счетчика импульсов подключены соответственно -к входам установки в О и 1 второго триггера, выход которого является выходом знака суммарного тока устройства, выход значения суммарного тока устройства подключен к

информационному выходу реверсивного счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, в него введены с девятого по шестнадцатый элементы И, седьмой и восьмой элементы ИЛИ и четыре элемента задержки, первый и второй входы девятого элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, вход первого элемента задержки соединен с выходом девятого элемента И, а выход - с третьим входом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы десятого элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами второго элемента

ИЛИ, вход второго элемента задержки соединен с выходом десятого элемента И, а выход - с третьим входом второго элемента ИЛИ, первый и второй входы одиннадцатого элемента И соединены соответственно с

первым и вторым входами четвертого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом седьмого элемента ИЛИ, первый и второй входы двенадцатого элемента И соединены соответственно с первым и третьим входами четвертого элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом седьмого элемента ИЛИ, первый и второй входы тринадцатого элемента И соединены соответственно с вторым и третьим входами четвертого элемента

0 ИЛИ, а выход - с третьим входом седьмого элемента ИЛИ, вход третьего элемента задержки соединен с выходом седьмого элемента ИЛИ, а выход - с четвертым входом четвертого элемента ИЛИ, первый и второй

5 входы четырнадцатого элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами пятого элемента ИЛИ, а выход - с первым входом восьмого элемента ИЛИ, первый и второй входы пятнадцатого элемента И соединены соответственно с первым и третьим входами пятого элемента пятого элемента ИЛИ, а выход - с третьим ИЛИ, а выход - с вторым входом восьмого входом восьмого элемента ИЛИ, вход чет- элемента ИЛИ, первый и второй входы ше- вертого элемента задержки соединен с вы- стнадцатого элемента И соединены соот- ходом восьмого элемента ИЛИ, а выход - с

ветственно с вторым и третьим входами5 четвертым входом пятого элемента ИЛИ.

ЗаЭанце