Устройство для решения нелинейных задач теории поля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее операционный усилитель, блок задания граничньос условий, выход которого гЛ)дключен к первому граничному узлу R-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом R -сетки,центральный узел которой подключен к первому выводу накопительного конденсатора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены стабилизатор тока и преобразователь тока в напряжение, выполненньй в виде дифференциального усилителя и масштабного резистора, причем второй вывод накопительного конденсатора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к первому выводу масштабного резистора, второй вывод которого соединен с выходом дифференциального усилителя и с входом операционного усилителя, выход которого подключен к входу стабилизатора тока, выход которого соединен с центральным уз (Л С лом R-сетки, третий граничный узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,ЯУ„„ I 1032 (б1) G 06 С 7/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3570458/18-24 (22) 28.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. М - 26 (72) Д.И. Стариков, В.С. Павлов, И.А, Юдин и Н.Т. Прокофьев (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 517028, кл. G 06 G 7/48, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 347764, кл. С 06 G 7/48, 1971 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее операционный усилитель, блок задания граничных условий, выход которого йодключен к первому граничному узлу Р --сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом Й -сетки, центральный узел которой подключен к первому выводу накопительного конденсатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены стабилизатор тока и преобразователь тока в напряжение, выполненный в виде дифференциального усилителя и масштабного резистора, причем второй вывод накопительного конденсатора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к первому выводу масштабного резистора, второй вывод которого соединен с выходом дифференциального усилителя и с входом операционного усилителя, выход которого подключен к входу стабилизатора тока, выход которого соединен с центральным узлом Р -сетки, третий граничный узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

1103

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может использоваться в устройствах с изменяемыми емкостными параметрами.

Известна сеточная модель, содержащая RC-сетку, одни выходы которой подключены к выходам блока граничных условий, другие — к выхо..зм блока начальных условий, операционный усилитель и блок регистрации 1j.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является устройство для моделирования нелинейных задач теории поля, содержащее . операционный усилитель, блок задания граничных условий, выход которого подключен к первому граничному узлу

Q-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом R -сетки, центральный 20 узел которой подключен к первому выводу накопительного конденсатора, второй вывод которого соединен с вы- . ходом нелинеиного преобразователя (2 g

Однако точность работы известных 25 устройств недостаточна.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона эквивалентного изменения емкости

R-сетки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее операционный усилитель, блок задания граничных условий, выход которого подключен к первому граничному узлу R-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом R --сетки, центральный узел которой подключен к первому выводу накопительного кон- 40 денсатора, введены стабилизатор тока и преобразователь тока в напряжение, выполненный в виде дифференциального усилителя и масштабного резистора, причем второй вывод накопительного конденсатора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к первому выводу масштабного резистора, второй вывод которого соединен с выходом дифференциального усилителя и с входом операционного усилителя, выход которого подключен к входу стабилизатора тока, выход которого соединен с центральным узлом Р -сетки, третий граничный узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

254 2

На чертеже представлена схема устроиства.

Устройство содержит R -сетку 1, накопительный конденсатор 2, преобразователь 3 тока в напряжение, операционный усилитель 4, стабилизатор тока 5, блок 6 задания начальных условий, блок 7 задания. граничных условий. Преобразователь 3 тока в напряжение содержит дифференциальный усилитель 8 и масштабный резистор 9.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент врсмени накопительный конденсатор 2 заряжается до потенциала, соответс-.вующего наФе чальным условиям задачи. В процессе решения нелинейной задачи в гранич- ные точки R -сетки 1 задаются граничные условия с блока 8.

Через накопительный конденсатор

2, подключенный между центральным узлом Р -сетки 1 и преобразователем

3 тока в напряжение, имеющим нулевое входное сопротивление относительно шины нулевого потенциала м -сетки, I протекает ток 1с„, определяемый выражением аи т

1 с1С

I где С - номинал накопительного конденсатора 2; 1 — напряжение в центральном узле Р-сетки.

Напряжение U на выходе преобразователя 3 тока в напряжение равно с с„1

rpe K„ — коэффициент преобразования, определяемый номиналом масштабного резистора 9, который выбирается таким образом, чтобы при скачкообразном максимально возможном изменеНии напряжения в центральном узле Р -сетки напряжение U, на выходе операционного усилителя 4 не превышало его порога ограничения,поскольку в этом случае

U =P

-dV экв . сетки где ьЧ вЂ” скачок напряжения.

Напряжение U2 на выходе операционного усилителя.4 определяется вырадение

U2 = u (К-1) = -3 .1 К (К-1).

Составитель В. Рыбин .

Редактор Л. Веселовская Техред М.Надь Корректор А. Тяско

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5030/38

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1103 где К вЂ” требуемый коэффициент эквивалентного изменения емкости.

Ток, потребляемый или выдаваемый .выходом стабилизатора тока 5, определяется выражением

3 = U2 К =-3. К (К 1) К ст с 2»

1 при К, выбираемом равным (†) - 3

Z К ст

= 3с (К-1) ° т 10

Таким образом,.суммарный емкостной ток, втекающий или вытекающий из центрального узла, равен сумме тока, протекающего через накопительный конденсатор 2, и тока, формируемого стабилизатором тока 5..0н onpet5 деляется выражением

=3 +3 =3 +Э (К1)=3 K с с„ст с с с .1 1 1 что эквивалентно изменению номинала накопительного конденсатора 2 в К раз. Изменение номинала накопитель254 4 ного конденсатора необходимо производить при решении нелинейных задач.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет улучшить технические.характеристики по сравнению с известными устройствами. Замена изменения номинала самой емкости умножением емкостного тока узловой точки в требуемое число раэ путем изменения значения коэффициента передачи в операционном усилителе, напряжения с переменным коэффициентом передачи позволяет уменьшить конструктивные .размеры устройства, что имеет существенное значение, поскольку в RC-сеточных АВМ такое устройство необходимо подключать в каждую узловую точку, число которых определяется требуемой степенью дискретизации исследуемой области.