Устройство для моделирования ветви сети

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТВИ СЕТИ, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент, выполненный на двух транзисторах, первый вывод согласующего резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго транзистора через токозадаюид й резистор соединен с отрицательным полюсом источника напряжения, отличающееся тем, что, с целью повьпиения точности моделирования, в устройство введены операционный усилитель и диодный выпрямительный мост, причем выход операционного усилителя соединен с вторым выводом согласующего резистора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с эмиттером второго транзистора, неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к положительному полюсу источника напряжения, коллектор первого транзистора и отрицг.тель (/} HbDi полюс источника напряжения соединены с одними вершинами диодного выпрямительного моста, другие вершины которого являются входами устройства . О 4 сл со сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ае (и) 4535 А звв G 06 С 7/122

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕПЬСТВУ

4:>

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3569860/18-24 (22) 31.03.83 (46) 23.07,84. Бюл. В 27 (72) H.M.Êóçíåöîâà и В.В.Мусатов (71) Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 342197, кл. С 06 С 7/70, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

У 407343, кл. С 06 С 7/48, 1972 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТВИ СЕТИ, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент, выполненный на двух транзисторах, первый вывод согласующего резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго транзистора через токозадающий резистор сое" динен с отрицательным полюсом источника напряжения, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения точности моделирования, в устройство введены операционный усилитель и диодный выпрямительный мост, причем выход операционного усилителя соединен с вторым выводом согласующего резистора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен с эмиттером второго транзистора, неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к положительному полюсу источника напряжения, коллек- ф тор первого транзистора и отрицательный полюс источника напряжения соединены с одними вершинами диодного выпрямительного моста, другие вершины которого являются входами устрой- Я ства, 1104535

Изобретение отн(.сится к обла(" и аналоговой вычислительной техники и предназначено для моделирования ветни сети при определении максимяльноГО Грузопотока (еети путей соОбшения любой конф«гурации и сложности.

Известна модель ветви транспортной сети, содержащая счетчик импульсов, элементы И, триггер, источник тока и днухпозиционцый переключатель (1 ). 10

Недостатком известного устройства явля(Tc я слОжнОсть (фу нкциональцОЙ схемы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст- 1 ройство для моделирования нелинейных процессов, содержащее резисторы, диод, транзисторь(и регулируемые резисторы, переключатель, причем база первого транзистора соединена с подвиж- 20 ным контактом потецциометра, параллельно которому включен диод, а эмиттерно-коллекторная цепь первого транзистора через переключатель соединена с базой и эмиттерно-коллекторной 2 цепью второго транзистора, причем эмиттерно-коллекторные цепи второго транзистора соединены с регулируемыми резисторами (2 3.

Недостатком известного устройст- 30 вя является низкая точность моделирона«ил ветви.

Целью изобретения является повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования ветви сети, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент, выполненный на двух транзисторах, 40 первый вывод согласующего резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго

45 транзи(тора через токозадающий резистор соединен с отрицательным полюсом источника напряжения, введены операционный усилитель и диодный выпрямительный мост, причем выход операционного усилителя соединен с втсрым выводом согласующего рез«стара, ицвертирующий вход операционного усилителя соединен с эмиттером второго транзистора, неинвертирующий вход операционного усилителя по,",ключен к положительному полюсу источника напряжен«я, коллектор первого транз«стсра и отрицательный полюс источцика напряжения соединены с одн«ми вершинами диодногo выпрямительного моста, другие вершины которогo являются входами устройства.

На фиг. 1 представлено предлагае.мое устройство, на фиг. 2 — вольтямперные характеристики, ня фиг. 3 модель сети путей сообщения.

Устройство содержит операционный усилитель 1, согласующий резистор

2, транзисторы 3 и 4, токозадающий резистор 5, диодь1 6-9, из которых построен диод (ый ныпрям«тельный мост 10.

Устройство работает следующим образом.

На неинвертирующий вход оцера.;ионного усилителя 1 подается опорное напряжение (е „, величина которого задается равной определенному значеHHio> прямо пропорциональному требуемой величине выходного тока 1 . .В исходном состоянии при U = О, напряжение обратной связи 0(1С, снимаемое с транзистора 4, также равно нулю, на выходе операционного усилителя 1 напряжение устанавливается приблизительно ранным напряжению питания операционного усилителя 1, поэтому в схеме необходимо предусмотреть защиту эмиттерцого перехода нелинейного элемента, выполненного из двух транзисторов 3 и 4 от пробоя °

Напряжение 0 „ большинства транзисторов зависит от температуры и составляет обычно 3-5 В. Для защиты эмиттерного перехода нелинейного элемента в схему введен согласующий резистор 2, включенный между выходом операционного усилителя 1 и базой транзистора 3.

Таким образом, напряжение с выхода операционного усилителя 1 почти целиком падает на согласующий резистор

2, при этом величина напряжения ця эмиттерном переходе транзистора 3 мала, При увеличении величины напряжения U растет величина напряжения обратной связи L, при этом величина напряжения на выходе операционного усилителя 1 поддерживается равной прежнему значению. Также растет напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 3, н момент достижения соотношения между напряжениями коллектора и базы относительно эмиттера /Ок/ ) /U /, ток коллектора

1104535 (выходной ток схемы) начинает расти.

При дальнейшем увеличении напряжения

0 ток 3 нарастает. Зависимость Э =

=f(U) представлена на фиг. 3. Точность этой зависимости ограничивает- 5 ся величиной и разбросом коэффициента передачи эмиттерного тока транзистора о, нелинейной зависимостью а(.от величины коллекторного тока транзистора. !

Влияние коэффициента с(можно уменьшить за счет применения составного транзистора, поэтому в схеме в качестве нелинейного элемента используется два транзистора 3 и 4 (фиг. 1), При этом между опорным напряжением и напряжением обратной связи на входах операционного усилителя 1 выполняется соотношение 0 (О „ . С ростом величины напряжения U растет 20 величина напряжения обратной связи

Оо и величина напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 3 и 4, растет величина выходного тока . 3. В момент, когда напряжение обратной связи становится 0 ) Uоп на выходе операционного усилителя 1 имеем напряжение равное

30 (1о 3 "оп где — коэффициент усиления операционного усилителя 1, охваченного отрицательной обратной связью.

В дальнейшим ростом величины Ц величина напряжения обратной связи

0о остается постоянной и все напряжение 0 падает между коллектором и эмиттером транзисторов 3 v. 4. При этом величина выходного коллекторного тока 3 поддерживается постоянной. Таким образом, при заданной величине опорного напряжения на входе операционного усилителя 1, на его выходе устанавливается определенная величина выходного напряжения, соответствующая заданному значению опорного напряжения Ц„д, и эта величина при дальнейшем увеличении напряжения U поддерживается постоянной. При этом постоянной остается и величина тока базы транзисторов

3 и 4, а это обуславливает постоянную величину тока коллектора 3 при дальнейшем увеличении напряжения U

Итак, меняя величину опорного напряжения Llo„, можно управлять величиной выходного тока 3 двухполюсника, используя выходные статические характеристики транзистора.

Соединяя модели ветвей, выполненные в виде предлагаемого устройства, согласно топологии исследуемой транзисторной сети и подключив источник питания согласно фиг. 3 можно получить решение задачи об определении максимального грузотока.

Благодаря наличию новых блоков и связей между ними предлагаемое устройство с большей точностью позволяет моделировать пропускную способность ветви.

ВНИИХИ Закал 526 /37 ТИРа:к 699 Do m»

Филиал НШ "Ивтеят", r.Ужгород, ул.Проектчая, 4