Устройство для моделирования электрических цепей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ по авт. св. № 1003114, отличающееся тем,-что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения процесса, управления вентилями , в каждую модель вентиля введены согласующий резистор, компаратор и управляемый генератор импульсов , выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого через согласующий резистор подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, третий вход которого является входом настройки устройства. C3-Q г чгэ ЭО 4 -4 lai

ае nD

СОЮЗ СОВЕТСНИК н

РЕСПУБЛИК

С 06 С 7/62

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЗФ

1 о )

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н оотоооноанг c v (61) 1003114 (21) 3545463/18-24 (22) 01 . 02. 83 (46) 15.08.84, Бюл. В 30 (72) В.С.Блинцов, (71) Николаевский ордена Трудового

Красного Знамени кораблестроительный институт им. адм. С.О.Макарова (53) 66 1 . 333 (088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 1003114, кл. G 06 С 7/62, 1981. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ по авт. св.

У 1003114, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет воспроизведения процесса управления вентилями, в каждую модель вентиля введены согласующий резистор, компаратор и управляемый генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого через согласующий резистор подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с вторым входом компаратора, третий вход которого является входом настройки устройства.

11084 74

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве в каждую модель вентиля устройства введены согласующий резистор, компаратор и управляемый генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого через согласующий резистор подключен к входу операционного усилителя, выход которого соединен с вторым

55

Изобретение отиосится к аналоговой вычислительной технике и-может быть использовано при моделировании электрических, цепей с полупроводниковыми элементами.

По основному авт. св. В 1003114 известно устройство для моделирования электрических цепей, содержащее матрицу о+1 моделирующих резисторов, каждая строка которой подключена через уравновешивающий усилитель к одноименному столбцу матрицы и через резистор — к соответствующему источнику напряжения, модели вентилей, каждая модель вентиля подключена прямым и инверсным входами соответственно к ъ-му и -му столбцам матрицы, ъ-я и -я строки которой соединены с инверсным и прямым входами модели вентиля соответственно. Кроме того, каядая модель вентиля содержит резисторы, диод, операционный усилитель и два инвертора, прямой вход модели подключен через первый .резистор к входу операционного усилителя, выход которого соединен через второй резистор с прямым выходом модели, через последовательно соединенные первый инвертор и третий резистор с инверсным выходом модели и с анодом диода, катод которого подключен к входу операционного усилителя и через последовательно соединенные четвертый резистор и второй инвертор — с инверсным входом модели С13.

Однако известное .устройство. предназначено для моделирования электрических цепей с неуправляемыми вентилями.и не может быть использовано для моделирования электрических цепей с управляемыми вентилями, на.пример с однооперационными и двух.операционными тиристорами. .:Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет воспроизведения процесса управления.

20.

40 входом компаратора, третий вход которого является входом настройки устройства

На фиг. 1 приведена схема устройства, на фиг. 2 — возможная реализация управляемого генератора импульсов.

Устройство содержит матрицу . n vl моделирующих резисторов 1, источники

2 напряжения, блок 3 уравновешиваю-. щих усилителей и блок 4 моделей, вентилей. Каждая модель вентиля сод ржит операционный усилитель 5, второй 6 и первый 7 инверторы, резисторы 8-11 и диод 12, управляемый генератор 13 импульсов, компаратор

14 с отрицательным уровнем единичного сигнала на выходе и согласующий резистор 15. Генератор 13 включает генератор 16 пилообразного напряжения, аналоговый компаратор 17, конденсатор 18, резистор 19 и диод 20.

Каждая строка матрицы 1 через уравновешивающий усилитель блока 3 подключена к одноименному столбцу матрицы и через резистор — к соответствующему источнику 2 напряжения.

Каждая модель вентиля подключена прямым и инверсным входами соответственно к . -му и j -му столбцам матрицы 1 -я и -я строки которой соединены с инверсным и прямым выходами модели вентиля соответственно. Выход и вход операционного усилителя 5 модели вентиля подключены соответственно к второму входу и,через согласующий резистор 15 к выходу компаратора 14 (аналогового),, на третий вход которого подключено положительное напряжение, соответствующее току удержания вентиля, а первый вход соединен с выходом управляемого генератора l3 импульсов, который является моделью системы управления вентиля.

Устройство работает следующим образом.

Матрицы 1 моделирующих резисторов совместно с источником 2 на-! пряжений, уравновешивающими усилителями 3 и моделями вентилей 4 моделирует электрическую цепь с вентилями в соответствии с уравнениями:

АФ=АоЕ

11084 74 где

@в

")Ж матрица собственных и взаимных проводимостей ветвей; матрица-столбец узловых потенциа.лов цепи, диагональная матрица проводимостей ветвей, содержащих источники напряжения, матрица-столбец источников напряжения цепи, аналоговые модели потенциалов j-го и и -го узлов цепи, аналоговая модель тока через вентиль, входные резисторы соответственно 8, 11 и 15 операционного усилителя 5

0 при i®>0

Р (()= — сопротив« при 1, (О ление диода в цепи обратной связи усилителя 5;

U< — выходное напряжение аналогового компаратора 14 (единичному сигналу на его выходе соответствует отрицательный уровень напряжения).

При отсутствии управляющего импульса с выхода генератора 13 на выходе аналогового компаратора 14 . устанавливается отрицательное напряжение, которое, поступая через резистор 15 на вход операционного усили. теля 5, в силу соотношения между

его входными резисторами вида

W«qgRg и « .« з и обеспечивает нулевое значение вы° ходного напряжения усилителя 5 при любых значениях потенциалов ф (7, il

При появлении на выходе генератора

; 13 импульса отрицательной полярности, соответствующего сигналу на открывание вентиля, выходное напряжение

U«аналогового компаратора 14 становится равным нулю и в соответствии с зависимостью (2) на выходе операционного усилителя 5 при (g. - ) ) 0 выделяется напряжение, соответСтвующее инверсному значению . тока через вентиль. Это напряжение, поступая .на третий вход компаратора

14, удерживает нулевое значение напряжения Р» после исчезновения управляющего импульса на открывание . вентиля . После снижения тока t.g до уровня тока удержания i,> напряжение

Ll,< на выходе компаратора 14 вновь становится отрицательным и модель вентиля переходит в закрытое состоя5 ние.

При моделировании полностью управляемых вентилей, например двухоперационных тиристоров, сигналу на запирание вентиля соответствует

10 импульс на выходе генератора 13 положительной полярности.

В этом случае независимо от величины тока 1. на втором входе компаратора 14 импульс положительной

15 полярности на его первом входе вызывает появление отрицательного напряжения U„ и приводит к запиранию модели вентиля.

20 Возможная реализация управляемого генератора 13 импульсов для случая моделирования однооперационного тиристора приведена на фиг. 2. Генератор 13 содержит генератор 16 пилообразного напряжения, аналоговый компаратор 17 с отрицательным уровнем выходного напряжения, конденсатор 18, резистор 19 и диод 20.

На первый вход компаратора 17 под30 ключен выход генератора 16, на вто" рой вход подается отрицательное напряжение, соответствующее углу сС, управления вентилем, а выход компаратора 17 через конденсатор 18 и параллельно соединенные резистор

19 и диод 20 соединен с шиной нулевого потенциала. Выходным сигналом генератора является падение напря«,жения, снимаемое с резистора 19.

При достижении напряжением генератора 16 величины, равной напряжению управления Uq на выходе .компаратора 17 появится отрицательное напряжение, под действием

45 которого происходит заряд конденсатора 18 через резистор 19. Падение напряжения на резисторе 19 вследствие протекающего через него за50 рядного тока имеет форму импульса отрицательной полярности с крутым передним и пологим задним фронтом.

Оно используется в качестве импульса управления моделью вентиля.

Разряд конденсатора 18 при нулевом выходном напряжении компаратора 17 происходит через диод 20.

Таким образом, введение в основное устройство управляемых генера11084 74

Составитель А.Яицков

Техред А.Кикемеэей Корректор С.Шекмар

Редактор И.Петрова

Заказ 5867/36 Тирах 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 торов импульсов, аналоговых компараторов и согласующих резисторов расширяет класс решаемых устройством задач за счет моделирования электрических цепей с управляемыми вентилями.