Устройство для моделирования задач теории поля

 

<1 ц 470 824

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 21.05.73 (21) 1917673/18-24 с присоединением заявки Ме (32) Приоритет

Опубликовано 15.05.75. Бюллетень М 18

Дата опубликования описания 03.12.75 (51) М. Кл. 6 06g 7/48

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР ла делам изобретений и открытий (53) УДК 681.333(088.8) (72) Авторы изобретения

Ю. М. Мацевитый, М. М. Пржисмендо, В. Е. Прокофьев и О. H. Суетин

Институт проблем машиностроения АН Украинской ССР и Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ

ТЕОРИИ ПОЛЯ

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники и может быть использовано: при построении сеточных интеграторов для решения линейных и нелинейных задач теории поля, в аналоговых вычислительных машинах (АВМ) широкого назначения для выполнения различных алгебраических и нелинейных операций, в адаптивных системах, в системах управления с переменными параметрами и в других устройствах автоматики и вычислительной техники.

При построении модели для решения задач теории поля необходимо иметь набор управляемых или нелинейных сопротивлений с заданной вольт-амперной характеристикой. С этой целью применяются нелинейные элементы, выполненные на электронных лампах, транзисторах и специальных схемах в интегральном исполнении. Схема известного устройства оказывается довольно сложной и характеризуется некоторой нестабильностью по времени. Кроме того, в известном устройстве оказывается невозмо>кным в широких пределах менять выходные параметры в зависимости от управляющего сигнала по требуемым зависимостям с высокой точностью. Указанный элемент может воспроизвести только одну заданную функциональную зависимость и имеет только один управляющий вход для учета влияющего параметра.

Целью предлагаемого изобретения является устранение этих недостатков, т. е. в построении универсального функционального элемента с потенциальным управлением для широко.-о применения, характеризующегося высокой точностью, повышенной надежностью и стабильностью характеристик, а также

10 большой универсальностью, поскольку может применяться не только для решения задач теории поля, но и в аналоговых вы шслительных машинах широкого назначения и системах управления.

15 Указанная цель достигается за счет того ITo первый операционный усилитель, выход которого подключен к затвору регулирующего полевого транзистора, охвачен обратными связями по напряжению и по току, а в

20 качестве управляющей схемы использован второй операционный усилитель, ко входу которого подключен .пшеаризованный полевой транзистор (с каналом на обогащение), на затвор которого подается компенсационное и

25 управляющее напряжения, в то время как на сток второго полевого транзистора, подключенного ко входу второго операционного усилителя, подастся второе управляющее напряжение.

470824

На черте>кс изобра>кена принципиальная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство содер>кит дифференциальные операционные усилители 1 и 2, полевые транзисторы 3 и 4 и резисторы 5 — 16.

Операционный дифференциальный усилитель 1 вместе с резисторами 5 — 12 представляют собой компенсационное управляемое напряжением линейное сопротивление, максимальные рабочие параметры которого определяются свойствами регулирующего транзистора 3.

Проводимость канала gq регулирующего полевого транзистора равна: (1)

> тр, Ri где 1 — рабочий ток, проходящий по транзистору 3; U — рабочее напряжение, прило>кенное к транзистору 3 (клемме 17); RTp, сопротивление канала транзистора 3; U напря>кение управления, приложенное к клем»е 18.

Для управления величиной проводимости оз в устройстве используется усилитель 2 и липсаризованный полевой транзистор 4 с резисторами 13 — 16. Для компенсации напря>кения запирания к затвору транзистора 4 черсз резистор 13 приложено компенсационное напряжение, равное двойному напряжению запирания этого транзистора, т. е. 2U:,.

Если обеспечивается режим работы транзистора 4 в омической области (линейный диапазон), то можно записать при принятых условиях величину выходного сигнала усилителя 2, как:

2U,„ 1в вх, где р — конструктивная постоянная полевого транзистора 4; U„, — напряжение, приложенное к клемме 19; U„, — напряжение, приложе,1пое к клемме 20.

С учетом (2) выражение (1) имеет вид: вх, g =- = — = ., " (3) тр, 1х 1в Uвх, (2) Е= а®, Предлагаемое устройство осуществляет ряд операций по построению зависимостей типа

1 = f(U). Если уже в качестве выходной величины взять напряжение на зажиме 21, равное то при помощи тех >ке операций будут осуществляться аналогичные зависимости между выходным напряжением е и входными напря>кепиями U, с вх, и Увх, .

Кроме того, упомянутые операции могут быть произведены как с инвертированием, так и без инвертирования знака управляющих напряжений U, U„, и У„„поскольку на полевых транзисторах схема биполярна и работоспособна при перемене полярности входных сигналов.

Количество выполняемых алгебраических операций и число входных независимых переменных значительно увеличивается, если в предлагаемом устройстве в качестве резистора R < использовать нелинейное или управляемое сопротивление, подобное рассматриваемому.

Так, например, используя режим работы

20 устройства с квадратичной вольт-амперной характеристикой, можно выполнить возведение в степень до четвертого порядка и т. д.

Подкгноченпе к суммирующей точке усилителя 2 нескольких резисторов R„,. позволяет производить все вышеперечисленные операции над переменной U„,, представленной в виде алгебраической суммы ZU„,, Предлагаемый функциональный элемент

30 целесообразно изготавливать в виде типового элемента АВМ в интегральном исполнении, что позволяет повысить его надежность и точность, уменьшить габариты и энергоемкость.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования задач тео40 рии поля, содержащее усилители, полевые транзисторы и резисторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, увеличения быстродействия и надежности устройства, к выходу первого уси45 лителя подключен затвор первого транзистора, исток которого соединен с первым входом псрвсго усилителя и через соответствующий резистор — к шине нулевого потенциала, второй вход первого усилителя через со50 ответствующие резисторы соединен со стоком первого транзистора и с выходом второго усилителя, вход которого подключен к стоку второго транзистора и через соответствующий резистор — к затвору второго транзистора.

470824

Составитель Е. Тимохина

Техред О. Гуменюк

Корректор Н. Аук

Редактор Е. Семанова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3125/15 Изд. № 1636 Тираж 679 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4I5