Устройство для моделирования электрических цепей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик рц 1 003 1 1 4(22) Заявлено 29. 07. 81 (21) 3323885/18-24с присоединением заявки Нов(23) Приоритет -Опубликовано 070383. Бюллетень Мо 9 51) М. Кл.з С 06 6 7/62 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий331 УДК 681. 333.088.8) Дата опубликования описания 07.03.83I,"Николаевский ордена Трудового Красного Знаменн кор лестроительныйинститут им. адм. С.О.Макароваг(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕЦЕПЕЙ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано при моделировании электрических цепей с полупроводниковыми элементами.Известно устройства для моделирования электрических цепеи с вентилями, содержащее интегросумматар, на входы которого подается напряжение, прикладываемое к электрической цепи с вентилем, и ток цепи, а в обратную связь включается диод, моделирующий явление односторонней проводимости .цепи с вентилем Г 1Неостатком устройства является трудность получения всех интересующих исследователя переменных. В частности затруднительно получение характера изменения потенциала на катоде вентиля, необходимого при анализе влияния вентиля на электрические процессы в цепи, невозможно получение в модели тока через вентиль для случая, когда индуктивность и активное сопротивление цепи с вентилем равны нулюНаиболее близким к изобретению является устройство для моделирования электрических цепей, содержащее матрицу тт и моделируюцих резисторов,каждая строка которой подключена через уравновешивающий усилитель к одноименному столбцу матрицы и черезрезистор к соответствующему источнику напряжения 2 1, Однако это устройство не обеспечивает возможности моделирования электрических цепей свентилями.,Цель изобретения - расширениекласса решаемых задач путем обеспечения возможности моделирования цепей с вентилями.Поставленная цель достигаетсяте, что в устройство, содержащеематрицу и и моделирующих резисторов,каждая строка которой подключена через уравновешенный усилитель к одноименному столбцу матрицы и черезрезистор к соответствующему источникунапряжения, введены модели вентилей,каждая модель вентиля подключена прямым и инверсным входами соответственно к т-му и -му столбцам матрицы,1-я и ) -я строки которой соединены 25 с инверсным и прямым выходами модели вентиля соответственно. Причем,каждая модель вентиля содержит резисторы, диод, операционный усилительи два инвертора, прямой вход модели 30 подключен через первый резистор квходу операцибнного усилителя, выход которого соединен через второй резистор с прямым выходом модели, через последовательно соединЕнные первый инвертор и третий резистор с инверснйм 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. 10На чертеже приведена схема устройства.Устройство содержит матрицу 1, моделирующих резисторов, источники 2 напряжения, блок 3 уравновешивающих усилителей и блок 4 четырехпо.люсных моделей вентилей. Каждая модель вентиля содержит операционный усилитель 5, второй б и первый 7 инверторы, резисторы 8-11 и диод 12.Устройство работает следующим образом.Матрица 1 моделирующих резисторов совместно с источниками 2 напряжения и уравновешивающими усилителями блока 3 реализует модель электрической цепи без вентилей, описываемой уравнением, составленным по методу узловых потенциаловЛ=аоЕ 30 где А - матрица собственных и взаимных проводимостей ветвей;матрица-столбец узловых потенциалов цепи;диагональная матрица проводи Омостей ветвей, содержащихисточники;Е - матрица-столбец источников 2.Вентиль, включенный между какими- либо двумя узлами электрической це пи, моделируется включением между двумя усилителями блока 3 уравновешивающих усилителей, вычисляющими потенциалы этих узлов, одного из четырехполюсных моделей вентилей 4. 45 Например, для случая включения вентиля между-м и и-м узлами электрической цепи в устройстве между-м и и-м усилителями блока 3 подключается четырехполюсник блока 4, причем пря мой вход модели подключается к выходу 3-го усилителя блока 3, а инверсный ьход к выходу и-го усилителя блока 3. Выход усилителя 5 через инвертор 7 и резистор 8 соединен с входом -го усилителя и через резистор 9 соеди - 55 нен с входом Ь-го усилителя блока 3.Таким образом, на усилителе 5 блока 4 решается уравнениед 1 8) ч (уВ ц,пгде 1 - аналоговая модель тока через вентнльу 65 РХ- входное сопротивление усилителя 5,0 при 1 в ) О, - сопротивлениеА 6 со при 1 ( О диода в цепи1):обратной связи усилителя 11В результате решения этого ураьнения на выходе усилителя 5 выделяется напряжение 8, пропорциональное инверсному значению тока через вентиль, а диод 12 в цепи обратной связи отражает свойство односторонней проводимости вентиля. Полученное значение переменной 18 с учетом знаков тока через вентиль в выражениях 1-го закона Кирхгофа для-го и и-го узлов электрической цепи подается на входы 1-го и ь -го усилителей блока уравновешивающих усилителей 3 через выходные резисторы 8 и 9 При исполь зовании в качестве отрабатывающих ус лителей 5 операционных усилителей, имеющих инверсные и неинверсные входы, инверторы б могут быть исключены из схем элементов блока 4.Таким образом, введение моделей вентилей, содержащих отрабатывающие усилители с диодами в цепи обратной связи, расширяет класс решаемых устройством задач путем обеспечивания возможности моделирования электрических цепей с вентилями.формула изобретения1. Устройство для моделирования электрических цепей, содержащее матрицу п о моделирующих резисторов, каждая строка которой подключена через уравновешивающий усилитель к одноименному столбцу матрицы и через резистор к соответствующему источнику напряжения, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него введены модели вентилей, каждая модель вентиля подключена прямым и инверсным входами соответственно к 1 -му и -му столбцам матрицы, 1 -я и 1-я строки которой соединены с инверсным и прямыа выходами модели вентиля соответственно.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что каждая 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 входу1003114 Составитель Ь.ЯицковРедактор А.йорович Техред Ж.Кастелевич рреКо ктор,А. Ференц Подписнокомитета СССРоткрытийская наб., д.4 а нногнийРа атент", г,ужгород, ул.Проектная,лиал П операционного усилителя и через последавательно соединенные четвертыйрезистор и второй инвертор с инверс-.ным входом модели.Источники информации,.принятые во внимание нри экспертизе1. Колчев Е.В., Метельский В.П.,,Стульников В.И.Моделирование тирис 65/34 Тираж ВНИППП Государств по делам изобрет 3035, Москва, Жторных электроприводов. -иев, "Тех"ника", 1980, с.6, рис,.1; 2. Моделируюцие математические машины с переменной структурой. Под ред. Г.Е. Пухова. Киев, "Наукова думка", 1970, с. 86 прототип),