Устройство для решения нелинейных задач теории поля

ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1, Авторское свидетельство СССР В 517028, кл. С 06 С 7/48, 1974.2. Авторское свидетельство СССР В 347764, кл. С 06 С 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 ятем, что, с целью повышения точности,в него введены стабилизатор тока ипреобразователь тока в напряжение,выполненный в виде дифференциальногоусилителя и масштабного резистора,причем второй вывод накопительногоконденсатора подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя и к первому выводу масштабногорезистора, второй вывод которогосоединен с выходом дифференциальногоусилителя и с входом операционногоусилителя, выход которого подключенк входу стабилизатора тока, выходкоторого соединен с центральным узлом Р -сетки, третий граничный узелкоторой соединен с шиной нулевогопотенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя,30 Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может использоваться в устройствах с изменяемыми емкостными параметрами.Известна сеточная модель, содержащая РС-сетку, одни выходы которой подключены к выходам блока граничных условий, другие - к выхо;.ам блока начальных условий, операционный усилитель и блок регистрации 1 1.1 ОНаиболее 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 Я-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом Р -сетки, центральный 2 О узелкоторой подключен к первому выводу накопительного конденсатора, второй вывод которого соединен с вы- . ходом нелинеиного преобразователя 2 3Однако точность работы известных 25 устройств недостаточна.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона эквивалентного изменения емкости Р-сетки. 254 2На чертеже представлена схемаустройства.Устройство содержит Р -сетку 1,накопительный конденсатор 2, преобразователь 3 тока в напряжение, операционный усилитель 4, стабилизатортока 5, блок 6 задания начальныхусловий, блок 7 задания. граничныхусловий. Преобразователь 3 тока внапряжение содержит дифференциальныйусилитель 8 и масштабный резистор 9.Устройство работает следующимобразом.В начальный момент врсмени накопительный конденсатор 2 заряжаетсядо потенциала, соответствующего иаафчальным условиям задачи. В процессерешения нелинейной задачи в гранич-ные точки Р -сетки 1 задаются граничные условия с блока 8.Через накопительный конденсатор2, подключенный между центральным узлом Р -сетки 1 и преобразователем3 тока в напряжение, имеющим нулевое входное сопротивление относительно шины нулевого потенциала й -сетки, протекает ток 1 с, определяемый вы- ражениемПоставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее операционный усилитель, блок задания граничных условий, выход которого подключен к первому граничному З 5 узлу й-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом Р -сетки, центральный узел которой подключен к первому выводу накопительного кон О 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 55 узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя. где С - номинал накопительного конденсатора 2;О - напряжение в центральном узле Р-сетки,Напряжение О на выходе преобразователя 3 тока в напряжение равно0.=-3 с "с 1где К - коэффициент преобразования,определяемый номиналоммасштабного резистора 9, который выбирается таким образом, чтобы при скачкообразном максимально возможном изменеНии напряжения вцентральном узле Р -сеткинапряжение О, на выходе операционного усилителя 4 непревышало его порога ограничения,поскольку в этом случае О: - -Чэкв, сеткигде ьЧ - скачок напряжения,Напряжение 02 на выходе операционного усилителя.4 определяется вырадениеь 2 т (К 1) - 3 сК 1 (К 1)Составитель В. Рыбин .Редактор Л. Веселовская Техред М,Надь Корректор А. Тяско Тираж 699Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 5030/38 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1103 где К - требуемый коэффициент экви"валентного изменения емкости.Ток, потребляемый или выдаваемый выходом стабилизатора тока 5; определяется выражением 3 = иг К =-3 К (К) Кст с 7 ф1 при К , выбираемом равным ( в ) - 32 ф К ст = 3 с (К).ю1 ОТаким образом,.суммарный емкостной ток, втекающий или вытекающий из центрального узла, равен сумме тока, протекающего через накопительный конденсатор 2, и тока, формируемого стабилизатором тока 5. Он опре 15 деляется выражением3 =3 +э =3 +Э (К);-Э Кс сст с сс что эквивалентно изменению номинала накопительного конденсатора 2 в К раз. Изменение номинала накопитель 254 4ного 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 ЙС-се" точных АВМ такое устройство необходимо подключать в каждую узловую точку, число которых определяется требуемой степенью дискретизации исследуемой области.