Устройство для моделирования задач теории поля

11 ц 470824 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 21.05.73 (21) 1917673/18-24с присоединением заявки Ме(51) М. Кл. 6 06 д 7/48 Гасударственный комитет Совета Министров СССРло делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения Ю. М. Мацевитый, М. М. Пржисмендо, В. Е. Прокофьев и О, Н. Суетин Институт проблем машиностроения АН Украинской ССР и Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В, И. Ленина(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯИзобретение 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 невозможным 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 по строении универсального функциональногоэлемента с потенциальным управленцем для широкого применецця, характеризующегося высокой точностью, повышенцой надежностью ц стабильностью характеристик, а также 10 большой универсальностью, поскольку можетприменяться не только для решения задач теории поля, но ц в аналоговых вычислительных машинах широкого назначения и системах управления.15 Указанная цель достигается за счет того.что первый операционный усилитель, выход которого подключен к затвору регулирующего полевого транзистора, охвачен обратными связями по напряжению ц по току, а в 20 качестве управляющей схемы использованвторой операционный усилитель, ко входу которого подключен лццеаризованный полевой транзистор ( с каналом на обогащение), на затвор которого подается компенсационное и 25 управляющее напряжения, в то время какна сток второго полевого транзистора, подключенного ко входу второго операционного усилителя, подастся второе управляющее напряжение.На чертеже изобракена принципиальная схема предлагаемого устройства.Предлагаемое устройство содержит 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 дз регулирующего полевого транзистора равна;(1)тр, 1 з где 1 - рабочий ток, проходящий по транзистору 3; с 1 - рабочее напряжение, приложенное к транзистору 3 (клемме 17); Лтр, сопротивление канала транзистора 3; Ь,. напряжение управления, приложенное к клемме 18.Для управления величиной проводимости ,оз в устройстве используется усилитель 2 и липсаризованный полевой транзистор 4 с резисторами 13 - 16. Для компенсации напряжения запирания к затвору транзистора 4 черсз резистор 13 приложено компенсационное напряжение, равное двойному напряжению запирания этого транзистора, т. е. 2 У, Если обеспечивается режим работы транзистора 4 в омической области (линейный диапазон), то можно записать при принятых условиях величину выходного сигнала усилителя 2, как; 2 У,16 вх,где Р - конструктивная постоянная полевоготранзистора 4; У, - напряжение, приложенное к клемме 19; У, - напряжение,приложенное к клемме 20.С учетом (2) выражение (1) имеет вид:вх,д.=- = - = " (3)тр,фивх,(2) Е = а,Предлагаемое устройство осуществляет ряд операций по построению зависимостей типа 1= КЦ. Если уже в качестве выходной величины взять напряжение на зажиме 21, рав- ное то при помощи тех же операций будут осуществляться аналогичные зависимости междувыходным напряжением е и входными напрякснилми (./, Ьвх, и Увх,.Кроме того, упомянутые операции могутбыть произведены как с инвертированием,так и без инвертирования знака управляющих напряжений сl, Ь, и Упосколькуна полевых транзисторах схема биполярна и10 работоспособна при перемене полярностивходных сигналов.Количество выполняемых алгебраическихопераций и число входных независимых переменных значительно увеличивается, если в15 предлагаемом устройстве в качестве резистора Л использовать нелинейное или управляемое сопротивление, подобное рассматриваемому,Так, например, используя режим работы20 устройства с квадратичной вольт-ампернойхарактеристикой, можно выполнить возведение в степень до четвертого порядка и т. д.Подкгноченпе к суммирующей точке усилителя 2 нескольких резисторов й,. позволяет производить все вышеперечисленные операции над переменной У,. представленнойв виде алгебраической суммы ХУПредлагаемый функциональный элемент 30 целесообразно изготавливать в виде типовогоэлемента АВМ в интегральном исполнении, что позволяет повысить его надежность и точность, уменьшить габариты и энергоемкость.35Предмет изобретенияУстройство для моделирования задач тео рии поля, содержащее усилители, полевыетранзисторы 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 уси лителя подключен затвор первого транзистора, исток которого соединен с первым входом псрвсго усилителя н через соответствующий резистор - к шине нулевого потенциала, второй вход первого усилителя через со ответствующие резисторы соединен со стокомпервого транзистора и с выходом второго усилителя, вход которого подключен к стоку второго транзистора и через соответствующий резистор - к затвору второго транзистора.470824 17 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, Ж, Раушская наб., д. 4/5