Устройство для моделирования ветви сети

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЦЮ (И) 4535 А збв С 06 С 7/122 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) И.М.Кузнецова и В,В.Мусатов (71) Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта (53) 681.333(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 342197, кл. С 06 С 7/70, 1970,2. Авторское свидетельство СССР У 407343, кл, С 06 С 7(48, 1972 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ Г 1 ОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТВИ СЕТИ, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент,выполненный на двух транзисторах,первый вывод согласующего резисторасоединен с базой первого транзистора,коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго транзистора через токозадающий резистор сое"динен с отрицательным полюсом источника напряжения, о т л и ч а ю щ е -е с я тем, что, с целью повышенияточности моделирования, в устройство введены операционный усилительи диодный выпрямительный мост, причем выход операционного усилителясоединен с вторым выводом согласующего резистора, инвертирующий вход операционного усилителя соединен сэмиттером второго транзистора, неинвертирующий вход операционного усилителя подключен к положительномуполюсу источника напряжения, коллек-тор первого транзистора и отрицательный полюс источника напряжения соединены с одними вершинами диодноговыпрямительного моста, другие вершины которого являются входами устрой- Яства,Изобретее 1 ие относится к облас"ианалоговой вычислительной техники ипредназначено для моделирования ветни сети при определении:1 аксимяльного грузопотока сети путей сообщения 5 любой конфигурации и сложности.Известна модель ветви транспортнойсети, содержащая счетчик импульсов, элементы И, триггер, источник тока и днухпозиционцый переключатель 1 3, 10Недостатком известного устройства является слОжнОсть функциональной схемы.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уст ройство для моделирования нелинейныхпроцессов, содержащее резисторы, диод, транзисторы и регулируемые резисторы, переключатель, причем база первого транзистора соединена с подвиж цым контактом потецциометра, параллельно которому включен диод, а эмиттерцо-коллекторная цепь первого транзистора через переключатель соединена с базой и эмиттерно-коллекторцойцепью второго транзистора, причем эмиттерно-коллекторные цепи второго транзистора соединены с регулируемыми резисторамиНедостатком известного устройствя является низкая точность моделиронания ветви.Целью изобретения является повышение точности моделирования.35Поставленная цель достигается тем, что в устройство для моделирования ветви сети, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент, выполненный на двух транзисторах,40 первый вывод согласующего резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго45 транзистора через токозадающий резистор соединен с отрицательным полюсом источника напряжения, введены операционный усилитель и диодный ныпрямительный мост, причем выход операционного усилителя соединен с втсрым выводом согласующего резистора, ицвертирующий вход операционного усилителя соединен с эмиттером второго транзистора, неинвертирующий 55 вход операционного усилителя подключен к положительному полюсу источника напряжения, коллектор первого транзистсра и отрицательный полюс источцика напряжения соедицены с однимивершинами диодного выпрямительногомоста, другие вершины которого являются входами устройства.На фиг. 1 представлено предлагае.мое устройство, на фиг. 2 - вольтамперные характеристики, ня фиг. 3 модель сети путей сообщения.Устройство содержит операционный усилитель 1, согласующий резистор 2, транзисторь 1 3 и 4, токозадающий резистор 5, диодь 6-9, из которых построен диодцый ныпрямительный мост 10,Устройство работает следующим образом,На неинвертирующий вход опера,;ионного усилителя 1 подается Опорноенапряжение Ее, величина которогозадается равной определенцому значению, прямо пропорционапьцому требуемой величине выходного тока Э . Висходном состоянии при О = О, напряжение обратной связи О , снимаемое с транзистора 4, также равнонулю, на выходе операционного усилителя 1 напряжение устанавливаетсяприблизительно равным напряжениюпитания операционного усилителя 1,поэтому н схеме необходимо предусмотреть защиту эмиттерцого перехода нелинейного элемента, выполненного издвух транзисторов 3 и 4 от пробоя,Напряжение 0 5большинства транзисторов зависит от температуры исоставляет обычно 3-5 В. Для защитыэмиттерного перехода нелинейногоэлемента в схему введен согласующийрезистор 2, включенный между выходомоперационного усилителя 1 и базойтранзистора 3. Таким образом, напряжение с выхода операционного усилителя 1 почти целиком падает на согласующий резистор 2, при этом величина напряжения ця эмиттерном переходе транзистора 3 мала, При увеличении величины напряжения 0 растет величина напряжения обратной связи О О , при этом величина напряжения на выходе операционного усилителя 1 поддерживается равной прежнему значению. Также растет напряжение между коллектором и эмиттером транзистора 3, н момент достижения соотношения между напряжениями коллектора и базы относительно эмиттера /Ок/ ) /О/, ток коллектора(выходной ток схемы) начинает расти. При дальнейшем увеличении напряжения О ток Э нарастает. Зависимость Э = =К(О) представлена на фиг, 3. Точность этой зависимости ограничивает ся величиной и разбросом коэффициента передачи эмиттерного тока транзистора о, нелинейной зависимостью с.от величины коллекторного тока транзистора.ОВлияние коэффициента с можно умень. шить за счет применения составного транзистора, поэтому в схеме в качестве нелинейного элемента используется два транзистора 3 и 4 (фиг. 1), 5 При этом между опорным напряжением и напряжением обратной связи на входах операционного усилителя 1 выполняется соотношение 0 ( О. С ростом величины напряжения О растет 20 величина напряжения обратной связи О и величина напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 3 и 4, растет величина выходного тока . Э. В момент, когда напряжение обратной связи становится О ) Оо на выходе операционного усилителя 1 имеем напряжение равное301 оч3 опгде- коэффициент усиления операционного усилителя 1, охваченного отрицательной обратной связью.35В дальнейшим ростом величины 0 величина напряжения обратной связи 0 остается постоянной и все напряжение О падает между коллектороми эмиттером транзисторов 3 и 4. Приэтом величина выходного коллекторного тока Э поддерживается постоянной. Таким образом, при заданнойвеличине опорного напряжения навходе операционного усилителя 1, наего выходе устанавливается определенная величина выходного напряжения,соответствующая заданному значениюопорного напряжения Ощ, и эта величина при дальнейшем увеличениинапряжения 0 поддерживается постоянной. При этом постоянной остаетсяи величина тока базы транзисторов3 и 4, а это обуславливает постоянную величину тока коллектора 3 придальнейшем увеличении напряженияИтак, меняя величину опорного напряжения Оод , можно управлять величиной выходного тока 3 двухполюсника,используя выходные статические характеристики транзистора. Соединяя модели ветвей, выполненные в виде предлагаемого устройства, согласно топологии исследуемой транзисторной сети и подключив источник питания согласно фиг. 3 можно получить решение задачи об опре" делении максимального грузотока.Благодаря наличию новых блоков и связей между ними предлагаемое устройство с большей точностью позволяет моделировать пропускную способность ветви.