Устройство для моделирования нелинейных индуктивностей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН зим С 06 С 7762 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОчхРытийОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 15.05,84. Бюп. Ф 8 (72) В.П. Довгун и 1 О.С, Перфильев (71) Красноярский политехнический институт(56) 1. Марше Ж. Операционные усилители и их применение. Л "Энергия", 1974, с. 100, рис. 6-21.2. Авторское свидетельство СССР Ф 824233, кл. С 06 С 7/26, Н 03 Н 7/00, 1981 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИНДУКТИВНОСТЕЙ, содер.жащее усилитель напряжения, междувыходом и входом которого включенпервый масштабный резистор обратнойсвязи, частотно-зависимый элемент,выполненный на конденсаторе, второйи третий масштабные резисторы обратной связи, первый, второй, третий,четвертый и пятый масштабные резисторы и дифференциальный усилительнапряжения, инвертирующий вход которого является выходом устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения области примененияза счет возможности моделированияизолированных от шины нулевого потенциала нелинейных индуктивностей, оносодержит первый и второй дополнительные дифференциальные усилителинапряжения и регулировочный резистор,который включен между выходом диф.,ЯО, 10 2533 А ференциального усилителя напряженияи его неинвертирующим входом, подключенным к инвертирующему входу второгодополнительного дифференциального усилителя напряжения и через конденсатор - к шине нулевого потенциала,второй и третий масштабные резисторйобратной связи включены соответственно между выходами и неинвертирующими входами первого и второго дополнительных дифференциальных усилителей напряжения, неинвертирующий входвторого дополнительного дифференциального усилителя напряжения является первым входом устройства и соединен с инвертирующим входом первогодополнительного дифференциальногоусилителя напряжения, подсоединен"ного неинвертирующим входом к инвертирующему входу дифференциальногоусилителя напряжения, выход которогочерез первый масштабный резисторподключен ко входу усилителя напряжения, второй масштабный резисторвключен мвкду входом усилителя напряжения, который является вторымвходом устройства, и выходом устройства, подключенным через пятый масштабный резистор к шине нулевого потенциала, третий и четвертый масштабные резисторы подсоединены однимивыводами к выходу усилителя напряжения, а другими - соответственно квыходу второго дополнительного диф-ференциального усилителя напряженияи к выходу устройства.1092Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике,Известно устройство для моделирования днухполюсетиксн содержащеепервый и второй дифференциальныеОперадтианные усилители и масштабныерезисторы, которое осуществляет иннертнрование знака нелинейногс сопротивления, подкл 1 оченнагс к нему нкачестве нагрузки, а также изменяетега величину с 1 3,Недостатком этага устройства явЛЯЕТСЯ та, ттта Оиа ОСУЩЕСтВЛЯЕт ТОЛЬ- ко частотно независимое преобразование характеристик двухполюсникав. Е 5Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для модулирования нелинейных индуктиннастей, содержащее дифференциальный усилитель напрякения, перезьее: 20 усилитель напряжения. второй усилитель напрякения, межцу входом и выходам которого включены параллельно первый резистор обратной связи и конденсатор обратной связи, второй итретий резисторы обратной связи, три входных резистора, три масштабных ре-. зистора и входной конденсатор, включенный между нхсцам второго усилителя НаПРЯЖЕНИ 51 и ПИЕ 011 НУЦЕВОГО ПОТРН Зт циала, второй и третий резистсрь Обратной связи включены соответственномежду входом и выходом первого усили.теля напряжения и между неинвертируоЩИМ ВХОДОМ и 1 ЗЫХОДОМ ДифЕРЕНЕЗИал 5"ного усилителя напряжения, гарный,.второй и третий входные резисторы саединены Одним Б 1 Водам со 1 зхсдсм псрВага усилитет 1 я напряжения кстарьпявляется входом устройства а прут имвыводам саедцнень соответственно сВыхОдОм дифференциальеЕОГО усилЕтеттянапряжения, с выходом второго усилителя напряженЕя, пер ВЫ 1 Втарой и третий масштабные рсзистсры соецине-.ны ОД 1 им выводом с тзыходсы нтарагсусил 11 тел 51 напряжения а дзугим незна -дом подключены соотгетстгзенна к еыходу первого усилителя напряжения ик ненеерттруюцЕему входу дифсиерен Ециальнагс усилителя напрякения, като.рый янл 51 ется выходам устройства и кшине нулеваго потенциала, а и 11 неоТИРУЕОЩИЕ ВХОД Д 1 ффЕРЕНЦИаЛЬНаГС УСИлителя напряжения соединен с выходам55 второго усилителя напряженияДане 1 ае устрайсттза позволяет имитировать только заземлетп 1 ые индуктинности, Оенеко мнсгпе устройства могут 33 2 быть реализованы только с помощью незазетЛенных Е,"плавающих") реактивностей. Кроме того, в этом устройстве трудно регулировать масштаб моделируемой нелинейной вебер-ампернай хсрактеристики, так как дпя этойцели необходимо одновременно перестраинать второй масштабный резистор итретий резистор обратной связи, причем номиналы этих элементов должнысовпадать с высокой точностью, впротивном случае резко уменьшаетсядобротность моделируемой индуктивности,Цель изобретения - расширениеОбласти применения устройства засчет возможности моделирования изолированных от шины нулевого потенциала нелинейных индуктивнастей.Наставленная цель достигаетсятем, что устройство для моделирования нелинейных индуктизностей, содержащее усилитель напряжения междувыходом и входом которого включенпервый масштабный резистор обратнойсвязи, частотна-зависимый, элемент,ныпалпенный на конденсаторе, второйи третий е асштабные резисторы обраттОй связи, первый, второй, третий,"етвертый и пятый масштабные резисторы и дифференциальный усилитель напряжения инвертирующий вход которога является выходом устройства, содержет первый и второй дополнительныеДИЕРфЕРЕНЕЕИВЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ НаПРЯжЕния и регулировачный резистор, который вколочен между выходом дифференциального усилителя напряжения и егонс;иннертирующим входом, подключеннымк,инвертируощему входу второго допол:-з тельного дифференциального усилителя Напряжения и через конденсаторк шине Пулевого потенциала, второйтретий масштабные резисторы обратНойсвязи включены соответственна между выходами и неинвертирутощими входами гервого и второго дополнительных дифферен 1 дзальных усилителей напряжения, неинеертирующий ехоц второго дополни гельнагс дифференциального усилителя напряжения является первым входом устройства и соединен с инвертьруоЕеЕМ входам первого дополнительного дифференциального усилителя напряжения, подсоединенного неинвертирую 11111 м входом к иннертирующему входу дифференееда 1 ьногс усилителя напряже- ния, выход которого через первый масьетабный резистор псдксцочен к входуусилителя напряжения, второй масштабный резистор включен между входом усилителя напряжения, который является вторым входом устройства и выходом устройства, подсоединеннь через 5 пятый масштабный резистор к шине нулевого потенциала, третий и четвертый масштабные резисторы подсоединены одними выводами к выходу усилителя напряжения, а другими - соответственно к выходу второго дополнительного дифференциального усилителя напряжения и к выходу устройства.На чертеже приведена схема устройства, 15Оно содержит первый, второй и третий масштабные резисторы 1, 2 и 3 обратной связи, регулировочный резистор 4, первый, второй, третий и четвертый масштабные резисторы 5 - 20 8, первый и второй дополнительные дифференциальные усилители напряжения 9 и 10, (дифференциальный) усилитель напряжения 11, усилитель напряжения 12, (моделирующий) конденсатор 13, пятый масштабный резистор 14. Первый масштабный резистор обратной связи 1 включен между выходом усилителя 12 напряжения и его входом. Второй асштабный резистор ЗО обратной связи 2 вклачен между вы - ходом первого дополнительного дифференциального усилителя 9 напряжения и его неинвертирующим входом. Третий масштабный резистор обратной связи 3 включен между неинвертируащим входом и выходом второго дополнительного дифференциального усилителя 10 напряжения. Неинвертирующий вход дифференциального усилителя напря жения 11 является одновременно выходом устройства. Первый и второй масштабные резисторы 5 и 6 соединены одним выводом со вторым входом устройства, а вторым выводом - соответ ственно с выходом дифференциального усилителя напряжения 11 и с выходом устройства. Третий и четвертый масштабные резисторы 7 и 8 соединены Одним Выводом с ВыхОдОм усилителя 50 напряжения 12, а вторым - соответственно с выходом второго дополнительного дифференциального усилителя 10 и с выходом устройства. Инвертирующий ВхОд Второго допОлнительного диф 55 Ференциального усилителя напряжения 10 соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя напряже,1 Сз (1 Кг)1 СзК РФТ -С (1 К)+С+С Ч + (-с, + Кзсз)Чз,(2) 3 3 1 ( 6 48) 2 + с (1-К)+С +С +С 1 Ч (3) ЧЧ ,Ч - соответствен 0 Выходные и входные напряжения;Ч - напряжение на регулиф.ровочном резисторе 4;С ,СС - проводимости первого,второго и третьего масштабных резисторов обратной связи 1, 2 и 3;С - проводимость регулировочного резистора 4;С, С - проводимости первогои второго входных мас.штабных резисторов5, 6;С , С - проводимости третьегои четвертого масштаб"ных резисторов 7, 8;С - проводимость пятогомасштабного резистора14К 1, К К, - коэффициент усиленияпервого и второго дополнительных дифференциальных усилителей йнапряжения 9 и 30 идифференциального усилителя напряженияК - коэффициент усиленияусилителя напряжеия 11, 12,С учетом проводимости нагрузки 7ток 13 определяется выражением- -Чз з н ния 9. Регулировочый резистор 4 и моделирующий конденсатор 13 подключены одним выводом к инвертирующему входу дифференциалього усилителя напряжения 10, а вторым - соответственно к выходу дифференциального усилителя напряжения 11 и к шине нулевого потенциала. Выходной масштабный резистор 14 включен между выходом устройства и шиной нулевого потенциала.Устройство работает следующим образом,Токи через входные и выходной зажимы можно определить из соотношений1092 ЬЗЗ б Формулы (5) и (7) принимают вид Э 4 ЭЯС э СС,КэК,( 10) 12 б) ое сопротивление рассматриустройства относительно перторого входных звищов дож" индуктивный характер Входваемогового ино имет 11 123Ь соответствии с первым закономКирягоФа связь между Чэ и 74, апре"деляют соотношением С К Ч 48 С+С, (1 - К ) Ч фф О,где 8 - частота входного сигнала,Отсюда найдем 04 4 Сб фС 8+С+и Рэ,ри Выполнении ограничени К С Ч (СК С 2) +У Ч 0 (11) ПоложимКэС 4 = Се К 4 С,С учетом этих ограниченийний (9) - (11) получаем последнее выражение внаходим, чтоС СККЭБСУн1 2 Из последнего соотношения находим ВС 2 н12 С С 2 К 2 К(13)Э 4 Э "4Для того, чтобы сопротивление Е.имело индуктивный характер необходймо, цтобы выполнялись семь огранио чений-равенств (8 а)-(8 д) и (12 а),(12 б). Поскольку эти равенства содержат 11 независимых переменных,нетрудно подобрать параметры элементов устройства таким образом, чтобыограичения выполнялись. Иэ соотно"шения (11) видно, что масштаб моделИруемой вебер"амперной характеристикиможно изменять регулировочным резистором 4.устройство позволяет моделироватькак незаэемленные, так и заземленныеиндуктивности. Для имитации последнейдостаточно соединить первый или втотоРой Входы с шиной нулевого потенциала1092533Составитель А. Маслов Редактор А. Долинин ТехредТ.Фанта Корректор Г, Решетник Заказ 3257/34 Тираж 699 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", гУжгород, ул. Проектная,