Устройство для моделирования электрических цепей

Устройство для моделирования электрических цепей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (

Опубликовано 07.03.83. Бюллетень ¹ 9

t$1lM К з

С 06 G 7/62

Государстаенннй комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (331 УДК881. 333. (088.8) Дата опубликования описания 07.03.83

/-.

/

Николаевский ордена Трудового KpacÚîûî Знаменн кор лестроительный институт им. адм. С.О.Макарова -: . и. „„т (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИ>:

ЦЕПЕЙ

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 (1 ).

Неностатком 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 нулю.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования электрических цепей, содержащее матрицу тт-и моделирующих резисторов, каждая строка которой подключена через уравновешивающий усилитель к одноименному столбцу матрицы и через резистор к соответствующему источнику напряжения (2 1. Однако это устройство не обеспечивает возможности моделирования электрических цепей с вентилями. ,Цель изобретения — расширение класса решаемых задач путем обеспечения возможности моделирования цепей с вентилями.

Поставленная цель достигается те.л, что в устройство, содержащее матрицу и- и моделирующих резисторов, каждая строка которой подключена через уравновешенный усилитель к одноименному столбцу матрицы и через резистор к соответствующему источнику напряжения, введены модели вентилей, каждая модель вентиля подключена прямым и инверсным входами соответственно к i-му и j-му столбцам матрицы, 1-я и 1 -я строки которой соединены

25 с инверсным и прямым выходами модели вентиля соответственно. Причем, каждая модель вентиля содержит резисторы, диод, операционный усилитель и два инвертора, прямой вход модели

30 подключен через первый резистор к

1003114 входу 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. 10

На 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 потенциалов Ч 30 где А — матрица собственных и взаимных проводимостей ветвей; матрица-столбец узловых потенциалов цепи; диагональная матрица проводи-35

О мостей ветвей, содержащих источники;

E — матрица-столбец источников 2.

Вентиль, включенный между какимилибо двумя узлами электрической це- 40 пи, моделируется включением между двумя усилителями блока 3 уравно вешивающих усилителей, вычисляющими потенциалы этих узлов, одного из четырехполюсных моделей вентилей 4.

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 прямой вход модели подключается к выходу

3 -го усилителя блока 3, а инверсный ьход к выходу п--го усилителя блока 3.

Выход усилителя 5 через инвертор 7 и резистор 8 соединен с входом -ro усилителя и через резистор 9 соеди— 55 нен с входом П-ro усилителя блока 3.

Таким образом, на усилителе 5 блока 4 решается уравнение

p(8) (g у В ц, < j n! где 1 — аналоговая модель тока через вентильу 65 входное сопротивление усилителя 5, ц (° t O при i> y О, - сопротивление (сиз при и с О диода в цепи )= обратной связи усилителя

1 °

В 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. 1олученное значение переменной 8 с учетом знаков тока через вентиль в выражениях

1-го закона Кирхгофа для -го и п-го узлов электрической цепи подается на входы 1-го и и -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 изобретения

1. Устройство для моделирования электрических цепей, содержащее матрицу и и 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 -му и

j-му столбцам матрицы, 3 -я и j --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 входу

1003114

Составитель A.ßèöêoâ

Редактор A.éoðoíè÷ Техред Ж.Кастелевич рре

Ко ктор.A. теренц

Заказ 1565/34 Тираж 704 Подписное

ВНИИПП Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, операционного усилителя и через пос. ледавательно соединенные четвертый резистор и второй инвертор с инверс-. ным входом модели.

Источники информации, .принятые во внимание нри экспертизе

1. Колчев Е.В., Метельский В.П.,,Стульников В.И.Моделирование тиристорных электроприводов. - иев, "Техника", 1980, с.::6, рис.l.

2. Моделирующие математические машины с переменной структурой. Под ред. Г.Е. Пухова. Киев, "Наукова думка", 1970, с. 86 fïðîòoтип.).