Устройство для решения нелинейных задач теории поля

Устройство для решения нелинейных задач теории поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ЗАДАЧ ТЕОРИИ ПОЛЯ, содержащее операционный усилитель, блок задания граничньос условий, выход которого гЛ)дключен к первому граничному узлу R-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом R -сетки,центральный узел которой подключен к первому выводу накопительного конденсатора , отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены стабилизатор тока и преобразователь тока в напряжение, выполненньй 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 уз (Л С лом R-сетки, третий граничный узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,ЯУ„„ I 1032 (б1) G 06 С 7/46

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3570458/18-24 (22) 28.03.83 (46) 15.07.84. Бюл. М - 26 (72) Д.И. Стариков, В.С. Павлов, И.А, Юдин и Н.Т. Прокофьев (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 517028, кл. G 06 G 7/48, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 347764, кл. С 06 G 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 я тем, что, с целью повышения точности, в него 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 узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

1103

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может использоваться в устройствах с изменяемыми емкостными параметрами.

Известна сеточная модель, содержащая RC-сетку, одни выходы которой подключены к выходам блока граничных условий, другие — к выхо..зм блока начальных условий, операционный усилитель и блок регистрации 1j.

Наиболее 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

Q-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом R -сетки, центральный 20 узел которой подключен к первому выводу накопительного конденсатора, второй вывод которого соединен с вы- . ходом нелинеиного преобразователя (2 g

Однако точность работы известных 25 устройств недостаточна.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона эквивалентного изменения емкости

R-сетки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее операционный усилитель, блок задания граничных условий, выход которого подключен к первому граничному узлу R-сетки, блок задания начальных условий, выход которого соединен с вторым граничным узлом R --сетки, центральный узел которой подключен к первому выводу накопительного кон- 40 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 узел которой соединен с шиной нулевого потенциала и с неинвертирующим входом дифференциального усилителя.

254 2

На чертеже представлена схема устроиства.

Устройство содержит R -сетку 1, накопительный конденсатор 2, преобразователь 3 тока в напряжение, операционный усилитель 4, стабилизатор тока 5, блок 6 задания начальных условий, блок 7 задания. граничных условий. Преобразователь 3 тока в напряжение содержит дифференциальный усилитель 8 и масштабный резистор 9.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент врсмени накопительный конденсатор 2 заряжается до потенциала, соответс-.вующего наФе чальным условиям задачи. В процессе решения нелинейной задачи в гранич- ные точки R -сетки 1 задаются граничные условия с блока 8.

Через накопительный конденсатор

2, подключенный между центральным узлом Р -сетки 1 и преобразователем

3 тока в напряжение, имеющим нулевое входное сопротивление относительно шины нулевого потенциала м -сетки, I протекает ток 1с„, определяемый выражением аи т

1 с1С

I где С - номинал накопительного конденсатора 2; 1 — напряжение в центральном узле Р-сетки.

Напряжение U на выходе преобразователя 3 тока в напряжение равно с с„1

rpe K„ — коэффициент преобразования, определяемый номиналом масштабного резистора 9, который выбирается таким образом, чтобы при скачкообразном максимально возможном изменеНии напряжения в центральном узле Р -сетки напряжение U, на выходе операционного усилителя 4 не превышало его порога ограничения,поскольку в этом случае

U =P

-dV экв . сетки где ьЧ вЂ” скачок напряжения.

Напряжение U2 на выходе операционного усилителя.4 определяется вырадение

U2 = u (К-1) = -3 .1 К (К-1).

Составитель В. Рыбин .

Редактор Л. Веселовская Техред М.Надь Корректор А. Тяско

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5030/38

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1103 где К вЂ” требуемый коэффициент эквивалентного изменения емкости.

Ток, потребляемый или выдаваемый .выходом стабилизатора тока 5, определяется выражением

3 = U2 К =-3. К (К 1) К ст с 2»

1 при К, выбираемом равным (†) - 3

Z К ст

= 3с (К-1) ° т 10

Таким образом,.суммарный емкостной ток, втекающий или вытекающий из центрального узла, равен сумме тока, протекающего через накопительный конденсатор 2, и тока, формируемого стабилизатором тока 5..0н onpet5 деляется выражением

=3 +3 =3 +Э (К1)=3 K с с„ст с с с .1 1 1 что эквивалентно изменению номинала накопительного конденсатора 2 в К раз. Изменение номинала накопитель254 4 ного 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 RC-сеточных АВМ такое устройство необходимо подключать в каждую узловую точку, число которых определяется требуемой степенью дискретизации исследуемой области.