Устройство для моделирования квазиотрицательного сопротивления

 

Изобретение относится к элементной базе аналоговой вычислительной техники и предназначено для моделирования квазиотрицательного сопротивления . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения одинаковых входньк и выходных характеристик каждого его входа. Цель достигается введением в устройства масштабирующего резистора и усилителя рассогласования . Схемное решение устройства позволило обеспечить одинаковые входные и выходные характеристики относительно его выводов. Действительно, при равенстве величин первого и второго масштабирующих резисторов входное сопротивление по каждому из выводов двухполюсника по отношению к внешней цепи одинаково и равно Z. Кроме того, как первый, так и второй дифференциальные усилители независимо от параметров внешней цепи не перегружаются, так как их минимальная нагрузка определяется величиной первого и второго масштабирующих резисторов. Оба усилителя рассогласования одновременно от:страивают входные сигналы как по-первому , так и по второму выводу пред лагаемого устройства, а дифференциальные усилители имеют одинаковые по :абсолютной величине выходные напря|жения . 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (59 4 G Ob Ь 7./48

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4125855/24-24 (22) 30.09.86 (46) 15.02.88. Бюл. У 6 (71) Казахский государственный университет им. С.M.Kèðoâà (72) M.Ã.Ëèòâèíåíêo, А.Т.Лукьянов и А.Т.Любушкин (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И - 396694, кл. G 06 G 7/48, 1974.

Авторское свидетельство СССР

У 898456, кл. G 06 G 7/48, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

КВАЗИОТРИЦАТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к элемент. ной базе аналоговой вычислительной техники и предназначено для моделирования квазиотрицательного сопротивления. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения одинаковых входных и выходных характеристик каждого его входа. Цель достигается вве„.,SU„„ 74257 А1 дением в устройства масштабирующего резистора и усилителя рассогласования. Схемное решение устройства позволило обеспечить одинаковые входные и выходные характеристики относительно его выводов. Действительно, при равенстве величин первого и второго масштабирующих резисторов входное сопротивление по каждому из выводов двухполюсника по отношению к внешней цепи одинаково и равно Z, Кроме того, как первый, так и второй дифференциальные усилители независимо or параметров внешней цепи не перегружаются, так как их минимальная нагрузка определяется величиной первого и второго масштабирующих резисторов. Оба усилителя рассогласования одновременно от:страивают входные сигналы как по первому, так и по второму выводу предлагаемого устройства, а дифференциальные усилители имеют одинаковые по абсолютной величине выходные напря,. жения. 1 ил.

1374257

Изобретение относится к элементной базе аналоговой вычислительной техники и предназначено для моделирования квазиотрицательного сопротивления, т.е. реализует двухполюсник, 5 имеющий заданный отрицательный импеданс по отношению к внешней цепи.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения одинаковых входных и выходных характеристик каждого его входа.

На чертеже приведена схема устройства для моделирования квазиотрица- 15 тельного сопротивления.

Устройство содержит первый и второй усилители 1 и 2 рассогласования, первый и второй дифференциальные усилители 3 и 4, резисторный делитель 20 напряжения, выполненный из последовательно включенных резисторов 5, 6 и 7, первый и второй масштабирующие резисторы 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

При подключении к его первому и второму выводам внешней цепи с напряжением Б„ и Б2 соответственно (входное напряжение U =U U 2) первый 30 и второй усилители 1 и 2 рассогласования производят отстройку своих входных напряжений U„-U, и V --U соответственно. В силу свойств операционных усилителей, на которых реали- 35 зованы активные элементы предлагаемого устройства, и общей отрицательной обратной связи отстройка производится таким образом, что разница напряжений U U, и U -U уменьшается.

Действительно, выходные напряжения усилителей 1 и 2 рассогласования суммируются и усиливаются дифференциальными усилителями 3 и 4. Выходные напряжения Е„ и Е 2 дифференциальных усилителей приложены к делителю напряжения, следовательно, изменяются напряжения U и Б на промежуточных ! выводах делителя. Изменение этого напряжения производится активными элементами устройства до тех пор, пока разница напряжений между инвертирующим и неинвертирующим входами каждого из усилителей 1 и 2 рассогласования не станет меньше напряжения невязки Е, т.е. станет фактически равной нулю. Действительно, величина напряжения невязки определяется следующим соотношением:

Ц вых Е =---к где U „„ — выходное напряжение усилителя;

К вЂ” его коэффициент усиления без обратной связи (К>10—

-10 для серийных усилителей).

Таким образом, на промежуточных выводах делителя устанавливаются напряжения Б,=U, и U2=U . Следователь-! но, для электрической цепи справедливы следующие соотношения:

Е -U U -U 2 E -U U!-U — 1- —" = — — — или (1)

r R х !

U2-Е2 U, -U2 П2 Е2.П! U2 — — — = — --.— или (2)

r R r R где r — - сопротивление резисторов 5 и 7;

R — сопротивление резистора 6 °

Из соотношений (1) и (2) легко вычисляется разность напряжений Е „-Е приложенная к делителю

U -U2

Š-E =r(2 — — -+-— — ) (3)

2 R r если R=2r, то

Е, -Е =2 (U,-U 2) (4)

Если величина напряжения Е -Е

1 2 внутреннего источника питания такого двухполюсника вдвое больше величины входного напряжения U -U и синфазно ему, то это эквивалентно получению отрицательного сопротивления на выводах устройства по отношению к внешней цепи.

Действительно, из закона Ома следует:

U! -U2-(Е, -Е2) U вх

I (5) вх Z +2 z,+z где I „- ток входной цепи;

Е,,4 — импедансы масштабирующих резисторов 8 и 9, причем для симметрии входных и выходных характеристик относительно выводов двухполюсника обычно Е „=2

Формула изобретения

Устройство для моделирования квазиотрицательного сопротивления, содержащее первый усилитель рассогласования, первый и второй дифференциальные усилители, резисторный делитель напряжения, масштабирующий резистор, выход первого дифференциального усилителя подключен к первому крайнему

1374257 выводу резисторного делителя напряжения и через первый масштабирующий резистор — к первому информационному входу устройства, о т л и ч а ю щ е е-5 с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения моделирования одинаковых входных и выходных характеристик каждого его входа, в устрой- 1ð ство дополнительно введены второй масштабирующий резистор, второй усилитель рассогласования, выход которого подключен к инвертирующему входу первого дифференциального усилителя 15 и к неинвертирующему входу второго дифференциального усилителя, выход которого через второй масштабирующий резистор соединен с вторым информационным входом устройства и неинверти- gp рующим входом второго усилителя рассогласования, инвертирующий вход которого подключен к первому промежуточному выводу резисторного делителя напряжения, второй крайний вывод резисторного делителя напряжения подключен к выходу второго дифференциального усилителя, второй промеж точный вывод резисторного делителя напряжения соединен с инвертирующим входом первого усилителя рассогласования, выход которого подключен к неинвертирующему входу первого дифференциального усилителя и к инвертирующему входу второго дифференциального усилителя, неинвертирующий вход первого усилителя рассогласования соединен с первым информационным входом устройства.