книги из ГПНТБ / Измайлов А.Ф. Аналоговые вычислительные машины и их применение в ВМФ учебное пособие с элементами программированного обучения
.pdfплитуде напряжения [UK (Т)]^ {00 ё • Работа нелинейных блоков в этих условиях характеризуется относительной погрешностью приблизительно 0,1#. Эти ФП следует применять тогда, когда нужно получить наибольшую точ ность результата, а процесс развивается достаточно медленно.
При увеличении частот погрешность резко возраста ет, однако методы подготовки уравнений к решению на АВМ (гл . Ш) позволяют управлять частотами процесса, приводя их в допустимые пределы.
Задание 7 . На электромеханическом ФП набрана
функция <f(X )= sin X ; |
- |
• |
Изменение |
Х (Т ) характеризуется графиком |
(рис. |
7 .2 5 ). Постро |
|
ить график выходного |
сигнала. |
|
|
68
I
Решение представлено на рис. 2 .26.
Функциональные преобразователи второго типа, навива ешь электронными ФП, выполнены, как правило, по схе ме рис. 2.27: в цепи отрицательной обратной связи
69
операционного усилителя включено активное сопротивление, |
||
а на входе |
в параллель - различные двухполюсники |
|
(А,В,С). |
Напряжение U‘ (Т) изображает аргумент |
функ |
ции f [ X ( 7 ) J .
|
|
|
|
Рис. |
2.27 |
|
|
|
Выходное |
напряжение блока образуется как сумма |
|||||||
|
|
|
ибы х~ иА +и& + ис |
7 |
|
|
||
где UA |
,(JB |
,U C |
- выходные напряжения, соответству |
|||||
ющие входным цепям |
А , 3 |
и С |
. Зависимости UA ( |
, |
||||
С/в ((/х ) , |
С/с (С/х ) |
будем называть характеристиками |
||||||
входов |
А |
, |
В и |
С . |
' |
|
|
|
Моделирование заданной функции осуществляется мето |
||||||||
дом кусочно-линейной аппроксимации |
(рис.2 .2 8 ), т .е . |
|||||||
путем замены плавной кривой линией, |
составленной из |
|||||||
отрезков прямых. Каждый отрезок |
- сумма определенных |
|||||||
характеристик. |
|
|
|
|
|
|||
Основные входные цепи электронного ФП выполнены по |
||||||||
схеме |
(рис.2 .2 9 ), |
которая |
может иметь несколько |
моди- |
фикаций. Подобные входные цепи принято называть диод ными ячейками.
70
f
и,
|
К делители R, R2 |
подведены напряжения |
UK и |
|
U = c o n st . Когда диод |
закрыт, |
потенциал катода ра |
||
вен |
нулю: вход усилителя "квазизаземлен". Поэтому лю |
|||
бое |
положительное напряжение Ua |
на аноде |
откроет |
|
|
|
|
|
71 |
диод. |
Соотношение Ua ^ O |
выполняется при условии |
|
Ct 5* - U |
г |
|
on |
(2 .20) |
|
|
|
Вывод формулы (2.20) произведите самостоятельно, |
||
исходя |
из равенств: |
|
1= Ux-CJoa
r , + r2
при выводе не учитывайте влияние нагрузки делителя
Rf R2 |
|
: |
она совершенно не влияет |
на момент открытия |
|
диода. |
|
|
|
|
|
Опорное |
напряжение фиксировано, |
поэтому величина |
|||
Ux |
, |
открывавшая диод, |
определяется соотношением |
||
р |
, |
а |
практически - |
положением движка делителя. |
|
-рГ- |
'Когда диод открыт, преобразователь работает в ре жиме линейного операционного блока умножения, и коэф фициент передачи блока зависит главным образом от соот ношений
&и . |
|
^ОС |
|
|
|
Величина сопротивления |
Rfl |
открытого |
диода на |
||
этот коэффициент почти |
не |
влияет, |
так |
как |
обычно |
^л |
^ |
0.05. |
|
|
|
Характеристика рассматриваемой схемы для случая |
|||||
представлена на рис. 2.JJ0. |
Левее |
точки |
излома, опреде |
||
ляемой соотношением |
|
, диод закрыт, и характери |
|||
стика ячейки совпадает с осьп абсцисс |
; правее ^ накло |
||||
нение к ней под углом |
cL |
, зависящим от |
#*+ Rз |
||
Ro.c |
|
|
|
|
и |
pg |
. Наклонные участки всех этих характеристик |
Ч,
Сг > С,> 0
и.
Рис. 2 . x
проходит только во П квадранте.
Дополнив рассмотренную схему инвертором (рис.2 .3 1 ), получаем аналогичное семейство характеристик.
Если диод в этих схемах включить иначе, можно по лучить еще два семейства (рис.2.32 и 2 .33).
ФП, выпускаемые отечественной проммленностью,
имеют по |
12-18 диодных ячеек и предусматривается воз |
||
можность |
переключения каждой дледиой ячейки согласно |
||
схемам (рис. |
2 .30 -2 .33). |
|
|
Помимо этого, на входе фп включены цепочки |
вКХ * |
||
(рис. 2.34) |
и 9Г (О) 9 (рис. 2 .35), состоящие из |
потен |
циометра и активного сопротивления. Характеристики этих цепочек приведены на рис. 2.36 ж 2.37. Угол наклона характеристики " К Х " или ординаты характеристик„ Г ( 0 ) * зависит от положения движка потенциометра и соотношения
7 3
Р И С . 2 .3 2
74
Рис
R q.c |
„ |
* a c |
|
|
|
|
D |
И |
D |
|
|
|
|
K KX |
|
кГ<о) |
|
|
|
|
Для того, чтобы входное сопротивление ФП было отно |
||||||
сительно |
большим, |
а влияние |
различных причин, вызываю |
|||
щих погрешности (см. §6 гл. П), практически не ощуща |
||||||
лось, величины входных сопротивлений и |
Roc |
ограничи |
||||
вают пределами |
|
|
|
|
||
0,0 1 £ |
|
{Ном • |
0 0 1 ^ R O C^ 1 Мом |
|
||
что в свою очередь ограничивает верхний предел углов |
||||||
наклона характеристик |
|
|
|
|||
|
|
* м а к с ~ |
Ю * |
|
|
|
Потенциометры |
{ R3 R it |
) позволяют получить мини |
||||
мальное |
значение |
угла cL = 0 . |
|
|
||
Диодные ячейки могут быть построены |
также |
на осно |
ве полупроводниковых диодов. Но |
у них величина |
обрат |
ного сопротивления соизмерима с |
величинами Rgx |
и Ro c . |
'Применяя |
специальные способы включения этих диодов |
|
[ I ] » |
приходят к характеристикам аналогичного вида. |
|
Принцип осуществления кусочно-линейной аппроксима |
||
ции и одновременно |
последовательность настройки $П на |
|
Заработку |
заданной |
функции <Р(Х) рассмотрим на кон |
кретном примере. Предположим, что ФП имеет четыре диод-
Вне ячейки: Д Я , |
; ДЯ2 ; |
ДЯ3 ; |
Дйч , цепочки |
" КХ " |
В 9 ГСО)* (рис. |
2.38) и |
|
|
|
f ( X ) = 0 }2 + s i n X r' - f - Л Х & ~ - |
|
|||
Заменим плавную кривую |
ф>(Х) |
(рис. 2.39) |
кусочно |
ломаной. Составим ее из отдельных отрезков. Их число еоределяется заданной точностью аппроксимации и не может
76
и,
Рис. 2.37
77