Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 31.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 21.04.1975 77576 KI. 42m5#1/00 MKP G06j 1/00 Twórcywynalazku: Wieslaw Martynow, Wojciech Mokrzycki, Leon Rozbicki, Jerzy Slawinski Uprawniony z patentu tymczasowego: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jaroslawa Dabrowskiego, Warszawa (Polska) Uklad przelaczania elektronicznego wzmacniacza operacyjnego do pracy w hybrydowych systemach maszyn matematycznych Przedmiotem wynalazku jest uklad przelaczania elektronicznego wzmacniacza operacyjnego przeznaczone¬ go do pracy w hybrydowych systemach maszyn matematycznych, a w szczególnosci sluzacego do rysowania na informacyjnym ekranie lampy luminescencyjnej wspólpracujacym z cyfrowa maszyna matematyczna i zwanym czesto displayem, lub tez uklad wzmacniacza operacyjnego stosowanego do calkowania w hybrydowych, itera- cyjnych maszynach matematycznych. Ze wzgledu na duze podobienstwo obu tych zastosowan przykladowo omówiona bedzie rola ukladu przelaczania wzmacniacza operacyjnego tylko w displayach.Zastosowanie duzych elektronicznych, cyfrowych maszyn matematycznyeh.w systemach podejmowania decyzji wymaga srodków technicznych pozwalajacych na przekazywanie informacji obsludze maszyn szybko i w postaci latwo przyswajalnej. Jedna grupa sposobów przekazywania informacji przewiduje wyswietlanie prze¬ znaczonych dla operatora informacji graficznych na odpowiednim ekranie.W tym przypadku wyswietlaniem kieruje osobna w zespole maszyny cyfrowej i ekranu informacyjnego jednostka zwana generatorem znaku. Pewien typ generatora znaku otrzymuje od maszyny cyfrowej informacje w postaci kodujacej slów, czyli ciagów zerojedynkowych i na podstawie tych kodujacych slów wybiera inne informacje przeznaczone do wyrysowania na informacyjnym ekranie lampy luminescencyjnej. Wedlug tego typu rozwiazywania znaki przewidziane do wyswietlania na ekranie sa pamietane w postaci informacji o zestawach elementarnych wektorów przemieszczen strumienia rysujacego z których kazdy moze byc scharakteryzowany przez punkt poczatkowy oraz skierowane dwie skladowe. Generator znaku pobudza strumien elektronów dziala lampy luminescencyjnej do rysowania serii wektorów, które razem tworza wymagany znak. Pozadane jest aby generator znaku byl w stanie dostarczac jnformacje obsludze systemu podejmowania decyzji tak szybku jak tylko to mozliwe, a takze bezblednie. Dosc poszczególnych znaków, która moze byc wyswieltana na ekranie informacyjnym w jednostce czasu jest ograniczona przez miedzy innymi szybkosc pracy generatora znaku, a szczególnie przez calkujace wzmacniacze operacyjne w nim zawarte.W znanych ukladach rysowania jedna para plytek lub czwek sterujacych wychylaniem rysujacego stnimie-2 • 77576 nia elektronów lub obie pary sa pod napieciem pobieranym najczesciej z wyjscia calkujacego wzmacniacza operacyjnego. Napiecie na wyjsciu tego wzmacniacza mozna okreslic nastepujacym wzorem: We wzorze tym i (t) jest zmiennym w czasie natezeniem pradu ladujacego kondensator calkujacy o zmiennej w czasie pojemnosci C(t), a symbol U1 i U2 okreslaja odpowiednio napiecie na tym kondensatorze w chwilach tj i t2. Zmiana polozenia strumienia rysujacego w okresie od ti do t2 jest proporcjonalna do zmiany napiecia na plytkach sterujacych z Uj na U2, lub do odpowiednio transformowanej zmiany pradu w przypadku sterowania cewkami magnetycznymi. Z reguly ze wzgledów technicznych stosuje sie najprostsze rozwiazanie polegajace na uzyciu w ukladzie generatora stalopradowego oraz jednego kondensatora lub sekcji przelaczalnych kondensato¬ rów o stalej pojemnosci. Jesli dodatkowo celem uproszczenia rozwazan zalozyc, ze w czasie ^ = O istnieje napiecie Ul = O, wówczas otrzymuje sie wzór nastepujacy: Ze wzoru tego wynika, ze napiecie lub prad sterujacy wychyleniem strumienia rysujacego sa proporcjonalne do czasu ladowania kondensatora o stalej pojemnosci pradem o stalym natezeniu. Konsekwencja podanego wzoru sa trzy mozliwosci zmiany odchylenia strumienia rysujacego droga zmian jednego z trzech argumentów funkcji podanej wzorem. Najmniej wygodne technicznie rozwiazanie polega na przelaczaniu pojemnosci calkujacych, rozwiazanie to daje zgrubna regulacje skokowa oraz wymaga zastosowania duzej ilosci sterowanych zewnetrznie kluczy elektronicznych umieszczonych w zewnetrznej petli sprzezenia zwrotnego wzmacniaczy operacyjnych.Druga koncepcja polegajaca na zmianach odmierzanego czasu calkowania, bardzo pociagajaca technicznie w przypadku wystetowywania jednego tylko calkujacego wzmacniacza operacyjnego, musi byc oczywiscie odrzu¬ cona gdy maja ze soba wspólpracowac co najmniej dwa wzmacniacze przy rysowaniu wektorów o dowolnej dlugosci oraz dowolnym nachyleniu.Ostatnia mozliwosc zmiany odchylenia strumienia rysujacego polega na zmienianiu tylko pradu calkowa¬ nego przez wzmacniacz operacyjny. Zaklada to stosowanie w petli zewnetrznego sprzezenia zwrotnego wzmac¬ niacza operacyjnego kondensatora o stalej i nie zmienianej pojemnosci oraz zaklada stosowanie zewnetrznego zegara odmierzajacego jednakowy dla wszystkich wspólpracujacych ze soba wzmacniaczy operacyjnych oraz staly w ciagu pracy urzadzenia, taki sam czas calkowania. Osiaga sie to dzieki otwieraniu i zamykaniu we wlasciwych momentach kluczy elektronicznych umieszczonych na wejsciach wszystkich wzmacniaczy operacyj¬ nych. Jako czesc skladowa displaya czy tez hybrydowej maszyny iteracyjnej wzmacniacz operacyjny pracuje w trzech rezimach: wspomnianego juz calkowania pamietania oraz pozycjonowania. Pamietanie napiecia miedzy obydwoma okladkami kondensatora uzyskuje sie przez odciecie wzmacniacza kluczami od otaczajacych ukla¬ dów. Wobec duzej opornosci wejsciowej wzmacniacza rozladowywanie kondensatora praktycznie okazuje sie wystarczajaco wolne.Wzmacniacz operacyjny w momentach okreslonych' dzialaniem sterowanych zewnetrznie kluczy elektro¬ nicznych, które równoczesnie wylaczaja z petli sprzezenia zwrotnego kondensator calkujacy, a wlaczaja opor¬ nik, moze równiez zmienic sposób pracy z calkowania na wzmacnianie. Wtedy modul sygnalu pojawiajacego sie na jego wyjsciu jest proporcjonalny do modulu sygnalu przylozonego na wejsciu. Sygnal wyjsciowy laduje kondensator calkujacy, który w opisanym rezimie pracy zwanym pozycjonowaniem, jest wlaczony miedzy uziemienie ukladu i wyjscie wzmacniacza. Moze oczywiscie zachodzic przejscie zrczimu pozycjonowania na calkowanie z tym, ze przejscie to przedzielone jest zawsze opisanym juz etapem pamietania. Po powrocie z po¬ zycjonowania do rezimu calkowania wzmacniacz zapamietana na okladkach kondensatora wartosc sygnalu wykorzystuje jako warunek poczatkowy. Opisane mozliwosci zmiany rezimu pracy wzmacniacza operacyjnego maja zasadnicze znaczenie dla dzialania displaya i hybrydowej maszyny iteracyjnej. Podane trzy rezimy pracy wzmacniacza operacyjnego unaoczniaja koniecznosc stosowania w jego ukladzie wielu kluczy elektronicznych, które maja tu zasadniczy wplyw na prawidlowosc pracy calosci.Znane rozwiazania ukladu przelaczania wzmacniacza operacyjnego obarczone sa istotnymi wadami. Poja¬ wianie sie skonczonych spadków napiecia na przelaczajacych kluczach elektronicznych powoduje, ze dzialanie wzmacniaczy jest dosc powolne, a przebieg calkowania odczuwalnie nieliniowy. Nieliniowosc calkowania ozna¬ cza zmienna szybkosc rysowania, co w polaczeniu ze znanymi wlasciwosciami ekranów lamp luminescencyjnych powoduje, ze rysowany na ekranie wektor ma zmienna jasnosc i grubosc. Dodatkowo obserwuje sie przesuniecie poczatku i konca wektora w kierunku jego rysowania * pciycjonowanie nie jest natychmiastowe.Celem wynalazku jest unikniecie wyzej wymienionych niedogodnosci i podanie ukladu, w którym skonczo¬ ne spadki napiecia na poszczególnych kluczach elektronicznych mialyby pomijalny wplyw na prawidlowosc pracy ukladu wzmacniacza operacyjnego we wszystkich jego rezimach pracy.77576 3 Cel ten zostal osiagniety wedlug wynalazku przez uklad przelaczania elektronicznego wzmacniacza opera¬ cyjnego przeznaczonego do pracy w hybrydowych systemach maszyn matematycznych, a w szczególnosci sluza¬ cego do rysowania na informacyjnym ekranie lampy luminescencyjnej wspólpracujacym z cyfrowa maszyna matematyczna. Uklad ten sklada sie ze wzmacniacza operacyjnego, kondensatora calkujaco-pamietajacego, opornika pozycjonujacego i pieciu sterowanych zewnetrznie kluczy elektronicznych o zblizonych opornosciach.Wejscie samego wzmacniacza polaczone jest z wejsciem calego ukladu wzmacniacza przez uklad mostkowy zawierajacy cztery klucze elektroniczne, przy czym jeden z pozostalych wierzcholków ukladu mostkowego jest polaczony z wyjsciem wzmacniacza przez opornik pozycjonujacy, a drugi z pozostalych wierzcholków jest pola¬ czony z wyjsciem wzmacniacza przez kondensator calkujaco-pamietajacy i jednoczesnie tenze wierzcholek jest polaczony z uziemieniem calego ukladu przez dodatkowy piaty klucz elektroniczny, przy czym w rezimie pamietania jedynie klucz laczacy wejscie wzmacniacza z kondensatorem moze przewodzic prad, zas w rezimie pozycjonowania tylko klucze polaczone z oporem i klucz miedzy uziemieniem i kondensatorem moga przewo¬ dzic prad, wreszcie w rezimie calkowania moga przewodzic prad te dwa klucze, które w rezimie pozycjonowania nie mogly, z tym, ze czas calkowania odmierzany jest przy pomocy klucza laczacego wejscie calego ukladu wzmacniacza z kondensatorem.Wynalazek zostanie blizej objasniony na rysunku podajacym rozwiazanie polaczen ukladu. Symbolami A, C, R oznaczono odpowiednio sam wzmacniacz operacyjny, kondensator calkujaco-pamietajacy i opór pozycjo¬ nujacy; klucze elektroniczne otwierajace przeplyw pradów w rezimie pozycjonowania oznaczono symbolami P1, P2, i P3. Symbolem L oznaczono klucz odmierzajacy czas calkowania, a symbolem K — klucz otwierajacy prze¬ plyw pradu na czas calkowania i pamietania. Klucz P1 laczy uklad z uziemieniem, a symbole WEJ WY ozna¬ czaja odpowiednio wejscie i wyjscie calego ukladu bedacego przedmiotem wynalazku.Korzystne dzialanie ukladu mostkowego kluczy L, K, P2 i P3 nalezy tlumaczyc okolicznoscia, ze w czasie calkowania przez klucz K przeplywa tylko minimalny prad wyrównawczy, niezbedny do dostarczenia sygnalu na wejscie wzmacniacza.Poniewaz prad ten jest znacznie mniejszy od pradu podlegajacego calkowaniu, wiec spadek napiecia na kluczu K decydujacy ó dokladnosci calkowania moze byc pomijalnie maly, nawet przy dosc duzych opornos¬ ciach tego klucza. Opornosc klucza L nie odgrywa istotnej roli, o ile wejscie WE jest sterowane ze zródla pradowego. Takwiec klucze K i L traca mozliwosc deformowania przebiegu calkowanego. Podobnie jest w czasie pozycjonowania. Opornosc klucza P2 jest nieistotna, gdyz wejscie WE jest sterowane ze zródla pradowego, natomiast opornosc klucza P3 nie ma znaczenia poniewaz praca tego klucza jest prawie bezpradowa, a wiec i spadek napiecia na nim jest pomijalnie maly. PL PL