SU1104535A1

SU1104535A1 - Device for simulating network branch

Info

Publication number: SU1104535A1
Application number: SU833569860A
Authority: SU
Inventors: Наталья Михайловна Кузнецова; Владислав Владимирович Мусатов
Original assignee: Всесоюзный заочный институт инженеров железнодорожного транспорта
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1984-07-23

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕТВИ СЕТИ, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент, выполненный на двух транзисторах, первый вывод согласующего резистора соединен с базой первого транзистора, коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго транзистора через токозадаюид й резистор соединен с отрицательным полюсом источника напр жени , отличающеес тем, что, с целью повьпиени точности моделировани , в устройство введены операционный усилитель и диодный выпр мительный мост, причем выход операционного усилител соединен с вторым выводом согласующего резистора, инвертирующий вход операционного усилител соединен с эмиттером второго транзистора, неинвертирующий вход операционного усилител подключен к положительному полюсу источника напр жени , коллектор первого транзистора и отрицг.тель (/} HbDi полюс источника напр жени соединены с одними вершинами диодного выпр мительного моста, другие вершины которого вл ютс входами устройства . О 4 сл со слA DEVICE FOR MODELING A NETWORK NETWORK containing a matching resistor and a nonlinear element made on two transistors, the first output of the matching resistor is connected to the base of the first transistor, the collector of which is connected to the collector of the second transistor The resistor is connected to the negative pole of the voltage source, characterized in that, in order to improve the accuracy of the simulation, operations are introduced into the device This amplifier and diode rectifying bridge, the output of the operational amplifier is connected to the second output of the matching resistor, the inverting input of the operational amplifier is connected to the emitter of the second transistor, the non-inverting input of the operational amplifier is connected to the positive pole of the voltage source, the collector of the first transistor and the negative (/ } The HbDi pole of the voltage source is connected to one vertex of the diode rectifying bridge, the other vertices of which are the inputs of the device. About 4 cl with sl

Description

11 Изобрете-ше относитс к области аналоговой вычислительной техники и предназначено дл моделиронани ветви сети при oпpeдeлef ии максимального Грузопотока сети путей сообщени любой конфигурации и сложности. Известна модель ветви транспортно сети, содержаща счетчик импульсов, элементы И, триггер, источник тока и двухпозиционный переключатель С1 Недостатком известного устройства вл етс сложность функциональной схемы. Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс устройство дл моделировани нелинейных процессов, содержащее резисторы, диод , транзисторы и регулируемые резис торы, переключатель, причем база пер вого транзистора соединена с подвижным контактом потенциометра, параллельно которому включен диод, а эмит терно-коллекторна цепь первого тран зистора через переключатель соединена с базой и эмиттерно-коллекторной цепью второго транзистора, причем Э1читтерно-коллекторнь е цепи второго транзистора соединены с регулируемыми резисторами 2. Недостатком известного устройства вл етс ннзка точность моделировани ветви. Целью изобретени вл етс повышение точности моделировани . Поставленна цель достигаетс тем, что в устройство дл моделирова ни ветви сети, содержащее согласующий резистор и нелинейный элемент, выполненный на двух транзисторах, первый вывод согласующего резистора соединен с базой первого транзистора , коллектор которого соединен с коллектором второго транзистора, база которого подключена к эмиттеру первого транзистора, эмиттер второго транзистора через токозадающйй резистор соединен с отрицательным полю сом источника напр жени , введены операционный усилитель и диодный выпр мительный мост, причем выход операционного усилител соединен с вторым выводом согласующего резисто ра, инвертирующий вход операционного усилител соединен с эмиттером второго транзистора, неинвертирующи вход операционного усилител подклю чен к положительному полюсу источни ка напр жени , коллектор первого тр 5 зистсра и отрицательнь1и полюс источ1шка напр жени соединены с одними вершинами диодного выпр мительного моста, другие вершины которого вл ютс входами устройства. На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство на фиг. 2 - вольтамперные характеристики; на фиг. 3 модель сети путей сообщени . Устройство содержит операционный усилитель 1, согласующий резистор 2, транзисторы ЗиЛ, токозадаюьпий резистор 5, диоды 6-9, из которых построен диодный выпр мительный мост 10. Устройство работает следуюпшм образом . На неинвертирующий вход операг.ионного усилител 1 подаетс опорное напр жение величина которого задаетс равной определен)1ому значению , пр мо пропорциона-пьному требуемой величине выходного тока 3 . В исходном состо нии при и О, напр жение обратной св зи , снимаемое с транзистора 4, также равно нулю, на выходе операционного усилител 1 напр жение устанавливаетс приблизительно равным напр жению питани операционного уси-пител 1 , поэтому в схеме необходимо предусмотреть защиту эмиттерного перехода нелинейного элемента, выполненного из двух транзисторов 3 и 4 от пробо . Напр жение Ug большинства транзисторов зависит от температуры и составл ет обычно 3-5 В. Дл защиты эмиттерного перехода нелинейного элемента в схему введен согласующий резистор 2, включенный между выходом операционного усилител 1 и базой транзистора 3. Таким образом, напр жение с выхода операционного усилител 1 почти целиком падает на согласующий резистор 2, при этом величина напр жени на эмиттерном переходе транзистора 3 мала. При увеличении величины напр жени и растет величина напр жени обратной св зи U , при этом величина напр жени на выходе операционного усилител 1 поддерживаетс равной прежнему значению. Также растет напр жение между коллектором и эмиттером транзистора 3, в момент достижени соотношени между напр жени ми коллектора и базы относительно эмиттера /Uf;/, ток коллектора ( выходной ток схемы) начинает расти При дальнейшем увеличении напр жени и ток J нарастает. Зависимость J f(U) представлена на фиг. 3. Точность этой зависимости ограничиваетс величиной и разбросом коэффициента передачи эмиттерного тока транзистора d , нелинейной зависимостью с/, от величины коллекторного тока транзистора. Вли ние коэффициента оС можно умен шить за счет применени составного транзистора, поэтому в схеме в качестве нелинейного элемента использу етс два транзистора 3 и 4 (фиг. 1). При этом между опорным напр жением и напр жением обратной св зи на входах операционного усилител 1 выполн етс соотношение ( огт ростом величины напр жени U растет величина напр жени обратной св зи UQ и величина напр жени между коллектором и эмиттером транзистора 3 и 4, растет величина выходного тока 3. В момент, когда напр жение обратной св зи становитс (. UQP на выходе операционного усилител 1 име ем напр жение равное где -у - коэффициент усилени операционного усилител 1, охваченного отрицательной обратной св зью. В дальнейшим ростом величины U , величина напр жени обратной св зи UQJ, остаетс посто нной и псе напр жение и падает между коллектором и эмиттером транзисторов 3 и 4. При этом величина выходного коллекторного тока э поддерживаетс посто нной . Таким образом, при заданной величине опорного напр жени на входе операционного усилител 1, на его выходе устанавливаетс определенна величина выходного напр жени , соответствующа заданному значению опорного напр жени Uon и эта величина при дальнейшем увеличении напр жени U поддерживаетс посто нной . При этом посто нной остаетс и величина тока базы транзисторов 3 и 4, а это обуславливает посто нную величину тока коллектора j при дальнейшем увеличении напр жени U . Итак, мен величину опорного напр жени и оп , можно управл ть величиной выходного тока 3 двухполюсника, использу выходные статические характеристики транзистора. Соедин модели ветвей, выполненные в виде предлагаемого устройства , согласно Топологии исследуемой транзисторной сети и подключив источник питани согласно фиг. 3 можно получить решение задачи об определении максимального грузотока. Благодар наличию новых блоков и св зей между ними предлагаемое устройство с большей точностью позвол ет моделировать пропускную способность ветви.11 The invention relates to the field of analog computer technology and is designed to model a network branch at the maximum load flow network of communication paths of any configuration and complexity. A known model of a branch of a transport network containing a pulse counter, elements AND, a trigger, a current source and a two-way switch C1. A disadvantage of the known device is the complexity of the functional circuit. The closest in technical essence to the invention is a device for modeling nonlinear processes, comprising resistors, a diode, transistors and adjustable resistors, a switch, the base of the first transistor connected to the moving contact of the potentiometer, in parallel with which the diode is connected, and the emitter-collector circuit the first transistor through the switch is connected to the base and the emitter-collector circuit of the second transistor, and the first-collector circuit of the second transistor is connected to the regulated resistors 2. A disadvantage of the known device is the accuracy of branch modeling. The aim of the invention is to improve the accuracy of the simulation. The goal is achieved by the fact that in a device for modeling a network branch containing a matching resistor and a nonlinear element made on two transistors, the first terminal of the matching resistor is connected to the base of the first transistor, whose collector is connected to the collector of the second transistor, the base of which is connected to the emitter of the first the transistor, the emitter of the second transistor is connected to the negative pole of the voltage source through a current-supplying resistor, an operational amplifier and a diode rectifier are introduced The output of the operational amplifier is connected to the second output of the matching resistor, the inverting input of the operational amplifier is connected to the emitter of the second transistor, the non-inverting input of the operational amplifier is connected to the positive voltage source, the collector of the first three switches and the negative terminal of the voltage source are connected with one vertex of the rectifying diode bridge, the other vertices of which are the inputs of the device. FIG. 1 shows the proposed device in FIG. 2 - current-voltage characteristics; in fig. 3 model network of communication paths. The device contains an operational amplifier 1, a terminating resistor 2, ZIL transistors, a current-wound resistor 5, diodes 6–9, from which a diode rectifying bridge 10 is built. The device operates as follows. The non-inverting input of the operational amplifier 1 is supplied with a reference voltage whose value is set equal to the determined first value, directly proportional to the required output current 3. In the initial state at and O, the feedback voltage taken from transistor 4 is also zero, at the output of operational amplifier 1 the voltage is approximately equal to the supply voltage of operational amplifier 1, therefore, the emitter junction protection must be provided for nonlinear element made of two transistors 3 and 4 from the breakdown. The voltage Ug of most transistors depends on temperature and is usually 3-5 V. To protect the emitter junction of a nonlinear element, a matching resistor 2 is inserted in the circuit, connected between the output of operational amplifier 1 and the base of transistor 3. Thus, the voltage from the output of operational amplifier 1 almost completely falls on the terminating resistor 2, and the voltage at the emitter junction of transistor 3 is small. As the voltage value increases and the feedback voltage U increases, the voltage at the output of operational amplifier 1 is maintained at the same value as before. The voltage between the collector and the emitter of transistor 3 also increases. When the ratio between the collector voltage and the base relative to the emitter (Uf; /) is reached, the collector current (output current of the circuit) begins to increase. With a further increase in voltage, the current J increases. The dependence J f (U) is presented in FIG. 3. The accuracy of this dependence is limited by the magnitude and spread of the transfer coefficient of the emitter current of the transistor d, the nonlinear dependence of c / on the magnitude of the collector current of the transistor. The effect of the C coefficient can be reduced by using a composite transistor, therefore, two transistors 3 and 4 are used as a nonlinear element in the circuit (Fig. 1). At the same time, between the reference voltage and the feedback voltage at the inputs of the operational amplifier 1, the relation is reached (OPT increases the feedback voltage UQ and the voltage between the collector and emitter of transistor 3 and 4 increases with U output current 3. At the moment when the feedback voltage becomes (. UQP at the output of operational amplifier 1 has a voltage equal to where –y is the gain of operational amplifier 1 covered by negative feedback. Further p The remaining magnitude of U, the magnitude of the feedback voltage UQJ, remains constant, and the voltage goes across the collector and the emitter of transistors 3 and 4. Thus, the output collector current e is kept constant. Thus, for a given value of the reference voltage at the input of the operational amplifier 1, a certain value of the output voltage corresponding to the specified value of the reference voltage Uon is set at its output, and this value is kept constant with a further increase in the voltage U. In this case, the base current of the transistors 3 and 4 remains constant, and this causes a constant current collector j with a further increase in the voltage U. So, the magnitude of the reference voltage and the op can be controlled by the magnitude of the output current 3 of the two-port network, using the output static characteristics of the transistor. The connection of the branch model, made in the form of the proposed device, according to the Topology of the transistor network under study and connecting the power source according to FIG. 3 you can get a solution to the problem of determining the maximum load. Due to the presence of new blocks and the connections between them, the proposed device allows us to simulate the throughput of a branch with greater accuracy.

WJWj

..

tfMtfM

9ut.Z9ut.Z

tt

Claims

DEVICE FOR MODELING A BRANCH OF A NETWORK, comprising a terminating resistor and a nonlinear element made on two transistors, the first output of the terminating resistor connected to the base of the first transistor, the collector of which is connected to the collector of the second transistor, the base of which is connected to the emitter of the first transistor, the emitter of the second transistor through a lead-in resistor connected to the negative pole of the voltage source, characterized in that, in order to improve the accuracy of modeling, an operating device is introduced into the device a rectifier and a diode rectifier bridge, the output of the operational amplifier connected to the second output of the terminating resistor, the inverting input of the operational amplifier connected to the emitter of the second transistor, the non-inverting input of the operational amplifier connected to the positive pole of the voltage source, the collector of the first transistor and the negative pole of the voltage source connected to one vertex diode rectifier bridge, the other vertices of which are the inputs of the device.

„„ 1104535