
книги из ГПНТБ / Измайлов А.Ф. Аналоговые вычислительные машины и их применение в ВМФ учебное пособие с элементами программированного обучения
.pdfза I - 2 часа до начала реяення задачи на АВМ. За этот период обычно производится набор уравнения и другие подготовительные операции.
После прогрева следует произвести проверку и уста новку "нулей” операционных усилителей, если в АВМ предусыотрен такой рехни. Проверка сводится к измерению выходного напряхения работающего усилителя при отсут ствии входного сигнала, установка - к регулировке со
противления R'2t |
(рис. 2.51) |
по условию |
Чых - °- |
||
В АВМ |
находят |
применение многие другие |
схемы |
опе |
|
рационных |
усилителей [ l 5 2] |
. Некоторые |
из них |
не |
предусматривают установку "нуля" и дахе питаются от промышленной электросети. Несмотря на это, их дрейф весьма мая.
§ 6. Погрешности операционных блоков
При описании работы всех операционных блоков (§ 3 гл. П) было принято, что усилитель обладает бес
конечно большим коэффициентом усиления, сеточный ток входного каскада пренебрехимо мал, изоляция всех це пей идеальна, а "дрейф нуля" отсутствует. Уточним те перь степень влияния перечисленных факторов на точность умнохения, суммирования и интегрирования, моделируемых операционным блоком.
Работа блока (рис. 2.60) |
с учетом наблюдаемых в |
|||||
действительности |
к ф ° о $ |
h |
• |
|
описывает- |
|
ся системой уравнений |
* ° |
|
|
|||
# * Г |
* ft, |
? г ёхг |
RёХ2 |
гё*з |
R&, |
|
|
|
|
|
|
|
><3 |
|
^ёХ/* гёхг* 2ёх$ |
г0.С + г у |
|
|
108
( C/I t e r '> k - Ut * |
’ |
|
(2.32) |
|
|
|
|
|
|
гл Г |
Uбы* + |
|
|
|
|
|
|
|
|
Объединяя эти равенства и разреиая относительно |
||||
напряжения UiblK |
для случая |
N |
входов, получаем |
|
t=i |
и( н Т Г * * и«*йизр + * и* ’ |
(2 .33) |
||
лбХг |
|
|
(2 .34)
- погрешность, обусловленная конечным значением коэффициента усиления усилителя $
109
(2.35)
- погрешность от дрейфа нуля усилителя
л и у ~ |
V |
(2.36) |
- погрешность из-за |
влияния |
сеточного тока входно |
го каскада. |
|
|
Погрешности a UK и |
л U^p |
существенно зависят |
от величины установленного суммарного коэффициента пе редачи. Чтобы они находились в допустимых пределах,
его ограничивает. Для блоков, |
в усилителях которых при |
менена параметрическая компенегция дрейфа нуля, |
|
^москс^ 5 0 7 |
(2.37) |
а в случае иеиельзавания автоматической стабилизацией нулевого уронил
(2 .38)
Погрешность л Uy токе зависит от коэффициента передачи блока. Сравнивая ее с полезным сигналом, полу чаем зависимость
R, |
У |
J*£L |
|
о.с |
i-< |
Rb i |
(2.39) |
|
Отсюда следует, что относительный рост погрешности наблюдается при увеличении входных сопротивле
ний, т .е . при уменьшении коэффициентов передачи. Ска занное ограничивает никний предел устанавливаемых коэф-
IIС
фициентов передач: |
|
|
|
|
Ьм„н ^ °»01 |
(2.40) |
|
Погрешность AUg |
очень сильно зависит |
от вели |
|
чины ig |
- обратного |
сеточного тока лампы. |
Для опе |
рационных усилителей пригодны только те лампы, для ко торых
гр ^ 0,03 мка
Выходное напряжение реального интегрирущего блока
определяется |
формулой |
|
|
|
N |
|
|
и$ы* |
1 |
Ugx.cl? +д UK+ й U0D+ a Uu , |
|
|
|||
|
|
ЭР |
|
|
|
|
(2 .41) |
где величины |
д(7к $ |
; дЦу |
имеют смысл, |
тождественный предыдущему, но |
выражаются формулами: |
||||
|
Цёых S |
/ |
|
|
|
AU = |
k |
ui /г.с |
|
(2 .42) |
|
* иЭР=е9Р+ Ъ |
Rfat C J |
e9P c / r ’ |
(2 .4 3 ) |
||
|
|
|
|
|
(2 .44) |
Задание I I . |
|
Проделайте вывод формул |
(2 .41) - |
||
|
|
- (2 .4 4 ). |
|
|
I I I
Решение» Работа интегратора описывается системой уравнений (2 .3 2 ), но величина тока обратной связи определяется из соотношения ^
,d 't
Преобразования выполняются аналогично приведенным в § 3 этой главы.
112
Погрешность работы блока существенно зависит от
вреыени интегрирования |
‘г |
• |
Так как |
con st , |
г .=» c o n s t » >3 формул |
(2 .43) |
и (2 .44) |
следует |
Л и ~ Ц - 7 .
Это заставляет ограничивать длительность процесса реиения ( 't реш ) задачи на АВМ. Например, для маиинн ИПТ-5, построенной на усилителях УПТ-4,
|
Ъреш ^ КО - 200 |
сек. |
Там, где применены усилители с автоматической ста |
||
билизацией нуля, величина 'lреи/ |
допускается больней |
|
(400 - 10000 |
сек ). Конкретные ее |
значения указаны в |
описании конкретной АБМ (см. приложение I ) . |
||
Нежелательное свойство накопления ошибок заставля |
||
ет вводить |
более жесткие по |
сравнению с блоком ум |
ножения ограничения коэффициентов передач интеграторов!
|
^ м а к с |
^ |
10 |
- |
при катодной |
компенсации |
|
|
|
|
|
|
|
дрейфа| |
|
|
А- |
„ |
^ 2 0 |
- |
в случае автоматической ста- |
||
|
м акс |
|
|
|
билизации нуля. |
||
|
|
|
|
|
|
||
Для того, |
чтобы |
количественно оцевить влияние дрей |
|||||
фа и ограниченности |
коэффициента усиления на точность |
||||||
работы схемы набора |
уравнения, т .е . на |
точность его |
|||||
майинного |
реиения, |
собственно операционный усилитель |
|||||
полагают |
идеальным, |
но к |
входным и выходным сигналам |
добавляют величины, которые соответствуют этим погреиностям ( рис. 2 .6 1 ).
И З
(^-суммирующий з/темен/л
Рис. 2.61
Причиной погрешности является также различные утечки тока вследствие несовершенства изоляции. Приво дя к изменению величин сопротивлений, они влияют на коэффициенты передачи блоков. Для борьбы с этой погреш ностью обычно применяют "изоляцию землей" [ I J . Если условия эксплуатации АВМ соответствуют нормам, влияние этой причины незначительно.
§ 7 . Аппаратура, обеспечивающая работу АВМ
Помимо комплекта счетно-решающих элементов АВМ имеют в первую очередь:
- устройство для задания начальных условий;
-схемы, обеспечивающие пуск АВМ, режим "останов"
ивозврат в исходное положение;
-устройство для измерения выходных напряжений каждого операционного блока;
-измеритель времени;
-цепи для проверки и установки "нулей" операцион ных усилителей;
Ш
- схемы защиты и сигнализации.
Вся эта аппаратура компонуется на одном или нес кольких пультах управления, где такие находятся тумбле ры включения питания и т .п . устройства.
Задание начальных условий производится путем заряд ки конденсатора С согласно схеме рис. 2 .62.
I
Переключатель |
П устанавливают в положение |
" I |
", |
знак напряжения, |
подаваемого на потенциометр RMy |
, |
и |
положение движка определяют так, чтобы выходное напря жение блока, измеряемое подключенным вольтметром, со
ответствовало требуемому. |
Потенциометры |
RHy |
и пере |
||
ключатели полярности размещены на пульте |
управления. |
||||
|
Пуск машины осуществляется переводом |
переключателя |
|||
П |
в положение |
" 3 ". |
В результате входная цепь бло |
||
ка |
замыкается, а |
источник |
зарядного напряжения |
отклю |
чается от конденсатора.
115
Положение 2 «того переключателя соответствует ре жиму фиксации решения. Находясь в этой режимеf конден
сатор С |
сохраняет неиэменным заряд, приобретенный к |
|
моменту |
разрыва входной цепи, т .е . блок сохраняет не |
|
изменным выходное напряжение. |
|
|
Синхронное управление переключателями П |
всех |
|
операционных блоков производится дистанционно, |
с пуль |
|
т а . Надпись "исходное положение" соответствует |
положе |
|
нию " I ”, |
т .е . заданию (восстановлению) начальных усло |
вий, "останов" - положению "2", т .е . "фиксации реше ния", "пуск" - положению "3".
Если в наборе участвуют блоки переменных коэффици ентов, то сигнал "останов" прекрацает движение щетки потенциометра или каретки, а по сигналу "исходное по ложение” щетка (каретка) возвращается на "нулевую"
ламель.
Для измерения и регистрации выходных напряжений операционных блоков применяют стрелочные или же цифропечатащие вольтметры, электронные или шлейфные ос циллографы и другую аналогичную аппаратуру. На пульте управления установлен переключатель, позволяющий свя зывать нтатные измерительные приборы с выходом любого операционного блока. Подобная связь с выходами потен циометрических блоков не предусматривается.
Время ‘Г измеряется с помощью счетчиков импуль сов, следующих через строго определенные интервалы
(обычно 0,1} 0,25} 0,50} 1,0} 2,0} 4,0} 8,0 сек ).
По сигналу "останов" счет прекращается и стрелка показывает количество проведших импульсов.
Режим "фиксации решения" позволяет искусственно приостанавливать ("замораживать") процесс, чтобы дать возможность вручную зафиксировать текущее значение ар
116
гумента и переменных, согласно показаниям остановивше гося счетчика импульсов и вольтметра, измерящего по стоянное напряхение.
Последующи* пуск АВН обеспечит дальнейшее развштие того хе самого процесса: физическое состояние набранной системы в момент остановки и последущего пуска одинако вы, а ее параметры в период "замораживания" не изменя ется.
В рехиме "исходное полохение" происходит автомати ческое восстановление начальных условий на всех интег рирующих блоках. Контроль и компенсация "дрейфа" про изводятся в рехиме "проверка 0” ( рис. 2 .6 3 ).
Поскольку входная и зарядная цепи усилителя отклю чены, а конденсатор С полностью разряжен, выходное напряжение определяется только дрейфом. Его измеряют вольтметром ж компенсируют при помощи специальных схем. Одна из них, соответствующая схемам УПТ-4 (рис. 2.51)
117