Разработка и исследование модели сумматора на базе операционном усилителя
Применение имитационных моделей дает множество преимуществ по сравнению с выполнением экспериментов над реальной системой и использованием других методов. Одними из них являются:
- стоимость; для принятия обоснованного решения поможет имитационная модель, затраты на применение которой состоят лишь из цены программного обеспечения.
- время; имитационная модель позволяет определить оптимальность таких изменений за считанные минуты, необходимые для проведения эксперимента.
- точность; имитационное моделирование позволяет описать структуру системы и её процессы в естественном виде, не прибегая к использованию формул и строгих математических зависимостей.
- наглядность; имитационная модель обладает возможностями визуализации процесса работы системы во времени, схематичного задания её структуры и выдачи результатов в графическом виде. Это позволяет наглядно представить полученное решение.
- универсальность; имитационное моделирование позволяет решать задачи из любых областей.
Сложные функции моделирующего алгоритма могут быть реализованы средствами универсальных языков программирования (Паскаль, Си), что предоставляет неограниченные возможности в разработке, отладке и использовании модели. Однако подобная гибкость приобретается ценой больших усилий, затрачиваемых на разработку и программирование весьма сложных моделирующих алгоритмов, оперирующих со списковыми структурами данных. Альтернативой этому является использование специализированных языков имитационного моделирования.
Специализированные языки имеют средства описания структуры и процесса функционирования моделируемой системы, что значительно облегчает и упрощает программирование имитационных моделей, поскольку основные функции моделирующего алгоритм, а при этом реализуются автоматически. Программы имитационных моделей на специализированных языках моделирования близки к описаниям моделируемых систем на естественном языке, что позволяет конструировать сложные имитационные модели пользователям, не являющимся профессиональными программистами.
Одним из наиболее эффективных и распространенных языков моделирования сложных дискретных систем, к примеру, являются языки Multisim, GPSS (GeneralPurposeSimulationSystem), Delphi, Simulink и другие. В качестве объектов языка используются аналоги стандартных компонентов схемы. Достаточный набор подобных компонентов позволяет конструировать сложные имитационные модели. В данном случае воспользуемся программой Multisim.
Исследуем параллельную схему сумматора на ОУ. Строим схему параллельного сумматора на операционном усилителе (рисунок 3.1):
Рисунок 3.1 – Модель параллельного сумматора на операционном усилителе
Включаем в схему дополнительный элемент для анализа схемы. Подключаем дополнительный элемент (рисунок 3.2):
Рисунок 3.2 – Схема параллельного сумматора на ОУ с дополнительными элементами
С
осциллографа снимаем параметры выходного
напряжения
,
подаем
на его вход напряжение 0.1мВ(рисунок
3.3).
Рисунок 3.3 – Выходного напряжения параллельного сумматора
По этим данным видно, что при входе 100 мВ на выходе мы получаем 1192 мВ теоретической части было рассчитано, что выход будет равен 2000 мВ, но так как выбираются резисторы с реально существующих, то подобная погрешность допускается.
Вывод. Следует, что на выходе устройства получается инвертированная сумма выходных напряжений, взятых с различными масштабными (весовыми) коэффициентами. В общем случае п выходных сигналах выходное напряжение будет определятся выражением.