Елемент електричних схем із від’ємною статично керованою провідністю

Реферат: Винахід належить до галузі аналогової обчислювальної техніки та електричного моделювання і може бути використаний у електричних сіткових моделях алгебраїчних об'єктів та в інших технічних задачах, які описуються кінцево-різницевими операторами. Елемент електричних схем із від'ємною статично керованою провідністю, який містить резистор, що має додатну активну статичну провідність, додатково включає джерело струму, кероване струмом (ДСКС) із коефіцієнтом керування k=IВИХ/IВХ, де ІВХ - вхідний струм ДСКС, а ІВИХ - вихідний струм ДСКС, причому вхід ДСКС включений послідовно з резистором, що має додатну активну статичну провідність, а вихід ДСКС включений паралельно з резистором, що має додатну активну статичну провідність. Технічний результат полягає в створенні елемента електричних схем із від'ємною статично керованою провідністю, який можна застосувати при створенні нових електронних пристроїв, зокрема генераторів неперервних синусоїдальних електричних коливань. UA 115763 C2 (12) UA 115763 C2 UA 115763 C2 5 10 15 Винахід належить до галузі аналогової обчислювальної техніки і може бути використаний у електричних моделях алгебраїчних об'єктів та в інших технічних задачах, які описуються кінцево-різницевими операторами. До них належать задачі теорії пружності, задачі тепломасопереносу, задачі фільтрації і інші крайові задачі у звичайних і частинних похідних. Відомі електричні елементи, що забезпечують ефект статичного від'ємного опору. Ефект від'ємного статичного опору закладений у знаках складових математичного виразу закону Ома, який визначає не тільки кількісні співвідношення між напругою, опором або провідністю та струмом на вітці електричного кола, а і їх напрямами. Попередньо визначимо позитивні напрями струмів і напруг. Так, розглядаючи ділянку кола (гілку) між вузлами 1-2 із опором R, представлену на Фіг. 1, відзначимо, що струм І зумовлений напругою U на її вузлах. Величина цього струму І пропорційна напрузі U (І=gU - математичний вираз закону Ома для гілки). Коефіцієнт пропорційності g - провідність гілки. Величина, зворотна провідності R=1/g, кількісно визначає значення опору гілки. Приймаємо за позитивний напрям струму І напрям від вузла із вищим потенціалом до вузла із нижчим потенціалом, а за позитивний напрям напруги - напрям від вузла із нижчим потенціалом до вузла із вищим потенціалом, тобто протилежно напряму струму (див. Фіг. 1). Тоді, якщо напрями напруги, струму і значення провідності відповідно прийнятим напрямам додатні, вираз закону Ома має вигляд: I=gU. (1) 20 Якщо одна із складових виразу закону Ома із будь-яких причин від'ємна, то вираз закону Ома матиме вигляд: І=-gU. 25 30 35 40 45 50 В цьому випадку можна говорити, що має місце ефект від'ємної провідності. Цей ефект можна досягти, якщо спрямувати струм у напряму протилежному, тому, який визначається прикладеною напругою, не змінюючи його величини. Елемент із зазначеним ефектом (КК-резистор) розглядається в [1]. Він складається із резистора, що має додатний статичний активний опір, і послідовно з'єднаного з резистором джерела напруги керованого напругою (ДНКН), яка прикладається до резистора, із коефіцієнтом керування k=UВИХ/UВХ=2. Напрям напруги джерела протилежний напрузі, прикладеній до з'єднання. В результаті безпосередньо до резистора прикладається напруга такої ж величини, як і прикладена до з'єднання, зумовлюючи струм такої ж величини як і без джерела, але проходить цей струм у зворотному напряму, тим самим створюючи ефект від'ємного опору відносно клем елемента. Змінюючи значення k, можна змінювати значення опору КК-резистора. Але у багатьох аналогових і квазіаналогових моделюючих схемах частіше фігурує не від'ємний опір, а від'ємна провідність. У зв'язку з цим виникає потреба у елементах із від'ємною провідністю. В основу винаходу лягла задача задовольнити потребу у від'ємній провідності. За прототип винаходу взято КК-резистор [1]. Поставлена задача вирішується тим, що додатково введено джерело струму, кероване струмом (ДСКС) із коефіцієнтом керування k=IВИХ/IВХ, де ІВХ - вхідний струм ДСКС, а ІВИХ вихідний струм ДСКС, причому вхід ДСКС включений послідовно з резистором, що має додатну активну статичну провідність, а вихід ДСКС включений паралельно з резистором, що має додатну активну статичну провідність. На Фіг. 2 наводиться схема керованої провідності. Вона складається із провідності g, струм якої Ig як керуючий подається на джерело струму, кероване струмом (ДСКС). Із виходів ДСКС струм klg надходить на провідність g у напрямку, протилежному Ig. Схема Фіг. 2 реалізується в середовищі програмного комплексу Electronics WorkBench [2], інтерфейс якого дозволяє задавати параметри елементів моделі у діалогових вікнах. Розглянемо, чому дорівнюватиме провідність пристрою між точками 1-2 (Фіг. 2). Струм у провідності Ig після введення струму klg дорівнюватиме Ig-klg=Ig(1-k), оскільки ці струми направлені зустрічно. Тоді значення провідності між точками 1-2 g складатиме: g  55 (2) Ig 1  k  U  g1  k  . (3) Із (3) випливає, що при k  2 , g  g . Цим досягається поставлена мета. 1 UA 115763 C2 5 Зауважимо, що заявлений пристрій може бути використаний як регульована коефіцієнтом k додатна і від'ємна провідність в межах, що визначаються виразом (3). Залежність провідності від k показана графічно на Фіг. 3. При k>1 провідність від'ємна; при k=1 провідність нульова; при k