Analog Computers

Reference / Paper · 1966

Schaltungen der Analogrechentechnik

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A collection of 95 fully derived and practically tested analog computing circuits by Dipl.-Ing. W. Ammon, published as Band 9 of the supplement series to the journal 'Elektronische Rechenanlagen' (R. Oldenbourg, Munich/Vienna, 1966). The 146-page book covers rational transfer functions, dead-time simulation, division, square roots, trigonometric functions, coordinate transformations, sine/cosine generation, hysteresis curve simulation, pulse generation, samplers, and diode function generators, illustrated with 172 figures. Circuits are derived primarily for EAI TR-10/TR-48 and Telefunken RA 770 but are broadly applicable to any analog computer with standard components.

Manufacturer
R. Oldenbourg Verlag
Author
W. Ammon
Year
1966
Type
Reference / Paper
Language
German
Learning track
general theory
Pages
146
  • R. Oldenbourg Verlag
  • analog computer circuits
  • computing amplifiers
  • function generators
  • servo-multipliers

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Schaltungen der Analogrechentechnik

WERNER AMMON Schaltungen der Analogrechentechnik Mit 172 Bildern Beihefte zur Zeitschrift » Elektronische Rechenanlagen« ei WR TEE Sammlung von 95 vollständig abgeleiteten “ ee, Oprah ieee Wiser gato" ERLEBTEN QE SESE CREE OE OD io iy o | SEERA EA ILE EEE BEAR eee POOL Oa SESS wane SY wey a eae und praktisch erprobten Rechenschaltungen SALES SEE R.OLDENBOURG - MÜNCHEN - WIEN r ene ee BOP Y BEEEASERERE SESE ee oto W. AMMON : SCHALTUNGEN DER ANALOGRECHENTECHNIK BAND 9 der Beihefte zur Zeitschrift “Elektronische Rechenanlagen”’ Schaltungen der, Analogrechentechnik Sammlung von 95 vollständig abgeleiteten und praktisch erprobten Rechenschaltungen Mit 172 Bildern Von Dipl.-Ing. W.AMMON R.OLDENBOURG - MÜNCHEN - WIEN 1966 Digitalsiert mit Zustimmung des Verlags. Weitergabe sowie wissenschaftliche und private Nutzung sind frei. Kommerzielle Nutzung, insb. der Verkauf von Digitalisaten und Ausdrucken, ist weiterhin untersagt. % ©) 1966 R. Oldenbourg, München Alle Rechte vorbehalten. Ohne ausdrückliche Genehmigung des Verlages ist es auch nicht gestattet, das Buch oder Teile daraus auf photomechanischem Wege (Photokopie, Mikrokopie) zu vervielfältigen. Inhaltsübersicht BENUTZTE SYMBOLE A. HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOG- RECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLÄTTER B. SCHALTUNGSBLÄTTER Cc. Abschn. 1 Allgemein wichtige und teilweise im folgenden benutzte Schaltungen Abschn. 2 Realisierung ausgewählter rationaler Ubertragungsfunktionen Abschn. 3 Nachbildung von Totzeiten Abschn. 4 Division, Wurzelziehen, Potenzbildung und mit diesen verkniipfte Rechenoperationen Abschn. 5 Gebrochen rationale Funktionen mit mehreren Variablen Abschn. 6 Bildung trigonometrischer Funktionen und Operationen mit ihnen Abschn. 7 Koordinatentransformationen Abschn. 8 Erzeugung von Sinus- und Cosinusfunktionen mit fester und mit variabler Frequenz Abschn. 9 Nachbildung spezieller Kennlinien, insbesondere solcher mit Hysterese-Eigenschaften Abschn. 10 Erzeugung von Dreieck- und Rechteckfunktionen und Impulsen Abschn. 11 Abtaster und Schalter Abschn. 12 Erzeugung spezieller Kennlinien mit freien Dioden Abschn. 13 Sonstiges LITERATURSAMMLUNG Il 19 20 28 37 56 65 72 78 96 104 108 116 139 145 Vorwort Bei der Bearbeitung von Problemen mit Hilfe eines elektronischen Analogrechners sieht sich der Benutzer des Rechners in der Regel vor die Aufgabe gestellt, bestimmte Rechenoperationen oder Funktionen realisieren zu miissen, fiir die keine eigenen Bau- elemente am Rechner zur Verfiigung stehen. Er muB in diesem Fall spezielle Schaltun- gen entwerfen, die diese Operationen nachbilden. Oft können solche Schaltungen nur durch Kunstgriffe zu stabilem und zufriedenstellendem Verhalten gebracht werden. Die Kenntnis solcher Kunstgriffe genügt jedoch nicht allein, vielmehr muß man wissen, welche Genauigkeit eine bestimmte Schaltung erwarten läßt, in welchen Bereichen sie schlecht (z.B. ungenau oder mit unerwünschten Zeitkonstanten) arbeitet, und wie man Normierung und Zeittransformation auszuführenhat. Auch gibt es für ein und die- selbe Rechenoperation möglicherweise verschiedene Nachbildungen mit unterschied- lichen Eigenschaften und Qualitäten. Die vorhandene Literatur über Analogrechner — so vorzüglich sie teilweise auch ist — befriedigt diese praktischen Erfordernisse nur wenig. Daher entstand aus langjähriger praktischer Arbeit am Analogrechner diese Schaltungssammlung. Für jede Schaltung wurden — was man in der Literatur z.B. nur in Ausnahmefällen findet — die beschrei- benden Gleichungen abgeleitet bzw. angegeben sowie Normierung und Zeittransfor- mation durchgeführt. Ferner wurden sie praktisch untersucht und die notwendigen Angaben über Güte, kritische Bereiche und dergleichen hinzugefügt. Zur praktischen Erprobung wurden vor allem die Bauelemente des Telefunken-Rech- ners RA 463 sowie Servo-Resolver und Servo-Multiplikatoren von Electronic-Asso- ciates benutzt. Dies stellt jedoch keine wesentliche Einschränkung dar, denn die Ab- leitungen der Gleichungen fiir die einzelnen Schaltungen und ihre Normierung, sowie die Eigenschaften der Nachbildungen sind allgemeingiiltig, lediglich die angegebenen prozentualen Fehler können bei anderen Rechnertypen evtl. anders sein. Diese Sammlung enthält keine Schaltungsanordnungen, mit denen bestimmte Rech- nungen am Analogrechner vorgenommen werden (z.B. Erzeugung von Gleitfrequen- zen zur automatischen Aufnahme von Resonanzkurven; Anordnungen durch Durch- führung von Fourieranalysen oder zur Aufnahme von Ortskurven und dgl.). Solche Dinge hätten nicht in den Rahmen dieses Buches gepaßt und es wird hierzu auf die Literatur verwiesen. Es sei noch bemerkt, daß auch in dieser Sammlung einige Schal- tungen in der einen oder anderen Weise variiert werden können, ohne daß dadurch die Eigenschaften der Nachbildungen verändert würden ; außerdem können Schaltungs- teile gelegentlich miteinander kombiniert werden, um weitere Rechenoperationen auszuführen. Dies gilt insbesondere für die Schaltungen mit Servomultiplikatoren und -Resolvern. Die vorliegende Sammlung entstand im Rahmen meiner Arbeit in der AEG. Mein Dank gilt daher Herrn Direktor Dr. Krochmann, Herrn Dipl-Ing. G. Gloede und Herrn Dr. O. Föllinger für die Unterstützung der Arbeit und die Bereitwilligkeit, sie einem breiten Leserkreis zugänglich zu machen. Ganz besonders verpflichtet bin ich VORWORT meinem Kollegen, Herrn Dr. Haberstock, der das Manuskript einer sehr sorgfaltigen und kritischen Prüfung unterzog und dem ich viele wertvolle Hinweise und Diskussio- nen verdanke. Frau Kahl besorgte in vorbildlicher Weise das wegen der vielen For- meln nicht eben leichte Schreiben des Manuskriptes. Da dieses Büchlein eine Sammlung vieler voneinander unabängiger Teile, nämlich der Schaltungen, ist, hängt die Uebersichtlichkeit des Ganzen wesentlich von einer sinnvollen Ordnung und Kennzeichnung der Abschnitte und der darin enthaltenen Schaltungen ab. Der Verlag hat sich sehr um diese Uebersichtlickeit und ein schönes Druckbild bemüht, und es sei ihm dafür ebenso herzlich ge- dankt, wie für die rasche Drucklegung und die gute Zusammenarbeit. München, Juli 1965 W. Ammon BENUTZTE SYMBOLE I. Offener Verstärker ohne Eingangswiderstand Xe Oo Oo X= - Vee V = Verstarkung des offenen Verstarkers co _ bezeichnet den sog. Summenpunkt 2. Rechenverstärker mit Angabe der Beschaltung, beispielsweise Ro I Ro % oT} 9 mo Be Ry 3. Rechenverstärker ohne Rückführung, beispielsweise R; Xey O——_______, > x *e; Tin = OX, Xe2 hn Xe2 O = R, +4 = [ny Xp1 +NyX Zo] a = ete | 4+ — 1 2 4. Summator mit vorgeschalteten Potentiometern v x == DA; nj Xe; 0 ist tellung der Potentiometer Eingangswertigkeiten des Summators 11 un BENUTZTE SYMBOLE 5. Integrator SE Aj nj %g;) dt o zi 6. Zwei-Parabel-Multiplikator +Xe2 ~Xe2 +Xe) —+ x Xa = Key XE2 ig 7 7. Servo-Multiplikator, beispielsweise +1 +Xe2 ~XE3 Xe} (x) Last \ (F) 1 6 -1 -Xg2 +Xe3 X Xe2 ~ Key" XE3 Bez. der Mittelanzapfung beachte man den Hinweis in Teil A 8. Servo-Resolver, beispielsweise +1 - Xe +Xe3 x Ey ; io 43 SIN Xey | --—-—--- (AGC) (F) X3 COS Xe -1 + Xe2 = Xg3 X %e2 AGC = Automatic Gain Control (je größer AGC — Spannung, desto geringer die Verstärkung. AGC wird benutzt bei Divisionsschaltungen, Koordinaten- transformationen u.a.) BENUTZTE SYMBOLE 9. Funktionsgeber mit Diodenstrecken +Xr +Xg * Xg=f (Xe) * = f (Xe) 1 / 7° oder F 7 ~ Xe _ 5 ~ Xe pi 8 Rs I =, xp O 4 1® : OX, N v X4 = —4x, im linearen Bereich; Begrenzung bei x, = +06 11. Relais (Komparator) a) Vergleich zwischen x;, und xgs | © X4 | Der Kontakt liegt auf (0), solange xz; < «xz ist. (« wird an einem eingebauten Potentiometer eingestellt und ist kleiner als Eins.) b) Vergleich zwischen x;;, und fester Spannung x, © +X (-) . Der Kontakt liegt auf (0), solange x, < (ya) ist. 10 A. HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER Aufbau und Wirkungsweise der iiblichen Bauelemente werden als bekannt voraus- gesetzt. Da in den folgenden Schaltungsblättern häufig offene Verstärker und Servo- multiplikatoren und -Resolver benutzt werden, ist hierzu eine kurze Erläuterung zweckmäßig. Außerdem muß das hier benutzte Verfahren für Normierung und Zeit- transformation erläutert werden. Offener Verstärker Als offener Verstärker wird ein Rechenverstärker ohne Rückkoppiung bezeichnet: Ri Xx; 0 4 o——__fF CH | X — Re : Xa X —— nz — *,o0—-—+fo2 0 R3 * e x— (co = Summenpunkt (Gitter der ersten Röhre)) Die Übertragungsfunktion des offenen Verstärkers wird wie folgt abgeleitet: Ri 2 I x ly R2 i ; — > “> O X oe R i \ i. v v oy o— 4" | j Ug X Xı—u i, = = = (1) 1 . _ Ag mug 2 XU i, = Re . (3) htbot ... i, = 0. (4) x, =— Vu, (5) (V = Verstärkung des offenen Verstärkers). Gleichungen (1) bis (3) in (4) eingesetzt, ergibt x + Xy 4 x, i N 1 N 1 — ++... + = u,| — ++... + |; Rı Rs R 7) Rı Ry R, 11 HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER und mit (5) folgt V Ld x; i=1\ Ri . k Die R; und n, stehen in einer Beziehung R; = — , wobei k ein fester Faktor ist; daher kann manfür (6) auch schreiben Mi — xX N;X;. (6a) sein muß. Speziell bezogen auf nur zwei Eingänge gilt NX, = NgXp. (8) Da immer eine der Größen x, oder x, in irgendeiner Form aus der Ausgangsgröße x , gewonnen wird, wird mit Hilfe des offenen Verstärkers also praktisch ein automati- scher Abgleich zwischen x, und x, hergestellt. Bei der Benutzung offener Verstärke rbesteht die Gefahr, daß infolge des unvollkom- menen Frequenzganges der Bauelemente hochfrequente Schwingungen auftreten. Um solche Schwingungen zu unterbinden, wird daher meist eine kleine Kapazität (Größen- ordnung 20 bis 100 Picofarad) über den offenen Verstärker geschaltet (sog. » Beruhi- gungskapazität«). Servomultiplikatoren und Servoresolver Bei der Benutzung von Servomultiplikatoren und -Resolvern sind folgende Hinweise nützlich: 1. Wenn die Rückführspannung vom Folgepotentiometer bezogen wird, ist darauf zu achten, daß der Servo einen stabilen Abgleich finden kann, d.h. am Folgepotentiome- ter muß stets positive Spannung am positiven Ende und negative Spannung am nega- tiven Ende liegen. Die Schaltung 9 (x) u>o (F) 12 HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER ist nicht möglich, weil bei z.B. positiver Spannungsdifferenz A = (x—w) der Schlei- fer in Pfeilrichtung bewegt wird, wodurch aber eine Vergrößerung statt Verringerung von 4 bewirkt wird. Dagegen ist es z.B. möglich, bei richtiger Polung des Fol- gepotentiometers auf (x) die negative Eingangsgröße zu schalten, deren Vorzeichen sich dann bei der Produktbildung auswirkt: +1 +y -z O4 (X) (F) -xXy +Xz 2. Bei Servo-Resolvern besitzen die linearen Potentiometer u.U. Trimmerpotentio- meter in folgender Schaltung Schleifer a Trimmer - - pot. N pelgepot bzw. Muitiplikationsp. Wegen der Trimmerpotentiometer ist deshalb bei Resolvern folgende bei Servomul- tiplikatoren mögliche Schaltung nicht ausführbar: (1) (F) Die Schaltung müßte fiir Resolver wie folgt abgeändert werden: +4 I] (*) (F) ° Mittelanzapfung HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER Wo in den Schaltungen des folgenden Teiles B anstelle von Servomultiplikatoren Servoresolver benutzt werden sollen, ist dieser Hinweis zu beachten. 3. Die Potentiometer der Servos sind u.U. relativ niederohmig (z.B. nur 30 kQ für den gesamten Umfang, d.h. der speisende Verstärker wird mit 15 kQ belastet). Daher kann ein Verstärker u.U. nur mit einem Servopotentiometer belastet wer- den. Bei einigen Schaltungen sind aus diesem Grund zusätzliche Trennverstärker erforderlich, z.B. — (x) ° »Zusatz - verstorker (F) 4. Wenn der Schleifer eines Multiplikationspotentiometers durch den Eingang eines nachfolgenden Verstärkers belastet wird (wie z.B. in der obigen Schaltung durch den gestrichelten Verstärker), so entsteht durch die Belastung ein gewisser Rechen. fehler. Dieser kann aufgehoben werden, wenn das Folgepotentiometer mit einem gleichen Belastungswiderstand belastet wird. +1 +y 6] /x) (F) -{ -y Belastungswiderstand wie der des Eingangs n Symbolik: +4 +y x o—— (A) [Last A 0 er) |= -] -y Die Sinus/Cosinus-Potentiometer bei Resolvern sind meist schon für die Bela- stung durch einen Eingang »1« abgeglichen; man braucht also bei Benutzung dieser Potentiometer keine Last am Folgepotentiometer anzubringen. 14 HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER 5. Wenn die Mittelanzapfung eines oder mehrerer Potentiometer an Erde gelegt wer- den soll, ist folgendes zu beachten: Die abgegriffene Spannung eines belasteten aber nicht geerdeten Potentiometers ist ml -———— aR, Ry +R —a) ' u= uy Wegen der offensichtlichen Differenz gilt die Regel, daB entweder keine oder alle Mittelanzapfungen einschließlich der des Folgepotentiometers geerdet werden sollen. 6. Bei Resolvern ist u.U. eine automatische Verstärkungsregelung (AGC = automatic gain control) vorgesehen. AGC wird nur bei einigen wenigen Schaltungen benutzt. Die Verstärkung des Servoverstärkers ist dann umgekehrt proportional zur AGC- Spannung. Es ist darauf zu achten, daß die AGC-Spannung stets positiv ist. Bei Benutzung von AGC müssen Verstärkung und Dämpfung neu eingestellt werden. 7. Bei den zur Untersuchung der Schaltungen des Abschnittes 2 benutzten Resolvern entsprechen 100V & 200° Aus dieser Aequivalenz stammen die fiir manche Schaltungen notwendigen Nor- mierungswerte 200° bzw. 1,117. 8. Zur Ableitung der Gleichungen wird mitunter die Schleiferstellung x der Servopo- tentiometer benötigt. Hierbei wird & stets vom elektrischen Nullpunkt des Fol- gepotentiometers gerechnet, also entweder 15 HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER +1 (x) 1? (F) -1 oder +] oo (x) (F) Bei den Schaltungsblättern, die Multiplikatoren enthalten, können — wo nicht aus- drücklich ausgeschlossen — Servo-Multiplikatoren gegen Zwei-Parabel-Multiplika- toren ausgetauscht werden und umgekehrt. Die Fehler sind von der verwendeten Art abhängig und unter »Bemerkungen« in den Schaltungsblättern angegeben. Time- Division-Multiplikatoren blieben unberücksichtigt. Normierung und Zeittransformation: Da aus der Literatur verschiedene Verfahren für Normierung und Zeittransformation von Gleichungen bekannt sind, werden die hier benutzten kurz angegeben. Gegeben sei die Gleichung aykatakatapx arte = BXE- (9) Es wird nach der höchsten Ableitung aufgelöst und integriert: t ; b a. ‘a c . x4= | Bi | dr+x4(0), (10) 0 t 0 Es werden fiir jede Variable Normierungswerte eingefiihrt, die so beschaffen sind, daB sie größer oder mindestens gleich dem Maximalwert sind, den die Variable dem Betrag nach im Verlauf der Rechnung annehmen kann; also z.B. XA Xam =| (Xam = Normierungswert fiir x4). 16 HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER Die Normierungswerte werden allgemein mit dem Index m (gelegentlich auch »max«) gekennzeichnet, in Anlehnung an Maximum. Die Normierungswerte werden so in die Gleichungen eingeführt, daß nur noch bezo- gene Größen in den Gleichungen stehen. Auf diese Weise geht Gleichung (10) über in t dx 4 X Am X Am 4X Am \XEm a, \Xam 0 Xam (Xa \ € de. A (12) 4X Am \ XAm A,X 4m X Am , und Gleichung (11) in t Xa \_ | Xam/( *a dr 7A) (13) XAm X Am X Am XAm 0 Hierin sind die in Klammern gesetzten Größen die neuen (bezogenen) Variablen. Für die Zeittransformation wird die Echtzeit t ersetzt durch die Maschinenzeit i mit dem Zusammenhang ™ i= f-t oder t= di=fdt oder dt= Führt man diese Beziehungen in die Gleichungen (12) und (13) ein, so erhält man i dx , dx p—4 ps di bX zm XE ay di ——| = ; -— 1 — | - (14) X Am BaX am XEm Ba, X Am 0 _ am (Xa \__ © | gz FAO BayX am \X Am aX am. * Am und I pik (24) - Kam | _ EN gz Xa) (15) Xam BX am Xam X Am 0 Bei einigen Schaltungen ist zur Errechnung notwendiger Normierungswerte der Mini- malwert einer Größe erforderlich. Hierbei wird unter Minimalwert der dem Betrag nach kleinste Wert verstanden, den die Größe annehmen kann. Beispiele: Wenn y zwischen +2 und +20 schwankt, ist Ymax = 20, Ymin = 2. HINWEISE ZUR BENUTZUNG DES ANALOGRECHNERS UND DER SCHALTUNGSBLATTER Wenn y zwischen —20 und +2 schwankt, ist ebenfalls Ymax = 20, Ymin = 2. Einige wichtige Daten des benutzten Rechners Rechenverstärker: Verstärkung des offenen Verstärkers: 2-104 Stat. Rechenfehler: kleiner 0,5% Eingangswiderstände: 1 MQ bei Eingang „1“ 250 KQ bei Eingang „4“ 100 KQ. bei Eingang „10“ Zweiparabel-Multiplikator: Stat. Rechenfehler, Nullpunktsfehler: kleiner 0,4%, Produktfehler: kleiner 0,4%, Eingangswiderstand von Aussteuerung abhängig, im ungünstigsten Fall 33 KQ) Servomultiplikator: Stat. Fehler des Nachlaufsystems bzw. Linearität des Folgepotentiometers: 0,1% Stat. Fehler der Potentiometer: 0,1% Totaler Widerstand der Potentiometer (zwischen Plus- und Minusende bei offener Mittelanzapfung): 30 KQ Servoresolver: Stat. Fehler des Nachlaufsystems, bzw. Linearität des Folgepotentiometers: 0,1% Stat. Fehler der Multiplikator-Potentiom.: 0,1% Stat. Fehler der sin/cos-Potentiometer: 0,5%, Totaler Widerstand der Multiplikator- Potentiometer: 30 KQ Widerstand der sin/cos-Potentiometer: 20 KQ pro Quadrant Funktionsgeber: Eingangswiderstand von Aussteuerung abhängig, im ungünstigsten Fall 45 KQ. Potentiometer: 50 KQ Die Belastbarkeit der Rechenverstärker, Multiplikatoren und Funktions- geber ist 10 mA bei 100 V Ausgangsspannung Referenzspannung: 100V 18 B. SCHALTUNGSBLATTER Die Sammlung von Schaltungen auf den folgenden Seiten ist geordnet nach Ab- schnitten gemäß Inhaltsverzeichnis. Ein neuer Abschnitt beginnt mit der fett gedruckten Kennzeichnung »ABSCHNITT ...« am Kopf einer Seite. Jeder Abschnitt wiederum umfaßt mehrere Schaltungen, die jeweils mit der Ueberschrift »SCHALTUNG...« beginnen. Gehören zu einer Schaltung mehrere Seiten, so sind diese durch den Kleindruck auf den Seitenköpfen mit den zugehörigen Abschnitts- und Schaltungsnummern gekennzeichnet. Die angegebenen Fehler sind stets relative Fehler, nämlich bezogen auf den jeweiligen Sollwert, den die betrachtete Größe gerade haben soll. 19 ABSCHNITT 1 SCHALTUNG 1. Verstarker mit hohen Gewichtsfaktoren In manchen Fallen kommt es vor, dass die vorhandenen Gewichtsfaktoren n, zu klein sind, um einen Faktor einstellen zu können. Bei Summatoren ist der höchste Wert n normalerweise 10. Bei Integratoren ist der höchste n-Wert meist 100; hier kann man sich helfen, in dem man einen anderen Integrationskondensator benutzt. Müssen bei Summatoren größere Werte als die genannten realisiert werden, verwendet man fol- gende Anordnung: Beruhigungs-Kapazitat 4---+ | | -Xx @ | ON, x _ &ıRı x > I In bs aR, Ausgang eines offenen Verstärkers über Potentiometer rückführen. Für Werte «, < 1 können höhere Gewichtsfaktoren als normalerweise vorhanden ein- gestellt werden. Kleine Beruhigungskapazität (einige pF) evtl. erforderlich. 20 ABSCHNITT | SCHALTUNG 2 SCHALTUNG 2. Betragbildung mit einem Servomultiplikator: z= |x|-y Gp) z | 7 I. GG) an 2m= Xm' Ym Bemerkungen Bei x ~ 0 aber v + O geht der Justierfehler der Mittelanzapfung (1) verstarkt ein. x Fehler bei (>) > 0,05 normal kleiner als 0,5 bis 1%. Am 21 ABSCHNITT 2 dx SCHALTUNG 1. Differentiation y = dt ca. 20 pF Tt He > Wf) ¢ if) oe R Ableitung mit Normierung y\_ Xm d x Ym Ym ulm) Zeittransformation Es ist Die neue Zeit 7 ist 7 = Bt di’ = Pdt. Hiermit wird ’\_ Xm po x Die Schaltung bildet I’\= CR a x (fiir den Rechner ist immer 7 die Ym d7 \x,,)’ unabhängige Variable!) x. folglich ist CR = —"P. Ym Bemerkungen Wenn die Stérwelligkeit zu groB ist, kann man Verbesserungen erzielen, indem man parallel zu R einen kleinen Kondensator oder in Reihe zu C einen kleinen Widerstand schaltet. Angenäherte Differentiation ergibt die Schaltung nach Abschnitt 2, Schaltung 2: VD- Glied mit sehr kleinem T. 22 ABSCHNITT 2 SCHALTUNG I Ein Differenzierglied kann nicht benutzt werden, wenn x aus einem Multiplikator stammt, weil dann ein sehr hoher Stérpegel zu erwarten ist. Dieser Störpegel wird durch folgende Dinge verursacht: a) bei Zwei-Parabel-Multiplikatoren durch Hf-Verschleifung, b) bei mech. Multiplikatoren durch Windungssprünge und Kontakt-Unsauberkeiten, c) bei Time-Division Multiplikatoren durch die nicht vollständig unterdrückten Ober- wellen. SCHALTUNG 2. Realisierung ausgewahlter rationaler Ubertragungsfunktionen ABSCHNITT 2 SCHALTUNG 2 up | LE _ eur ‘ wan = tuto | itl _ (2)5 I x | L4d Ug up | ug UP av. | sem ey <1<}-G =f Se fu | | Vy By wu bu f | J 4 (2) GC Zu | a u Im Vv Ld — Byer ‘ wrx — Iulg | I | | d+ I = (9 Maxey — “Fy “waxy — “Fy I Vy ay y (7 \ | 1 lex 1 1<—— (=) | JOquwids Y Y uerdjoddoy -priqamyng udUONyUNjssuesurg Uapuss[oj 19q ossQus -ssuessny Jop SUNISIWION 9sIPUSMJON 24 ABSCHNITT 2 SCHALTUNG 2 gurx Pel; 2 = fun 2 0 = Fry “ix UV» GL _ ens g"’ Xa a = ®u°o a= = Tu'n „(Id d ur 4 uz y LD — Uy PT Ixy LA) +2PTI+ 1 — (d)9 4 Y 4 Mayy7 (0 = pany) 3 Mayyz — “Fx 1 4 p _ wry MIF xe pg _ °jd+ I — _— Ff 6 MEO __ BS ay — (d BR wt u er urn rd] 1= (d)D “Hx y= WIV YS up way ( ah II ar — Eyen ‘ ee 7 Y= Tyln ay _ 1, —_ ur . ~<— = “Vx ~ 4x 199 < it 4 1] 4 wg a ie 13, :ı> U Ixy > = x 10 I 1 4 104 1 pi I~ (=z) \ uerdjoddoy toquufs ~PTEQINIANS usuonyuNjssuesulg uopuds[OJ I9q ossQisssuessny JOp ZUNIOIUION S3IPUSMION 25 ABSCHNITT 2 SCHALTUNG 3 SCHALTUNG 3. Allgemeine Nachbildung einer linearen Differentialgleichung Gegeben sei beispielsweise die Gleichung 3X 4 +A,¥ q+ayX4+agx ate = bX pp +bakp +biXEt+boXe mit beliebigem x;-(t). Es wird vorausgesetzt, daß x 4(t = —0), X4(t = —O) ..., ¥4(t = —0) = 0 seien, das System also vor Auftreten der Störfunktion x;,(t) keine Werte gespeichert hat. Die eigentlichen Anfangsbedingungen x ,(t = +0); x4(t = +0) und ¥,4(t = +0) folgen automatisch aus der Funktion x;(f) bei = +0 und brauchen nicht gesondert berück- sichtigt zu werden. Zur Erläuterung und für den Fall, daß x ,(t = —0);x%(t = —0) # 0 sind, wird auf die Literatur [13] verwiesen. Umformung: oder Se Normierung und Zeittransformation: X4\ 63 XEm [ XE + Um [ u X Am 43 XAm \XEm Xam \4m t u bzxem [ XE AX am (XA Um [v0 | —) = _— | "|| — )+—— | — )$ di, Um 3B + Up, XEm 3B Uy, XAm Buy, Um 0 mit 26 ABSCHNITT 2 SCHALTUNG 3 mit biXzm [ XE 1X aAm[ *A 4 "m Ww 5 _ df, a8 ‘Um \XEm a3BV,, X Am + Bon Wm | Il \( S 3 |e n>” It u. boxum [ XE\_ 4Xam({ Xa \ © | di XEm asBW», XAm a3ßw,, |: I "u, asp “Wm bg: x 3 "Em, Ayn, = ~~ N AsNz = a3*X Am u - m, —_ Ka, = Kam’ Kg = m ann, = box 2" Em m _ AX Am . Xglg = —~B asBV», boX pm . “joe = asBW > 3 m Cc O11) = Be 5 aspw,, AgX Am Kyallıa = a3BW rp, Nach dem gleichen Schema lassen sich beliebige andere lineare Differentialgleichungen aufbauen und normieren. ABSCHNITT 3 Nachbildung von Totzeiten, allgemeines Die folgenden Schaltungen zeigen Näherungen für die exakte Totzeit Die Güte der Näherung hängt ab von der verwendeten Schaltung und der Art der Eingangsfunktion x7;. Bei den hier angegebenen Näherungen wächst die Güte mit der Zahl der in der Schaltung verwendeten Integratoren, man ersieht das aus den in der Normierungstabelle angegebenen Überschwingwerten. Die Normierungswerte sind bei gegebener Totzeit abhängig von der Art der Eingangs- funktion, genauer gesagt ihrer maximalen Steilheit. Die angegebenen Normierungswerte gelten für den Fall, daß als Eingangsfunktion x7; für die Totzeit die Funktion xp =1—-e I" (2) angelegt wird, im Strukturbild also folgende Darstellung 1 Nz + 1 T, Einteitseprung, TS Xelt) Kult) = Xe (t- 7) > = T, Das Verhältnis v= PT, (3) PT,z (wobei ß der Faktor der Zeittransformation ist) bestimmt die Normierungswerte in diesem Fall. Auf explizite Ableitung, Normierung und Zeittransformation wurde verzichtet und lediglich die notwendigen Potentiometereinstellungen sowie Hinweise zur zweckmäs- sigen Normierung der Zwischengrößen angegeben. Der Einschwingvorgang bei Aufschaltung einer Eingangsfunktion nach Gleichung (2) verläuft prinzipiell wie im untenstehenden Bild, z.B. XA Die Zahl der Maxima und Minima ist gleich der Zahl der fiir die Nachbildung benutz- ten Integratoren. Die maximale Amplitude e dieser unerwünschten Schwingung wäh- rend der Zeit ¢ = 0 bis t = T, ist in Maschineneinheiten auf den einzelnen Schaltungs- blättern angegeben. 28 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG I SCHALTUNG 1. Totzeit-Näherung. Padé — Approximation 1. Ordnung Übertragungsfunktion x4 1-0,55-T,p x 1+40,5-T,p Bei Xam ” XEm ist Ny = Xim> 2 UN, == Sel, = —— . ue _ XmPT, Mindestnormierung der Zwischengröße und max. Überschwingen: max. Überschwingen in der Zeit von v | Hm t = 0 bis 7, 0,1 2 —0,015 ME *) 0,2 2 —0,03 0,5 2 —0,07 1 2 —0,12 2 2 —0,21 5 2 —0,38 10 2 —0,5 *) 1 ME = Vollaussteuerung 29 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 2 SCHALTUNG 2. Totzeit-Näherung Padé — Approximation 2. Ordnung Ubertragungsfunktion x4 1—0,57,p+0,0833(T,p) Xp 14+0,57,p +0,0833(7;p)” Bei Xam = XEm St Hn, = Xım> 6 LyNy = Aal = ZT 5 xım "PT, Xam an, = —- >a; m X1mBT; j 12 Ks; = KNng = Xom BT, . 2m t Mindestnormierung der Zwischengrößen und max. Uberschwingen: Max. Uberschwingen in der Zeit von t = 0 bis 7, 0,1 | 0,1 | 12,5 +0,006 ME 05 | 04 | 12,5 +0,03 1 0,6 | 12,5 +0,06 2 1 12,5 +0,1 5 1,2 | 12,5 +0,2 10 1,2 | 12,5 +0,3 30 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 3 SCHALTUNG 3. Totzeit -Naherung Padé — Approximation 3. Ordnung Ubertragungsfunktion: x4 _ 1—0,57,p+0,1(T;p)?—0,0083(p7;)* Xp 140,57,p+0,1(7,p)?+0,0083(pT})® Bei Xa4m = XEm ist Any = Xm; 12 ZyNy = Kala = — 5 2772 33 ’ Xm BT, X2m any = -— = ; 4774 Xim BT , 60 Ins = Age = 3S _ ' Xam "BT; j X3m Aon —— Xam "BT; j 120 gg = Kolg = ——>>. 88 9°°9 X3m BT; Mindestnormierung der Zwischengrößen und max. Uberschwingen: » x x x Max. Uberschwingen in Im 2m 3m | der Zeit von t = 0 bis 7, 0,1 2 1 125 +0,004 ME 0,5 2 5 125 +0,02 1 2 6 125 +0,04 2 2 10 125 +0,08 5 2 15 125 +0,15 10 2 15 125 +0,2 31 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 4 SCHALTUNG 4. Totzeit-Naherung Padé — Approximation 4. Ordnung Ubertragungsfunktion: x4 1—0,5T;p+0,107(T; p)°—0,0119(T;p) +5,95-10-*(7; p)* xx 140,5T,p +0,107(T; p)? +0,0119(T; p)? +5,95:10-“(T; p) Bei Xam = XEm Ist: AN, = Xim3 20 AoNy = Kala = — DD 272 33 > Xim'BT; x 2m Any = — > Xm BT; 5 AoNy = Aglg = Kgfig = — 180 . Kann = X4m . Tg ? 10 — — Dr? Xam BT, ” Xgm PT: X3m 1680 — 5; yy = = or; Xam‘ BT; ut we Xam'BT; 840 Xgm ‘PT: Mindestnormierung der Zwischengrößen und max. Überschwingen: Max. Überschwin- v Xım | Xam | Xam | Xam gen in der Zeit | von t = 0 bis 7, | ; 0,1 0,1 40 20 | 2000 +0,003 ME 0,5 0,4 40 60 | 2000 +0,012 1 0,6 40 100 | 2000 | +0,03 2 1 40 150 | 2000 | +0,05 5 1,2 40 200 | 2000 +0,12 10 1,2 40 200 | 2000 | +0,17 32 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 4 33 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 5 SCHALTUNG 5. Totzeit-Naherung Padé-Approximation 5. Ordnung Übertragungsfunktion: x4 1--0,5pT,+0,111(pT))?—0,0139(pT;)* +9,92: 10-4(pT;)4 — 3,306 - 10 %p71)° Xp 1-£0,5pT,+0,111(pT,)? +0,0139(pT,)* + 9,92: 10-4(pT;)4 +-3,306- 10-8 pT,)>_ Bei X 4 =X, Ist Kıfnı X1m> OsNs = Agile = 20 Ko = Xam, 5 Xam "BT, ’ ’ Xgm*PT,’ 30 . Kam, _ _ 60-252 . _ m. _ 3360 m. BT,” Mars = Meng = Xm "BT; Ay3l3 = Xam BT, num. = 120:282 yyy, = 515 = m BT) Mindestnormierung der Zwischengrößen und max. Überschwingen: | | Max. Überschwingen in der v X1m Kam X3m Xam | X5m | Zeit t = 0 bis T, 01,2 3 | 800 300 30000 — +0,003 ME 0,5 | 2 10 | 800 1000 30 000 +0,01 1 | 2 20 | 800 2000 30 000 +0,02 2 | 2 25 | 800 2500 | 30000 +0,04 5 2 35 800 | 3500 | 30000 +0,1 10 = 2 | 40. 800 3500 | 30.000 +0,13 | | | 34 ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 5 35 3* ABSCHNITT 3 SCHALTUNG 6 SCHALTUNG 6. Totzeit — Naherung Padé-Approximation 2. Ordnung mit Rechenverstarkern und RC-Netzwerken Ubertragungsfunktion: x4 1—0,5pT;,-+0,0833(pT,)” Xp 1-+0,5pT,+0,0833(pT,)2 x R, = Ry-0,333. T, ist in Sekunden einzusetzen. k, und R, sind frei wählbar. Wenn R, in MQ und ky zu 10*® eingesetzt werden, erscheinen R und R, in MQ und C, und C, in UF. 36 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 1. Division > Vorzeichen von y beschrankt a) ca. 50pF +[ — bei positiv y 2a 2 7m u 7) A, ny —O z In _ (=) bei neg. y Zm wenn y nur pos. ist (2 wenn y nur neg. ist Ym oder b) | ca. 100pF Zz . + (=) bei nur pos. y Zm zZ . 5) bei nur neg. y y \ beinur x) pos. y y \ bei nur 5) neg. y 37 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG | oder c) + a und +1, wenn y nur positiv Ym y . rm —{—J| und —l, wenn y nur negativ Ym x On) (AGC) Last o (x) + u> 3 (F) bzw. +1 Xmax notwendige Normierung zZ, = Ymax Bei allen Schaltungen können die Größen auch mit anderen Vorzeichen als den angegebenen eingeführt werden, sofern die Schaltungen entsprechend ange- paßt werden. Ableitung und Normierung (zu den Schaltungen mit Ausnahme der in Klammern gesetzten) Wegen des offenen Verstärkers ist | y ) . V ? Ymax x ~ un) ; " (Fo) Ymax x Damit z= y wird, muB gelten Zmax Fir V> 1: aN = > N 4 —— N Kını Xmax Ny Ymax 'Zmax 38 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG | x max Wenn Zmax ZU Zmax = . . AyH A gewählt wird, ergibt sich I = Ymin min No Ymax Man wird zweckmäßig n, = 1 setzen, weil andere Werte keine Vorteile bringen, wohl aber z.B. bein, > 1 wegen vergrößerter Kreisverstärkung eine größere Beruhigungs- kapazität notwendig ist. Bemerkungen Die Schaltung mit Zwei-Parabel-Multiplikatoren hat Fehler von ca. 1—5% (5% bei schlechter Aussteuerung des Multiplikators, also z.B. kleinem y oder kleinem z). x Der Fehler der Schaltung mit Servomultiplikatoren liegt bei 0,5% für beliebige (=) m und für (=) > 0,1; bei (2) < 0,1 wächst der Fehler u.U. bis auf 5%, (Ein- Yn Ym stellungs- und Gleichlauffehler). Wenn Servo-Resolver benutzt werden, muß die Schaltung geändert werden; siehe unter Teil A. Die in Klammern gesetzte Schaltung c ist nicht zu empfehlen, da sie Fehler von ca. x z 3% hat, für (=) < 0,2 sogar bis 10%! Außerdem ist (=) beschränkt auf Zm Xm os) Sobald diese Bedingung nicht erfüllt ist, dreht der Servomultiplikator durch. Wird die Schaltung dennoch benutzt, empfiehlt es sich, ab (2) > 0,5 die AGC ab- ; aa: y ” zuschalten. Im allgemeinen niitzt AGC bei kleinem ( y -) wenig, schadet dagegen bei \ m y Bem | —]. große (2) zZ Nicht möglich ist eine Schaltung, bei der (2) den Servo steuert: Z m r Bei normaler Einstellung 4 (2) der Dynamik des Servos “ >" ist die Schaltung instabil, y weil das geringste Uber- schwingen eine Schwin- gung anfacht. Um die Schaltung benutzen zu kön- nen, müßte der Servo auf aperiodisches Einschwin- gen eingestellt werden; da- bei wird die Schaltung aber sehr ungenau. oo , { r -E ~ 39 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 2 SCHALTUNG 2. Division = Vorzeichen von x und y beliebig a. z o———_+ (x) 1M. (F) 2 20 pl b. + 3) | L (2) (x) IMQ ° Pu IF) Ableitung und Normierung für Schaltung a Infolge des offenen Verstärkers ist Ny (=) x |a| (4) ; (x = Schleifer-Stellung) m m y . u x x D a= | — ist, folgt —_ j= Am — Nm _ a (5) um %ın] le | Ayn, (ra) 40 ABSCHNITT 2 SCHALTUNG 4 2: u Zz Weiter ist —U ~ w, v= (ia w= (2): Um Zm Folglich ist (=) = * (4) = An, | m | a x er . z Xm Dies ist jedoch gleich —\)=an™. Zm PA Im Notwendige Einstellung für «,n;: on, na > SE maxZmax x . Wenn Zm = ist, folgt “ny = min . min Ymax Bemerkungen Schaltung a hat Fehler bis 20%, wenn (2) < 0,05 wird (Einstellungs- und Gleich- Ym lauffehler), darüber jedoch nur ca. 0,5—2% Fehler, weitgehend unabhängig von Schaltung b ist gegenüber a vorzuziehen, weil weniger Multiplikationspotentiometer benötigt werden und daher Einstellungsfehler weniger stark auffallen. Bis (2) => 0,1 Ym kann mit Fehlern kleiner als 0,5°% gerechnet werden, fiir kleinere (2. wachst der Ym Xm x Fehler bis ca. 5%. Die Grösse von (=) geht nicht in die Genauigkeit ein, abgesehen x von kleinsten Werten (un (*) < 0.05) . x m Eine kurzzeitige Ubersteuerung der Schaltung beim Vorzeichenwechsel von (2) y m ist natürlich nicht zu vermeiden. Werden chopperstabilisierte Rechenverstärker be- nutzt, dann müssen diese künstlich auf etwa +1 ME begrenzt werden, da sonst wegen der Erholzeit der Verstärker nach einer Ubersteuerung zeitweise Rechenfehler ent- stehen. 41 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 3 SCHALTUNG 3. Division v Vorzeichen von x und y beliebig +1 JAN y + (7) z (x) Za) IMQ > (F) o -1 +(*-) ma x oder Zmax N N > 1 u > Aa. 1 k y (Fun Vor der Benutzung von Zwei-Parabel-Multiplikatoren wird gewarnt wegen groBer Un- genauigkeit des Ergebnisses (siehe Bemerkungen). Ableitung und Normierung Wegen des offenen Verstärkers ist (1) ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 3 z y x Zn) \¥m) RA u= m m ms (2) Fur Vy Z m oder umgeschrieben Xmax x Da z = — gebildet werden soll, muß y= y Ymax2max eingestellt werden. Xmax y . wählt, so wird y= u, Wenn man Zmax = min max Bemerkungen Es kann nicht anstelle des Potentiometers k eine Beruhigungskapazität — wie sonst üblich — benutzt werden, weil sonst die Schaltung schwingt. Die Einschwingzeit wird durch k, n, y und die Einstellzeit des Servos beeinflußt, und zwar ist nach Gleichung (4) nach geringfügiger Umwandlung und für V — ©: Kk a ( Zz) (2 _ Ga). ey ee)& 43 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 3 Die Lésung dieser Differentialgleichung fiir feste x und y ist eine Exponentialfunktion mit der Zeitkonstanten T = — 7 <z . Dieser Wert stellt allerdings nur eine , ) " ( Im Näherung dar, weil das Einstellverhalten des Servos unberücksichtigt ist und diet Schaltung in Wirklichkeit etwas anders arbeitet: Zz x Der offene Verstärker übersteuert nämlich fast solange, bis (=) ZY (=) ist; Zz x zZ m m (=) verläuft daher teilweise in Form einer Rampe mit der ungefähren Steilheit m Ym Danach ist es günstig, k möglichst klein und n möglichst groß zu wählen; beiden Werten sind jedoch Grenzen gesetzt. Bei zu kleinem k oder zu großem n schwingt die n >). Die Näherung durch die Zeitkonstante 7 gibt jedoch mehr Überblick. Schaltung, insbesondere für kleine (2). Außerdem erfordert ein großes n ein Im großes k, welches die Genauigkeit beeinflußt. Empfohlene Werte x ca. 0,005 n ca. 1000. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Schaltung auch für kleine (2) Ym nicht schwingt. ( 5 ) Die Einstellzeit r ist mit dem obigen Wertk try — , wenn (=) vor: n (2) zm Ym Die Genauigkeit des Ergebnisses ist von x, y und « (und bei zu großem k auch davon abhängig. wiegend in einer Rampe zum Endwert ansteigt. Ungenauigkeit bei Verwendung von Servomultiplikatoren im allgemeinen ca. 1%, nu x bei kleinen Werten « ) oder (2) = 0,1 ansteigend bis 5%. Fehler durch z Am Ym kleines (2) werden hauptsächlich durch Gleichlauffehler und Einstellungsfehle Ym der Servopotentiometer verursacht. Ungenauigkeit bei Verwendung von Zwe x Parabel-Multiplikatoren ca. 1—2%, jedoch ab y (=) oder (2) =< 0,05 steis Xm Ym der Fehler bis 25% an. 44 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 4 SCHALTUNG 4. Multiplikation /Division und/ oder Kehrwertbildung mit einem aT x Servomultiplikator: u = z— und/oder w = pe x | ov #) a +(g-) rec | or) Jima HO- )\ #4 Y U Vorzeichen von x, z und v beliebig. Vorzeichen von y bechränkt auf nur positiv oder nur negativ (Anschtüse am Folge- zZ potentiometer und bei (=) vertauschen) . Zm Ableitung und Normierung Der Servomultiplikator setzt automatisch gleich = 4 5) («. = Schleifer-Stellung) Also ist mit der notwendigen Normierung x m u m“ m= 4% Ferner ist 45 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 4 Hieraus folgt für V> Daher ist (2) w\ _ Ym v Xm) | %n, ist dabei wie folgt einzustellen: Im’Um Km Wm ayn = Bemerkungen Die Schaltung zur Erzeugung von u arbeitet nur mit größeren Fehlern (vgl. auch Abschn. 4 Schaltung 1); daher wird auch der Wert w stark mit Fehlern behaftet (ca. 5%, bei kleinen Werten (4) < 0,2 u.U. bis zu 10 2 . Um . x x y AuBerdem ist (=) beschränkt auf (=) =< (2) . Xm Xm Im Von dieser Schaltung ist abzuraten. 46 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 5 SCHALTUNG 5. Quadratwurzel z = Vx (Kubikwurzel und andere durch weitere Multiplikationen im Rückführzweig) a. ca. 50pF x a, yAnı re) x : n zZ [+ ze] [- &) ? “It d + - Es können wahlweise auch die in eckige Klammern gesetzten Vorzeichen be- nutzt werden. b. ¢——o(~ 1 Los 1 [1 (F) n [+] [+] rN 1 ein +) AGC 10) m (F) 47 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 5 Ableitung und Normierung Für die Schaltungen a und b gilt: z\ Vv x . z \2 Zm u Ny +N, aun Xm "2 Zm , an x een, Zm | zZ . 7 _ m Für V>>/ folgt hieraus: Zn N, Xm 4 Zz Vx x . Da (. )- ‘ny - sein soll muß Zm Zm Xm VALUE x -—— =" gemacht werden. Ny Zm Fiir Schaltung c gilt folgendes: Der Servomultiplikator setzt gleich Zz außerdem ist (. ) =a. Zz m Notwendige Normierung: Also folgt Zm = Vx m* Bemerkungen Zu den Schaltungen a bzw. b: Nach Möglichkeit ist n,=1 zu setzen, denn je größer n,, desto schlechter wird der Multiplikator ausgesteuert, außerdem muß für n,>/ die Beruhigungskapazität er- höht werden. 48 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 5 Wenn statt eines Servomultiplikators ein Resolver benutzt werden soll, muß Schal- tung b entsprechend abgeändert werden (siehe unter Abschnitt A). x Die Ungenauigkeit der Schaltung a beträgt bis ( =) %n; > 0,025 ca. 2%, darunter Xm steigt der Fehler an auf 10—20 % x Die Ungenauigkeit der Schaltung b beträgt bis (=) %n; > 0,005 ca. 1% darunter X, m z steigt der Fehler an. Bei x=0 wird (2) von der Driftspannung des offenen Zm Verstärkers beeinflußt. Zur Schaltung c: x Die Ungenauigkeit der Schaltung beträgt bei (=) > 0,05 ca. 2%, darunter steigt der Am x Fehler stark an. AGC ist an sich nur für Werte ( ~) > 0,3 erforderlich, kann bei gerin- x m ger Reduzierung der Verstärkung des Servos aber auch ganz weggelassen werden, ohne x daß dadurch der Fehler bei kleinen Werten ( =) wesentlich vergrößert würde. Wenn Xm AGC vorhanden ist, kann es u.U. vorkommen, daß der Servo bei x—0 oder in der Rechenpause durchdreht. In solchen Fallen ist AGC wegzulassen und die Verstär- kung des Servos geringfügig zu reduzieren. ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 6 SCHALTUNG 6. Quadratwurzeln w= + x und z = sign x |x! ca. 20pF it u Ableitung und Normierung Wegen des offenen Verstärkers ist Zz V x u Zm I+n, Xm Um) u . z\ — )= signz(—]. 1+ ” °_\ sign z r x und — os — soe —— 1Gn Zm L-+-ny \ Zu 8 1+7,\Xm m fiir V > 1: Also Da aber gemäß Schaltung sign z=sign x ist, andererseits auch fiir negative x z ree ist, muß z . _— x | (=) = sign xX Vain | — | Zm (Xm | sein, wobei —— yx x Vain, = m bzw. Zn, = = Zm Zn sein muß. 50 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 6 Die Größe (= W. m aie @)- Bemerkungen ) ist gemäß Schaltung , so daß folgt y\(z ) | . Notwendige Normierung: w,, = z,,. Am x Die Ungenauigkeit der Schaltung beträgt bis (= m Jaan > 0,005 ca. 1°, darunter steigt der Fehler an. zZ Bei x=0 wird & ) von der Driftspannung des offenen Verstärkes beeiflußt. Zm 4* 51 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 7 SCHALTUNG 7. Quadratwurzel mit verschiedenen Operationen unter der Wurzel z=Vx-y; ua Ye z = Vv?-w’. y x und y müssen gleiche Vorzeichen haben. Die Schaltung ist angegeben für x und y positiv y +(F) 3G) 1 o— ix) hua (F) w Ableitung und Normierung Der Multiplikator setzt automatisch gleich Weiter ist Zz : w=al —|; a = Schleifer-Stellung Zm Zz _ y Zm Ym) Hieraus folgt x fe Gi = —— 3)“ Ym und Die notwendige Normierung ergibt sich aus folgender Uberlegung: Es soll sein /2 a) u= | — Y 52 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 7 H)\ 1 yf xm =) (i) we (2) - Ym also muß Xm . Un = — sein. m Yon 2 Zm Zm Xm Ym , also muB Zm = VXm “Ym sein. v ( ) und Xm v—w . . I\= eingegeben werden, wird Im Im ( z ) y= Zm Xm°Ym Notwendige Normierung: = oO 5 5 td 8 Su I Zm = Vxm "Im: Bemerkungen x Die Ungenauigkeit der Schaltung beträgt für (=) > 0,05 ca. 2%, darunter m steigt der Fehler an, ist aber praktisch unabhängig von y. Bezüglich der AGC x gilt dasselbe, wie bei Abschnitt 4, Schaltung 5 angegeben. AuBerdem ist (=) x *m beschränkt auf (=) < (2) , Xm Ym 53 ABSCHNITT 4 SCHALTUNG 8 SCHALTUNG 8. Bildung von Wurzeln höheren Grades und gebrochener Poten- n n zen der Form u= Vx", (m <n), und z = Vx an” ande)” Ka PF +] - G5) (=) Oy (x) 1IMN 0000 Un Ableitung und Normierung Der Servomultiplikator setzt automatisch gleich x Ayn, (=) Un x m Es ist aber Zz F u