Analogrechner Versuche 1: Versuchsbeschreibungen für Platte 38500
P(E)K ELECTRONIC
Versuchsbeschreibung
Allgemeines
Fur das Arbeiten mit einem Analogrechner wird häufig eine
zeitproportionale Spannung benötigt. Sie dient vor allem dazu,
einen X-Y-Schreiber in X-Richtung anzustevern und so eine zeit-
porportionale Darstellung der Vorgänge zu ermöglichen. Sie kann
aber auch als vom höchsten negativen Wert bis zum höchsten posi-
tiven Wert veränderliche Spannung dienen, wenn die Spannungsver-
änderung nicht von Hand, sondern automatisch erfolgen soll. Auf
diese Weise kann man das Verhalten einer Rechenschaltung bei sonst
unveränderten Verhältnissen studieren.
1. Aufgabe
Es ist die für diesen Zweck auf Platte 38503 befindliche Schaltung
des Integrierers I 4 zu erproben.
Für lange Zeiten, d.h. geringe Geschwindigkeiten ist dabei eine
Ablesung der Ausgangsspannung mit Hilfe der Stoppuhr durchzuführen.
Für höhere Geschwindigkeiten ist ein Oszillograph zu verwenden.
Man prüfe die Ausgangsspannungen in den 5 Stellungen des Schalters
für die Ablaufzeit (auf Platte 38305 einstellbar) und zwar jeweils
bei der Anfangsstellung des Feinstellers.
2. Schaltungsbeschreibung
Die Schaltung ist vollständig im Integrierer I 4 enthalten. Man
erhält die Sägezahnspannung durch Integration eines Spannungs-
sprunges.
Der Spannungssprung wird über die Platte 38509 "Bedienung und
Steuerung" erreicht. Man schaltet den dort befindlichen Schulter
zunächst auf "Einstellen" (Anfangswerte). Der Anfangswert ist, wie
man aus der Schaltung Bild 1 erkennt, durch die Referenzspannung
U f= +10 V gegeben. Der Integrator I 4 wirkt jetzt nur als Ver-
stäiker 1 : 1. Die Ausgangsspannung entspricht der Eingangsspannung,
jedoch negiert, d.h. am Punkt f werden -10 V zu messen sein.
Die Relaiskontakte sind in Bild 1 in Ruhestellung dargestellt.
(Beide Relais G und H sind unter Strom, d.h. die beiden Kontakte
G und H. haben umgeschaltet!)
Januar 1972 A 1350.1 = S.1
Bild 1:
Schaltung Einstellen
Relaiskontakte in
Arbeitstellung
gezeichnet
3. Geräte
1 Stromversorgung Typ 36013
1 Integrierer Typ 38503
1 Programmierfeld Typ 38506
1 Bedienung und Steuerung Typ 38509
4. Versuchsdurchführung
4.1 Messen Sie die Spannung am Ausgang des Integrierers I 4 in
der in Bild 1 dargestellten Stellung des Steverschalters:
U = eee V
4.2 Stellen Sie den Zeitschalter auf Platte 38305 bei I 4 in
die Stellung T = 40 s und den Feinsteller auf 0.
Schalten Sie den Schalter auf der Steverplatte 38509 auf
"Rechnen",
Messen Sie bei dieser Stellung des Zeitschalters in Abständen
von 10 Sekunden die Spannung N. an f und tragen Sie diese Meß-
spannungen in eine Reihe der Tabelle 1 ein. Der letzte Wert
kann abgelesen werden, wenn man den Schalter auf der Stever-
platte auf "Pause" stellt (Nur Relais G ist unter Strom.)
Januar 1972 A 1350.1 - S.2
P(E)K ELECTRONIC
4.3 Stellen Sie den Schalter wieder auf "Einstellen".
Wiederholen Sie die Messung mit den verschiedenen
Zeiten T = 20, 10, 5 s des Zeitschalters, und tragen
Sie die Werte ebenfalls in die Tabelle ein.
TIS T {Ss
tIs# 0 70 | 20 | 3D | 40 t|s9 0 2 4 | 6 8 | 8
Vv Vv
Ist Is
tis 0 5 10 | % | @ t |s #0 1 2 3 4 5
Vi V
4.4. Zeichnen Sie die aus der Tabelle gewonnenen Werte von
Zeiten und Spannungen in ein Diagramm, (Bild 2) sodaß
man die Funktion des Zeitgebers erkennen kann. (Ver-
schiedene Maßstäbe wählen).
Bild 2: Diagramm der zeitabhängigen Spannungen
+Uref
- Uref
Januar 1972 A 1350.1. - 5.3
4.5 Messung mit dem Elektronenstrahl-Oszillografen:
Die Blockschaltung fUr den AnschluB des Oszillografen ist
nachstehend in Bild 3 dargestellt. Da, wie man in den vor-
hergehenden Versuchen gesehen hat, bei einer Spannungen von
-10 V gestartet wird, muß die Triggeranregung im Oszillo-
grafen entsprechend eingestellt werden. Die Zeitlinie muB
also bei -10 V starten. Der ZeitmaBstab ist entsprechend
einer Zeitkonstante von 0,1 s einzustellen. Man wähle für
den ersten Versuch einen Zeitmaßstab von 10 ms/cm.
Oszillograf (Displag |
f C) Aufhellung
oo Trigger
integrierer I& JIA
Pl. 38503) Aufhellung
Platte 38509
Bild 3 Blockschaltung der Zeitmessung mit dem
Elektronenstrahl-Oszillografen
Im Rechner ist auch eine Möglichkeit gegeben, eine Aufhellung
des Bildes auf dem Leuchtschirm des Oszillografen durchzuführen.
Am Oszillograf (Typ 2002, Rückseite) befindet sich eine mit Z
bezeichnete Eingangsklemme. Auf der Steverplatte Typ 38509 ist
ebenfalls eine Buchse vorgesehen, an der der entsprechende Auf-
hellimpuls abgenommen werden kann (Bezeichnung "Oszillograf,
Aufhellung").
Da dieser Impuls ein Rechteckimpuls ist, kann die Triggerung
der Zeitablenkung des Oszillografen gegebenenfalls auch von
hier aus extern erfolgen, weil die Steuerung durch die Meß-
spannung - hier Sägezahnspannung - evtl. insbesondere bei ge-
ringen Anstiegsgeschwindigkeiten Schwierigkeiten bereitet.
Um ein stehendes Bild auf dem Leuchtschirm des Oszillografen
zu erhalten, muß hier bei der Stellung "Automatisch" des Schal-
ters auf Platte 38509 gearbeitet werden.
Januar 1972 A 1350.1 - 5.4
P(E)K ELECTRONIC
Versuchsschreibung
Allgemeines
Der Z-Sprung ist vor allem vorgesehen, um bei Aufgaben aus der
Regelungstechnik eine Störfunktion eingeben zu können. Die An-
forderungen sind
1) plötzlicher Anstieg auf eine einstellbare Höhe
(Amplitude), und zwar von Null beginnend,
2) Kenntnis des Zeitpunktes des Eintritts der
Störung während des Rechenablaufs.
Um diese Aufgabe durchführen zu können , ist auf der Platte
Typ 38504 (Summierer II) eine besondere Schaltung mit einem
Transistor vorgesehen (in Bild 1 dargestellt). Sie hat die
Eigenschaft, am Ausgang solange kein Signal abzugeben bzw.
Massenpotential zu halten, bis am Eingang eine positive Span-
nung anliegt. Wenn Massepotential am Eingang erreicht wird,
und ein Sprunganstieg angelegt wird, so springt das Ausgangs-
potential auf -15V.
Bild 1: Schaltung der Aus-
gangsstufe für den
Spannungs sprung
(Z-Sprung)
Die Ausgangsklemme ist mit Z bezeichnet. Sie ist auch zum
Programmierfeld (Platte 38506) gefuhrt.
= Achtung: Diese Klemme Z nicht mit entsprechend bezeichneten
Klemmen an Oszillografen verwechseln! =
Die Erzeugung des Spannungssprunges
Für die Erzeugung eines Spannungssprunges verwendet man einen
Operationsverstiérker in "offener Schaltung", d.h. ohne die Ver-
wendung eines Gegenkopplungswiderstandes. Schaltet man an zwei
summierende Eingänge Spannungen, die summiert werden, so geschieht
wegen der fast unendlich hohen Verstärkung folgendes:
Dann und nur dann, wenn beide Eingangsspannungen nahezu gleich,
aber entgegengesetzt sind, d.h. also om Eingang kein Potential
danunz: 1972 A 1350.2 - S.1
gegen Masse herrscht, wirkt der Verstärker. Ist das Eingangspo-
tential negativ gegen Masse, so liegt das Ausgangspotential auf
dem Potential der Betriebsspannung ( + 15 V), wird es positiv
gegen Masse, ist das Ausgangspotential auf der negativen Betriebs-
spannung, also auf -15 V. Nur in dem Augenblick, in welchem die
genannte Spannungsgleichheit (positiv und negativer Wert ergeben
Null) herrscht, tritt also der "Sprung" ein. Legt man an den Ein-
gang also eine Spannung, die vom größten negativen Wert Uber Masse-
potential hinweg auf einen immer größeren Wert ansteigt, so tritt
bei Massepotential der "Sprung" ein. Dieser Sprung ist von +15 V
auf -15 V, also negativ, bei dem geschilderten Anstieg der Eingangs-
spannung von negativen auf positive Werte.
Als zeitlich veränderliche Spannung bietet sich hier die Säge-
zahnspannung an, deren Erzeugung über den speziellen Integrator
bereits beschrieben wurde.
Nun soll der "Sprung" nicht nur bei Massepotential d.h. beim An-
legen einer Sägezahnspannung erst dann eintreten, wenn diese Masse
erreicht, sondern zu einem beliebigen Zeitpunkt. Man muß dem Sum-
mierer also eine zweite einstellbare Spannung zuführen, die man
einem Potentiometer entnehmen kann. Liegt Z.B. diese zweite Spannung
auf -10 V, so wird der Sprung gleich zu Beginn eintreten, wenn die
Sägezahnspannung bei -10 V beginnt. (Entspricht der Anfangsbedingung!).
Man kann das Potential beliebig bis +10 V verschieben und so den Sprung
zu jedem gewünschten Zeitpunkt, bezogen auf den zeitproportionalen
Verlauf der Sägezahnspannung erreichen. Das zeitliche Verhältnis,
gemessen über die Dauer eines Rechenvorganges bleibt auf diese Weise
für alle eingestellten Zeitkonstanten bestehen.
Das Prinzip der Zusammenschaltung eines Integrierers mit einem
Summierer in offenem Zustand als Komparator (Vergleicher) und der
Ausgangsstufe, nach obiger Beschreibung, ist in Bild 2 dargestellt.
*Uref.
Aus - up Bild 2: Erzeugungs
; an 02 eins Spannungs-
stufe sprunges
Summierer
SII
0 UST
Integrierer I4
Januar: 1972 A 1350.2 - 5.2
P(E)K ELECTRONIC
Zur besseren Übersicht der Wirkungsweise sind die Potential-
verhältnisse in Bild 3 zusammengestellt. Diese können bei Lösung
der weiter unten gestellten Aufgabe sehr gut demonstriert werden.
+15 V
- 10V
+ 15V
surf
(b)
- 15V
t — >
+ 15V
Uspr
in — ee ———_— --- -- -- ---+--
(c)
aol litt Pr
t — m
(d)
t start
Januar 1972
Bild 3 Impulsplan
Nebenstehendes Bild zeigt den Ver-
lauf der verschiedenen Spannungen.
Man erkennt in der Achse (d) den
Start der Zeitablenkung im Zeit-
punkt t tart’
Bei (a) läuft dann der von - 10 V
beginnende Spannungsverlauf (Süäge-
zahn) los. Er trifft am Potential
-U_ die gewünschte Spannung, die
den Sprung auslösen soll (Zeitver-
zögerung). Die Wirkung geht in der
Schaltung von +U, aus.
Bei (b) ist der Spannungsverlauf
am Ausgang des Summierers darge-
stellt.
In (c) wird der Spannungssprung
gezeigt, der in die Rechenschal-
tung abgegeben wird.
A 1350.2 - 5.3
1. Aufgabe
Der Spannungssprung, der am Ausgang der Schaltstufe auftritt,
ist auf dem Leuchtschirm eines Oszillografen darzustellen. Die
Zeitlinie ist ebenfalls auf dem Oszillografen zu erzeugen, wo-
bei die im Oszillografen eingebaute Zeitablenkung zum Zeitpunkt
t tapt laufen soll.
Die Zeitkonstante des Integrierers ist dabei auf 0,1 s zu stellen.
Der Versuch ist im "automatischen Betrieb" durchzuführen, um auf
dem Oszillografen än stehendes Bild zu erhalten. Mit Hilfe eines
Potentialmeters ist die "Vergleichsspannung" U_ zu verändern, und
somit auf dem Leuchtschirm die Verschiebung des Spannungssprungs
zu zeigen, die sich bei Veränderung der Spannung U_ im Bereich
von -10 bis +10 V ergibt. ©
2. Meßschaltung
Die Meßschaltung, soweit sie für das Verständnis wichtig ist, ist
in Bild 4 nochmals wiederholt und ergänzt. ie
Aus-
gangs- uspr Oszillograf
stufe 1
SE ©
Yi} | yi
Potentiometer Summierer II ars
Pi 38501 Pi. 38504
01 Sekunden 9
ba
@® f
-Uref © .
9 Bild 4:
Zeit „fein“ Mefischaltung
in) Integrierer 14
re Pl. 38503
—
Astabiler
Multi - )
vibrator Relais
P{.38503
Platte
38509 +5 V zum Trigger (Osz}
Oszillograf .Aufheltung”
ae “8 a. zur Aufhellung lOsz)
Januar 1972 A 1350.2 - 5.4
P(E)K ELECTRONIC
3. Gerüte
1 Stromversorgung Typ 36013
1 Potentiometer Typ 38501
1 Integrierer Typ 38503
1 Summierer II Typ 38504
1 Programmierfeld Typ 38506
1 Bedienung und Steuerung Typ 38509
1 Oszilloscop für 2 Vorgänge Typ 2002
4. Versuchsdurchführung
4.1 Aufbau der Meßschaltung
Baim Aufbau der Meßschaltung geht man nach Bild 4 vor.
Auf der Platte Programmierfeld 38506 sind folgende Ver-
bindungen herzustellen:
PIE sa S lla
TAT «es S11b
Auf der Platte Integrierer (38503) ist der Schalter fir
die Zeit auf 0,1 zu stellen, der Feinsteller ist am lin-
ken Anschlag.
Auf der Platte Summierer II (38504) ist der Ausgang f
durch einen Verbindungsstecker mit der Z-Stufe zu ver-
binden.
P 1 auf Platte 38501 auf + a stellen.
Man arbeitet im Betrieb "Automatisch". Der Multivibrator
schaltet dann abwechselnd beide Relais (G) und (H) auf die
Platte Integrierer (38503). Er stellt somit die beiden Zu-
stände "Anfangsbedingung" (30 ms) und "Rechnen" (70 ms) her.
Das geschieht periodisch.
Gleichzeitig mit dem Übergang von "Anfangsstellung" auf
"Messen" wird der Oszillograf getriggert und aufgehellt.
Die entsprechenden Verbindungen sind von der Klemme
"Oszillograf, Aufhellung" (auf Platte 38509) zum Oszillo-
grafen herzustellen.
Für die Beobachtung sind besonders zwei Vorgänge interessant:
Y I am Oszillografen liegt an Z Sprungspannung von
Platte 38504 oder
Programmierfeld
Y II am Oszillografen liegt an der zeitproportionalen
‘ Spannung u, em Ausgang I 4 f im Programmierfeld.
Januar 1972 A 1350.2 - S.5
4.2
Januar 1972
Die entsprechenden Masseverbindungen zwischen Rechner und
Oszillograf sind nicht zu vergessen. Sie werden der Uber-
sichtlichkeit halber von einer schwarzen Masseklemme des
Rechners aus hergestellt.
Hat man die Vorbereitungen nach 4.1 getroffen, so stellt man
den Schalter auf Platte 38509 auf "Automatisch". Nach den
entsprechenden Einstellungen am Oszillografen muß dann das
Zweistrahl-Oszillogramm sichtbar sein.
Man verändere jetzt am Potentiometer P 1 auf Platte 38501
das Potential und beobachte die Verschiebung des "Sprungs"
gegenüber dem Start der Sdgezahnspannung.
A 1350.2 - S,6
P(E)K ELECTRONIC
Versuchsbeschreibung
mn mu ann ee ee mm mm au mu mu
== zz zz zz 2 2
Allgemeines
Die Schaltungen der Operationsverstärker im Analogrechner sind
so bemessen, daß sie nur mit ganzzahligen Faktoren geschaltet
werden können. Um beliebige Faktoren einstellen zu können, be-
nötigt man zusätzliche Potentiometer. Da diese Potentiometer
einen Koeffizienten zu einer Größe bilden, in diesem Falle der
Spannung, nennt man sie auch "Koeffizienten-Potentiometer."
Im Rechner besteht einmal die Möglichkeit, Potentiometer beliebig
mit beiden Enden an Spannungen zu schalten (Fall a). Andere wer-
den einseitig fest an Masse gelegt (Fall b) oder an einem Ende
mit der positiven an dem anderen Ende mit der negativen Referenz-
spannung fest verbunden (Fall c).
Diese drei Schaltungsmöglichkeiten sind in Bild 1 dargestellt.
Da man den Koeffizieten mit L bezeichnet, hat man vereinfachte
Symbole nach Bild 2 eingeführt, die ebenalls für die drei Schal-
tungsarten angegeben sind.
Us Ue
a a ;
1X 1-X -1-@ Bild I
Ua Ua Ua Schaltungsmöglichkeiten
S S S von Potentiometern.
e
{a} (b)
(c)
Bild 2
Symbolik der drei Schal-
+Uret tungsmöglichkeiten von
Potentiometern. (Man achte
Ue Ua :
a @) © = darauf, daß u_ jeweils rechts
Uz . a
liegt.)
(a) (b) (c)
In nachstehender Tabelle sind die auf Platte 38501 vorhandenen
Potentjometer mit ihren Kennzeichnungen zusammengestellt.
Janvar 1972 A 1352 - S.1
Pot. Nr. Anfang Ende Abgriff
Pl... ”
PS + lef ref ans (u,) Tabelle der Potentio-
meter und ihrer An-
P 4 ...P9 an du.) an Masse] an s (uv) re pe
P10 ...P15 an du.) an (u_) an s (vu)
Alle Potentiometer haben folgende Werte (Angaben des Herstellers)
Widerstand : 2kn +3%
Linearität : + 0,25 %
Man wird für die Lösung der Aufgabe jeweils die hierfür zweck-
mäßigsten Potentiometer wählen. Bei den Potentiometern P 1 bis
P 3 achte man darauf, daß 20 Volt am gesamten Potentiometer liegen
Man erhält hier positve und negative Werte je nach Stellung des
Potentiometers.
Die Ausgangsspannung u ergibt bei den 3 Arten der Schaltung ver-
schiedene Werte, und zwar:
x)
Pl see PSs Ui =X Yes + (lex) . (-u of) = (20-1). uf
PA sow POs uU =a. U
a e
PlO;.» P15 u = u + (1-0) u
a e z
Daraus ergibt sich fir die fest geschalteten Potentiometer PI
bis P3: bei @=1 ein u =2u (bezogen auf -u__,), bei &= 0,5
‘ ; He ; ref
ein u = O und bei & = 0 ist UL = YM reF bezogen auf Masse.
Der Koeffizient & kann zwischen 0 und 1 liegen. Wenn ein genauer
Spannungswert eingestellt werden soll, so muß berücksichtigt werden,
daß der Schleifer am Eingang des nächsten Bausteines z.B. eines
Rechen-Verstärkers liegt und somit etwas belastet wird. Deshalb
sind genaue Spannungseinstellungen immer erst nach Aufbau der
Schaltung vorzunehmen, wenn die Belastung bereits angelegt ist. Für
bestimmte Zwecke genügt eine Teilung einer Spannung nicht, sondern
es wird zusätzlich eine Potentialverschiebung gefordert, was mit dem
massefreien Potentiometern möglich ist.
x) Gegen Masse erhält man wahlweise Spannungen von + U ef bis er
Januar 1972 A 1352 - 5.2
P(E)K ELECTRONIC
1a Aufgabe
Es soll nacheinander bei den drei Arten der Potentiometer die
Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Eingangsspannung auf-
genommen werden.
2; Meßschaltung
Die Meßschaltung für die drei Arten von Potentiometer
zeigt Bild 3.
Bild 3 Meßschaltung
Digital-Spannungsmesser
Ue fa Ua 0 (Achtung jeweils umpolen)
3. Geräte
1 Stromversorgung Typ 36013
1 Potentiometer Typ 38501
1 Programmierfeld Typ 38506
1 Meßinstrument Typ 38508
1 Bedienung und Steuerung Typ 38509 (wegen der Referenz-
Spannungen)
Januar 1972 A 1352 - 5.3
4. VersuchsdurchfUhrung
4.1 Schalten Sie das Potentiometer P 1 mit dem Abgriff s auf dem
Programmierfeld an den digitalen Spannungsmesser.
Messen Sie den Spannungsverlauf gegen Masse in Abhängigkeit
von der Potentiometerstellung nach folgender Tabelle:
a 1 108 | 06 | 05 | 04 | 02 | O =
Ua Volt
4.2 Schalten Sie das Potentiometer P 4 mit dem Punkt a an die
Referenzspannung + U ef! und den Abgriff s an den digitalen
Spannungsmesser.
Messen Sie den Spannungsverlauf gegen Masse in Abhängigkeit
von der Potentiometerstellung nach folgender Tabelle:
a 1 Op 106 | OS | 04 |02 0 =
Ua Volt
4.3 Schalten Sie das Potentiometer P 10 mit dem Punkt a an die
Referenzspannung + U und den Punkt e an die Referenz-
re .
spannung - Uef’ sowie den Abgriff s an den Spannungsmesser.
Messen Sie den Spannungsverlauf gegen Masse in Abhängigkeit
von der Potentiometerstellung nach folgender Tabelle:
Januar 1972 A 1352 - S.4
p@®k ELECTRONIC
Versuchsbeschreibung
Allgemeines
Für die Summierung, d.h. Summenbildung im Analogrechner stehen
Operationsverstärker zur Verfügung, deren Wirkungsweise als be-
kannt vorausgesetzt wird.
In dem für diesen Versuch zur Verfügung stehenden "Rechen-Trainer"
befinden sich zwei Platten (38502 und 38504) mit je 6 Operations-
verstärkern, die bereits als Summierer geschaltet sind. Während bei
8 Verstärkern mit je 5 Eingängen feste Verstärkungen vorgegeben
sind, nämlich 3 Eingänge mit 1 : 1 und weitere zwei Eingänge mit
1 : 10 geben 4 Verstärker die Möglichkeit, die Verstärkung durch
äußere Widerstände im Gegenkopplungszweig (R_) zu verändern. Die
Eingangswiderstände sind gleich groß, wie die bei den fest ver-
drahteten Verstärkern, so daß sich die Verstärkung, abgesehen vom
dem gewählten Wert, bei drei Eingängen im Verhältnis zu den beiden
anderen wie 1 : 10 verhält.
In Bild 1 ist ein solcher Verstärker im Prinzip mit den für die
Verwendung wichtigsten Werten aufgezeichnet.
g Bild 1: AuNere Schaltung der
EE —— Ro |
Summierer
7 eee u
R
Eı b
E; c OR A
Ewd
Bs oe
OR OR S1...S12
Die Eingänge E, bis E, sind bei allen 12 Verstärkern mit den
kleinen Buchstaben a Bis e bezeichnet. Der Ausgang A hat die
Bezeichnungf. Bei den Summierern mit variabler Verstärkung
(S 5, S 6 auf Platte 38502 und S 11 und S 12 auf Platte 38504)
ist noch der Eingang E,(8) am Summierpunkt zugänglich.
Da alle Summierer Uber die Bedieneinheit geschaltet werden,
sind dort die entsprechenden Bezeichnungen gewählt, d.h. Kenn-
zeichnung des gewählten Summierers mit S 1 bis S 12 und Kenn-
zeichnung der Anschlüsse mit a bis g.
Januar 1972 A 1353.1 = S.1
Theorie des Summeriers
Der Summierer setzt sich aus einem Rechen-Verstärker und einer
äußeren Beschaltung zusammen. Der Rechen-Verstärker weist folgende
charakteristischen Merkmale auf:
1. Er hat eine sehr hohe Eingangsimpedanz, was zur Folge hat, daß
der in ihn hineinfließende Strom sehr klein ist, bzw. gleich Null
gesetzt werden kann.
2. Er hat eine sehr hohe Verstärkung, sodaß für eine Vollaussteue-
rung immer nur eine sehr sehr kleine Ausstevergröße am Eingang
vorhanden sein muß, d.h. der direkte Eingang (Summierpunkt) kann
immer mit Null Volt betrachtet werden.
3. Er weist eine Phasenverschiebung von 180° zwischen der Ein- und
: Ausgangsspannung auf, d.h. die Polarität dreht sich um.
4. Er hat eine niedrige Ausgangsimpedanz.
Auf Grund dieser Merkmale gelten folgende vereinfachten Überlegungen
(siehe Bild 2).
u mm _ Io — m Bild 2 : Strom-
rend — und spannungs-
um! I, |S verlauf im
Summierer
_ [71 3
Gut © OÖ
Die Summe der Ströme ergibt sich zu:
I, + I, +I, + I, = 0
3
Da der Summierpunkt S spannungsmäßig auf Null liegt, ergibt sich:
U, u U
U = -R G+ +)
° oN 2 "3
Die Ausgangsspannung ist also nur von den Eingangsspannungen und
der äußeren Beschaltung des Rechen-Verstärkers abhängig. Die übrigen
Werte des Rechen-Verstürkers haben keinen Einfluß. Wählt man für die
Verstärkungsfaktoren einfache geradzahlige Werte, so hat man eine Uber-
sichtliche Anordnung und erreicht zudem eine größere Genauigkeit der
Schaltung, da Präzisionswiderstände verwendet werden können.
Januar 1972 A 1353.1 - S.2
P(E)K ELECTRONIC
1, Aufgabe
Eine Rechenschaltung für folgende Gleichung soll entworfen werden:
U = -(U, +2 U, + 20 U,)
Um diese Aufgabe zu lösen,muß man noch wissen, daß durch
Parallelschalten von Eingängen andere Faktoren in der Ver-
stärkung zu erzielen sind. Schaltet man beispielsweise zwei
Eingänge mit jeweils die Faktor 1 parallel, so ergibt sich
eine Verstärkung für diesen Summanden von 2. Auf dieser Art ist
die Verstärkung herstellbar.
Man beachte, daß die Summierer also nichtgleichwertige Summanden
enthalten, sondern einerseits durch die festen Faktoren gekenn-
zeichnet sind, andrerseits durch Parallelschaltung noch verändert
werden können.
Es sei an dieser Stelle noch bemerkt, daß eine weitere Variation
der Faktoren durch vorschaltbare Potentiometer, die sich auf einer
besonderen Platte befinden, erzielt werden können.
Die gewünschten Eingangsspannung können entweder Gleichspannungen,
entsprechend statischen Werten oder zeitlich veränderliche Spannungen
sein.
Um den Versuch durchzuführen, muß man die geforderten Spannungen
zur Verfügung stellen. Es soll ein Versuch mit Gleichspannungen
durchgeführt werden.
Wichtig ist, daß die Verstärker nicht Uberstevert werden dürfen,
d.h. die Maschinenspannung von 10 Volt darf an keiner Stelle
überschritten werden. Da auch die Ausgangsspannung nicht größer
als 10 V sein darf, muß man die Eingangsspannungen entsprechend
wählen.
Um aus der Referenzspannung für diesen Versuch "Rechen"-Spannungen
zu erhalten (die man natürlich jederzeit auch äußeren Quellen ent-
nehmen könnte), muß eine Spannungsteilung vorgenommen werden.
Es ist die Aufgabe, hierfür seen ug von der Platte 38501 zu
verwenden. Jeder der drei Spannungen U, und U, soll also ein
Potentiometer zugeordnet werden. Die Phtengionete? geben in jedem
Fall eine Teilspannung der Maschinen. oder Referenzspannung ab, die
man mit griechischen Buchstaben bezeichnet.
Januar 1972 A 1353.1 - S.3
2. MeBschaltung
Die Gesamtschaltung aus der Aufgabenstellung heraus ist in Bild 3
dargestellt. Dabei sind die zu wählenden Potentiometer und Summierer
der Einfachheit halber angegeben. Gemessen werden die Spannungen
mit dem Analog- oder Digitalmesser Platte 38508, von dem aus die
jeweils gewünschten Meßverbindungen zu dem Programmierfeld her-
zustellen sind.
+Uref O——* = Us
a
Uo
Teer
[FJ
a Ua
Le (©), Up
Bild 3: Zusammenschaltung gemän der Aufgabenstellung
3. Geräte
Vom Rechner sind erforderlich die Platten:
1 Stromversorgung Typ 36013
1 Potentiometer Typ 38501
1 Summierer I Typ 38502
1 Programmierfeld Typ 38506
1 MeBinstrument Typ 38508
1 Bedienung und Steverung Typ 38509
4. Versuchsdurchführung
4.1 Schaltung
Nach Bild 3 ist die Zusammenschaltung auf dem Programmierfeld
vorzunehmen. Von der Referenzspannung werden die Meßspannungen
abgenommen und in den Potentiometern geteilt. Die Teilspannungen
werden den zum Teil parallel zu schaltenden Eingängen des Sumnie-
rers zugeführt. Der Ausgang des Summierers wird für den negativen
Januar 1972 A 1353.1 - 5.4
P(E)K ELECTRONIC
Pol des Analogmessers bereitgehalten.
Der Analogmesser wird zunächst für die Überprüfung der Teil-
spannungen bereitgehalten. (Kleine Teilspannungen (unter 1 Volt)
miBt man zweckmäßig mit dem Digitalmesser).
4.2 Ansatz für Spannungen
Um Ubersteverungen zu vermeiden, kann man zunächst folgende
Spannungen annehmen:
4.3 Messung
Stellen Sie die geforderten Spannungen ein und kontrollieren
Sie diese an den Eingangspunkten des Summierers einzeln nach.
Messen Sie mit der Schaltung Bild 3 die Ausgangsspannung.
4.4 Wählen Sie weitere Spannungswerte, auch negative, für die
Kontrolle der Rechenschaltung und tragen Sie diese nach folgen-
dem Schema in eine Tabelle eins
Nr. U, U, U, U Alle Spannungen
in Volt
Om} Se] oO} hp] —
Bemerkung: In der Schaltung auf dem Programmierfeld mUssen im
Falle negativer Spannungen die Stecker auf die negative Referenz-
spannung gesteckt werden.
Man kann auch Potentiometer verwenden, die zwischen positive
und negative Referenzspannung gelegt werden, um die Aufgabe in
ihren Werten ohne Umstecken variieren zu können.
Januar 1972 A 1358.1 - S.5