Kurzbeschreibung: Hybrider Präzisionsanalogrechner RA770
V
Kurzbeschreibung
Hybrider
PrddsionsanaIogreclrner
RA 77O
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Seite
Allgemeines
2
RA 77O-Uberblick
5
RA 770-Profil
7
Rechenelemente
8
Programmierung
17
Bedienungund Steuerung
19
Ein-/Ausgabe
25
Aufbauund Bestuckung
30
Einsatzmoglichkeiten
35
S,ervice
39
TechnischeDaten
riften
Vertriebsansch
41
' 4 5
Allgemeines
Der Analogrechner hat sich trotz starker Konkurrenz durch den Digitalrechner einen festen Platz bei der Losung technischer Probleme erworb en.
Sein Einsatzist ldngst nicht mehr auf den klassischenAnwendungsbereich
der Regelungstechnikbeschrdnkt.Aus einem elektronischen Geriit, das
nur von Elektrotechnikernzu verstehen und zu bedienen war, hat er sich
schnell zu einer Rechenmaschineentwickelt,die, heute in vielen Gebieten
der Wissenschaftund Technik und nicht zulelzt auch zur Behandlungvon
rein mathematischenAufgaben eingesetztwird.
Neue Bedeutung erhielt er seit einigen Jahren durch die Moglichkeit
der Kopplung mit einem Digitalrechnerzu einem hybriden Rechnersyste,m,
welches die Vorteile beider Rechnertypenmiteinanderverbindet und neue
Anwendungsgebieteerschlossenhat.
Der Analogrechnerunterscheidetsich in Aufbau und Wirkungsweise,vofft
Digitalrechnerdurch folgende wesentlicheEigenschaften
:
grdBen durch elektrische Spannungen dargestellt. Die Datenausgabeerfolgt hierbei entweder in Form von Kurven tiber Oszillographen, XY'
Schreiber bzw. Mehrkanalschreiberoder digital tiber ein Digitalvoltmeter
nach entsprechenderUmwandlungder analogen MeBgroBein eine digitale
l n f ormati on.
) Das eigentliche Rechenwerk des Analogrechners besteht aus
einer Vielzahl einzelner selbstdndiger Rechenelementewie Integrierer,
Summierer, Multiplizierer,Potentiometer,Funktionsgeneratorenu. a.
Zusammenschaltender Ein- und Ausgdnge dieser Rechenelementeauf
einem Programmierfeld,welches an der Frontseite des Analogrechners
g u t zugdngl i changeordnet i st.
) Die Verarbeitungdes jeweiligen Programms erfolgt zeitlich parallel, da alle an der Losung der Aufgabe beteiligten Rechenelemente
gleichzeitigarbeiten.
Dies bedeutet,daB die benotigte Rechenzeitunabhdngigvorn Umfang des
jeweiligen Problems ist.
) Durch einfaches Variieren der vorgebbaren Rechengeschwindigkeit und Rechenzeitlassen sich Zeitraffung und Zeitdehnung erzielen,
was sich vorteilhaft bei der Simulation dynamischer Systeme anwenden
taBt.
) Der Analogrechner verftigt riber das bereits schon erwdhnte
spezielle Rechenelement:,,lntegrierer",welches eine direkte, kontinuierliche Integrationund Differentiation- ohne den Umweg tiber numerische
Verfahren - gestattet. Diesem Vorteil gegenriber dem Digitalrechner verd ankt der A nal ogrechnersei ne besondereS tel l ung.E r i st i mm er dor t bevorzugt anwendbar, wo Integrationen und Differentiationen notwendig
werde,n.Hieraus lassen sich folgende Anwendungsgebieteableiten:
. Gew ohnl i chel i neareund ni chtl i neareD i fferenti al gl e ichungen
und
Systeme solcher Gleichungen.
" In gewissen Grenzen partielle Differentialgleichungen.
. Simulation dynamischerSysteme, die sich durch Differentialgleichungen beschreibenlassen.
hat schonsehr frtih die Bedeutungder elektronischen
AEG-TELEFUNKEN
Analogrechnererkannt und bereits 1955mit eigenen Entfricklungenauf
diesemGebietbegonnen.
Seitherwurden diese Produktestdndig weiterentwickeltund verbessert.
Das sichertdem AnwenderausgereiftebewdhrteTechnikund Funktionsttichtigkeit.
eine kompletteAnalogkann heutedem Interessenten
AEG-TELEFUNKEN
anbieten.
und Herstellung
aus eigenerEntwicklung
rechner-Familie
Das GerdteprogrammumfaBtneben dem HybridenPriizisionsanalogrecfrner RA 770, welchenwir mit dieser Schriftvorstellenwollen, die Tiscft'
analogrecfiner-TypenRA 710 und RA 742 sowie das Hybride Recfrnersystem HRS860.
lm In- und Auslandsind bereitsca. 500Anlageninstalliertund habensich
und Technikbewdhrt.
auf vielenGebietender Wissenschaft
Hybrider Prdzisionsanalogrecfiner RA 770
RA77O- Uberblick
Der Hybride Priizisionsanalogrechner RA 770 ist ein universell einsetzbarer, volltransistorisierter 1OV-Analogrechnerder Genauigkeitsklasse
0,010/o mit einem Maximalausbau von 142 Rechenverstdrkern, 10 Komparatorverstdrkern und 84 Koe,ffizientenpotentiometern.
Seine technische und systemmdBigeKonzeption beruht auf umfangreichen Untersuchungenriber Schwerpunkteder Analogrechner-Anwendungen und wirtschaftlichenEnryeiterungsmoglichkeiten.
Beginnend mit einer einfachen, kostengrinstigenGrundausstattunglaBt
sich der Rechnerumfangtiber den Maximalausbaueines RA 770 hinaus
bis auf insgesamt 3 RA 77O-Einheitenenryeitern.Es sind dann z. B. 426
Rechenverstdrker,
davon 90 |ntegrierer verfrigbar.Rechenkomponenten in
steckbarer Ausfuhrung bzw. Einschubtechniksowie eine bereits frir den
Vollausbau vorverdrahteteGrundeinheit machen dies auf einfache Weise
moglich.
Durch Verwendung einer Referenzspannungvon 10 Volt zusammen mit
einem giinstigen Aufbau, wird die erwrlnschte hohe Bandbreite der Rechenelemente erzielt. Der Vorteil geringen Leistungsbedarfsund damit
der Wegfall jeglicher Klimatisierungzeichnet den RA 770 wie alle AEGTELEFUNKEN-Analogrechner aus.
Die moderne Schreibtischformbietet ein Maximum an Bequemlichkeitund
Bedienungsfreundlichkeit
bei zweckmdBigerAnordnung und bester Ubersicht fi.ir alle Bedienungselemente,
Anzeigeeinrichtungenund Ausgabegerdte. Kein Teil des Rechners liegt bei Sitzposition des Programmierers
o b e rh a l b sei ner A ugenh6heund auB erhal bsei ner R ei chw ei te.
Die Bezeichnung hybrider Prdzisionsanalogrechner
weist bereits darauf
hin, daB der RA77O mit frei programmierbarenDigitalelementenzum Aufbau von Steuerprogrammenbestrickt werden kann. Dies bedeutet eine
weitgehende Automatisierungdes Programmablaufs.
Bereits bei der Systemkonzipierungwurde die Einsatzmoglichkeit in
einem hybriden Rechnersystembertlcksichtigt.
Uber das Hybride Koppelwerk HKW 860 laBt sich der RA 770 mit dem
AEG-TELEFUNKEN-eigenen
DigitalrechnerTR86 zum Hybriden Rechnersystem HRS 860 zusammenschalten.
Ftir dieses System steht eine umfangreicheund ausgereifte Hybrid-Software zur Verfrigung,welche eine Programmierungauf problemorientierter
Sprachebeneerlaubt.
Eine ausfrihrlicheDokumentation ermoglicht leichtes und schnelles Einarbeiten und gibt wertvolle Hinweise auf die vielfdltigen Einsatzmoglichkeiten.
RA 770
BLOCKSTRUKTURDES HYBRIDENPRAZISIONSANALOGRECHNERS
RECHENELEMENTE
EIN_/AUSGABE
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HYBRIDES
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B E D I E N U NUGN DS T E U E R U N G
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RA 77O- Profil
System
o Flexibel ausbaufdhig vom einfachen Analogrechner bis zum hybriden Rechnersystem.
o 10V-Technikgarantiert groBe Bandbreite der Re,chenelemente.
o Geringer Leistungsbedarf von ( t fW erUbrigt Klimatisierung und erlaubt AnschluB
an normales 220 V/50 Hz-Netz.
o Vorverdrahtet ftir Vollausbau mit Rechenkomponenten in steckbarer AusfUhrung bzw.
Einschubte'chnik.
o Bis zu 2 Nebenrechner vom Haup,trechneraus steuerbar; das bedeutet Verdreifachung
de's Rechenelemente.Umfanges.
a Parallelschaltmoglichkeitvon max. 3 Tischanalogrechne'rnRA 710, RA 741 oder RA 742.
o Austauschmoglichkeit der nichtline,aren Reche,neleme'ntezwische'n RA 770 und den
TischanafogrechnernRA 710, RA 741 oder RA 742.
G rundgerdt
o Zentrale und freie digitale Steuerung de'r Rechenabldufe.
o 9 fest verdrahtete,Rechen- und Pr0fprogramme durch Tastendruck wdhlbar.
o Alle Integrierer iibe,r den Digitalzusatz einzeln ste,uerbar.
o 6 digitale Ze,itgeber, davon 4 in je zwei Dekaden oder ein Zeitgeber in 4 Dekaden
einstellbar.
O Betrie,bsarten-und Programmwahl sowie automatische Einstellung der Servopotentiome'ter durch Tastenvorwahl.
Kontinuierliche Verstellbarkeit der Servopotentiomete'r in allen Betriebsarten unabhiingig vom automatischen Einstellvorgang.
G e t r e n n t e , a u s w e c h s e l b a r eA n a l o g - u n d D i g i t a l - P r o g r a m m i e ' r f e l d ezt u r P r o g r a m m i e rungserleichterung und wirtschaft|ichen Rechnerenrueite'rung.
Voll abgeschirmtes Analog-Programmierfeld sowie Programmierschniire und Stecker
gewdhre'n gute Ubersprech-Ddmpfung.
O D i g i t a l z u s a t zi n d i v i d u e l l b e s t t i c k b a r m i t e , i n e rg r o B e n A n z a h l v o n D i g i t a l e l e m e n t e n .
o
o
o
Rechenelemente
o Aufbau der Rechenele,me,ntein Silizium-Planar-Te,chnikgewdhrleistet ausgezbichnetes
Rausch- und DrifWerhalten.
o Reche'nverstdrkermit 550 kHz Bandbreite, hoher Langzeitkonstanz und kurzer Erholzeit nach Uberrsteue,rung.
o Rechenve,rstdrker,Potentiometer und Re,ferenzspannunggege,n Uberlastung durch au-
tomatische Strombegrenzung geschiitzt. Kein Auswechseln von Sicherungen notwe,ndig.
O A l l e I n t e g r i e r e r u m s c h a l t b a r a l s l n t e g r i e r e ' r / k o m p l e m e n t d rIen t e g r i e r e r , S p e i c h e r / k o m plementdre,Speicher, Summierer und otfene Verstdrker.
o Spezie,lle Integrie,rer zur Verwendung als Track/Store-Einhe'itenmit extrem kle,iner
o
Folgezeit-Konstante und ausgezeichne,te,nHalte-Eigenschaften. Umschaltbar als Summiorer.
Alle lntegrierer mit elektronischen Steuerschaltern (Feldeffekt-Transistoren)und max.
4 Zeitkonstanten.
o Alle lntegrier-Kondensatoren te,mperaturkompensiert.Keine, Thermostat-Stabilisierung
notwendig.
o Spezieller Rauschgenerator mit ausgezeichne'te'rNormalverteilung und Leistungsdichte
sowie hoher Bandbreite.
a Spezie'ller Resolver ftir Koordinaten-Transformation und Koordinaten-Dre'hung.
a Schnelle Komparatoren, wahlwe,ise mit ele'ktronischen oder mechanischen Komparatorschalte,rn.
o Komparatorschalter auch als Digital-Analog-Schalter direkt von Digitaleleme,nten
steuerbar.
o -Festverdrahtete
Schieberegister und Zirhler. vorwiirts- und rtickwdrtsschiebend bzw.
zdhlend.
Ein-/Ausgabe
o Eingebautes Digitalvoltmete,rmit 4-stellige,rAdreB- und &stelliger Werteanzeige.
O Digitaldrucker zur ProtokolIierung der Dig italvoltmete,r-Anzeige.
o Eingebaute,r Zweistrahl-Speicheroszillograph mit ums,chaltbarerBandbreite und weitre,ichenderZeitbasis.
O XY-Schreiber im Schubfach zur funktionsgere,chte,nHandhabung.
o Me,hrkanalschreiber anschlieBbar.
o Elektronisches Laufzeitgerdt zur Erweiterung der Anwendungsmoglichkeiten.
o H y b r i d e s K o p p e l w e r k z u m A n s c h l u B a n A E G - T E L E F U N K E N - D | g i t a l r e c h e n s y s t eTmR 8 6 .
Rechenelemente
Der Hybride PrdzisionsanalogrechnerRA 770 vertigt dank seiner universellen Veruvendbarkeitriber alle linearen, nichtlinearen und digitalen
Rechenelemente,wie sie ftir das analoge und hybride Rechnen benotigt
werden.
Diese Rechenelementezeichnen sich durch groBe statische und dynamische Genauigkeit aus und erlauben hohe Rechengeschwindigkeiten.
BesonderesAugenmerk wurde auch auf die Gebrauchsfreundlichkeit
und
Zuverliissigkeit gelegt (Tabelle der wichtigsten Kenndaten siehe unter
Kapi tel ,.Techni scheD aten" ).
Lineare Rechenelemente
Recfienverstdrker
Der Rechenverstdrker ist der wichtigste Baustein eines Analogrechners.
Seine Eigenschaftenbestimmen in starkem MaBe die statische und dynamische Genauigkeit nicht nur der linearen Rechenoperationenwie Addition und Integration, sondern sie sind auch wesentlich frir zahlreiche
n ichtlineareRechenoperationen.
lm RA770 kommen Rechenverstirker verschiedener Ausfrihrungen zur
Anwendung,welche den jeweiligen Anforderungenspeziell angepaBtsind.
Sie sind das Produkt langjdhriger Erfahrungen in Entwicklung und Fertigung hochwertiger Gleichspannungsverstdrkerim Hause AEG-TELEFUNKEN.
Ftir alle Reche,nverstdrkerwerden besondere Verfahren gegen unkontrollierbare Spannungsschwankungenund Storspannungen (wie z. B.
Rauschen und Drift) benutzt.
Bei Rechenoperationenmit hohen Genauigkeitsanforderungenwird die
Chopperstabilisierungmit elektronischenChoppern und eigener Chopperspannungserzeugung angewandt.
Neben den chopperstabilisiertenVerstdrkern stehen sogenannte,,driftkompensierte" Verstdrk6r zur Verfrigung,welche ein weniger aufwendiges
Verfahren zur Verminderung des Nullpunktfehlersverwenden. Sie stellen
in bezug auf technischen Aufwand und erzielter Genauigkeit eine kostengtinstige Alternative zum chopperstabilisierten Verstdrker dar. Einsatzmoglichkeitensind z. B. bei einfachen Invertierungenund als Eingangsbzw. Folgeverstdrkerf0r Multiplikationengegeben.
Ein hdufig auftretender Effekt w6hrend des Rechenablaufs ist die Ubersteuerung der Rechenelemente durch Normierungs- und Schaltungsfehler. Die daher notwendige Dauer-KurzschluBfestigkeit
wird durch eine
Strombegrenzungauf den sogenannten KurzschluBstrom(s. Technische
Daten) erreicht.
Nach Beseitigung der Ubersteuerungsursacheist eine schnelle Erholzeit
der Verstdrker von Interesse. Auch hier wurden spezielle schaltungstechnische MaBnahmen angewandt. Die in den Technischen Daten angegebene Erho'lzeitbezieht sich auf eine Rtickkehr aus l0facher Ubersteuerung
auf eine SummenpunktsspannungUsp von ( 1 mV, also auf den maximalen Komponenten-Fehlervon 0,010/0.
-Y(0)
lntegrierer
Das wichtigste und ureigenste Rechenelementdes Analogrechners,der
Integrierer,ist im RA 770 mit allem notwendigen Komfort an Steuerungsmoglichkeiten, Geschwindigkeit und Genauigkeit ausgestattet, wie er
heute von einem universell einsetzbarenAnalogrechnerverlangt wird.
X
x2
Alle Integrierer sind mit elektronischenSteuerschaltern(Feldeffekt-Transistoren) ausgerristet,die eine minimale Rechenzeitvon 100 ps ermoglichen.
Al l e In te gri erersi nd durch i ndi vi duel l eU mschal tungauch al s rei ne Sum mierer einsetzbar. Um den automatischenAblauf iterativer Rechnungen
zu ermoglichen, lassen sich ferner alle Integrierer wahlweise als Integrierer/komplementdre Integrierer bzw. Speicher/komplementdreSpeicher umschalten.
Frir jeden Integrierer stehen 4 Ze'ilkonstantenzur VerfUgung,die sowohl
individuell als auch zentral durch Tastendruck (,,10x schneller"-Taste)
auf den ndchstkleinerenWert (ndchsthohererIntegrationsfaktor)umschaltb a r s i n d . D i e B esonderhei tdi eser ,,10x schnel l er" -Tastei st, daB auBer
der Umschaltungauf den ndchsthoherenIntegrationsfaktorauch die Zeitintervalleftir die Pause-,Rechen- und Haltezeitenum den Faktor 10 verkilrzt werden, so daB sich auf einfache Weise eine Zeitraffung bzw. Zeitd e ,h n u n gerzi el enl dB t.
Bei Verwendung des Digitalzusatzesergeben sich weitere Moglichkeiten
:
der Integrierer-Steuerung
- Ei n z e l steuerbarkeial
t l er tntegri erer i n max. 30 Gruppen unabh dngig
von der zentralen Steuerung
- Automatische Zeitkonstanten-Umschaltung(,,10x schneller"-Umschalunabhdngi gvonei nander
tu n g ) f ur zw ei Integri erergruppen
- AutomatischeZeitkonstanten-Umschaltung
in beliebigen Stufen ftir:
a) alle Integrierergleichzeitig
b) max. 6 verschiedenelntegrierergruppenunabhdngigvoneinander
- Start eines neuen Rechenzyklusnach Rechenhaltinnerhalb von 10 ps.
Die Integrier-Kondensatorenhaben durch ein besonderes Verfahren der
Temperatur-Kompensation vernachliissigbare Temperatur-Koe{fizienten.
Es ist daher keine Thermostat-stabilisierungnotwendig. Jeder Konciens a to r i s t i ndi vi duel labgl ei chbar.
-Y(0)
x1
x2
Speicher (Track/Store)
Frir besonders hohe Anforderungenan die Folge- und Halteeigenschaften
steht ein spezieller Integrierer zur Verftigung,welcher nach dem Prinzip
arbeitet. Mit diesem Integrierer lassen sich beder 3-Schalter-Steuerung
vorzugt Speicher (Track/Stoi+'Einheiten)realisieren.
Ein normaler Integrierer-und Summiererbetrieb,wie oben beschrieben,ist
a u c h h i e r mogl i ch.
Summierer/Urnkehrer
D i e Su mmi ererund U mkehre' rbe,stehenjeweils aus dem vorgehend beschriebenen Rechenverstdrkerund ei nem zugehori genW i derstan dsnet zwerk.
Die Gtite dieses NetzwerkesbeeinfluBtstatischeGenauigkeit,Bandbreite,
Phasenfehlerund Stabilitdt des Summierers bzw. Umkehrers wesentlich.
0/o
Daher haben die Netzwerkwiderstdndeeinen Fehler von max. t 0,01
u n d s i n d i nnerhal bei nes N etzw erkesausgesucht,so daB der Feh ler innerhafb eines Netzwerkes auf < 0,005o/o reduziert werden konnte.
V orgenommen,w as ei nen ZuF e rn e r wurde ei ne P hasenkompensati on
wachs an Stabilitdt und Bandbreite bedeutet.
Die Netzwerkwiderstdndeerlauben je nach Beschaltung die Bewertung
d e r E i ngangsgroB emi t den Faktoren 1, 10 und 0,1 (si ehe auch Kapit el
,,Aufbauund Bestilckung").
Koeffizientenpotentiometer
Die Koeffizientenpotentiometer als Hand- oder Servopotentiometer
ausgefrihrt - sind zehngangig. Es sind sowohl geerdete (ein Ende des
Widerstandes liegt fest an Rechenerde) als auch erdfreie Potentiometer
am Analog-Programmierfeldverfrigbar. Um eine Beschddigungdurch zu
hohe Strombelastungzu vermeiden, ist jedes Potentiometer durch eine
Strombegrenzungslampe,welche einen zerstorungsfreienUberlastungsschutz darstellt, abgesichert.
Alle Hand-Koeffizientenpotentiometererlauben eine hochgenaue Einwelcher mit einem Sperrstellung durch einen Prdzisions-Einstellknopf,
hebel gegen unbeabsichtigtesVerdrehen gesichert werden kann. Eine
mechanische Kopptung von jeweils 2 Potentiometern ist ftir insgesamt
4 Potentiome,tervorgesehen (Tandem-Potentiometer).
Jedes Seruo-Koeffizientenpotentiometerhat einen Einstellmotor, ein Getri e be und ei ne R utschkuppl ung.l m H i nbl i ck auf ei ne hohe L ebensdauer
von Motor und Potentiometerwurde die mittlere Einstelldauerauf einen
Wert von 1,5 s festgelegt.
Nichtlineare
Rechenelemente
Schneller repetierenderoder iterierenderBetrieb stellt auch an die nichtl i n earen R echenel ementew i e Mul ti pl i zi ererund Funkti on sgeberhohe
Anforderungen hinsichtlichder Bandbreite. Aus diesem Grund bestehen
wodie vorgenannten Elemente aus Widerstands-Dioden-Netzwerken,
durch die Bandbreite im wesentlichenvon den vor- bzw. nachgeschalteten Rechenverstdrkernbestimmt wird.
Da die Genauigkeit dieser Netzwerke stark von den Temperatur-Koe'ffizienten der venruendetenDioden und Widerstinde abhdngt, werden bei
allen Rechenelementenbesondere Temperatur-Kompensationsverfahren
angewandt.
Multiplizierer
Mul ti pl i zi erenu nd Q uadr ieD er Mul ti pl i zi erer,der di e R echenoperati onen
ren (direkt) sowie Dividieren und Quadrat-Wurzelziehen(zusammen mit
einem offenen Verstdrker) erlaubt, arbeitet nach dem Zwei'Parabel-Verfahren. Die Nachbildung der Parabel erfolgt durch 16 vorgespannte
Diodenstreckenje Parabelast.
Quadratfunktion
Wird nur die Funktion der Quadratbildunggewtinscht,steht eine Quadrat- - X2\ zur Verftigung,welche
funktion in 2 Ausfi.rhrungen(Y : + Xt, Y
eine vereinfachte, kostengrinstigeVariante des Multiplizierers darstellt.
Feste Funktions-Netzwerke
Frir hdufig vorkommende Funktionen stehen spezielle feste FunktionsNetzwerke zur Verftigung. lm RA77O konnen Sinus', Cosinus', Arcus
Sinus- u nd Logaritfunus'funktions-Netzwerke ei ngesetzt werden. (s. Ubersicht der festen Funktions'Netzwerke)
10
DER FESTENFUNKTIONS-NETZWERKE
UBERSICHT
Funktionbzw.
am
AusgangsgroBe
FolgeVerstdrker
Bereichder
X
EingangsgroBe
Y=sinfX
-1<X<+1
Nachbildung
mi t .
Diodenstrecken
Kennlinie
,r
+1 X
2x1O
-1
I
+l
Y=sinzrX
-1<X<+1
+1 X
2x1O
-1
Y=cosfX
-1<X<+1
-1
+1 X
2x1O
-1
v
Y=coszrX
-1<X<+1
+
-1
X
2x1O
-1
y =+arcsinX
- 1 < X < +1
+1 X
2x 7
-1
Y1
+1
Y r = * * * , - 1 o o x )l
-1<X,(-0,01
v, = -tlg (+ 100X,) + 0,01< x2-<+ 1
5
Xt -1
5
Universal-Knid<funktion
Frir spezielle nichtlineare Schaltungen steht die aktive Universal-Knickzur Verfi.igung:
fu nkti on mi t fol genden E i nsatzmogl i chkei ten
. D oppel begrenzung
. B etragsbi l dung
" Tote Zone
. Schriige Hysterese
Durch den Einsatz von integrierten Verstiirkern, die eine ldealisierung
der Dioden-Anlaufcharakteristikbewirken (sog. aktive Dioden), ist die
h ochgenaueE i nstel l ungvon K ni ckspannungenm6gl i ch.
Bei allen Funktionen konnen pro Karte positive und negative Eingangss p annungenvonei nanderunabhi ngi g an j e zw ei ei ngebaut enPot ent iometern (Grob- und Feineinstellung)geregelt werden. Eine externe Einstellung riber Servo- oder Handpotentiometerist durch einfaches Umschalten moglich.
Am Beispiel der Begrenzung bedeutet dies: Es sind Maximalwerte im
positiven und Minimalwerte im negativen Bereich unabhdngig voneinander vorgebbar.
Die pro Karte vorhandenen 2 Knickspannungenlassen sich auch fiir die
Begrenzungei ner ei nzi gen Funkti on koppel n.
D arri ber hi nausgehendespezi el l e ni chtl i neare Funkti onen konnen m it
Hilfe von offenen Verstairkern,erdfreien Potentiometern, Kondensatorsteckern, Diodensteckernund Komparatoren,welche alle am RA 770 verfu gbar si nd, real i si ertw erden.
Rauschgenerator
Mit dem RauschgeneratorldBt sich das Verhaltenvon Systemenbei regellosen Stdrungen (stochastischeVorgdnge) untersuchen.
Als Quelle frir die benotigte statistischschwankendeSpannung wird eine
Zenerdiode venryendet. Ein eingebauter Regelverstdrker mit nachgeschaltetem Modulator und TiefpaBverstdrker(Tschebyscheff-Filter3. Ordn ung) sorgen fri r ei ne hohe A nndherungan di e N ormal verteilung( G auBVerteilung) und konstante Leistungsdichte(von 0 bis nahezu 5 kHz) bei
vernachliissigbaremMittelwert des Rauschsignals.Ein weiterer Vorzug
dieses speziellen Rechenelementsist die hohe Bandbreite (0 . . .4,5 kHz),
wodurch auch kurzzeitig entnommene Proben des Rauschsignalsals statistisch unabhdngig betrachtetwerden dtirfen.
12
l
ll
l
_,)
Funktionsgeber
Ftir die Nachbildung beliebiger Funktionen stehen im RA 770 grundsitzlich 2 Funktionsgeber-Typenzur Verftigung, die sich im wesentlichen
durch Zahl und Verschiebbarkeitder Knickpunkte (Abszissenabschnitte)
unterscheiden.
Variabler Dioden-Funktionsgeber
D e r Va ri abl e D i oden-Funkti onsgeber
erl aubt di e N achbi l dungbeliebiger
F u n k ti o neni n al l en 4 Quadrantendurch B i l dung ei nes P ol ygonzugesm it
20 Strecken-Abschnitten.Die 20 Knickpunkte liegen im Bereich zwischen
+ 10 V und - 10 V in Abst6nden von je 1 V fest. Ftir jeden Knickpunkt ist
die Steigung der Approximationsgeradendurch ein Potentiome,tereinstellbar. Zur Erleichterung der Einstellung besitzen die Potentiometer
Feintriebefrir eine Versechsfachungdes Drehbereiches.
F ti r d i e maxi mal eS tei l hei tder Tei l geradenj e K ni ckpunktsi nd di e Wer t e
+' 1,7 ViV und + 5V/V wdhlbar. Diese Umschaltungbringt Vorteile, weil
mi t k l e i neren Maxi mal -S tei l hei ten,
di e zur D arstel l ungvon Funkt ionen
oft ausreichen,geringere Fehler durch Rauschenam Ausgang erreichbar
sind.
Einstellbare Universalfunktionen
D i e Ei n stel l barenU ni versal funkti onen
ermdgl i chendi e N achbi l d ungbel i e b i g e r Funkti oneni n al l en 4 Quadrantendurch B i l dung ei nes P o lygonz u g e s aus mehreren D i odenstreckenmi t E i nstel l ungder N ul l punkt lage,
v a ri a b l e rS tei gung und ei nstel l barenK ni ckpunkten.
Die Vorteile der EinstellbarenUniversalfunktionenliegen in der Moglichkeit, mit verschiedenenwdhlbaren Kartentypenmit 5 bzw. 6 Diodenstrekken eine individuelle Nachbildung der Problem-Funktion realisieren zu
konnen. Es lassen sich mehrere Karten miteinander koppeln, wobei normalerweise4 Karten eine Funktion bilden.
Durch entsprechende Beschaltung des Folgeverstdrkers sind maximale
Steigungenzwischen0,3 V/V, 3 V/V und mehr wdhlbar. Der Einsatzdieser
Funktionsgeber-Kartenist riberall da sinnvoll,wo der Anwender sich spezielle Funktionen nachbilden will, die tiber einen ldngeren Zeitraum unverindert bleiben sollen. Deshalb wurde bewuBt auf groBeren Bedienungskomfort verzichtet, um eine kostenglinstige Alternative zum Variab l e n D i oden-Funkti onsgeber
zu erzi el en.
Elektronischer Resolver
Mit dem ElektronischenResotverlassen sich folgende Rechenoperationen
durchfrihren:
. Koordinatentransformation
:
KartesischeKoordinaten-+ Polarkoordinaten
-*R,@
X,Y
. Koordinatentransformation
:
Polarkoordinaten+ KartesischeKoordinaten
* Xr, Yr
Rr, @
t Xz, Yz
Rz, @
. Drehung eines kartesischenKoordinatensystemsum einen vorgebbaren Winkel
. Verwendung als Rate-Resolverdurch zusdtzliche Beschaltung
mit RA 770-Rechenelementen.
Wenn der Resolver nicht ftir Koordinatenwandlungbendtigt wird:
. Durchfrihrungvon 4 Multiplikationenmit hochgenauen Parabelmul ti pl i zi erernei nschl i eB l i chU mkehrversti rker(2x2 abh dngige
Produkte)
. 6 U mkehrungen.
lm ElektronischenResolverwerden genaue und temperaturstabileDiodenFunktionsgeberund Parabelmultiplizierer verwendet. Dadurch lassen sich
groBe Bandbreiten und eine ausgezeichneteNullpunktkonstanzerzielen.
Die Genauigkeit liegt in derselben GroBenordnungwie bei hochprdzisen
Servowandlern.
13
Schalter
X
x1
x2'
xn
Komparatoren
Die Komparatoren des RA 770 unterscheidensich gegenuber dem herkommlichen Komparator durch ihre Aufspaltung in einen Komparatorverstdrker (Analog-Digital-Schalter)und zwei Komparatorschalter(DigitalAnalog-Schalter).
zu erhalten, befinden sich die
Um optimale Beschaltungsmoglichkeiten
Eing6nge des Komparatorverstdrkersund die analogen Ein/Ausgdnge
deJ Komparatorschaltersauf dem Analog-Programmierfgldund die digitalen Ausgdnge des Komparatorverstdrkerssowie die digitalen Steuereinginge des Komparatorschaltersauf dem Digital-Programmierfeld.
besteht nun die Moglichkeit,beliebige KomAm Digital-Programmier:feld
paratorverstdrkerund Komparatorschalter
direkt miteinander zu koppeln oder
mit ihren digitalen Schnittstellenin frei programmierbareSteuerschaltungen(s. freie Rechnersteuerung)einzubeziehen,
und somit eine Verbindung zwischen den analogen Rechenelementen
und Digitaleleme,nten,als typische Eigenschaft eines hybriden Analogrechners,herzustellen.
Bei Anlagen ohne Digitalzusatzsind jeweils zwei Komparatorschaltermit
einem Komparatorverstdrkerfest gekoppelt.
Ftir jeden Komparatorverst6rker oder Analog-Digital-Sc*ralter ist eine
asymmetrischeHysterese tiber ein zugeordnetes Potentiome'tereinstellzu erzielen.
bar, um eindeutige Komparator-Entscheidungen
sind so ausge'ftihrt,
Digital-Analog-schalter
oder
Die Komparatorschalter
daB sie wahlweisevom Komparatorverstdrkeroder von beliebigen Digitalelementen des Digitalzusatzesaus steuerbar sind (s. Kapitel ,,Bedienung
u nd S teuerung" ).
Alternativ zum Komparatorschalterin elektronischerBauweise'zur Erzielung kurzer Schaltzeitensind auch mechanischeKomparatorschalter(Relais) verfiigbar, wen n ideale Schalter-Eigenschaftengewi.rnscht werden.
Funktionsschalter
di enen zum manuel l enS chal tenanal oger und digit aler
Funkti onsschal ter
Si gnal e,w dbei di e E i n- und A usgA ngedi eser S chal ter am Analog- bzw.
zugdngl i chsi nd.
Di gi tal -P rogrammi erfel d
Schalten von analogen Signalen
Die entsprechendenFunktionsschaltersind rastende Umschalter
mi t K i pphebelund defi ni erterMi ttel stel l ung,
Schalten von digitalen Signalen
Diese Funktionsschaltersind Umschalter mit federnden Tasten,
welche sich im gedriickten Zustand arretieren lassen.
Schrittschalter
Es handelt sich hier um einen dekadischenZdhler mit gesteuertenRelais,
der sich besonders fiir folgende Funktionen eignet:
:
. Automatische Parametervariationen
Bei2 Parametern: max. 10 verschiedene Werte pro Parameter,
bei 1 Parameter : max. 20 Werte.
. Automatisches Anwdhlen von Rechenelementen, z. B. zum
Zwecke des,Ausdruckensvon Rechenergebnissen.
Der Schrittschalterist frei programmierbar,so daB sich am Digital-ProgrammierfeldvielfdltigeSteuerprogrammeftir o. g. Funktionenzusammenstellen lassen.
14
Digitalelemente
Si e d i e n en zum A usbau des R A 770 zu ei nem hybri den A nal ogr echner
u n d e rl auben bel i ebi geA bw andl ungenund E rgi i nzungender am zent r a(si eheauch K api tel , , Bel e n Be d i engerdtei nstel l barenR echenprogramme
d i e n u n gu n d S t e u e r u n g " ) .
Der Anwendungsbereichdes RA 77O wird dadurch betrdchtlicherweitert,
w i e s ie z. B.
d a d i e i ndi vi duel l eP rogrammi erungvon l terati onsverfahren,
notwendig
b e i d e r Losung von R andw ert- und Opti nni erungsprobl emen
w e rd e n , ermogl i chtw i rd.
d auch K api tel ,,P r ogr am U b e r e i n separates D i gi tal -P rogrammi erfel(s.
aufgefU
hrtenD i gi tal el ement ezu
nachfol
gend
di
e
l
assen
si
ch
mi e ru n g " )
d i g i ta l en S teuerprogrammenzusammenschal ten.
Mi t d i e ser A usw ahl an D i gi tal el ementenl assen si ch al l e notw e ndigen
Steuerschaltungenprogrammieren.
We i te re spezi el l e E l ementeerhdl t man durch K ombi nati onender vor ge'
h e n d g e n a n n t e nG r u n d e i n h e i t e nz ,. B . :
mi t posi ti venA usgi i ngendur ch
. U N D - bzw . OD E R -V erkntrpfungen
lnvertern
von
einfachesNachschalten
. Differentiatoren durch Zusammenschalteneines JKT/RST-Flipfl ops mi t entsprechendenV erknti pfungsgl i edern.
15
DIGITALELEMENTE
DER IM RA 770 EINSETZBAREN
UBERSICHT
Tvp
Funktion
Schaltzeichen
U m k e h r u n g e i n e sl o g i s c h e n
S i g n a l s( l n v e r t e r )
INV
NAN D2
l Eingang,
1 Ausgang
2 Eingdnge,
A
nn-nO
"U ND"-Verkniipfung( Konjunk- 2 p a r a l l e l eA u s g i i n g e
Ausgiingen
tion) mit negierten
Av...vD
a
"OD ER"-Verkniipfung (D isjunk 2 paralleleAusgiinge
Ausgdngen 4 E i n g i i n g e ,
tion) mit negierten
D
4 p a r a l l e l eA u s g d n g e
a
o
a
N A ND 4
D
NO R2
A
4 Eingdnge,
4 p a r a l l e l eA u s g i i n g e
2 Eingiinge,
o
a
N OR 4
Ausfiihrung
F l i p f l o p m i t V o r s p e i c h e r .J e n a c h
4 E i n g d n g(eR ,S , T , T )
FF
B e s c h a l t u n gu n d P r o g r a m m i e r u n g
(2 x A, Z x A)
4 Ausgiinge
a l s J K T - o d e r R S T - Fl i p f l o p
verwendbar.
MF
2 E i n g d n g e( S , T )
M o n o f l o p ( m o n o s t a b i l e rM u l t i v i b r a t o r )| m p u l s e m i t e i n e r D a c h l i i n - 2 A u s g i i n g e( A , A )
gevon 10ps - 1,2 s einstellbar
6 Steuereingdngeu. 1 Potentiometer zur Einstellung
der lmpulsliinge
4 B i t - S c h i e b e r e g i s t ef iri r
P a r a l l e l - u n dS e r i e n - Ei n s p e i cherung, vorwdrtsschiebend
4 Flipflops
SR
4 B i t - S c h i e b e r e g i s t ef iri r
P a r a l l e l -u n d S e r i e n '
E inspeicherung,vorwirts- u nd
4 F lipflops
A1
A lA l
A2
I
44
A3
I
I
l
I
V
SR2
SV
lF
T
R
SR
ZL
zL2
F r eie
Diode n
16
I
I
I
I
I
S'!
I
I
I
I
I
S'!
I
I
I
I
I
s.!
I
I
I
I
I
\
Ps
ri.ickwertsschiebend
So!
Z d h l e r , D e k o d i e r u n g1 a u s 1 6 ,
P a r aI l e l - Ei n s p e i c h e r u n g ,
vorwdrtszdhlend
4 Flipflops
Z d h l e r , D e k o d i e r u n gl a u s 1 6 ,
P a r a l l e l 'u n d S e r i e n - Ei n s p e i cherung, vorwdrts- und
riickwiirtszdhlend.
4 F lipflops
der Anzahl
z.B.zur Erweiterung
der Eingiingebei NAND2 und
NAND4
Programmierung
Das Programmierungssystemdes RA 770 ist auf einen moglichst universellen Einsatz zugeschnitten.Art und Anordnung der beschaltbarenEinund Ausgdnge der Rechenelementeauf dem Programmierfeldwurden so
gewdhlt, daB eine groBtmdglicheVerftigbarkeitfiir die verschiedenartigsten Problemlosungengewdhrleistetist.
So sind z. B. von den max. 142 Rechenverstiirkern60 Sttick als sog. offene
Verstiirker ausgefrihrt(wichtig fur implizite Rechentechniken)und werde;r
zu Integrierern,Speidurch einfache Beschaltungmit KurzschluBsteckern
c h e rn ,Summi erernoder U mkehrern.
D a d i e S ummenpunkteal l er offenenV ersti i rkerund w ei terer 10 U mkehr er
(mit fester Rtickfrihrung)ebenfalls am Programmierfeldzugiinglich sind,
lassen sich durch Hinzuschaltenvon freien Widerstandsnetzwerkenbei
d e n l n tegri erernund S ummi ererndi e Zahl i hrer E i ngdnge erhoh en und
Llmkehrer zu Summierern erweitern (siehe hierzu auch Kapitel ,,Aufbau
und Bestiickung"). Die gebriiuchlichstenSchaltungen lassen sich unter
weitgehender Verwendung von Steckern, also mit einem geringen Aufwand an Programmierschntirenrealisieren.
si nd vonei nander r iium lich
D i e Anal og- und D i gi tal -P rogrammi erfel der
g e tre n nt und ausw echsel bar.D i es bri ngt V ortei l e,w ei l dadurch z. B. unn o ti g e D oppel programmi erungenvermi eden w erden konnen. Vieif ach
w e rd e n gl ei che D i gi tal programmemi t verschi edenenA nal ogprog r am m en
auf
k o m b i ni ert,so z. B . bei A nw endungdersel benOpti mi erungsstra t egie
ramme.
verschiedene Analogprog
Au c h der umgekehrteFal l tri tt auf, w enn bei gl ei chbl ei bendemAnalogprogramm die digital programmierte Optimierungsstrategiedurch Ausgedndert wird.
wechseln des Digital-Programmierfeldes
Bei Erweiterungder Rechenanlageum Nebenrechnerwirkt sich der Vorebenfalls positeil von separatenAnalog- und Digital-Programmierfeldern
tiv aus, da die Steuerung des Programmablaufsam Nebenrechnerebenfalls vom digitalen Steuerprogrammdes Hauptrechnersaus erfolgen kann.
17
gebohrten
bestehen aus
rammierfelder Die auswechse,lbarenAnalog-Programmierfelder
Analog-Prog
sich mit Hilfe einer
die
Programmierbuchsen,
mit 1872
Metallplatten
Parallelftihrungleicht auf das Buchsenfeldauffahren lassen' Die Programmierung erfolgt mit abgeschirmtenSteckern und Programmierschntiren,
wobei das programmierfelO selbst die gemeinsame Masseverbindung
herstellt.
Die Programmierfeldersind in 10 Einzelfeldergegliedert, w_elcheuntereinandei weitgehend identisch sind. Das bedeutet eine groBe Erleichterung ftir den Anwender, da er im wesentlichennur den Aufbau eines Ein*
zelfeldes kennen muB. Die Felder weisen einen sinnvollen Farbcode ftir
die programmierbuchsenauf und enthalten eindeutige Kennzeichenftir
die Rechenelemente.
Neben den Anschltissender Rechenelementesind am Analog-Programmierfeld diverse Steuerbuchsen,freie Eingangsnetzwerke,VielfachbuchSen, beliebig verwendbare Querverbindungsleitungenzum Digital-Programmierfeld,zu Nebenrechnernoder Extern-Gerdtensowie die Leitunbereits eingebaut
!"n =, den Ein-/Ausgabegerdtenvorhanden. Ebenfalls
in einem hybriBetrieb
bei
sind die Ein-/Ausgiingefrir den Datentransfer
und BeKapitel
siehe
,,Aufbau
(Einzelauflistung
den Rechnersystem.
stri ckung" ).
Dig ital-Programmierfelder
1B
Die auswechselbarenDigital-Programmierfelderbestehen aus Kunststoff
D i e P rogrammi er unger f olgt m it
und haben 1768 P rogrammi erbuchsen.
gtinstiungeschirmtenSteckern und Programmierschnriren.Ein ebenfalls
gestatten
Buchstaben-Kennzeichen
mnemotechnische
gel Farbcode und
das schnelle Erlernen der Buchsenanordnung.AuBerdem sind diverse
Steuerleitungenftrr den Analogrechnerund die Ein-/Ausgabegerdte,Viel(2. B. zum Analogfache, beliebig verwendbareQuerverbindungsleitungen
programmierfetO)verftrgbar.(Einzel-Auflistungsiehe Kapitel ,,Aufbauund
B estti ckung" ).
ALLGEMEINE ELEKTRICITATS-GESELLSCHAFT
AEG-TELEFUNKEN
F a c h b e r e i c h In f o r m a t i o n s t e c h n i k
7 7 5 K o n s t a n z . B r l c k l e s t r a B e1 - 5
D r u c k s c h r i f t e n - N r .A P R 0 1 61 1 7 3
Nachdruck nur mit Quellenangabe gestattet
Printed in Western Germany
RA 77OC un
RA 77O C und RA 775 Analos-Prosrammierfeld
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ELEKTRICITATS.GESELLSCHAFT
lnlormationstechnik
BtddestraBe 1-5
r. N41.AA'52
Druc*scfrriften-N
Ausgabe:1173
Naclrdrucknur mit Quellenangabegestattet
Printed in Western GermanY
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'o'o'b'O"a
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T
D2772=
DPF 770
Digital-Programmierfeld
undSteuerung
Bedienung
Ftir eino moglichst effektive Problembearbeitungauf dem Analogrechner
ist neben einer groBen Auswahl an hochwertigenRechenelementensowie
g u te r P rogrammi erbarkeiei
t ne groB e V i el fal tan B edi en- und S teu er m oglichkeiten notwendig.
RA 770 in dieser
Die Leistungen des Hybriden Prdzisionsanalogrechners
l assensi ch w i e fol gt umrei B en:
Be z i e ,hung
. Zentrale Anwahl der Rechenelementezur Messung, Anzeige und Registrierung durch Ausgabegerdte
. GroBe Auswahl an fest verdrahteten Rechenprogrammen und Priifoperationen
. Zenlrale Zeitwahl und Umschaltbarkeit der Zeitkonstanten zur Einstell u n g v on R echenzei tund R echengeschw i ndi gkei t
. Steuerbarkeitdes Rechenablaufs
. Automatisches und manuelles Einstellen der Servopotentiometer
. ProblemlosesEinstellen der Variablen Dioden-Funktionsgeber
. Frdie Rechnersteuerungdurch frei programmierbare,Digitalelemente
u n d S teuersi gnal ezur bel i ebi genE rw ei terungder vorgehend genannten SteuerungsmogIichkeiten.
. Externe Rechnersteuerung(2. B. in hybriden Rechnersystemen).
Anwahl
Sowohl die zentrale Anwahl der Rechenelementeals auch die Anzeige
erfol gt di gi tal .
i h re r A u sgangsspannungen
Es lassen sich insgesamt 600 Elemente in einem Hauptrechnerund zwei
Nebenrechnern,d. h. 2OOje Rechner (Potentiometer,Integrierer,Summiere r, U m kehrer, Funkti onsgeber,MeB buchsen,V ersorgungsspan nungen)
a n w d h len.B i stabi l e K i ppschal tungen(Fl i pfl ops)spei cherndi e dur ch Tastendruck am Digital-Bediengerdtoder extern eingegebenen Anwahlp o s i ti o nen.D i e angew dhl teP osi ti onw i rd auf dem A dreB fel ddes Digit alvoltmeters (DVM) und der aufleuchtendenAnwahl-Tastaturangezeigt.
Hierbei handelt es sich um eine echte Rtickmeldung des angewdhlten
Rechenelements,d. h. nur bei vorhandenemangewdhlten Rechenelement
erscheintder zugehorige Kennbuchstabeim AdreBfeld der DVM-Anzeige.
N e b e n d er H andanw ahlsi nd auch fol gende A nw ahl artenmogl i ch :
Automatische Anwahl
D a mi t w erden bel i ebi ge R echenel ementeoder Gruppen von R echenelementen automatischnacheinanderangewdhlt.Dabei wird automatischder
Anwahltakt von 0,5 Hz aut 2 Hz umgeschaltet,wenn eine automatische
R e g i s tr i erungdurch ei nen D i gi tal druckererfol gen sol l .
Externe Anwahl
Diese Anwahlart dient haupts6chlichzum Betrieb des RA 770 in einem
hybriden Rechnersystem(2. B. HRS 860), wobei die Anwahl durch den
Digitalrechner erfolgt.
19
und
Rechenprogramme
Prufoperationen
lm Interesseeiner bequemen Programmierbarkeitist es zweckmdBig,besonders hdufig benutzte Rechenprogrammeund Prtifoperationenfestverdrahtet vorzusehen.Der RA 770 stellt hierfiir insgesamt9 Programme zur
Verftigung, welche durch einfachen Tastendruck am Digital-Bediengerdt
(si eheB i l d) w i i hl bar si nd.
Dauerrechnen
Alle Integrierer rechnen solange, bis sie durch Tastendruck oder durch
ein externes Signal in den ZUstand ,,PaUSe"Oder ,,Halten" versetzt werden.
Rechnen mit Halt
Alfe Integriererrechnen rlber eine wdhlbare Zeit und bleiben dann im Zustand ,,Halten" bis ein besonderer ,,Weiter"-Befehldurch Drticken der
Taste ,,Weite,r"gegeben wird.
Repetierendes Rechnen
Alle Integriererdurchlaufenden Zyklus Pause-Rechnen-Halten-Paus€,R echnen-H al tenusw .
Wird zusdtzlich die' Taste ,,Progr." (: externe Programmsteuerung)gedrtickt, so wird die eingeschrdnkte Einstellbarkeit der Haltezeit (siehe
Zeitwahl) aufgehoben,und es lassen sich beliebige Haltezeiten6rrsh €rntsprechend prog ramm ierte Dig italelemente'am Dig italzusatz ei nstelle,n.
Iterierendes Rechnen
Fi.ir iterative Rechenverfahrenbesteht die Moglichkeit,eine Rechenschaltung in zwei Teilschaltungenaufzuspalten,welche von zwei getrennten
Zeitgebersystemenin abwechselnderFolge gesteuert werden.
- Automat'isches lterierendes Rechnen
Zwei ge,trennteIntegrie