Analog Computers

Reference / Paper · 1963

Anwendungsbeispiele fur Analogrechner, Beispiel 1: Einige spezielle Kunstschaltungen bei Benutzung des Tischanalogrechners RAT 700

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A 7-page German-language application note (dated 15 October 1963) for the Telefunken RAT 700 desktop analog computer, labeled Beispiel 1 (Example 1) in a series of application examples. It presents special Kunstschaltungen (special circuit configurations) including differentiation with a low-pass limiting network, parabolic multiplication to compute Ye²/2 or sign(Ye)·Ye²/2, and square root extraction yielding Ya = Ye/√|Ye|, each illustrated with circuit diagrams and RAT 700 patch-panel wiring diagrams.

Manufacturer
Telefunken
System
RAT 700
Year
1963
Type
Reference / Paper
Language
German
Learning track
specific applications
Pages
7
  • RAT 700
  • Telefunken
  • application examples
  • special circuits
  • differentiation
  • parabolic multiplier
  • square root

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Anwendungsbeispiele fur Analogrechner, Beispiel 1: Einige spezielle Kunstschaltungen bei Benutzung des Tischanalogrechners RAT 700

Anwendungsbeispiele fur Analogrechner Beispiel 1 15. Oktober 1963 EINIGE SPEZIELLE KUNSTSCHALTUNGEN BEI BENUTZUNG DES TISCHANALOGRECHNERS RAT 700 Im folgenden wollen wir einige spezielle Schaltungskniffe für den Tischrechner RAT 700 angeben, die dazu dienen, Verstärker einzusparen oder spezielle Rechenoperationen durch- zuführen. Diese Schaltungen gehen über die’normale" Verwendung der Rechenelemente hinaus, sie können aber in manchen Fällen eine wertvolle Hilfe sein. 1. Differentiation mit einem Verstärker Die in der Anwendung sicherste Schaltung zum Differenzieren ist die Schaltung mit drei Rechenverstärkern (s. Abschnitt 5.3 der "Rechenanleitung für Analogrechner"). Der Nach- teil dieser Schaltung ist ihr Aufwand. Wie wir in der zitierten Rechenanleitung erwähnt haben, kann man auch unmittelbar einen differenzierenden Verstärker herstellen, wenn man Ro und C vertauscht. Bild 1 zeigt diese Schaltung. Sie besitzt die (bis auf das Vorzeichen) gleiche Übertragungsfunktion wie die Schaltung Bild 5.6 der "Rechenanleitung". Yip) __e I_ (1) X(p) k T4pT Sie besteht also aus einem idealen Differenzierglied und einem Tiefpaß. Bei der Schaltung nach Bild 1 bedeutet k= RAC und T= RC. Die Grenzfrequenz des Tiefpasses ist hier f = (2) Herausgeber: TELEFUNKEN Aktiengesellschaft - Fachbereich Anlogen Hochfrequenz - Fachgebiet Informationstecriik Elektronische Rechenanlagen - 775 Konstonz/Bodensee Nachdruck und Vervielfältigung, auch auszugsweise, bedürfen unserer Zustimmung Der für diese Schaltung benötigte Kondensator C steht in den Summierern/Integ-ierern zur Verfügung. Da die eingebauten Integrier-Kondensatoren stets mit einem Ende fest mit ei- nem Verstärkerausgang verbunden sind, müssen wir der Differentiationsschaltung immer einen der umschaltbaren Verstärker vorschalten, der seinerseits als Summierer arbeitet. Bild 2 zeigt die am Rechner zu steckende Schaltung, Bild 3 die Verbindung auf dem Steck- feld. Die Rechenschaltung ist so aufzustellen, daß die zu differenzierende Größe x am Ausgang eines Summierers/Integrierers auftritt. Der Verstärker ist als Summiere: geschal- tet; der Kurzschlußstecker zur Wahl der Integrationskonstante k_ wird entfernt. Je nach- 0 dem ob man mit k, = 1 5! oder k, = 10 a differenzieren will, verbindet man die weiße 0 0 Buchse "1" oder "10" dieses Verstarkers mit dem Ende eines der freien Potentiometer. Der Schleifer dieses Potentiometers wird mit der Buchse S eines Summierers verbunden, dx k * dt Tiefpasses nach (2) kénnen wir auch schreiben: zu dessen Ausgang - abgenommen werden kann. Für die Grenzfrequenz des wenn at der Skalenwert des verwendeten freien Potentiometers ist (( <a < 1). Für «0 geht us und die Schaltung wird instabil. 2. Spezielle Verwendung der Parabel-Multiplizierer Sehr interessante Möglichkeiten bietet der Parabelmultiplizierer dadurch, daß man mit ihm direkt die Funktion 1 Yoo "> Y|Yel (4a) oder in anderer Schreibweise y=-L (sign Y y? ‘ (4b) a 2 ee -2- Beispiel | bilden kann. Dazu gibt man nach Bild 4 die Eingangsgröße auf die Buchsen 4x und -x und verbindet die Buchsen ty und -y des Multiplizierers mit Masse. Die Funktion GI. (4) hat eine unmittelbare Bedeutung z.B. bei Regelsystemen mit quo- dratischer Abhängigkeit des Reglers. Man kann sie auch zur Quadratbildung benutzen, wenn die Eingangsgröße ihr Vorzeichen nicht wechselt. Fü <0 ist Y = 4/2 ir ys is a % Für Ye > 0 ist Yu -Y2 Besonders interessant ist aber die Schaltung Bild 5 zur Bildung der Quadratwurzel. Sie liefert die Größe Ya (Sa) oder in anderer Schreibweise Y = (sign Y.) . /| Y, | (5b) Bei dieser Schaltung darf der Radikand beliebig sein Vorzeichen wechseln; wir erhalten je nach Vorzeichen den positiven oder negativen Zweig von VY | e Auch diese Funktion spielt in der Technik eine große Rolle. Schließlich läßt sich diese Operation auch nur mit einem Verstärker und dem Multipli- zierer-Netzwerk durchführen. Bild 6 zeigt, wie hier gesteckt werden muß. Die roten Ausgangsbuchsen im Anschlußfeld des Multiplizierer-Netzwerks sind jetzt zum Eingang der Schaltung geworden. Auf eine dieser Buchsen wird über ein Potentiometer mit dem Wert @=0,5 der Radikand aufgeschaltet. Durch einen Kurzschlußstecker werden wie ’ Beispiel 1 -3- bei der normalen Anwendung des Multiplizierers die beiden Buchsen G miteinander ver- bunden. Buchsen +x und -x des Multiplizierer-Netzwerks werden mit dem Ausgang des Verstä.kers und die Buchsen +y und -y werden mit Masse verbunden. Zur Stabilisierung wird die übliche Kapazität von ca. 300 pF zwischen Ausgang und Summenpunkt des Ver- stärkers geschaltet. c Ry x(t) +f >t y (t) CAH/It 1122 | Bild 1 Differenzierendes Rechenelement Summator / Integrator ~_1 dx als Summator 9 ye ik at geschaltet k= 1 oder 10 Er | Pot.mit freiem Ende | zB 5, 10, 11 oder 16 weiße Buchsen "1" “10” AH/It 1123 Bild 2 Programmierung der Differentiationsschaltung nach Bild I mit den Elementen des RAT 700 -4- Beispiel ] I —4 pol. Stecker [AH/it 1124 | Bild 3 Verbindungen auf dem Steckfeld zur Differentiationsschaltung Bild 2 Ye YT... ]*x ty M Ya _ AH/It 1125, Bild 4 Schaltung eines Parabelmultiplizierers zur Bildung der Funktion Gl. (4) Beispiel | -5- a rT ; pg re Ye L Ya Vl ye! |; °-y, ~ 300pF . AH/It 1126 | Biid 5 Schaltung zur Bildung der Funktion Gl. (5) + elle G 2 S YIygl o Ly LL ~ 300 pF AH/It 1127 Bild 6a und b Bildung der Funktion Gl. (5) mit einem Rechenverstérker a) Symbolische Darstellung. Das Viereck soll das Multipliziernetzwerk ohne nachgeschalteten Verstärker bezeichnen. Die Ausgangsbuchsen dieses Netzwerks werden hier zum Eingang. ‘ Beispiel 1 Beispiel 1] © 300 pF TAH/It 1127, b) Verbindungen auf dem Steckfeld