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电子模拟计算机

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电子模拟计算机的前面板通常带有许多插孔(单触点插座),这些插孔允许跳线(两端带有插头的软线)创建定义问题设置的互连。此外,还有用于设置(并在需要时改变)比例因子的精密高分辨率电位器(可变电阻器)。此外,通常还有一个零中心模拟指针式仪表用于中等精度的电压测量。稳定、准确的电压源提供已知的幅度。

典型的电子模拟计算机包含从几个到一百个或更多运算放大器(“运算放大器”),因为它们执行数学运算而得名。运算放大器是一种特殊类型的反馈放大器,具有非常高的增益和稳定的输入(低且稳定的偏移)。它们始终与精密反馈组件一起使用,这些组件在操作中几乎抵消了来自输入组件的电流。代表性设置中的大多数运算放大器是加法放大器,它们对模拟电压进行加减运算,并在其输出插孔上提供结果。同样,带有电容反馈的运算放大器通常包含在设置中;他们根据时间对输入的总和进行积分。

关于另一个变量的积分几乎是机械模拟积分器的专属领域;它几乎从未在电子模拟计算机中完成。然而,鉴于问题解决方案不会随时间变化,时间可以作为变量之一。

电子模拟计算机

其他计算元件包括模拟乘法器、非线性函数发生器和模拟比较器。

电气模拟计算机中使用的电感器和电容器等电气元件必须精心制造,以减少非理想效果。例如,在交流电源网络分析仪的构建中,计算器使用更高频率(而不是实际电源频率)的一个动机是可以更容易地制造更高质量的电感器。许多通用模拟计算机完全避免使用电感器,以仅使用电阻和电容元件即可解决的形式重新解决问题,因为高质量的电容器相对容易制造。

在模拟计算机中使用电气特性意味着计算通常是实时(或更快)执行的,其速度主要由运算放大器和其他计算元件的频率响应决定。在电子模拟计算机的历史上,有一些特殊的高速类型。

通过设计函数发生器——电阻器和二极管的各种组合的特殊电路来提供非线性,非线性函数和计算可以构建到有限的精度(三或四位数)。通常,随着输入电压的增加,越来越多的二极管导通。

当补偿温度时,晶体管基极-发射极结的正向压降可以提供一个可用的准确对数或指数函数。运算放大器缩放输出电压,以便它可用于计算机的其余部分。

任何模拟某些计算的物理过程都可以解释为模拟计算机。为了说明模拟计算的概念而发明的一些例子包括使用一捆意大利面条作为排序数字的模型;一块板子、一组钉子和一根橡皮筋作为寻找一组点的凸包的模型;和字符串绑在一起作为寻找网络中最短路径的模型。这些都在Dewdney(1984)中有描述。


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