非常简单的电脑

零部件和材料

• 三节电池，每节电压不同
• 三个等值电阻器，分别在10 kΩ和47 kΩ之间

选择电阻器时，用欧姆计测量每一个电阻器，并选择三个值最接近的电阻器。对这个实验来说，精度是非常重要的!

交叉引用

电路课程第1卷第10章:直流网络分析”

学习目标

• 确定电阻网络如何作为电压信号平均器
• 举例说明米尔曼定理

原理图

插图

指令

这个看似粗糙的电路执行数学上的功能平均三个电压信号在一起，这样就完成了一个专门的计算角色。换句话说，它是一台只能进行一种数学运算的计算机:将三个量平均。

如图所示构建此电路，并使用电压表测量所有电池电压。把这些电压数字写在纸上，并将它们平均(E₁+ E₂+ E_3.，除以3)。当测量每一个电池电压时，请保持黑色测头与“接”点相连(电池侧面直接通过跨接线与其他电池相连)，并将红色测头与其他电池端接触。极性在这里很重要!你会注意到原理图中的一个电池“向后”连接到另外两个，负极“向上”。当使用连接正确的数字电表测量时，该电池的电压应读数为负值，而其他电池测量为正值。

当电压表在原理图和图示中所示的点连接到电路时，它应该记录三组电池电压的代数平均。如果选择电阻值彼此非常接近匹配，这个电路的“输出”电压应该非常接近的计算平均值。

如果一个电池断开，输出电压将等于剩余电池的平均电压。如果之前将拆下的电池连接到平均电路的跳线互相连接，电路将剩下的两个电压平均为0伏，产生更小的输出信号:

这种电路的简单性使大多数人不敢称它为“计算机”，但不可否认的是，它执行的是平均的数学函数。它不仅能执行这个功能，而且比任何现代数字计算机都快得多!数字计算机，如个人电脑(pc)和按钮计算器，执行数学运算的一系列离散步骤。模拟计算机以连续的方式进行计算，利用欧姆的和基尔霍夫定律出于算术目的，“答案”的计算速度与电压在电路中传播的速度一样快(理想情况下，速度为光速!)

加上被调用的电路放大器，模拟计算机网络中的电压信号可以被提升，并在其他网络中重复使用，以执行各种各样的数学函数。这种模拟计算机擅长执行数值微分和积分的微积分运算，因此可以用来模拟复杂的机械、电气甚至化学系统的行为。曾经有一段时间，模拟计算机是工程研究的最终工具，但从那以后，模拟计算机在很大程度上已经被数字计算机技术所取代。数字计算机具有比模拟计算机精确得多的数学运算的优势，尽管其理论运算速度要慢得多。

计算机模拟

SPICE节点编号示意图:

Netlist(制作一个包含以下文本的文本文件，逐字逐句):

电压平均值v1 10 v2 0 2 dc 9 v3 3 0 dc 1.5 r1 1 4 10k r2 2 4 10k r3 3 4 10k .dc v1 6 6 1 .print dc v(4,0) .end

用这个香料Netlist，我们可以强迫一个数字计算机来模拟一个模拟计算机，它将三个数字的平均值放在一起。显然，我们这样做并不是为了求数字的平均，而是为了更多地了解电路和电路的计算机模拟!

相关工作表:

• 米尔曼定理工作表