Устройство для синусно-косинусного цифро-аналогового преобразования

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНУСНО-КОСИНУСНОГО ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ , содержащее источник опорного напряжения, регистр входного кода, первый и второй умножающие преобразователи код - ток, первые выходы которых соединены с инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилите;лей , выходы которых соединены с переключающими контактами первого и второго квадрантных переключателей, управляющие входы которых соединены с выходами двух старших разрядов регистра входного кода, третий операционный усилитель,инвертирующий вход которого соединен через первый масштабирующий резистор с замыкающим контактом первого квадрантного переключателя и через второй масштабирующий резистор - с выходом третьего операционного усилителя, четвертый операционный усилитель, инвертирующий вход которого через третий масштабирующий резистор соединен с размыкающим контактом второго квадрантного переключателя и через четвертый масштабирующий резистор -.с выходом четвертого операционного усилителя , первый регистр управления. первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным соответствующими разрядными выходами регистра входного кода, а группа выходов первого регистра управления соединена с группой кодовых входов первого умножающего преобразователя код - ток,при этом выходы третьего и четвертого операционных усилителей являются выходами устройства, а между инвертирующими входами и выходами первого и второго операционных усилителей включены соответственно пятый § и шестой масштабирующие резисторы, отличающееся тем, что,, (Л с целью повышения точности за счет снижения аппаратурных погрешностей, устройствосодержит второй регистр управления, третий и четвертый квадрантные переключатели, пятый операционный усилитель, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двею надцатый и тринадцатью масштабируюсо щие резисторы, при этом выход источО ) ника опорного напряжения и выход пер00 ND вого операционного усилителя соответственно через седьмой и восьмой масштабирующие резисторы соединены с аналоговым входом второго умножающего преобразователя код - ток, второй выход которого соединен с инвертирующим входом пятого операционного усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом первого умножающего преобразователя код - ток, с переключающим контактом третьего квадрантного переключателя и через девятый масштабирующий резистор - с своим инвертирукяцим входом, выход

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2)) 3590838/24-24 (22) 05.05.83 (46) 15.12.84.Бюл.№ 46 (72) Я.N.Великсон (53) 681.3 (088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М- 489218, кл. Н 03 К 13/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 3511516/24, кл. G 06 J 3/00, 1982 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНУСНО-КОСИНУСНОГО ЦИФРО-АНАЛОГОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ, содержащее источник опорного напряжения, регистр входного кода, первый и второй умножающие преобразователи код — ток, первые выходы которых соединены с инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилите;лей, выходы которых соединены с переключающими контактами первого и второго квадрантных переключателей, управляющие входы которых соединены с выходами двух старших разрядов регистра входного кода, третий операционный усилитель,инвертирующий вход которого соединен через первый масштабирующий резистор с замыкающим контактом первого квадрантного переключателя и через второй масштабирующий реэистор — с выходом третьего операционного усилителя, четвертый операционный усилитель, инвертирующий вход которого через третий масштабирующий резистор соединен с размыкающим контактом второго квадрантного переключателя и через четвертый масштабирующий резистор †.с . выходом четвертого операционного усилителя, первый регистр управления, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным соответствующими разрядными выходами регистра входного кода, а группа выходов первого регистра управления соединена с группой кодовых входов первого умножаю его преобразователя код — ток, при этом выходы третьего и четвертого операционных усилителей являются выходами устройства, а между инвертирующими входами и выходами первого и второго операционных усилителей включены соответственно пятый и шестой масштабирующие резисторы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повышения точности эа счет снижения аппаратурных погрешностей, устройство содержит второй регистр управления, третий и четвертый квадрантные переключатели, пятый операционный усилитель, седьмой, восьмой, девятый, десятый, одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый масштабирующие резисторы; при этом выход источника опорного напряжения и выход первого операционного усилителя соответственно через седьмой и восьмой масштабирующие резисторы соединены с аналоговым входом второго умножающего преобразователя код — ток, второй выход которого соединен с инвертирующим входом. пятого операционного усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом первого умножающего преобразователя код †.ток, с переключающим контактом третьсго квадрантного переключателя и через девятый масштабирующий резистор — с своим инвертирующим входом, выход

1129632

25 первого операционного усилителя соединен с переключающим. контактом четвертого квадрантного переключателя, размыкающий контакт которого соединен с замыкающим контактом второго квадрантного переключателя и через десятый масштабирующий резистор — с неинвертирующим входом четвертого операционного усилителя, соединенным через одиннадцатый масштабирующий резистор с шиной нулевого потенциала, размыкающий контакт третьего квадрантного переключателя соединен с замыкающим контактом первого квадрантного переключателя, замыкающий контакт третьего квадрантного переключателя через двенадцатый масштабирующий резистор соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, соединенным через тринадцатый масштабирующий резистор с шиной нулевого потенИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для преобразования дискретной информации в угол поворота СКВТ-приемника и для одновременного преобра5 эования двоичного кода в синусное и косинусное напряжение.

Известно устройство, содержащее цифро-аналоговый преобразователь код ток, подключенный к входам двух операционных усилителей, выпол- няющее преобразование двоичного кода в два функциональных напряжения, .отношение которых, реализуемое на

СКВТ-приемнике, обеспечивает формирование тангенсной зависимости по заданной приближенной формуле Я .

Построение преобразователя для полного дианазона угла Π— ЭЬО дос. о тигнуто .введением третьего усилителя и 12-ти переключателей, обеспечивающих формирование функциональных напряжений в заданной фазе и требуемом масштабе. Однако невозможно одновременное формирование синусной и косинусной функции без сложной структурной перестройки, что циала, второй выход первого умножающего преобразователя код — ток соединен с шиной нулевого потенциала, первый и второй информационные входы второго регистра управления соединены соответственно с вторым и первым входами первого регистра управления, а первый и второй входы управления перезаписью первого и второго регистров управления соединены с прямым и инверсным выходами второго старшего разряда регистра входного кода, группа выходов второго регистра управления соединена с группой кодовых входов второго умножающего преобразователя код — ток, управляющие входы третьего и четвертого квадратных переклю— чателей соединены соответственно с управляющими вхоцами первого и воторого квадратных переключателей не позволяет расширить область применения устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для синуснокосинусного цифро-аналогового преобразования, содержащее источник опорного напряжения, подключенный к первым входам двух сумматоров, выходы которых через соответствующие умножающие преобразователи код - ток соединены с входами первого и второго операционных усилителей, выходы которых соединены каждый с входами двух сумматоров и через соответствующий квадрантный переключатель — с входами двух выходных операционных усилителей, при этом шина входного кода соединена с кодовым входом первого умножающего преобразователя код — ток и через первый регистр управления, выполняющий функцию инвертора кода, с кодовым входом второго умножающего преобразователя код — ток, а управляющие входы переключателей соединены с двумя старшими разрядами шины входного кода 2 .

Г1

1129632 4

20

30

Недостаток данного устройства заключается в наличии существенных погрешностей преобразования, обусловленных как приближенной зависимостью, положенной в основу рабо— ты устройства, так и аппаратурныии погрешност :ми из-за большого количества активных элементов.

Целью изобретения является повышение точности эа счет уменьшения аппаратурных погрешностей.

Цель достигается тем, что уст.: роиство для синусно-косинусного цифро-аналогового преобразования, со держащее источник опорного напряжения, регистр входного кода, первый и второй умножающие преобразователи код — ток, первые выходы которых соединены с инвертирующими входами соответственно первого и второго операционных усилителей, выходы которых соединены с переключающими контактами первого и второго квадрантных переключателей, управляющие входы которых соединены с выходами двух старших разрядов регистра входного кода, третий операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен через первый масштабирующий резистор с замыкающим контактом первого квадрантного переключателя и через второй масштабирующий резистор — с выходом третьего операционного усилителя, четвертый операционный усилитель, инвертирующий вход которого через третий масштабирующий резистор соединен с размыкающим контактом второго квадрантного.переключателя н через четвертый масштабирующий резистор — с выходом, четвертого операционного усилителя первый регистр управления, первый и .второй информационные входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным соответствующими разряд-. ными выходами регистра входного ко- да, а группа выходов первого. регист-. ра управлений соединена с группой кодовых входов первого умножающего преобразователя код — ток, при этом выходы третьего и четвертого операционных усилителей являются выходами устройства, а между инвертирующими входами и выходами первого и ,второго операционных усилителей вклю чены соответственно пятый и шестой масштабирующие резисторы, содержит второй регистр управления, третий и четвертый квадрантные переключатели, пятый операционный усилитель, масштабирующие резисторы с седьмого по тринадцатый, при этом выход источника опорного напряжения и выход первого операционного усилителя соответственно через седьмой и восьмой масштабирующие резисторы соединены с аналоговым входом второго умножающего преобразователя код — ток, второй выход которого соединен с инвертирующим входом пятого операционного усилителя, выход которого соединен с аналоговым входом первого умножающего преобразователя код — ток, с переключающим контактом третьего квадрантного переключателя и через девятый масштабнрующий резистор со своим инвертирующим входом, выход первого операционного усилителя соединен с переключающим контактом четвертого квадрантного переключателя, размыкающий контакт которого соединен с замыкающим контактом второго квадрантного переключателя и через десятый масштабирующий резистор— с неинвертирующим входом четвертого операционного усилителя, соединенным через одиннадцатый масштабирующий резистор с шиной нулевого потенциала, -размыкающий контакт. третьего квадрантного переключателя соединен с замыкающим контактои первого квадрантного переключателя, замь:каю-. щий контакт третьего квадрантного переключателя через двенадцатый масштабирующий резистор соединен с неинвертирующим входом третьего операционного усилителя, соединенным через тринадцатый масштабирующий резистор с шиной нулевого потенциала, второй выход первого умножающего преобразователя код — ток соединен . с шиной нулевого потенциала, первый и второй информационные входы второго регистра управления соединены соответственно с вторым и первым входами первого регистра управления, а первый и второй входы управления перезаписью первого и второго регистров управления соединены с прямым и инверсным выходами второго старшего разряда регистра входного кода, группа выходов второго регистра управления соединена с группой кодовых входов второго умножающего преобразователя код — Рок, уПравляющие

1129632

-,— +u

Кг к, я,+кг к,кг к,+K +к,к

В зависимости от величины кода е значения входных токов усилителеи

4 и 5 пропорционально изменяются от 0 до 9 и от (1 — 8) до 0 и их выходные напряжения имеют вид: (14=-02 к «-в),05=-0гк4 9 .

На выходе усилителя 6 формирует50 ся напряжение входы третьего и четвертого квадрантных переключателей соединены соответственно с управляющими входами первого и второго квадрантных переключателей. 5

Схема устройства представлена на чертеже. Устройство содержит источник 1 опорного напряжения, умножающие преобразователи 2 и 3 код — ток, операциои- »О ные усилители 4 — 8, регистр 9 входного кода, регистр управления

10 и ll,квадрантные переключатели

12-15, масштабирующие резисторы 16-28.

Умножающие преобразователи 2 и 3 15 содержат резисторы 29» — 29„ и

30<- 30„„ образующие матрицы R — 2R, и разрядные переключатели 31(— 31К, 32 — 32, .

На резисторах К вЂ” 2R 29 в мас- 2О штабе, определяемом резисторами

16 и 17, напряжения источника 1 и усилителя 6 суммируются. Выход преобразователя 2 по току, соответствующий нулевому исходному состоянию . 2S разрядов, подключен К операционному усилителю 4 с масштабным резистором обратной связи 19, равным К R, где К . = 2,О84762. Выход по току, соответствующий единичному состоя- що нию разрядов, соединен с усилителем 5, с резистором обратной связи 18, рави<.м К» R, где К4 = 2,084762. Выход преобразователя.3 по току, соот- ветствующий единичному (исходному) значению разрядов управляющего кода, подсоединен к входу усилителя 6 с резистором обратной связи 21, равным

К„" R, гдеК = 0,550178.

Выход по току, соответствующий нулевому состоянию разрядов преобразователя 3, подключен к шине нулево- го потенциала. Регистр входного кода 9, построенный, например, на

D-триггерах с прямыми и инверсными выходами, хранит входной двоичный код, в котором g,i3 b, — прямые и инверсные значения двух старших разрядов, а 8 — код угла, изменяющийся от 0 до l что соответствует изменению в пределах квадранта.

Регистры управления 10 и ll, выполненные, например, на микросхемах И-ИЛИ, имеют информационные входы для двух кодов I и 6 и управляю- 55 щие входы 1»д и»» . При подаче единичных сигналов управления на входй 1 д или 1»1, на выходы регистров 10 и 11 передаются коды с входных цепей Д или В для управления переключением разрядных переключателей 31 и 32.

В устройстве одновременно формируются синусная и косинусная функции, вырабатываемые в соответствии с зависимостями

< 9(»-9) . 1<

+ n. << 9

« <Е(» 9)»-< 9(»-9) 2 л»1(»-Q)

5 t сов-9

»-m9(»-Q)» „„g (9) где п = 0,550178; m = 0,403341;

069 c

Значение Е пропорционально изменению аргумента функции в диапазоне 0 — 90, Иетодическая погрешо ность воспроизведения синусно-косинусных функций составляет - 0,25X, + а тангенсной функции — 0,!X.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение U от источника 1 . о опорного напряжения, поступающее через масштабирующий резистор 16, и напряжение U, поступающее через масштабирующий резистор 17, суммируются на преобразователе 2. Так как резистор 16 равен K»R, где

К<= 0,351652, резистор !7 равен К К, где К = 0,479671, а входное сопротивленйе делителя R — 2R равно Е, то суммарное напряжение U равно:

R R,Q

2 о»» R+R о+»1 11 11»1+

»КВАКВ 8(» (К,»k i»: к )-k,К К 9(»-e) При подстановке U<, в выражения для U4 и U q получим после упрощений: к2 3(»

4 (K,+kz»»,kg) k .к4<»g».1(» 8

1129

К2К40

5 "о (" + М + К11 а )- К,К К56(4-91

Напряжения U и U5 представля. ют слагаемые зависимости,(1).

Сукi;ирование значений Ug u Ug u

U и U< с учетом знаков осуществляется иа усилителях 7 и 8. Если в поступающем. коде значения двух стар.

10 ших разрядов е Ь равны нулю, то переключатели 12 и 13, управляемые разрядом o, а также 14 и 15, управ- ляемые разрядом Ь, находятся в положении, показанном на чертеже. На выходе усилителя 8 формируется синус15 ная функция в диапазоне угла О - ЗбО, О а на выходе усилителя 2 -.косинусная функция.

Управление остальными разряда-. ми кода 8, поступающего от регист 20 ь 32 8 ра 9 к регистрам управления 1О н !1, происходит следующим образом.

На входы Й и ф регистров 11 и 12 поступают. соответственно прямые 9 и инверсные д значения кода,без двух старших разрядов. При этом.на входМ регистра. Il и вход,Ь регистра 12 поступают прямые значения 6 кода, а на вход Ь регистра ll и вход A регистра 12 поступают инверсные значении О кода. На входы управлеиияКП регистров ll и 12 поступают инверсные Ь, а на входы управления Kgпрямые Ъ значения разряда.

Технико-экономический эффект от использования изобретения îïðåделяется малыми аппаратурными погрешностями при незначительных аппаратурных затратах и широких функциональных воэможностях .устройства.

1129632 рю rvupo g

Составитель Г.Осинов

Техред А.Кикемезей

Корректор В.Синицкая.

Редактор И. Циткина

Филиал ЙПП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

Заказ 9455/40 Тираж 698 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5