Многоканальный аналого-цифровой преобразователь

 

Союз Сове ос:..=

Социалистических

Республик

384II5

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 31.V.1971 (М 1663474/18-24) - >.Ê.1. 6 08с 9 00 с присоединением заявки ¹вЂ”

Государственный комитет

Совета о1иниотроо СССР оо делам изоСРот.ннй и OTKpblTMA

Приоритет--Оп бликоваио 23.V.1973. Бюллетень ¹ 24

УДК 681.325 (088.8) Дата опубликования описания 28.1.1974

Авторы изобретения

В. 3. Абрамов, В. И. Латышев и В. Ф. Тараев

Заявитель

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах управления для ввода аналоговой информации.

В системах автоматического управления с цифровыми вычислительными машинами используется многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий фазовращатели, блок формирования синусоидального напряжения, генератор импульсов, синхронизатор, формирователи фазовых импульсов, коммутатор, триггер временного интервала, вентиль, счетчик, накапливающий сумматор, регистр и блок управления. Преобразователь осуществляет преобразование угловых величин в цифровой код и масштабирование путем умножения кода на масштабные коэффициенты.

Однако этот преобразователь не может осуществлять преобразование полярных координат в прямоугольные, В системах управления часто встречаются случаи, когда угловые параметры источников и информации выражены в полярных координатах, а цифровые параметры, поступающие к потребителям информации, должны быть выражены в прямоугольных координатах. В этих случаях преобразование координат осуществляется в цифровых вычислительных машинах по специальной программе. При большом количестве каналов и высокой частоте их опроса, цифровая вычислипгельная машина затрачивает значительную часть рабочего времени на выполнение программ преобразования координат. Вследствие этого к цифровым вычислительным машинам систем управления предъявляются повышенные треоования по быстродействию.

Иногда в таких системах управления используют преобразователи полярных координат в прямоугольные, выполненные на базе вращающихся трансформаторов, с последующим преобразованием выходного напряжения в код или с промежуточным преобразованием кода в угловые величины. В этих случаях для каждого канала используется отдельный аналоговый преобразователь координат и отдельный преобразователь напряжения в код или напряжения в угол, в результате чего объем системы управления сильно возрастает.

Цель предлагаемого изобретения — расширение функционаlьных возможностей устройства, т. е. обеспечение возможности преобразования полярных координат в прямоугольные в многоканальном аналого-цифровом преобразователе и разгрузка ЦВМ системы. Для этого в преобразователь введен регистр операций, дешифратор функций, триггер, дешифратор и шифратор констант, при этом второй, третий и четвертый входы регистра операций

69 соединены соответственно с четвертым выхо384!15 дом синхронизатора, Г!Ятым Выходом 0,101 я управления и единичным и нулевым вы Одами триггера, а первый, второй, третий, четвертый и пятый выходы регистра операций подключены соответственно первому выходу дешифратора функций, четвертому входу счетчика, четвертому входу сумматора, третьему входу регистра и первому входу дсшифратора. Второй вход последнего соединен со вторым выходом счетчика, второй выход коммутатора и третий выход счетчика подключены соответственно к второму и третьему выходам дсшифрагора функций, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к единичным и нулевым входам триггера и пятому вхо- 15 ду сумматора; вход шифратора констант соединен с выходом дешифратора, а первый и второй выходы шифратора в констант подключены соответственно к четвертому входу регистра и шестому входу сумматора. 20

На чертеже представлена схема предлагаемого многоканального аналого-цпфрового преооразователя.

Преобразователь содержит генератор импульсов 1, выход которого подключен ко avo- 25 дам синхронизатора 2 и вентиля 3. Другой вход вентиля соединен с выходом триггера временного интервала 4, нулевой вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора 2. Остальные выходы синхронизатора з0 соединены со входом блока управления 5, предназначенного для выработки управляющ1х команд при выполнении операций преобразования угол-код и масштабирования, входом блока формирования синусоидального напряжения б, питающего блока фазовращателей

7 и входом регистра операций 8, предназначенного для выработки управляющих команд при выполнении операций преобразования полярных координат в прямоугольные. Выходы фа- о зоврящателей 7 подключены ко входам соответствующих формирователей фазовых импульсов 9, выходы которых соединены с первыми входамн коммутатора 1О. Выходы блока управления 5 подключены к eоответствующим 45 входам регистра 11, сумматора 12, счетчика 18, регистра операций 8 и коммутатора 10, выходы которого соединены соответственно с единичным входом триггера временного интервала 4 и со входами дешифратора функций 14 5О (дешифратора знака и вида функций) .

Остальные входы дешифратора функций 14 соединены соответственно с выходами регистра операций 8 и двух старших разрядов счетчика 18, а выходы подключены ко входам знакового разряда сумматора 12 и триггера (признака функций) 15, выходы которого соединены со входами регистра операций 8. Выходы регистра операций 8 соединены также с соответствующими входами регистра 11, сумматора 12, счетчика 13 и дешифратора 16 (дешифратора номера интервала интерполирования), остальные входы которого соединены с выходами средних разрядов счетчика 13, а выходы подкгночены 65 ко входам шифратора констант 17, предназначенного для формирования коэффициентов при вычислении тригонометрических функций методом линейного интерполирования. Выходы шифратора констант 17 подключены ко входам соответствующих разрядов регистра 11 и сумматора 12. Кроме того входы и выходы сумматора 12 соединены с соответствующими входами и выходами регистра 11 и счетчика 13, счегпый вход которого подключен к выходу ьс:пиля 8.

Преобразователь работает следующим образом. Генератор импульсов 1 вырабатывает импульсы частоты /, которые поступают на

eчетный вход синхронизатора 2 и на один из входов вентиля 8. Синхронизатор 2 осуществляет деление входной частоты //2" (где и— число разрядов пересчетной схемы синхронизатора), а также вырабатывает промежуточные частоты, необходимые для синхронизации совместной работы всех блоков преобразователя. На нулевой вход триггера временного интервала 4 поступают импульсы с выхода синхронизатора 2 с частотой 1/2 .

Блок формирования синусоидального напряжения 6 вырабатывает синусондальнос напряжение частоты 1/2", кОтОрОе синхрОнизнрОвано Ilo фазе с импульсами генератора. Это напряжение является напряжением питания фазовращателей 7. Фаза выходного напряжения каждого из фазовращателей пропорциональна угловому положению входного вала.

Каждый из формирователей фазовых импульсов 9 формирует импульсы с частотои //2", фаза которых соответствует фазе входного синусоидального напряжения. Коммутатор 10 по команде пз блока управления 5 осуществляет подключение выхода соответствующего формирователя фазовых импульсов к единичному входу триггера временного интервала 4.

Триггер временного интервала 4 и вентиль 3 осуществляют преобразование фазы импульсов, поступающих с выхода коммутатора 10, в число импульсов, формирующихся на выходе вентиля 8. Счетчик 18, считая эти импульсы, формирует двоичный код углового положения соответствующего фазовращателя. При умножении на масштабный коэффициент по команде из блока управления 5 в регистр 11 записывается двоичный код масштабного коэффициента н выполняется операция умножения содержимого регистра 11 на содержимое счетчика 18, а произведение формируется в накапливающем сумматоре 12.

Преобразование полярных координат в пр»моугольные в преобразователе осуществляется в соответствии со следующими выражениями х=r siilq., у=r созГГ, где r — радиус-вектор;

q. — полярный угол.

Величина полярного угла может принимать любое значение в диапазоне 0 —:360 . Вычисление всех значений э1п1р u costi с помощью формул приведения сводится к вычислению функции синуса, аргумент которого может прини384115 мать значения в диапазоне 0--90 Ниже помещены формулы приведения.

Cosn

Sinn Cosn Sinu

Cosn Sinn Сова

S inrp

Cosrp

Sinn

10 в код осуДвоичный

18. Значсиде суммы

Перобразование величины угла о; ществляется согласно описанному. код угла р формируется в счетчике нис кода гр можно представить в в

< =пг — - +n

2 где и — значение кода в двух старших разрядах счетчика; а — значение кода в остальных разрядах 20 счетчика.

Такое представление позволяет реализовать формулы приведения. После преобразования угла rp в код из блока управления 5 в регистр операций 8 поступает команда на включение программы преобразования координат.

Эта программа начинается с опроса дешифратора функций 14. В результате опроса дешифруется число m (код двух старших разрядов счетчика) и признак вычисляемой координаты, в знаковый разряд накапливающего сумматора 12 записывается знак координаты, а триггер функций 15 устанавливается в единичное или нулевое положение. Состояние этого триггера определяет вид тригонометриче- 35 ской функции (Sinn или Сова), подлежащей вычислению. Вычисление значения Сова сводптся к вычислению значения Sin (— — — а), 40 при этом код гла —. — а есть дополнительjC ный код угла а. Вследствие этого программа вычисления косинуса отличается от програм- 45 мы вычисления синуса только одной простой операцией — формированием кода, дополнительного к коду а.

Вычисление значения функции синуса в преобразователе осуществляется методом линейного интерполирования согласно следующему выражению. rSinn „. (л — i„. ) %па=%па,; где Й вЂ” номер интервала интерполирования;

lr — длина интервала интерполирования;

Sinn „— значение функции синуса в начале интервала интерполирования;

ЛSinn, — величина разности между значениями функции синуса в конце и начале интервала интерполирования; а — текущее значение аргумента, принимающее любое значение в интервале интерполирования. 65

«r r

Аргумент о «« = ",«-=2.—;:-,-3. —,-I« 5 амуниции

Если текущее значение а представить в виде суммы(а=а; +а — а;; ), то код п, в соответствующем масштабе окажется в средних разрядах счетчика 18, выходы которых подключены ко входам дешифратора 16 (дешифратора номера интервала интерполирования), а в остальных Mëàäøèê разрядах — код (a — Х,т ).

B то же время код в средних разрядах счетчика 18 определяет номер интервала интерполирования /г.

Вычисление значения синуса начинается с опроса дешифратора 16. При этом шифратор

ISin q констант 17 формирует константу которая записывается в регистр 11. Далее выполняется операция умножения содержимого а%Па,«регистра 11: — — — на содержимое младших

h разрядов счетчика 18 (а — а, ). Произведение из сумматора 12 передается в регистр 11. После вторичного опроса дешифратора номера интервала интерполирования 16 шифратор констант 17 формирует константу SinnÄ- Ä которая записывается в сумматор 12, и выполняет операцию сложения. Затем вычисленное значение

ASinn,„

Sinn=Sinn,,- " (-. — 2, )

6 передается в регистр ll и осуществляется преобразование угловой величины r в двопчньш код. Двоичный код величины r формируется в счетчике 18, после чего выполняется операция умножения содержимого счетчика на содержимое регистра 11. В результате этого в накапливающем сумматоре 12 формируется код вычисляемой координаты в прямоугольной системе координат. Лналогичным образом происходит работа аналого-цифрового преобразователя по остальным каналам.

Предмет изобретения

Многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий генератор импульсов, синхронизатор, блок формирования синусоидального напряжения, блок фазовращателей, формирователи фазовых импульсов и коммутатор, соединенные последовательно, и триггер, временного интервала, единичный вход которого подключен к первому выходу коммутатора, нулевой вход — ко второму выходу синхронизатора, выход — к первому входу вентиля, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, а выход к первому входу счетчика, первый выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу сумматора, второй выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу регистра, второй вход которого подключен к первому выходу блока управления, второй, третий, четвертый выходы и вход которого

384115

Составитель М. Черенкова

Техрсд Л. Богданова

Коррск3ор Е. Михеева

Редактор Е. Гончар наказ 6516 Изд. № 1923 Тираж 602 Г1одписиос

Е1Ы1ИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Обл. тнп. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торсонов подключены соответственно к трсгьсму входу сумматора, третьему входу счетчика, второму входу коммутатора и третьему выходу синхронизатора, От.гичангщггйся тем, что, с цслгио расширения функциона II>III Ix возможггостсй устройства, в него введены регистр операций, дешифратор функций, триггер, дешифратор и шифратор констант. первьш, второй, третий и четвертый входы рсгггстра операций соединены соответственно с четвертым выходом синхро- 10 низатора, пятым выходом блока управления, единичным и нулевым выходами триггера, а первый, второй, третий, чствертьш и пятый выходы регистра операций соответственно с первым входом дешнфратора функций, с чсгвсртым входо>н счетчика, четвертым входом сумматора, третьим входом регистра н первым входом дсшнфратора, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика, второй выход коммутатора и третий выход счетчика подклгочены соответственно ко второму и третьему входам дешифратора функций, nepI3l>III, второй и третий выходы которого !10дклкгчсны соответственно к единичному и нулевому входам триггера н пятому входу сумматора, вход шифратора констант соединен с выходом дешифратора, а первый и второй выходы шифратора констант подключены соответственно к четвертому входу регистра н нгсстохгу входу суммагора.