Устройство для воспроизведения тригонометрических функций
Союз Советскмк
Социалмстммесккх
Республик
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К ЫТОРСКО У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 07.06.76 (21) 2370052/18-24 с присоединением эаявки № (23) Приоритет (11) 602961 (5l) М. Кл.2
G 06 & 7/22
Государственны» камнтет
Саввтв Мнн»строе СССР ао делам кэооретеннй н атнрытнй (43) Опубликовано15,04.78.Бюллетень № 14 (53) УДК 681.335 (088,8) (45) Дата опубликования описания 24.03.78 (72) Авторы изобретения г
М. Б, Лейтман и В. Г. Майоров (71) Заявитель
Смоленский филиал Московского ордена Леняна энергетического института (54) УСТРОЙСТВО ЦЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ
ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ
Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, Известен аналоговый функциональный преобразователь для преобразования угла поворота вала в функцию косеканса, б содержаший врашаюшийся трансформатор, блок умножения, операционный усилитель и выпрямитель -.$1).
Наиболее близким по технической суи:— ности к изобретению является устройство для воспроизведения тригонометрических функций, содержащее генератор опорного напряжения, блок деления, время-импульсный модулятор, формирователь импульсов, генератор прямоугольнь1х импульсов и блок 1а сравнения (2 .
Недостатком известнь.х устройств является тст, что они имеют низкую точность и быстродействие.
Белью изобретения является повышение gO точности и быстродействия.
Указанная цель достигается тем, что в устройство введены избирательный усилитель, усилитель разбаланса,выпрямитель, блок ограничения, управляемый триггер, сум- еа матор, генератор управляющего напряжения и фазочувствительный выпрямитель, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй вход которого через выпрямитель соединен с выходом избирательного усилителя, вход которого через формирователь импульсов подключен к выходу времяимпульсного модулятора, запускаюший вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, управляюший вход время-импульсного модулятора подключен к выходу сумматора, входы которого соединены соответственно с выходами генератора опорного напряжения, генератора управляюшего напряжения, и усилителя разбаланса, вход которого подключен к вьходу блока сравнения, первый вход которого соединен с вь|ходом управляемого триггера, первый вход которого подключен к генератору прямоугольных импулы;ов, второй вход управляемого триггера через блок ограничения подключен к выходу избирательного усилителя, соединенному с сигнальным входом фазочувствительного выпрямителя, второй и третий входь. блоке сравнения подклю602Ж 1 чены соответс гвенно к выходам генераторов опорного и управляк»пего напряжения, На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; иа фиг. 2 — временные диаграммы, ь1
Устройство для воспроизведения, тригонометрических функций содержит генератор управляюшего напряжения 1, блок сравнения 2, и состав которого входят резисторы 3,4,5 и фильтруюшая емкость 6, уси- 1й литель разбаланса 7, сумматор 8, управляемый триггер 9, генератор прямоугольных импульсов 10, время-импульсный модулятор 11, формирователь импульсов 12, блок ограничения 13, избирательный усилитель 15
14, выпрямитель 15, блок деления 16, фазочуватвительный выпрямитель 17, генератор опорного напряжения 18„
Генератор 10 вырабатывает периодическук последовательность импульсов с длитель- 20 ностью равной Т/2 (фиг. 2,а), Рередним фронтом каждого импульса (например, в момент to} запускае гся время-импульсный модулятор 11, который вьрабатывает импульс с длительностью t, пропорциональной напряжению Ч на входе времяимпульсного модулятора 11, и перебрасывается в единичное состояние управляемый триггер 9, Задним фронтом импульсов с выхода время-импульс:ного модулятора 11 О запускается формирователь импульсов 12, вырабатываюший импульсы с длительностью примерно равной половине периода
Т (фиг.2, о), Из. последовательности импульсов с вь,хода формирователя импульсов 12 с помогцью избирательного усилителя 14 выделяется первая гармоническая составпяюшая (фиг. 2,3,), Блок ограничения 13 формирует в моменты перехода через нуль крутые фронты прямоугольных импульсов (фиг. 2, g). 2ацними фронтами этих импупг сов перебрасывается в нулевое состояние управляемь1й триггер (фиг. 2,e). Постоянная составляюшая в выходном сигнале управляемого триггера 9, пропорциональна фазовому сивигу выходного напряжения относительно положения на временной оси перецнего фронта импульсов с генератора прямоугольных импульсов 10, 11ри большом
5О коэффициенте усипени я усилителя разбапанса 7 напряжение разбапанса в установившемся режиме можно считать равным нулю,* в атом случае через резисторы 3,4,5 блока сравнения протекают токи
1 = 11 . ь о
Ь
Rg ч %
Хц= причем, токи 1 и Т,, являются пос.гоянными, а ток is протекает только во время действия импульса с управляемого тригге- М ра (фиг.2, 6 ), т,е. представляет собой импульс пр55моугольной формы с длительностью ц и амппигудой о/й5, беднее значение тока ь равно кк
В сл„ Iae hU =О, ь I. 1и, учитывая это получаем
Б on Я +öù
Ц 3. й. О
Длительность 5 „эквивалентна некоас торому фазовому сцвигу выходного синусоидального сигнала, который можно определить по спедуюшей, формуле:
4 2й ЗЫ « Д. Б, оп + 6 U„„
t т Q а К )я начальное значение н % цо фазы, йЮ=1 — М 2= нрирашение фазы, обусqs.Ц и ловленное упра5 яюшим сигналом. Выходное напряжение Ue сумматора 8, при большом коэффициенте усиления усилителя разбаланса 7 определяется выражением +8=(<< цпр "гUOII KSUт), г де k<, К, К Ъ вЂ” коэффиц ненты пере дач и сумматора по соответствуюшим входам, Н астр онм коэффициенты пере дачи сумматора 8, время-импульсного модулятора 11, формирователя импульсов 12 и усилителя 14 таким образом, чтобь> их результируюшая характеристика преобразования Фоп нпр)соответствовала бы требуек;ой характеристике преобразования всего устройства, определяемой выражением (2), В случае нарушения начальной настройки результирукшая характеристика преобразования сумматора 8, время-импульсного модулятора 11, формирова епя импульсов 12 и усилителя 14 смешается, что приводит к появленик напряжения разбаланса ГЖи 0 и участию в работе усилителя, разбаланса 7. Если, однако, это смешение невелико, корректируюшее напряжение U незначительно по величине и величина сразу же после изменения U<» принимает значение, близкое к новому установившемуся, На выходе избирательного усилителя 14 формируется синусоидальнь йсигнал (фиг.2Я), фазовый сдвиг которого относительно переднего фронта импульсов генератора прямоугольнь;х импульсов 10 пропорционален управляв5шему напряжению, т,е, Q „„° g Указанный сигнал поступает на сигнальный вход фазочувствитепьного выпрямите60296 1 5 ля 17, На управляюший вход фазочувствительйого выпрямителя 17 поступает сигнал от генератора прямоугольных импульсов (фиг.2, а) Положим, что на выход фазочувствительного выпрямителя 17 синусоидальный сигнал проходит в течение времени действия импульса с выхода генератора прямоугольных импульсов 10. В этом случае постоянную составляюшую, содержашуюся в выходном сигнале фазочувстви- 1п тельного выпрямителя 17 (фиг.2,ж) можно найти по следуюшей формуле: (4У = «Р ) UM Sin(mt+ q) t 1 UM1 0 М1 Ж 15 С учетом выражения (2) и того, что Ч = о н — 180, можно получить, что Ои1 2 Ъ u<„>. Й а Выпрямитель 15 выделяет среднее значение синусоидального напряжения, т.е. ц 18 ° Блок деления 16 выполняет операпию деления 01 на U„, т,е. U Ьык- ь-" и,„,, хц ч ч 5 = ЬЕС Ц„„ e>g Благодаря введению новых элементов связей между ними повысилась точность и быстродействие устройства. Формулаизобретения Устройство для воспроизведения тригоно40 метрических функиий, содержашее генераторопогного напряжения, блок деления, время-импульсный модулятор, формирователь импульсов, генератор прямоугольных импульсов и блок сравнения, о т л и ч а ю IL е е— с я тем, что, с мелью увеличения точности и быстродействия, в него введены избирательный усилитель, усилитель разбаланса, выпрямитель, блок ограничения, управляемь и триггер, сумматор, генератор управлякндего напряжения и фазочувствительный выпрямитель, выход которого подклкчен к первому входу блока деления, второй вход которого через выпрямитель соединен с выходом избирательного усилителя, вход которого через формирователь импульс в подключен к выходу время-импульсного модулятора, запускаюший вход которого соединен с выходом генератора прямоугольнь х импульсов, управляюший вход время-импульсного модуялятора подключен к выходу сумматора, входы которого соединены соответственно с выходами генератора onорнorо напряжения, генератора управляюшего напряжения и усилителя разбаланса, вход которого подклкчен к выходу блока сравнения, первь.й вход которого соединен с выходом управляемого триггера, первь.й вход которого подключен к генератору прямоугольных импульсов, второй вход управляемого триггера через блок ограничения подключен к выходу избирательного усилителя, соединенному с сигнальным входом фазочувствительного выпрямителя, второй и третий входы блока сравнения подключены соответственно к выходам генераторов опорного и управляюшего напряжения, Рсточники информапии, принятые во внимание при экспертизе; 1, Авторское свидетельство СССР Л1 309372, кл, С 06 G 7/22, 1969. 2, Авторское свидетельство СССР Л1 470819, кл. 6 06 & 7/22, 1971. Е С остав ител ь И. Дубин и на Редактор N, Трофимова Техред М. Келемеш Корректор Л. Небола Заказ 1854/46 Тираж 826 Подписное БКИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 3.13036, Москва, Ж-З5, Раушская наб., p, 4/5 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 4
