Тригонометрический функциональный преобразователь

 

ОПИСАНИЕ (.отоз СО8 тсник

С оциалистическик

Республик

<ттт 771683

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25. 10 ° 78 (21) 2б 78142/18-24 (51) М. Kll. с присоединением заявки ¹

G 06 G 7/22

Гоеулврст вентткяй коми и т (;ССР

l1o делим и итбретеиий и открьттттй (23) Приоритет

Опубликовано 15.1080. Бюллетень М 38

Датаопубликования описания 17,1080 (53) УДК б81.33 (088.) (72) Автор изобретения

И. М. Блюменау (71) Заявитель

Институт электроники и вычислительной техники

AH Латвийской CCP (54) ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Иэобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в устройствах, авяэанньх с тригонометрическими преобразованиями величин.

Иэвестен тригонометрический функциональный преобразователь времяимпульсного типа, содержащий генератор гармонического напряжения, генератор импульсов и связанные с ним счетчик и преобразователь кода в напряжение, к выходу которого подклю чена схема сравнения, другой вход которой соединен с входом задания аргумента, а выход — с управляющим 15 входом выходного преобразователя напряжения в код (1)

Его недостаток заключается в ограниченном наборе воспроизводимых функций, а также в невысокой точности, 20 объясняемой отсутствИем синхронизэции генератора гармонического напряжения и генератора импульсов.

Более высокую точность имеет преобразователь, содержащий i енератор 25 импульсов, счетчик и блок. сравнения, связанный входами с выходом счетчика и с эадатчиком аргумента, а также генератор гармонического напряжения, ситтхоониэтттзуемттй с помощью схемы фа- 30

2 эовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) со счетчиком, и две уттравляемые блоком сравнения запоминающие ячейки, связанные с выходами генератора гармонического напряжения (21 .

Недостаток этого преобразователяограниченные функциОнальные возможности, соответствующие воспроизведению только двух функций — синуса и косинуса.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению являетсн тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий генератор опорного напряжения, фазовый детектор, подстраиваемый генератор импульсов, измеритель напряжения, блок выделения импульсов и переключатель. Устройство обеспечивает функциональное преобразование по законам синуса и косинуса, путем измерения мгновенных значений синусоидального сигнала, фаза которых соответствует значению аргумента 13

Такой преобразователь имеет высокую точность работы, однако он не обеспечивает функционального преобразования по другим (кроме синуса и косинуса) тригонометрическим зависимостям.

771683

Цель изобретения состоит в расширении класса воспроизводимых функQ4f:i .

Цель достигается тем, что тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий опорный генератор, первый выход которого соединен с первьм входом фазового детектора, выход которого через управляемый генератор импульсов связан с первым входом блока управляемых задержек и с входом делителя частоты, первый выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй выход — с вторьм входом блока управляемых задержек, третий вход которого соединен с шиной задания кода аргумента, переключатель и дискриминатор мгновенных значений, первый вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, а выход — с первым входом блока уравновешивания, к выходу которого подключен первый вход умножающего цифроаналогового преобразователя, содержит триггер, элемент

ИЛИ, блок компенсации и коммутатор, при этом первый, второй и третий выход ды блока управляемых задержек соединены с соответствующими входами переключателя, первый выход которогО соединен с первыми входами триггера, элемента ИЛИ и блока компенсации, а второй выход — с вторыми входами триггера, элемента ИЛИ и блока уравновешивания, выход блока компенсации соединен с первым входом коммутатора и с вторым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, а выход — с вторым входом дискриминатора мгновенных значений, вход стробирования которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом блока компенсации.

Преобразователь, блок-схема которого представлена на чертеже, содержит опорный генератор 1, дискриминатор 2 мгновенных значений, коммутатор 3, умножающий цифроаналоговый преобразователь (HAH) 4, блок 5 компенсации, триггер 6, элемент ИЛИ 7, переключатель 8, блок 9 уравновешивания, блок 10 .управляемых задержек, делитель частоты 11, управляемый re" нератор импульсов 12, фазовый детектор 13, позицией 14 обозначена шина . задания кода аргумента.

Преобразователь работает следующим образом.

Опорный генератор 1 вырабатываетсинусоидальный сигнал и синхронные с ним прямоугольные импульсы, поступающие на фазовый детектор 13. На другой вход фазового детектора 13 через делитель частоты 11 с коэффициентом деления N поступают сигналы с генератора 12, частота которого определяется напряжением на выходе фазового детектора 13.Благодаря действию петли фазовой автоподстройки частоты, охватывающей генератор импульсов 12, делитель частоты 11 и фазовый детектор 13, в установившемся режиме сигналы на входах фазового детектора совпадают по частоте и фазе, причем одному периоду колебаний генератора

1 соответствуют N импульсов генера10 тора 12.При подаче на вход блока 10 управляемых. задержек кода n,О (Cи (й на его выходах будут вырабатываться импульсы, задержанные относительно нулевой фазы колебаний генератора 1 .соответственно на величины t = /N)Y

t =Tj4 и t>= t + tg, что соответствует мгновенным значениям синусоидаль ного сигнала 0 =As i n 2%)>, 02=А и

Т

U =Acos2kn/N . С помощью переключател

8, в зависимости от требуемого вида функциональ ного преобразования, из этих трех сигналов выбираются два (t> и t ), которые поступают через элемент ИЛИ 7 на дискриминатор 2 и определяют моменты измерения синусоидального сигнала. При этом дискриминатор 2 осуществляет сравнение мгновенных значений синусоидального сигнала опорного генератора 1 Оа=

Аз и 2% .г с напряжением на выхо30 де коммутатора 3, который по сигналам с выхода триггера 6 поочередно подключает к дискриминатору 2 либо выход блока компенсации 5, либо выход ЦАП 4 таким образом, что в мо35 менты времени,t и t> дискриминатор 2 сравнивает синусоидальное напряжение соответственно с выходными напряжениями ЦАП 4 и блока компенсации 5. Одновременно с поступлением

4р импульсов в моменты времени t H сЬ на дискриминатор 2 онн поступают также соответственно на блок 9 уравновешивания и блок компенсации 5.

Таким образом, за один период колебаний опорного генератора 1 к дис45 криминатору 2 поочередно подключаются две петли обратной связи — со-. ответственно блок 5 компенсации и последовательно включенные блок 9 уравновешивания с ЦАП 4. В реэуль50 тате срабатываний либо несрабатываний дискриминатор 2 в моменты времени та и с через некоторое количество периодов колебаний опорного генератора 1 напряжения на выходах ЦАП 4

55 и блока компенсации 5 станут постоянными и равными соответствующим мгновенным значениям синусоидального напряжения Оа=Аы и 2X — и 0 =As i и — са .. ЯЯъ ь и

Поскольку U является опорным напряжением .для ЦАП 4, то, с учетом дискретности последнего, равной

2 М градации, цифровой код на выходе блока 9 определяется из условия

Оь -„„=U, откуда Х М ПодОь ставляя в последнее выражение раэлич771683

Asin 2В и

sin Ж—! !

А

A co s 2Ъ и t

Аь! п 2К и

А c os 2В и й

As in 2!

И. с tg 2+1 и

А cos 2R — sec 2®вЂ”

N М

cosec 2 > и

А cos 2Ъ—

N а конкретный вид функционального преОбраэования определяется, как отмеча- ЗО лось выше, положением переключателя 8, Из таблицы также следует, что пред лагаемый преобразователь позволяет повысить точность реализации синус — и косинус — функционального преобразования за счет того, что он, в отличие от прототипа, позволяет исключить иэ результата преобразования величину амплитуды синусоидального напряжения

А.

Блоки, входящие в состав преобра- 40 зователя, реализуются в зависимости от конкретных требований и используемой элементной базы. В частности, блок 9 уравновешивания может быть выполнен, напримеР, в виде реверсив- 45 ного счетчика, на счетный вход которого поступают импульсы с блока .10, а на вход управления реверсом - выходной сигнал дискриминатора 2, что обеспечит следящий режим функциоиаль- 5g ного преобразования. Блок компеисации 5 может быть выполнен в виде интегратора либо, для получения дополнительного цифрового выхода, содержать цифровую уравновешивающую схему (аналогично блоку 9).

Погрешность. работы предлагаемого преобразователя определяется нелинейными искажениями синусоидального сигнала опорного генератора 1, которые могут быть доведены до значений по- dO рядка сотых долей процента, разрешающей способностью (разрядностью)

ЦАП 4, а также сдвигом нулевого уроаня дискрйминатора 2, который может быть уменьшен эа счет использования

Формула изобретения ные комбинации иэ, t<, t>, м якно ( составить следующую таблицу функцио-(нальных- преобразований, реалиэуеиую нреобраэователем.

n cosec 24! и

А5!П 2 и и микросхем с дифференциальным входом, а также !омпенсации дрейфа.

Таким образом,. предлагаемый пре-. образователь позволяет осуществить указанные выше функциональные преобразования с высокой точностью и при незначительном увеличении аппара турных затрат по сравнению с прототипом. При этом преобразователь содержит минимальное количество аналоговых прецизионных узлов, что повышает надежность работы, и допускает выполнение на стандартных интегральных микросхемах с высокой степенью интеграции, а также имеет простое управление при выборе одного из видов функционального преобразования, что и определяет технико-экономический эффект изобретения.

Тригонометрический фущсциональный преобразователь, содержащий опорный генератор, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, выход которого через управляемый генератор импульсов связан с первым входом блока управляеМых задержек и с входом делителя частоты, первый выход которого соединен с вторьм входом джазового детектора, а второй выход — с вторым входом блока управляемых задержек, третий вход которого соединен с шиной задания кода аргумента, переключатель и дискриминатор мгновенных значений, первый вход которого соединен с вторым выходом

i7jl)83

Составитель Г. Осипов

Редаккто И. Каменская Тех ед М. Кузьма Ко екто А. Гриценко Заказ 6700/62 Тираж 751 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 5 Москва Ж-35 Ра шская наб. д. 4 5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ()I< JPlI >I <) > (lНЕРатC>P>cI <1 I)ldХ()Д (Н P—

ВЫМ Е> ХОП< >М I

ВЫХОДУ I С.-." < ГО НОДКЛК)ЧЕН ПЕРВЫИ ВХОД умножающего цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а н) щ и и с я тем, что, с целью расширения класса вос< роизводимых функций, преобразователь содержит триггер, элемент ИЛИ, блок компенсации и коммутатор, при этом первый, второй и третий выходы блока управляемых задержек с):>единены с соответствующими входами переключателя, первый выход которого соединен с первыми входами триггера, элемента ИЛИ и блока компенсации, а второй выход — с вторыми входами триггера, элемента ИЛИ и блока уравновешивания, выход блока компенсации соединен с первым входом коммутатора и с Вторым входом умножающего цифроаналогового преобразователн, Выход которого подключен к второму входу коммутатора, управляющии вход которого соединен с выходом триггера, а выход — с вторым входом дискриминатора мгновенных значений, вход стробирования которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а выход — с вторым входом блока компенсации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 231229, кл. G 06 G 7/22, )966.

2. Авторское свидетельство СССР

М 598089, кл. G 06 G 7/22, 1975.

15 3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2568815/18-24, кл. С 06 0 7/22, от 09.01.78 (прототип).