Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные

 

Союз Советскик

Соцкалнсткческмк

Республик

©тт ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (((907558 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.07.80 (21) 2952043/18-24 (5I)M. Кл.

6066 7/22 с присоединением заявки %

Гооударотаеииый комитет (23) Приоритет ло делам изобретений и открытий

Опубликовано23.02.82. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 25.02.82 (55) УДК681. .33 (088.8) г м (72) Авторы изобретения. Н. Зайцев з ",1

Г. М. Выдолоб, Л. М. Жаворонков, С. В. Купцов и т..т (71) Заявитель

Московский институт электронной техники (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРРОВРАЗОВ\НИЯ Г1РЯМОУГОЛЬНЫХ

КООРДИНАТ В ПОЛЯPHЫЕ

Изобретение относится к автоматике и вьнислительной технике.

Известны устройства, которые преобразуют входные напряжения, характеризующие прямоугольные координаты вектора, в выходное переменное напряжение заданной частоты, амплитуда и фаза коI торого соответствуют полярным координатам вектора. В этих устройствах преобразование осуществляется путем взвешен10 ного суммирования входных координатных напряжений с весами, пропорциональными квадратурным напряжениям заданной частоты.

Одно из известных устройств содержит

15 генератор квадратурных напряжений, два аналоговых умножителя и сумматор 11) .

Однако оно имеет низкую точность при высоком быстродействии или низкое быстродействие при высокой точности.

Это обусловлено тем, что широкополосные аналоговые умножители (например, умножптели с нормировкой токов) имеют

НЕВЫС(вКУЮ те IHO(:.l В (ЕДИНИЦЫ ПРОЦЕНТОВ), а в более точных широтно-импульсных умножителях быстродействие ограничено необходимостью фильтрации выходного напряжения. Кроме того, начальная фаза выходного напряжения преобразователя всегда равна на (альной фазе генератора квадратурных синусоидальных напряжений, что ограничивает область применения устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, счетчик, цифро-аналоговые преобразователи, постоянные запоминающие устройства и сумматор (2)

Это устройство имеет BblcoK точность при большом быстродействии (так как операция умножения выполняется цифро-аналоговым спос(бом) и возможность управления на (альной фазой выходного напряжения путем обнуления счетчика.

Сушественным недостатком известного устр. йства является го сложность из-за

907558 (22

50 использования специальных узлов для формирования синусной и косинусной функций — постояшых запоминакщих устройств, сложность которых резко возрастает с увеличением разрядности цифро-аналоговых преобразователей.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для преобразования пря- 10 моугольных координат в полярные, содержащее счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый сумматор и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу t5 счетчика, установочный вход которого является входом синхронизации устройства, выходы первого и второго цифроаналогового преобразователей соединены с соответствующими входами первого сумматора, содержит второй и третий сумматоры и коммутатор, четыре информа.ционных входа которого соединены с шина.я задания соответственно первой и второй неинвертированных прямоугольных координат и первой и второй инвертированных прямоугольных координат, выходы двух старших разрядов счетчика соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора, группа прямых выходов остальных разрядов счетчика подключена к цифровым входам первого, а группа инверсных выходов тех же разрядов счетчика « к цифровым входам второго цифроаналогового

35 преобразователя, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго сумматора, второй выход коммутатора соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго сумматора соединен с аналоговым входом первого цифро аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход тре,гьего сумматора соединен с аналоговым входом второго

5 цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход первого сумматора соединен с третьими входами второго и третьего сумматоров.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, коммутатор 3, сумматоры 4-6, цифроаналоговые преобразователи 7 и 8, шины 10-13 задания прямоугольных координат. ф

Позицией 9 обозначен синхронизирующий вход устройства, а позицией 14— выход.

Устройство работает следующим образом.

Входные напряжения устройства, характеризующие прямоугольные координаты вектора, поступают на аналоговые входы коммутатора 3, который находится в одном из четырех состояний, однозначно связанных с состояниями двух старших разрядов кода счетчика 2, которые определяют квадрат аргумента.

Выходные напряжения коммутатора 3 суммируют я с выходными напряжениями цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 и с выходным напряжением устройства сумматорами 4 и 5, выходные напряжения последних равны (j4- „U +К,о„,„ <,u„

И2

u,=- Ä u,+к О„„+к,u „„ где Ц 4 Ц5- — выходные напряжения сумма4r тора 4 и 5 соответственно;

Ц Ц - выходные напряжения цифроli В аналоговых преобразователей 7 и 8 соответственно;

К вЂ” масштабные коэффициенты а 3 первого, второго и третьего входов соответственно сумматоров 4 и 5.

Выходные напряжения цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 равны

0 =К;ВО, О =k (4-В)О где К К - масштабные коэффициенты

l / цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 соответственно;

@ 1 hlQX - нормированный код (И -2)-ых младших разрядов счетчика

2 (И вЂ” разрядность счетчика 2);

М вЂ” код счетчика .2;

Я вЂ” максимальное значение коNOIX да счетчика 2.

Выходное напряжение устройства равно сумме выходных напряжений цифроаналоговых преобразователей 7 и 8. )вых 6 " + е), (3) где l(g — масштабный коэффициент сумматора. 6.

Совместное решение уравнений (1), (2), (3) позволяет получить зависимость выкопного напряжения устройства

907558 6

5 о

15 о+ С B+СаЮ (1) о+> 8+ д где Ао= О.

А1=К К6К7 (1-К< K9)

А =К К К К7КЦ, Во 1-К8(к +К2 K6)

1= 1+ х 6) 9 7 4 7 В (Kq+2KZK6) в =-к„к„к (к +2к к ), с;-к,к,к, С =-К5К, Кв(1+К,, К7 ), СГК . к, кб.к7 К 8

Коэффициенты АО, А, А, Во, В, В, 20

С„С,, С в формуле (4) необходимо выбрать из условия реализации рациональными дробями следующих зависимостей

IL I Г483 — О,5467Я

1-оашгэоооые (s) E 4,0016- О)4 э49 9-0>5467@ а H-С,40 5В+О,4O k Осправедливых с погрешностью не более Зо

0,167о в диапазоне изменения 0 — 6 1.

С учетом сказанного выходное напряжение устройства преобразуется к виду

2й и 2® N — ып +Ц сов — ()зз

ВЩХ N gg в диапазоне 0 М N „ х, Таким образом, тригонометрические весовые функции реализованы в устройстве структурным путем без специальных нелинейных элементов.

Счетчик 2 периодически формирует линейно возрастающий во времени код N

Поэтому выходное напряжение устройства представляет собой переменное напряжение с амплитудой и фазой, соответствующими полярным координатам вектора. Частота выходного напряжения онределяется частотой генератора 1 импульсов и разрядностью счетчика 2. Управле- 5о ние начальной фазой выходного напряжения производится путем подачи на вход синхронизации устройства одиночного импульса, по которому код счетчика 2 обнуляется и начинается новый отсчет 55 фазы.

5 от выходных напряжений коммутатора 3 и A АЕ A,б

Bblx 4 В 1- 819 + g+

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в упрощении устройства благодаря реализации тригонометрических весовых функций структурным путем без использования специальных нелинейных элементов, а также благодаря уменьшению разрядности цифроаналоговых преобразователей на два разряда. Введенные и предлагаемое устройство узлы -коммутатор и два сумматора существенно проще исключенных из известного устройства узпоВ - двух постоянных запоминающих устройств.

Упрощение устройства позволяет также повысить его надежность, при этом сохраняются высокая точность и быстродействие преобразователя.

Формула изобретения

Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, со держащее счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый сумматор и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу счетчика, установочный вход которого является входом синхронизации устройства, выходы первого и второго цифроаналогового преобразователей соединены с соответствующими входами первого сумматора, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью упрощения, устройство содержит второй и третий сумматоры и коммутатор, четыре информационных входа которого соединены с шинами задания соответственно первой и второй неинвертированных прямоугольных координат и первый и второй инвертированных координат, выходы двух старших разрядов счетчика соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора, группа прямых выходов остальных разрядов счетчика подключена к цифровым входам первого, а группа инверсных выходов тех же разрядов. счетчика — к цифровым входам второго цифроаналового преобразователя, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго сумматора, второй выход коммутатора соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго сумматора соединен с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход третьего сумматора соединен с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход первого сумматора соединен с третьи907558

Составитель Г. Осипов

Редактор. B. Лазаренко Техред Т.Магочка Корректор С. Шекмар

Заказ 592/58 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 ми.входами второго и третьего сумматоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1; Авторское свидетельство СССР

N. 624363, кл.. H 03 К 13/20, опублик.

1 978.

2. Заявка ФРГ % 2548125, кл. G 06 C 7/22, опублик. 1977 (прогогип) .