Тригонометрический преобразователь

(22) Заявл с присоеди (23) Прио 53) М. Кл. ено 21.03 ением за 8 ( Гоаударствеииый комитет итет Опубликован 53) УДК 681.335.юллетень2 23.0 ло делам изобретеии и открытий) Авторизобретения М. Блюменау Институт электроники и вычислительной техник АН Латвийской ССРвитель 1 РЕОБРАЗОВ АТЕ 1 Ь 4) ТРИГОНОМЕТРИЧЕС тение относится к обл техники и может быт построении специали льных устройств, ре тригонометрические Изобр ительно ано пр ы числит братные ания.сти вычис- использоированных ализуюших преобразот Ц Известен арксинусный преобразователь, содержащий операционный усилитель, два резистора, конденсатор, три ключа, схему ИЛИ-НЕ и резистивно-емкостный фильтр, в котором вычисляется аппроксимированная функция 1. 1Недостаток преобразователя - низкая очность и необходимость применения преизионных аналоговых узлов.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является многофункциональный преобразователь, содержащий реверсивный счетчик, схему сравнения, генератор тактовых импульсов, два коммутатора, а также блоки решающих усилителей и делителей напряжения, и обеспечивающий, в частности, арксинусное и арккосинусное функциональные преобразования 2.Принцип действия устройства основан на аппроксимации требуемой функциональной зависимости рядом Тейлора с числом членов, равным трем. Вследствие аппроксимации требуемой зависимости рядом с конечным числом членов данное устройство обладает недостаточной точностью функционального преобразования, которая также существенно зависит от значения аргумента, Другим недостатком преобразователя является наличие большого количества прецизионных аналоговых делителей, решающих усилителей и коммутаторов. Г 1 ри этом, поскольку разложения функций арксинуса и арккосинуса существенно различаются, то для их совместной реализации необходимо большое количество дополнительных аналоговых узлов.Цель изобретения - повышение точности, Указанная цель достигается за счет того, что в тригонометрический преобразователь, содержащий реверсивный счетчик и два переключателя, введены опорный и подстраиваемый генераторы, дискриминатор мгновенных значений, фазовый детектор, счетный триггер, делитель частоты, блок сравнения кодов, элемент И и элемент задержки, причем выход прямоугольного сигнала опорного генератора соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого под 750510ключен к прямому выходу счетного триггера, а выход - к входу подстраиваемого гене.ратора, выход последнего соединен с первым входом блока сравнения кодов и с входом делителя частоты, первый выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы которого через первый переключатель связаны с управляющим входом элемента И, второй выход делителя частоты соединен с вторым входом блока сравнения кодов, выход которого через элемент И связан с первым входом дискриминатора мгновенных 0 значений и через элемент задержки - со счетным входом реверсивного счетчика, выход синусоидального сигнала опорного генератора подключен к второму входу дискриминатора мгновенных значений, третий вход которого является входом тригонометрического преобразователя, первый и второй выходь дискриминатора мгновенных значений через второй переключатель связаны с управляющим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом го блока сравнения кодов и является выходом тригонометрического преобразователя.На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя.Преобразователь содержит опорный генератор 1, дискриминатор 2 мгновенных значений, фазовый детектор 3, счетный триггер 4, переключатель 5, элемент 6 И, делитель 7 частоты, блок 8 сравнения кодов, элемент 9 задержки, реверсивный счетчикО, подстраиваем ый генератор 11, переключа- о тель 12.Преобразователь работает следующим образом.Прямоугольный выходной сигнал опорного генератора 1 частотой 1 поступает на фазовый детектор 3. За счет действия обратной связи в астатической системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), включающей фазовый детектор 3, счетный триггер 4, делитель 7 частоты и подстраиваемый генератор 11, частота и фаза сигнала, поступающего с выхода триггера 4 на вход фазового детектора 3, совпадают с частотой и фазой сигнала опорного генератора 1.Г 1 ри этом период колебаний подстраиваемого генератора равен Т, = в , где М - емкость делителя 7 частоты, В зависимости от вида 4 ю функционального преобразования с выхода элемента 6 И на вход дискриминатора 2 мгновенных значений поступают импульсы, расположенные в азе (- ) + 2 К 3 С, либо в фазе ( ---) + 2 К соответстзо вен но при генерации функций арксинуса и арккосинуса, что определяется положением переключателя 5. Блок 8 осуществляет выделение К-го импульса (О (К (М - 1, где К и М - соответственно код в реверсивном счетчике 1 О и его емкость) из каждых Х и колебаний подстраиваемого генератора 11.Другими словами, на выходе блока 8 формируются импульсы, задержанные на время КТ относигельно сигналов переноса делителя 7 частоты, соответствующих фазе + 90" синусоидального напряжения на выходе опорного генератора 1.Через элемент 6 И проходят те импульсы блока 8, которые соответствуют только нарастающим или только убывающим участкам синусоидального сигнала, в зависимости от положения переключателя 5.Импульсы, поступаюгцие с выхода элемента 6 И, стробируют дискриминатор 2. Дискриминатор 2 мгновенных значений в моменты поступления на его управляющий вход стробирующих импульсов с выхода элемента 6 И осуществляет сравнение напряжения Г), поступающего с входной клеммы преобразователя, с синусоидальным напряжением на выходе опорного генератора 1, мгновенные значения которого равны Г) -- = А сов Я= Асов - , К, либо Евч= = - А сов з К, причем срабатывание дискриминатора Р происходит при (1 з )Ь. Каждый импульс, поступающий на вход дискриминатора 2, вызывает также изменение на + 1 кода в реверсивном счетчике 1 О, при условии срабатывания дискриминатора 2. Направление счета зависит от режима функционального преобразования:в случае арксинусного преобразования срабатывание дискриминатора 2 вызывает уменьшение кода в реверсивном счетчике 10, а в случае арккосинус-преобразования срабатывание дискриминатора 2 вызывает увеличение кода в счетчике 10 на 1. Числу К, записанному в реверсивном счетчике 10, соотвегствует число периодов подстраиваемого генератора 11, на которое задержаны выходные импульсы блока 8 относительно переднего фронта импульсов на входе фазового детектора 3. Поэтому в установившемся режиме фаза стробирования дискриминатора 2 соответствует равенству (1= Г)з -- А з 1 п - , либо 11 =К= А сов соответственно для функций аркЧсинуса и арккосинуса, Отсюда код в реверсивном счетчике К = М агс з(п ". либо К = Х агссоз - .ААТаким образом, предлагаемый преобразователь обеспечивает арксинусное и арккосинусное функциональные преобразования с выходом сигнала в цифровой форме и с более низкой, не зависящей от значения аргумента, погрешностью чем у известного. В то же время число аналоговых узлов в предлагаемом устройстве существенно меньше чем у известного, что повышает надежность работы устройства и облегчает его интегральное исполнение. К его преимуществам относится также простота коммутации при переходе от одного вида функционального преобразователя к другому.Погрешность предлагаемого преобразователя определяется такими факторами, как коэффициент нелинейных искажений синусоидального сигнала, нестабильность5порога дискриминатора мгновенных значений и фазовая погрешность системы ФАПЧ. Известными методами все эти составляющие могут быть уменьшены до величины, не превышающей сотые доли процента, что определяет технико-экономический эффект от применения изобретения.Формула изобретенияТригонометрический преобразователь, содержащий реверсивный счетчик и два переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены опорный и подстраиваемый генераторы, дискриминатор мгновенных значений, фазовый детектор, счетный триггер, делитель частоты, блок сравнения кодов, элемента И, элемент задержки, причем выход прямоугольного сигнала опорного генератора соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к прямому выходу счетного триггера, а выход - к входу подстраиваемого генератора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения кодов и с входом делителя час 750510бтоты, первый выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы которого через первый переключатель связаны с управляющим входом элемента И, второй выход делителя частоты соединен с вторым входом блока сравнения кодов, выход которого через элемент И связан с первым входом дискриминатора мгновенных значений и через элемент задержки - со счетным входом реверсивного счетчика, выход синусоидального сигнала опорного генератора1 О подключен к второму входу дискриминаторамгновенных значений, третий вход которого является входом тригонометрического преобразователя, первый и второй выходы дискриминатора мгновенных значений через15второй переключатель связаны с управляющим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения кодов и является выходом тригонометрического преобразователя,20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 467365, кл, б 06 б 7/22,1973.2. Авторское свидетельство СССРМо 525123, кл, б 06 б 726, 1974 (прототип).Составитхред К: Шраж 751 ль Г. Осиповуфрич Кешетник ЦНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, Ж - 35,Филиал ППП Патент, г, Уого комитета ий и открыт Раушская наб жгород, ул. П Редактор В. ЗарванскаЗаказ 4469/20 орректор Г. РПодписноеСССРийд. 4/5роектная, 4