Тригонометрический функциональный преобразователь

ОПИСАНИЕ Союз Соа тсник С оциалистнческик РеспубликФ Дополнительное к авт, с 4 (51 51078 (21) 2 б 78142ем заявки М 22) Заявленоприсоединени23) ПриоритетОпубликов л. 7/ оеулнрсввеннй комин СССР и) делим нибйетеннй и о 1 крынй) Заявител ститут электроники и вычислительной техн АН Латвийской ССР(54) ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 5 О 0 Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано в устройствах, авязанннх с тригонометрическими преобразованиями величин.Иэвестен тригонометрический функциональный преобразователь времяимпульсного типа, содержащий генератор гармонического напряжения, генератор импульсов и связанные с нимсчетчик и преобразователь кода внапряжение, к выходу которого подключена схема сравнения, другой входкоторой соединен с входом заданияаргумента, а выход - с управляющимвходом выходного преобразователя напряжения в код (1Его недостаток заключается в ограниченном наборе воспроизводимых функций, а также в невысокой точности,объясняемой отсутствИем синхрониздциигенератора гармонического напряженияи генератора импульсов,Более высокую точность имеет преобразователь, содержащий г енераторимпульсов, счетчик и блок, сравнения,связанный входами с выходом счетчика и с эадатчиком аргумента, а такжегенератор гармонического напряжения,синхоониэируемый с помощью схемы фаэовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) со счетчиком, и две управляемые блоком сравнения запоминающие ячейки, связанные с выходами генератора гармонического напряжения 21 .Недостаток этого преобразователя- ограниченные 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 функциональноепреобразование по законам синуса и косинуса, путем измерения мгновенных значений синусоидального сигнала, фаза которых соответствует значению аргумента (3Такой преобразователь имеет высокую точность работы, однако он не обеспечивает функционального преобразования по другим (кроме синуса и косинуса) тригонометрическим эависимоЦель изобретения состоит в расширении класса воспроизводимых функций.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 выхс 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 (ЦАП) 4, блок 5 компенсации, триггер б, элемент ИЛИ 7, переключатель 8, блок 9 уравновешивания, блок 10 .управляемых задержек, делитель частоты 11, управляемый ге" нератор импульсов 12,фазовый детек. тор 13, позицией 14 обозначена шина . задания кода аргумента.Преобразователь работает следующим образом.Опорный генератор 1 вырабатывает. синусоидальный 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 й поступают сигналы с генератора 12, частота которого определяется напряжением на выходе фазового детектора 13.Благодаря действиюпетли 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, причемодному периоду колебаний генератора1 соответствуют й импульсов генера тора 12.При подаче на вход блока 10управляемых. задержек кода и,0 С и ( йна его выходах будут вырабатыватьсяимпульсы, задержанные относительнонулевой Фазы колебаний генератора 1.соответственно на величины с =/й)Гс=Т/4 и с й + с, что соответствует мгновенным значениям синусоидального сигнала О =Ази 2 , Ои =А иТО=Асоьйи/й. С помощью переключател8, в зависимости от требуемого видаФункционального преобразования, изэтих трех сигналов выбираются два(Сс и ,), которые поступают черезэлемент ИЛИ 7 на дискриминатор 2 иопределяют моменты измерения синусо идального сигнала. При этом дискриминатор 2 осуществляет сравнениемгновенных значений синусоидальногосигнала опоноого генератора 1 Оа=Ази 2% г с напряжением на выхо- ЗО де коммутатора 3, который по сигналам с выхода триггера б поочередноподключает к дискриминатору 2 либовыход блока компенсации 5, либо выход ЦАП 4 таким образом, что в мо менты времени ,сд и сЬ дискриминатор 2 сравнивает синусоидальное напряжение соответственно с выходными напряжениями ЦАП 4 и блока компенсации 5. Одновременно с поступлениемимпульсов в моменты времени с и сЬна дискриминатор 2 онн поступаюттакже соответственно на блок 9 уравновешивания и блок компенсации 5.Таким образом, за один период колебаний опорного генератора 1 к дис криминатору 2 поочередно подключаются две петли обратной связи - со-.ответственно блок 5 компенсации ипоследовательно включенные блок 9уравновешивания с ЦАП 4. В реэуль тате срабатываний либо несрабатываний дискриминатор 2 в моменты времени а 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 2% - и О =Аьи в эса ., ДЯъТ ь= ьиПоскольку О является опорным напряжением .для ЦАП 4, то, с учетом дискретности последнего, равной2 М градаций, цифровой код на выходе блока 9 определяетсяиз условияОъ ц =Оа, откуда Х Н, ПодОьставляя в последнее выражение раэличКонкретный вид функционального преобразования определяется, как отмеча- ЗО лось выше, положением переключателя 8,Из таблицы также следует, что предлагаемый 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 зователя, реализуются в зависимости от конкретных требований и используемой элементной базы. В частности, блок 9 уравновешивания может быть выполнен, например, в виде реверсив рого счетчика, на счетный вход которого поступают импульсы с блока .10, а на вход управления реверсом - выходной сигнал дискриминатора 2, что обеспечит следящий режим функциоиаль 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 могугг быть доведены до значений по рядка сотых долей процента, разрешающей способностью (разрядностью) ЦАП 4, а также сдвигом нулевого уровня дискрйминатора 2, который может быть уменьшен эа счет использования Формула изобретения ные комбинации иэ , с 1,можносоставить следующую таблицу функцио-нальных- преобразований, реалиэуечуюнреобраэователем. микросхем с дифференциальным входом, а также омпенсации дрейфа.Таким образом,. предлагаемый преобразователь позволяет осуществить указанные выше функциональные преобразования с высокой точностью и при незначительном увеличении аппарат 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 мгновенныхзначений, первый вход которого соединен с вторым выходом/71683 Составитель Г. ОсиповРедакто Н. Каменская Тех ед М, Кузьма Ко екто А. Гриценко;Заказ 6700/62 Тираж 751 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий11305 Москва ЖРа шская наб. д. 4 5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4;) 5,О 1 и) 5 ) )е не)а) (1)а ) а Выход с 55 ервым в хоп)м г)к а уран новеши вани я ) кВыходу кс,т" м го иодклк)чен первый входумножающегс) циФроаналогового преобразователя, о т л и ч а н) щ и и с ятем, что, с целью расширения классавосроизводимых функций, преобразователь содержит триггер, элемент ИЛИ,блок компенсации и коммутатор, приэтом первый, второй и третий выходыблока управляемых задержек срединеныс 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 ис Вторым входом умножающего цифроаналогового преобраэователн, Выход которого подключен к второму входукоммутатора, управляющии вход которого соединен с выходом триггера, авыход - с вторым входом дискриминатора мгновенных значений, вход стробирования которого соединен с выходомэлемента ИЛИ, а выход - с вторымвходом блока компенсации. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРР 231229, кл. С 06 С 7/22) 1966.2. Авторское свидетельство СССРМ 598089, кл. С 06 С 7/22, 1975.15 3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2568815/18-24,кл. С 06 С 7/22) от 09.01.78 (прототип).