Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные

Союз СоветскикСоцкалнсткческмкРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ 1 1907558(23)Приоритет ло делам изобретений и открытийОпубликовано 23.02.82. Бюллетень7 Дата опубликования описания 25.02.82(71) Заявитель Московский институт электронной техники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОВРАЗОВНИЯ Г 1 РЯМОУГОЛЬНЫХ КООРДИНАТ В ПОЛЯРНЫЕ Изобретение относится к автоматикеи вьнислительцой технике.Известны устройства, которые преобразуют входные напряжения, характеризующие прямоугольные координаты вектора, в выходное переменное напряжениезаданной частоты, амплитуда и фаза которого соответствуют полярным координатам вектора. В этих устройствах преобразование осуществляется путем взвешен 1 Оного суммирования входных координатныхнапряжений с весами, пропорциональнымиквадратурным напряжениям заданной частоты,Одно из известных устройств содержит15генератор квадратурных напряжений, д;ааналоговых умножителя и сумматор 11 .Однако оно имеет низкую точностьпри высоком быстродействии или низкоебыстродействие при высокой точности.Это обусловлено тем, что широкополосные аналоговые умножители (например,умножптели с нормировкой токов) имеютневысокую то носа т (единицы процентов),а в более точных широтно-импульсныхумножителях быстродействие ограниченонеобходимостью фильтрации выходногонапряжения. Кроме того, начальная фазавыходного напряжения преобразователявсегда равна начальной фазе генератораквадратурных синусоидальных напряжений,что ограничивает область примененияустройства.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, счетчик, цифро-апалоговые преобразователи, постоянные запоминающие устройства и сумматор 2Это устройство имеет высокую точность при большом быстродействии (так как операция умножения выполняется цифро-аналоговым способом) и возможность управления на альной фазой выходного напряжения путем обнуления счетчика.Существенным недостатком известного устр йства является его сложность из-за907558 50 использования специальных узлов дляформирования синусной и косинусной функций - постоянных запоминакщих устройств,сложность которых резко возрастает сувеличением разрядности цифро-аналоговых преобразователей,Цель изобретения - упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем,что устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый сумматор и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу 15счетчика, установочный вход которогоявляется входом синхронизации устройства, выходы первого и второго цифроаналогового преобразователей соединены ссоответствующими входами первого сумматора, содержит второй и третий сумматоры и коммутатор, четыре информационных входа которого соединены с шинами задания соответственно первой ивторой неинвертированных прямоугольныхкоординат 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 цифровымвходам первого, а группа инверсных выходов тех же разрядов счетчикак цифровым входам второго цифроаналогового35преобразователя, первый выход коммутатора соединен с первым входом второгосумматора, второй выход коммутаторасоединен с первым входом третьего сумматора, выход второго сумматора соединен с аналоговым входом первого цифро аналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второгосумматора, выход трегьего сумматорасоединен с аналоговым входом второго5цифроаналогового преобразователя, выходкоторого соединен с вторым входомтретьего сумматора, выход первого сумматора соединен с третьими входамивторого и третьего сумматоров,4Позицией 9 обозначен синхронизирующий вход устройства, а позицией 14 -выход.Устройство работает следующим образом,Входные напряжения устройства, характеризующие прямоугольные координаты вектора, поступают нв аналоговыевходы коммутатора 3, который находитсяв одном из четырех состояний, однозначно связанных с состояниями двух старших разрядов кода счетчика 2, которыеопределяют квадрат аргумента,Выходные напряжения коммутатора 3суммируют:я с выходными напряжениямицифроаналоговых преобразователей 7 и 8и с выходным напряжением устройствасумматорами 4 и 5, выходные напряжения последних равны 47 2 ВЫХ 3 1И)О,:Ки,+к О+кргде Ц 4 Ц - выходные напряжения сумма 4тора 4 и 5 соответственно;Ц- выходные напряжения цифро 7 Ваналоговых преобразователей 7 и 8 соответственно;К - масштабные коэффициенты,а,зпервого, второго и третьего входов соответственно сумматоров 4 и 5,Выходные напряжения цифроаналоговылпреобразователей 7 и 8 равныО =К;ЮО 4,( И -2)-ых младших разрядов счетчика2 ( И - разрядность счетчика 2);М - код счетчика,2;И - максимальное значение коЬчОХда счетчика 2,Выходное напряжение устройства равносумме выходных напряжений цифроаналоговых преобразователей 7 и 8, На чертеже изображена блок-схемаустройства,Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, коммутатор 3, сумматоры 4-6, цифроаналоговые преобразователи 7 и 8, шины 10-13 задания прямоугольных координат. Вьзх 67 8)ф Гз)где 1(б - масштабный коэффициент сумматора. 6,Совместное решение уравнений (1),(2), (3) позволяет подучить зависимость выходного напряжения устройства(К+2 КгК,),В =-К,кук(к +2 к к ),Со=К,К,К,С 7 =-Ккб Кв(1+К К 7)СГК.К.К 6 К КВКоэффициенты А 0, А, А, Во, В), В, 20Со, С, С в формуле (4) необходимовыбрать из условия реализации рациональными дробями следующих зависимостей)Гг 48 зв - о,НОВо)югэо;)о 1 Бе(ь)Г0016- О)4549 9-0)5467 Оа 1-С,4 ОВ+О,40 ж) О .справедливых с погрешностью не более 300,16% в диапазоне изменения ОО 1.С учетом сказанного выходное напряжение устройства преобразуется к виду 2 ТЙ 2 ЖВ О),-ыи+ц соВ - " 6)зщоХМвОХ в диапазоне О МВ ,Таким образом, тригонометрические весовые функции реализованы в устройстве структурным путем без специальных нелинейных элементов.Счетчик 2 периодически формирует линейно возрастающий во времени код КПоэтому выходное напряжение устройства представляет собой переменное на пряжение с амплитудой и фазой, соответствующими полярным координатам вектора, Частота выходного напряжения онределяется частотой генератора 1 импульсов и разрядностью счетчика 2. Управле ние начальной фазой выходного напряжения производится путем подачи на вход синхронизации устройства одиночного импульса, по которому код счетчика 2 обнуляется и начинается новый отсчет55 фазы. 5от выходных напряжений коммутатора 3 Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в упрощении устройства благодаря реализации тригонометрических весовых функцийструктурным путем без использованияспециальных нелинейных элементов, атакже благодаря уменьшению разрядности цифроаналоговых преобразователей надва разряда, Введенные и предлагаемоеустройство узлы -коммутатор и два сумматора существенно проще исключенныхиз известного устройства узпоВ - двухпостоянных запоминающих устройств.Упрощение устройства позволяет такжеповысить его надежность, при этом сохраняются высокая точность и быстродействие преобразователя. формула изобретения Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее 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 щ 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. ОсиповРедактор, В. Лазаренко Техред Т,Маточка Корректор С. Шекмар Заказ 592/58 Тираж 732 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, москва ЖРаушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ми.входами второго и третьего сумматоров. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1; Авторское свидетельство СССР% 624363, кл Н 03 К 13/20, опублик,1978,2. Заявка ФРГ Ио 2548125,кл. Ь 06 Ь 7/22, опублик. 1977 ( прототип),