Устройство для функционального преобразования аналоговых сигналов

(22) Заявлено 26.06.79 (21) 2774948/18-24 (51) М. Кл. с присоединением заявки6066 7/26 3 ЬвуАарстееювй камктет СССР ав делам нзобретений н открцтий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ния 31,1Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к кодоуправляемым преобразователям аналоговых электрических сигналов,Известен:кодоуправляемый преобразо 5 ватель аналоговых сигналов, содержащий генератор управляющего кода и кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения, выполненный на операционном усилителе, резисторах и ключах 11Известен также преобразоватедь, содержащий две декодируюшие резисторные сетки, кодоуправляемые ключи и инвертор 2 .Недостатком известных преобразователей является пониженная точность ттреобразования из-за воздействия помех на преобразуемый входной аналоговый сигнал и из-за влияния изменения сопротивления внешней нагрузки, 20Наиболее близким к предложенному является устройство для преобразования аналоговых сигналов, содержащее блок сравнения и два колоуправляемых масштаб 2ных преобразователя напряжения, первый из которых соединен управляющим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом- с выходом устройства и с входом преобразователя аналог-код, выполненного на частотном преобразователе и счетчике и подключенного выходом к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной ввода управляющего%кода, а выход - с управлякецим входом второго кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжения, подключенного сигнальным входом к входу аналогового сигнала, а выходом - к сигнальному входу первого кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжеНедостатком такого устройства являются сложность и понижение точности преобразования иэ-эа влияния изменения сопротивления внешней нагрузки.Цель изобретения - упрощение ус т- ройства и повышение точности преобра 043757зования за счет уменьшения влияния изменения внешней нагрузки,Поставленная цель достигается тем,что в устройстве цля функциональногопреобразования аналоговых сигналов, содержащий блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных преобразователянапряжения, первый из которых соединенуправляющим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом - с выходом 10устройства, второй кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения подключен сигнальным входом к выходу устройства, управляющим входом - к шиневвода управляющего кода, а выходом - к 15первому входу блока сравнения, соединенного вторым входом с входом устройства, а выходом - с сигнальным входом первого кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжения. 29Елок сравнения с одержит дифференциальный усилитель и сумматор, выход которогоявляется выходом блока сравне:и:я, а первый вход подключен к выходу дифференциально, о усилителя, первый вход которого является первым входом блока сравнения, а второй вход соединен с вторымвходом сумматора и является вторым входом блока сравнения.На фиг. 1 изображена блок-схемаописываемого устройства; на фиг. 2 -временные диаг аммы для случая,.реобразования аналогового сигнала в дискретно-аппроксимированный гармоническийсигнал.Э 5Устройство содержит блок 1 сравненияи два кодоуправляемых масштабных преобразователя 2 и 3 напряжения, выполненных на кодоуправляемых резисторахи операционных усилителях, Первый пре 40образователь 2 соединен управляющимвходом с шиной 4 ввода управляющегокода, а выходом - с выходом устройства,и с сигнальным входом второго преобразователя.3. Преобразователь 3 подключен 45управлякзцим входом к шине 4, а выходомк первому входу блока 1 сравнения. Блок1 сравнения соединен вторым входом свходом 5 устройства, а выходом - с сигнальным входом первого преобразователя 2,Блок 1 сравнения содержит дифференциальный усилитель 6 и сумматор 7, выход которого является выходом блока 1,а первый вход подключен к выходу усилителя 6. Первый вход усилителя 6 является первым входом блока 1, а второйвход усилителя 6 соединен с вторым входом сумматора 7 и является вторымвходом бпока 1.Принцип действия устройства основанна использовании безынерционной отрицательной обратной связи по мгновенномузначению ошибки преобразования входногосигнала, что обеспечивается выборомзакона изменения коэффициента передачипреобразователя в цепи обратной связиобратно пропорциональным по отношениюк закону изменения коэффициента передачи преобразователя в прямой цепи, т;е,за счет обеспечения постоянства результата перемножения этих коэффициентовпередачи в каждый момент времени функционирования устройства.Работа устройства,формирование дискретно-аппроксимированных гармоническихколебаний)поясняется. временными диаграммами, приведенными на фиг, 2, где 60 входной аналоговый сигнал; 64, 5 и ц -состояния разрядов управляющего кода,5.выу, и атос - сигналы на выходе устройства и на выходе преобразователя 3цепи обратной связи соответственно, КиК ц - эпюры изменений во времени коэффициентов передачи первого и второгопреобразователей 2 и 3 соответственно,Устройство работает следующим образом,Входной сщнал 5 х с входа 5 поступает через блок 1 сравнения на сигналь- ный вход перобразователя 2, коэффициент передачи К которого изменяется во времени по модулю дискретно-аппроксимированного гармонического сигнала под действием разрядов 9, 6 и 5 управляющего кода, поступакщего на шину 4. Дискретно-аппроксимированный выходной сигнал является результатом умножения входного сигнала на коэффициент передачи К, . Коэффициент передачи Кпреобразователя 3 изменяется под действием управляющего кода обратно-пропорционально по закону изменения К На выходе преобразователя 3 формируется сит- нал обратной связи, который при точной работе преобразователя 2 является копией входного сигнала. В блоке 1 сравнения формируется на выходе дифференциального усилителя 6 сигнал ошибки, который затем на сумматоре 7 алгебраически суммируется с входным сигналом 65,. При отсутствии погрешности преобразования сигнала на выходе блока 1 равен входному сигналу. При наличии погрешности выходной сигнал блока 1 изменяется в сторону уменьшения пог5 9437 решности преобразования, Таким образом, в устройстве реализуется безынерционная отрицательная обратная связь, действующая по ошибке преобразования в нижний момент времени. 5Обеспечение обрвтно-пропорционального изменения коэффициента передачи К преобразователя 3 относительно изнменения коэффициента передач К, преобразователя 2 в каждый момент времени, 10 т.е. условия 1 и=где С - постояннаясвеличина, может быть реализовано различным образом. Так, например, если преобразователи 2 и 3 выполнены по идентичной схеме, то управляющие вхо з ды ключей преобразователя 3 могут быть подключены к инверсным выходам разрядов кода, поступающего на шину 4, прямые выходы разрядов которого подключены к управляющим входам ключей щ преобразователя 2, Если же управляющие входы ключей преобразователей 2 и 3 соединены с одноименными выходами разрядов упраляющего кода, то ключи преобразователей 23 должны 25 иметь инверсные по отношению друг к другу характеристики переключения. В указанных случаях значения элементов преобразователей 2 и 3, определяющих дискретные состояния коэффициентов пе- ЗО редачи, должны быть выбраны таким образом, чтобы изменение во времени коэффш 1 иента передачи преобразователя 3 было бы обратно-пропорциональным изменению коэффициента передачи преобразователя 2. Требуемое относительное изменение коэффициентов передачи может быть также получено, если в одном из преобразователей изменять коэффициент передачи входной цепи операционного усилителя, входя его в его состав, а в другом - коэффициент передачи цепи обратной связи операционного усилителя.Предложенное устройство по сравнению с прототипом позволяет при более простой реализации обеспечить более высокую точность преобразования, так как безынерционная отрицательная обратная связь существенно улучшает кратковременную стабильность выходных колебаний на всех частотах, включая и самые ни:- кие, например 10 Ги, и обеспечивает неизменность динамических свойств уст 57 6ройства при переключении состояний кодоуправляемых преобразователей, Все этопозволяет, в частности, использоватьпредложенное устройство для точногоформирования квадратурных квазигармонических сигналов при значительных изменениях величины внешней нагрузки,формула изобретения 1, Устройство для функциональногопреобразования аналоговых сигналов,содержащее блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных преобразователя напряженийпервый из которых соединен управлянлцим входом с шиной вводауправляющего кода, а выходом - с выходом устройства, о т л и ч а ющ ее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности преобразования за счет уменьшения влияния изменения внешией нагрузки, второй кодоуправляемый масштабный преобразовательнапряжения подключен сигнальным входомк выходу устройства, управляющим входом - к шине ввода управляющего кода,а выходом - к первому входу блокасравнения, соединенного вторым входомс входом устройства, а выходом - ссигнальным входом первого кодоупрввляемого масштабного преобразователя напряжения.2. Устройство по п,1, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что блок сравнениясодержит дифференциальный усилитель исумматор, выход которого является выходом блока сравнения, а первый входподключен к выходу дифференциальногоусилителя, первый вход которого является первым входом блока сравнения, авторой вход соединен с вторым входомсумматора и является вторым входомблока сравнения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США % 3689754,кл, 235-197, опубпик. 1972.2. Авторское свидетельство СССР% 480187, кл. Н 03 К 13/02, 1972.3, Авторское свидетельство СССР943757Аи.1 ИИПИ Заказ 5114/58 Тираж 731 Подпи Филиал ППП "Патент, г, Ужгород, ултная