Обратимый преобразователь координат

(19) 01 356 7 2 15 С ПИСАНИ АВТОРСКОМУ РЕТЕН 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДА СТВЕННЦй КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ(56) 1. Авторское свидетельство СССР й 525971, кл, С 06 6 7/22, 1974.2. Авторское свидетельство СССР й 590765, кл. 606 О 7/22, 1978 (прототип).(54)(57) ОБРАТИМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КООРДИНАТ, содержащий четыре цифроаналоговых преобразователя, выходы первого и второго из которых соединены с входами первого сумматора, а выходы третьего и четвертого - с входами второго сумматора, выход которого соединен с входом компаратора, входы задания первой и второй ортогональных координат преобразователя соединены с соответствующими входами селектора квадрантов, и регистр стар- шФМ разрядов, первый и второй входы которого подключены к входу задания кода угла преобразователя и к соответ ствующим выходам селектора квадрантов о т л ц ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения и повышения точности, преобразователь содердит генератор импульсов, счетчик, дешифратор, блок инвертирования .кода, два блока памяти и два коммутатора кодов, при этом вход задания первой ортогональной координаты преобразователя соединен с аналоговыми входами первого и чет.вертого цифроаналоговых преобразователей, вход задания второй ортогональной координаты преобразователясоединен с аналоговыми входами второго и третьего цифроаналоговых преобразователей, первый выход дешифраторасоединен со знаковыми входами первого и третьего цифроаналоговых преобразователей, второй выход дешифраторасоединен со знаковыми входами второгои четвертого цифроаналоговых преобразователейзапускающий вход генератора импульсов подключен к шинепуска преобразователя, управляющийвход - к выходу компаратора, выходгенератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, кодовый входкоторого соединен с входом заданиякода угла преобразователя, выход .счетчика соединен с входом первогоблока. памяти и через блок инвертирования кода - с входом второго блокапамяти, выходы первого и второго бло-.ков памяти через первый коммутаторкодов соединены с кодовыми входамипервого и третьего цифроаналоговогопреобразователей, а через второйкоммутатор кодов - с кодовыми входа-.ми второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей, управляющиевходы коммутаторов кодов соединеныс одним из выходов регистра старшихразрядов.5 О 5 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для преобразования.прямоугольных координат в полярные и обратно.Известен обратимый преобразователь координат, содержащий селектор квадрантов, ключи, синусный и косинусный преобразователи, сумматор, регистры и компаратор, выходы которых подключены к соответствующим входам управляющего блока Г 1 1Этому преобразователю присуща методическая погрешность выполнения математических операций.Наиболее близким по технической сущности и по выполняемым функциям к предлагаемому устройству является обратимый преобразователь координат, который содержит ячейки выборки-хранения, подключенные через инверторы и непосредственно к цифроаналоговым преобразователям, осуществляющим синусное и косинусное преобразование их выходы соединены с входами сумматоров, компаратор подключенный к выходу сумматорауправляющий блок, регистр. младших разрядов, селектор квадрантов, регистр старших разрядов, аналоговые ключи, шину задания угла 23Известный преобразователь характеризуется недостаточной точностью преобразования и сложностью выполнения, что ограничивает воэможности его практического использования. Ошибки. преобразования определяются погрешностью дискретизации, неидеальностью ключей, нестабильностью аналоговых узлов устройства, погрешностью косинусных и синусных цифроаналогвоых преобразователей. В преобразователе косинусные и,синусные преобразователи выполнены в виде цифровых управляемых сопротивлений и представляют собой цепочку весовых резисторов определенных номиналов, снабженных шунтирующими ключами. В каждом рабочем такте разомкнут какой- либо один ключ, все остальные замкнуты. Номиналы весовых резисторов в преобразователях должны быть высокоточными, причем сопротивление резистора старшего разряда отличается от сопротивления резистора младшего разряда в сотни раз, при этом необхо" димо учитывать влияние сопротивления шунтирующих ключей в замкнутом и разомкнутом состоянии. Таким образом,реализация преобразователей является весьма сложной технической задачей,Далее, наличие двух схем выборки- хранения, двух инвертирующих усилителей, 15 аналоговых ключей блока управления ключами вносит дополнительные погрешности в процесс преобразования, приводит к нестабильности при работе в различных эксплуатационных условиях и делает известный преобразователь весьма сложным и громоздким.Цель изобретения - упрощение и повышение точности.Цель достигается тем, что обратимый преобразователь координат, содержащий четыре цифроаналоговых преобразователя, выходы первого и второго иэ которых соединены с входами первого сумматора, а выходы третьего и четвертого - с входами второго сумматора, выход которого соединен с входом компаратора, входы задания первой и второй ортогональных координат преобразователя соединены с соответствующими входами селектора квадрантов, и регистр старших разрядов, первый и второй входы которого подключены к входу задания кода угла преобразователя и к соответствюущим выходам селектора квадрантов, содержит генератор импульсов, счетчик, дешифратор,бло к ин верти рован ия кода, два блокапамяти и два коммутатора кодов, приэтом вход задания первой ортогональнойкоординаты преобразователя соединенаналоговыми входами первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей,вход задания второй ортогональнойкоординаты преобразователя соединенс аналоговыми входами второго и третьего цифроаналоговых преоразователейпервый выход дешифратора соединенсо знаковыми входами первого и третьего цифроаналоговых преобразователей,второй выход дешифратора соединен сознаковыми входами второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей,запускающий вход генератора импульсовподключен к шине пуска преобразователя, управляющий вход - к выходу компаратора, выход генератора импульсовсоединен со счетным входом счетчика,кодовый вход которого соединен с входом задания кода угла преобразователя,выход счетчика соединен с входом первого блока памяти и через блук инвертирования кода - с входом второго блока памяти, выходы первого и второго блоков памяти через первый комму 1035617Блок памяти 14 преобразует .код угла младших разрядов, поступающих со счетчика 12 и изменяющийся в пределах от 0 до %/2, в код синуса этого угла. На вход блока памяти 15 через 5 блок 13 поступает обратный код угла, Блок памяти 15 с точностью до младшего разряда преобразует этот код в код синуса дополнительного угла, поэтому на выходе блока памяти 15 форми 1 О руется код косинуса угла, заданного кодом с регистра-счетчика 12. Коды синуса и косинуса с выходов блоков памяти 14 и 15 поступают на входы коммутаторов 16 и 17. Управление коммутаторами 16 и 17 осуществляется с выхода младшего разряда а. ре-. гистра 9 таким образом, цто в нечетных квадрантах на выход коммутато" ра 16 поступает код синуса, а на выход коммутатора 17 - код косинуса, в четных квадрантах на выход коммутатора 17 поступает код косинуса а на выход коммутатора 17 - код синуса.ЦАП 2, 3 и сумматор 6 обеспечивают реализацию уравнения 1, а ЦАП 4, 5 и сумматор 7 - реализацию уравнения (2). Причем по знаку проекций О, Оу предлагаемая структура преобразователя 0 координат обеспечивает начальный поворот вектора в первый квадрант.Таким образом, в исходном состоянии после передачи на входы обрати"мого преобразователя координат напря"35жений О, Оу на выходе регистра 9формируются значения двух старшихраэоядов кода угла вектора, на выходах дешифратора 10 - сигналы управ 40ления знаковыми разрядами ЦАП 2 - 5,обеспечивающие поворот вектора в.первый квадрант, а на выходах сумматоров 6 и 8 - напряжения положительной полярности, величина которых45определяется кодом, поступающим срегистра счетчика 12,По сигналу "Пуск" генератор 11начинает вырабатывать импульсы, каждый иэ которых изменяет содержимоерегистра-счетчика 12 на единицу,при этом осуществляется последовательный поворот вектора с дискретностью младшего разряда в пределахпервого квадранта до тех пор, поканапряжение на выходе сумматора 7 нестанет равным нулю. В этот моментсрабатывает компаратор 8, формирующий импульс конца цикла преобразования, который запрещает генерацию импульсов генератором 11. В регистресчетцике 12 фиксируется код, который совместно с кодом старших разрядов 4 и ф образует код угла векторапри этом на выходе сумматора 6 фиксируется напряжение, пропорциональное модулю вектора 0,В режиме преобразования полярных координат в прямоугольные на входы преобразователя подается постоянное напряжение О, моделирующее модуль вектора, а по входу задания угла 18 в регистр 9 и счетчик 12 эаписываетсяу -разрядный код угла с, представляющий аргумент вектора р .Младшие разряды кода угла В преобразуются блоками памяти 14, 15 в коды синуса и косинуса этого угла и через коммутаторы кодов 16, 17 поступают на цифровые входы ЦАП 2-5, которые осуществляют цифроаналоговое перемножение этих кодов на напряжение 0 с учетом знака в зависимости от состояния дешифратора знака 10. Значение проекции 0 = О 1 сцВ может быть снято с выходов ЦАП 2 или ЦАП значение проекции Оу = + О 1 и 6 с выМ ходов ЦАП 3 или ЦАП 5, причем полярность выходных напряжений определяется старшими разрядами угла 6, записанными в регистре 9ьПредлагаемый обратимый преобразователь координат обеспечивает кодирование угловых положений синуснокосинусных датчиков информации.Кроме того, предлаагемый преобразователь может работать в режиме генератора квадратурных гармонических колебаний. Такие генераторы находят широкое применение в преобразователях код-фаза, фаза-код, в генераторах круговых и спиральных разверток, в устройствах отображения окружностей и дуг, и т.д, В этом режиме на входы 20, 21 преобразователя подается постоянное напряжение Ор, а на вход задания угла 18 поступает линейно-изменяющийся И -разрядный код.Обратимый преобразователь координат обеспечивает высокую точность преобразования координат, определяемую разрядностью ПКН и блоков памяти, которая при использовании современных серийно выпускаемых узлов соответственно может быть получена для ПКН разрядов, для блоков па, ВНИИПИ по д 113035, Тираж 706сударственного комитета С ам изобретений и открытии осква, Ж, Раущская наб к писное 4/ ефилиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,7 10356мятиразрядов, высокую надежностьи стабильность работы в различныхэксплуатационных условиях за счетисключения аналоговых блоков, такихкак схемы выборки-хранения, инверти"рующие усилители, аналоговые ключи,значительное упрощение устройстваза счет исключения прецизионных цифро 17 8управляемых сопротивлений, требующих индивидуальной постройки, рядагфаналоговых. блоков и сложного устройства управления, при этом предлагаемый преобразователь может бытьполностью выполнен на стандартныхинтегральных микросхемах и не тре-.бует настройки,