Аналого-цифровой квадратичный преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 09) (11) СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К иационикндзе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБР(71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции ав ный институт им. Серго Орджон (72) В.И. Русланов, А.И. Сааков и А.В. Симаков(56) Малов А.А Сахаров О,Н. Синтез диодных функциональных преобразователей. М.: Энергия, 1976, с. 76- 79, рис. 3.1.Коган Б.Я. Электронные моделирующие устройства и их применение для исследования систем автоматического регулирования. М.: Физматгиэ, 1959, с. 235, рис. 117.(54)(57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ КВАДРАТИЧНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор импульсов; первый и второй масштабные сумматоры, реверсивный счетчик, трехпозиционный релейный элемент, информационный вход которого подключен к генератору импульсов, а два выхода и управляющий вход подключены соответственно к входам сложения и вычитания реверсивного счетчика и к выходу первого масштабного сумматора, первыи вход которого является входом преобразователя, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, цифровые входы которыхподключены к выходу реверсивногосчетчика, а выходы - соответственно к второму входу первого масштабного сумматора и к первому входу второго масштабного сумматора, выходкоторого является выходом преобразователя, и источник опорного напряжения, подключенный к аналоговомувходу первого цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия эа счет уменьшения числа разрядов реверсивного очетчи ка при сохранении заданной точнос; ти преобразования, в него введен дифференциальный усилитель, выход которого подключен к аналоговому входу второго цифроаналогового пре образователя, неинвертирующий вход дифференциального усилителя подклю чен к входу преобразователя, а инвертирующий вход соединен с выходо первого масштабного сумматора и вторым входом второго масштабного сумматора.При достижении входным сигналом значения Б =Б . происходит скачх х 1;1кообразное изменение выходного сигнала на величину отрезка ВС. На границах соседних интервалов линейные добавки равны нулю, в то время как функция на выходе преобразователя совпадает с ее истинным значением.Из принципа работы преобразователя следует, что коэффициент передачи цифроанахйговых преобразователей 6 и 7 на д-ом участке аппроксимации :(фиг. 2) равен К=(-1)/ 2, где д номер участка, численно равный записанному в счетчике 4 числу. Значе- ние функции на границе перехода с 1-го на (1+1)-й участок может быть определено как Б, =К Б,( или(с учетом значения К )Б, =Б, /2Х; Так как значение выходной функции в конце -го интервала равно (фиг, 2)У, =К П, = (-1) / 2 Б. величина скачка выходной Функции при переходе с одного участка аппроксимации на другой может быть определена как ЬЬ, =П .-У,=Б . /2".э Ъ; У; х;Две лийейные добавки ЬП и Ь У (фиг. 3), компенсирующие разность между основной составляющей и истинным значением функции, формируются из напряжения на выходе сумматора 2. При изменении выходного сигнала в пределах одного интервала аппроксимации линейно нарастающее напряжение на выходе сумматора 2 изменяется от нуля до принятого для трехпозиционного релейного элемента 5 значения опорного напряжения Б (фиг.3)1 оПри Бо=Пкоэффициент передачи сумматора 2 по входу, подключенному к источнику входного сигнала Бх, должен быть равен К=2ИЗначение опорного напряжения, поступающего на вход цифроаналогового преобразователя б с источника 8 опорного напряжения, может быть не равно максимальному порогу срабатывания трехпозиционного элемента 5, задаваемому опорным напряжением.П Значение компенсирующего опорного . напряжения при его выборе может варьироваться в широких пределах. При этом необходимая компенсация тока от источника входного напряжения на входе первого сумматора 2 может бытьостигнута за счет выбора соответствующего коэффициента передачи по второму входу сумматора 2, подключен 10 15 ному к выходу цифроаналогового преобразователя 6,По достижении равенства выходногонапряжения сумматора 2 и опорного(напряжения Б в случае, когда входное напряжение У возрастает, трехпозиционный релейный элемент 5 сформирует сигнал, в соответствии с которым число, записанное в реверсивномсчетчике 4, увеличивается на единицу младшего разряда.При достижении входным сигналом в процессе его уменьшения левой границы каждого из интервалов аппроксимации напряжение на выходе суммато" ра 2 становится равным нулю. В этот момент трехпозиционный релейный элемент 5 сформирует сигнал вычитания единицы младшего разряда из числа,записанного в реверсивном счетчи 20ке 4.Изменение кода в реверсивномсчетчике 4 вызывает изменение напряжений на выходах цифроаналоговыхпреобразователей 6 и 7, так как эти,напряжения определяются произведениями подаваемых на них аналоговыхи цифровых сигналов.Изменение кодов на цифровых входах цифроаналогового преобразователя 6 вызывает изменение его выходного напряжения, а также выходного напряжения сумматора 2, которое последобавления или вычитания единицыв счетчике 4 становится равным нулю 35в случае увеличения выходного сигнала или максимальному (опорному)напряжению когда входной сигналуменьшается.40Сигнал с выходасумматора 2 поступает на один из входов сумматора3, на выходе которого из этого напряжения формируется первая состав(ляющая линейной добавки ЬБ . Коэффи 3циент передачи сумматора 3 по этому 45входу равен К =1/(2 )в 2Дифференциальный усилитель 9 осуществляет суммирование входного сигнала и второй составляющей линейнойдобавки. На один вход усилителя 50(на фиг. 1 неинвертирующий) без изменения поступает входной сигнал,по другому входу усилителя 9 сигналЬП суммируется с коэффициентом К =2 лСигнал с выхода дифференциального усилителя 9 (фиг. 3) поступаетна вход цифроаналогового преобразователя 7, а с выхода последнего пос12 тупает далее на второй вход суммирующего усилителя 3, Коэффициент передачи сумматора 3 по этому входу равен единице, Сигналы на обоих входах второго сумматора 3 должны быть одной полярности, На выходе сумматора 3 при этом формируетсягсигнал 11=0,111, являющийся выходным сигналом квадратичного функционального преобразователя. Предлагаемый функциональный преобразователь ,фиг. 1 обеспечивает возведение в квадрат аргумента, заданного в виде апрйжения положительной полярности.я преобразования сигналов, заданных биполярным напряжением, на входе преобразователя следует установить блок выделения модуля сигнала.Поскольку БО, компенсирующееЬхнапряжение, поступающее с выхода первого цифроаналогового преобразователя 6, должно быть отрицательной полярности. Так как цифроаналоговый преобразователь обычно работает совместно с согласующим операционным усилителем, инвертирующий входной сигнал, полярность опорного напряжения, подаваемого на вход цифроаналогового преобразователя, должна быть положительной.Конфигурация функциональной схемы квадратичного преобразователя, при 11766 6веденной на фиг. 1, с точки зрениясогласования полярностей сигналовв схеме учитывает работу цифроаналоговых преобразователей совместно ссогласующими операционными усилителями. Установка преобразователя в состояние, адекватное сигналу на его входе, сразу после включения или после возможных в процессе работы обоев происходит автоматически. Трехпозиционный релейный элемент 5 может быть выполнен, в частности, сиспользованием двух пороговых устройств, например в виде компараторовК 521 СА 2 с соответствующим образомвыбранными порогами срабатывания 20 и элементов И-НЕ. Объединенные входы компараторов образуют вход трехпозиционного релейного элемента. Выходы компараторов раздельно подключены к одному из двух входов каждогоиз двух элементов И-НЕ, используемыхв качестве ключей. Объединенные свободные входы этих элементов И-НЕ подключены к выходу генератора импуль"сов. Инвертирование сигналов с вьпо дов ключевых элементов осуществляется дополнительными элементами И-НЕс попарно объединенными входами.1211766 и ектор С. 01 ек каз 643/55 Тира ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Ра673омитета СС Подписно ткрытииая наб., д,иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Составитель Н. ФирсовРедактор Т. Парфенова Техред О,Ващишина