Устройство для обратного тригонометри-ческого преобразования

П ИСАНИЕ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик О 11849239 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУи аткры сания 03,08.81 Дата опублико ия ВСБС 093 Р:.;.11 ТЕЯТ 11 т- ". ХЭИЯС 1,:Ад 2) Автор изобретени М.Блюменау лектроники и вычислительной техв+ АН Латвийской ССР Инстит 71) Заявител(54) УСТРОЙСТ ОБРАТНОГО ТРИГОНОМЕТРИРЕОБРАЗОВАНИЯ Г 5 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении специализирован"ных вычислительных устройств, в которых осуществляются обратные тригонометрические преобразования,Известно устройство, реализующееаналого-цифровое вычисление обратныхтригонометрических функций, котороесодержит два аналоговых перемножителясигналов, опорный генератор, фазовращатель, сумматор и фазометр, включенный между выходами опорного генератора и смесителя 1 .Недостатком устройства является.его недостаточная точность, обусловленная применением перемиожителей аналоговых сигналов и фазовращателя,.Наиболее близким к изобретениюявляется устройство, содержащее опорный и подстраиваемый генераторы, фазовый детектор, делитель частоты,блок управляемых задержек на основесхемы сравнения кодов, дискриминатор,.07.81. Бюллетень Ле 27 мгновенных значений, переключатели режима, а также блок цифрового уравновешивания, включающий схему задержки, и реверсивный счетчик. Устройство осуществляет функциональные преобразования по законам асэЪх и жссоьх 12,1 .Однако устройство не может осуществить преобразования по другим обратным тригонометрическим зависимостям. Кроме того, результат преобра. зования зависит от амплитуды сигнала опорного генератора, что снижает точность устройства.Цель изобретения - повьппение точФности и увеличение количества воспроизводимых функций.Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее опорный ге-нератор, выход синусоидального сигнала которого соединен с первым информационным входом первого дискриминатора мгновенных значений, а выход прямоугольного сигнала - с первым входом фазового детектора, выход которого40 3 84923 ,через подстраиваемый генератор связан . с входом делителя частоты и первым входом блока управляемых задержек, импульсный выход делителя и частоты соединен с вторым входом Фазового де 5 тектора, а кодовый выход - с вторым входом блока управляемых задержек, выход первого дискриминатора мгновенных значений соединен с первым входом блока цифрового уравновешивания, 10 выход которого, являющийся выходом устройства, подключен к третьему входу блока управляемых задержек, первый выход которого соединен со стробирующим входом первого дискриминатора 15 мгновенных значений, содержит блок компенсации, умножающий цифроаналоговый преобразователь и второй дискриминатор мгновенных значений, первый и второй информационные входы которого сое динены соответственно с выходом синусо - идального сигнала опорного генератора и выходом умножающего цифроаналогового преобразователя, а выход - с информационным входом блока компенсации, 25 первый выход блока управляемых задержек соединен с вторым входом блока цифрового уравновешивания, второй выход блока управляемых задержек соединен со стробирующим входом второго 30 дискриминатора мгновенных значений и управляющим входом блока компенсации, выход которого соединен с вто- рым информационным входом первого дис. криминатора мгновенных значений и Э 5 аналоговым входом умножающего цифроаналогового преобразователя, кодовый вход которого является входом устройства.Кроме того, блок управляемых задержек содержит первую и вторую схемы сравнения кодов, сумматор и переключатель, первый и второй выходыкоторого являются соответствующими выходами блока, первый вход которого 45 соединен с входами стробирования схем сравнения кодов, второй вход блока соединен с первым и информационными входами схем сравнения кодов, выходы которых подключены к соответствующим 50 входам переключателя, третий выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с третьим входом блока и вторым информационным входом первой схемы 55Фсравнения кодов, а выход сумматора соединен с вторым информационным входом второй схемы сравнения кодов. 9 4На фиг, 1 показана блок-схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 -блок управляемых задержек устройства.Устройство содержит опорный генератор 1, дискриминаторы 2 и 3 мгновенных значений, фазовый детектор 4, делитель 5 частоты, подстраиваемый генератор 6 импульсов, блок 7 управляемых задержек, блок 8 цифрового уравновешивания, блок 9 компенсации, умножающий цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 10. Блок 7 управляемыхзадержек содержит схемы 11 и 12 сравнения кодов, сумматор 13 и переключатель 14,Блок 8 цифрового уравновешивания:может быть выполнен, например, в видереверсивного счетчика, счетный входкоторого через элемент задержки связан с выходом блока 7 управляемыхзадержекБлок 9.компенсации может состоятьиз последовательно соединенных блокацифрового уравновешивания с ЦАП либоиз интегратора с ключом на входе.Арктангенсное и арккотангенсноепреобразования устройство осуществляет следующим образом.Опорный генератор 1 вырабатываетсинусоидальное напряжение 0 =Азив2 ВЬ тс периодом Т и амплитудой А, поступающее на первый вход сравнения дискриминаторов 2 и 3, а также прямоугольные импульсы, передний фронт которыхсоответствует нулевой Фазе синусоидального сигнала, поступающие на первый вход фазового детектора 4. Благодаря действию астатической системы ФАПЧ, в которую входят подстраиваемый генератор б, делитель 5 частотыс коэффициентом деления 28 и фазовый1детектор 4, частота и фаза импульсовна втором входе последнего такие же,как у опорного генератора 1, а периодколебаний подстраиваемого генератора6 устанавливается равным Т 1 =Т/2 М.Блок 7 управляемых задержек изкаждых 2 М импульсов генератора 6, соответствующих одному периоду колебаний опорного генератора 1, выделяетпо два стробирующих импульса с номерами соответственно и и и +И/2, задержка которых относительно нулевойфазы опорных колебаний равна соответиственно 1 - -иТ = - Т и ф=й + - =Т(-12-+йй1 4 2 й), При этом число и определяется ко 4дом на выходе блока 8, который поступает на вход схемы 12 сравнения ко239 6выходное напряжение равным Ма коэффициент передачи - К, можно запи- сать 10 п 1 % й КА --- )ьм - п=Асо 5 - г м Ь) м м 5 849 дов и через сумматор 13 на вход схемы 1 сравнения кодов, где они сравниваются с текущими кодами, поступающими от делителя .5 частоты.В случае арктангенсного и арккотангенсного ФункционаЛьного преобразования через переключатель 14 выход .схемы 12 подключен к входам блока 9 компенсации и дискриминатора 3, а выход схемы 11 - к входам блока 8 цифрового уравновешивания и дискриминатора 2.Указанным фазам первого и второго стробирующих импульсов относительно опорного синусоидальйого сигнала соответствуют мгновенные значения последнего, равные соответственном . Ь05 =Аьщ - Ъ:АЬи - итн=КО --- =КА --- /Ьи- и оп, 2/2/ В установившемся режиме, таким образом, выполняется равенство Используя Формулы приведения, данное равенство можно представить в ви 1 п 1 (пчоткуда ут, - - - :-кЬ ) и )2 Е ВЦ =Аьп=. =Асоь - им 20 Логический сигнал на выходе дискриминатора 3 мгновенных значений, поступающий на управляющий вход блока 9 компенсации, определяется знаком раз. ности мгновенных значений напряжения на его сигнальных входах в момент поступления стробимпульсов. В зависимости от этого сигнала напряжение на выходе блока 9 с поступлением каждого стробимпульса, имеющего задержку С 1 меняется таким образом, что компенсирует соответствующее мгновенное зна,чение синусоидального напряжения Ов Фазе стробирования, так что через некоторое количество периодов повторения синусоидального сигнала на выходе блока 9 компенсации устанавливается квазипостоянное напряжение, равное40 О=Оь, =Аьп - п. Подобную функцию в циФровой форме выполняет также блоК 8 цифрового уравновешивания. Код .на его выходе увеличивается либо уменьшается в зависимости от срабатывания либо не- срабатывания дискриминатора 2 в момент45 поступления каждого стробимпульса с задержкой й относительно опорного сигнала, а установившееся значение кода соответствует равенству О=Оьь, где 0 " выходное напряжение ЦАП 10,Ь%1 50 а О - мгновенное значение синусоидального сигнала, соответствующее фазе стробирования, т. е, О =Асоьо,м Последнее определяется величиной оно 55 рного напряжения на входе ЦАП 1 О, которое равно 0 =О =Аьюп и значеопннием кода в на входе устройства. Считая ЦАП 1 О двухполярным и принимая н наконецЮг т- , -- = - , - ос 1 ук(- - -)Выходной код устройства связан свходной арктангенсной зависимостью, причем, если и - двоичное число, его старший разряд можно считать знаковым. Из формулы следует также представление выходного кода и в виде-1 К - -,т, е. - агстдк - д что обеспечивает арккотангенсное функциональное преобразование.Наличие установившегося состояния в данной точке обусловлено тем, что изменение фазового положения второго стробимпульса происходит на участке монотонного изменения синусоидального сигнала, на котором выполняется условие устойчивости системы (поскольку с ростом и от 0 до йнапряжение О монотонно убывает от +А до -А, знак разности между 05 и напряжением Она выходе ЦАП 10 однозначно определяет направление, в котором должно изменяться и для достижения равенства О: 1Для реализации преобразований по другим обратным тригонометрическим зависимостям необходимо с помощью переключателя 14 блокировать сумматор 13 блока 7 управляемых задержек. При этом фаза одного из стробируюших импульсов (на выходе схемы 11) становится постоянной и соответствует мгновенному значению синусоидального сигнала, равному его амплитуде А.Область изменения фазы другого стробирующего импульса при этом вы849239 г.1 Фиа Г 096/65 Тираж 745 Подписи НИИ 11 И За илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,4 информационным входом второй схемысравнения кодов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе101. Проблемы технической электродинамики, 1978, вып. 67, с. 78-80.2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2592633 кл. С 06 6 7/22, 1978 (прототип).