Широтно-импульсный функциональный преобразователь

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН. 9) И А а 06 Г 15/353 ГОС Я о ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ОРСК ВИДЕТЕЛЬСТВУ ж АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71). Ленинградский ордена Ленинаэлектротехнический институтим, В.И.Ульянова (Ленина)(5 Б) 1. Смолов В,Б, Функциональныепреобразователи информации, Л.,Энергоиздат. 1981, с. 180. рис.5-7.2, Авторское свидетельство СССРй 703825, кл.й 06 Г 15/353, 1979(54)(57) ИИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащийдва реверсивных счетчика, двоичныйумножитель, четыре блока логическогоумножения, элемент НЕ, элемент ИЛИ итри элемента .И, причем вход частотыимпульсов преобразователя соединен счастотным входом двоичного умножителя, кодо вый вход которо го соединен свыходом первого реверсивного счетчикачастотный выход двоичного умножителясоединен с первым входом первого элемента И и суммирующим входом второгореверсивного счетчика, выход которогосоединен с выходом преобразователя ипервым входом первого блока логического умножения, второй вход которогосоединен с кодовым выходом двоичногоумножителя и первыми входами второгои третьего блоков логического умноения, второй вход второго блока логического умножения соединен с входом первого коэффициента аппроксимации преобразователя, вход широтно-импульсно модулированного сигнала которого соединен с первым входом второго элемента И и через элемент НЕ - с первым входом третьего элемента И, выходы третьего и четвертого блоков логического умножения соединены с вто рыми входами соответственно третьего и второго элементов И, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введенэлемент задержки, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с вычитающим входом второго реверсивного счетчика выход первого блока логического умножения соединен с входом элемента задержки, входы второго и третьего коэффициентов аппроксимации преобразователя соединены с первым и вторым входами соответственно третьего и четвертого блоков логического умножения, выход элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход кото рого соединен с вычитающим входом первого реверсивного счетчика, сум" мирующий вход которого соединен с выходом второго блока логического умножения, второй вход четвертого блока логического умножения соединен с кодовым выходом двоичного умножителя, 105620830 о -8 2,8- 8 где Йо - входной код; 6-относительная 35 длительность ШИМ-сигнала. Указанная зависимость является аппроксимацией таигеисной зависимости И=В а - В0вс погрешностью не выше 0,2 Й в диапазоне 0 й 80,98 1Нсдастатками известного устройства являются его сложность, невь:сокая надежность.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для воспроизведения функций, в котором воспроизведение функцией50 базируется на методах сквозной аппроксимации с использованием только циФ- ровой элементной базы, является более простым и надежным устройством. 40ГИзвестное устройство содержит два реверсивных счетчика импульсов, элемент НЕ, три элемента, элемент ИЛИ, четыре логических блока умножения,Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в телеметрических информационно-измеритеЛьиых системах, в вычислительных управляющих комплексах с 5применением широтно-импульсной модуляции,Известно устройство,для воспроизведения функций на основе методовсквозной аппроксимации, Это устройство ориентировано на обработку входНОГО широтно импульсно модулированного сигнала (ШИМ-сигнала) в следящемрежиме, обладает высокой помехоустойчивостью за счет применения принципа 15усреднения импульсных потоков, нетребует резкого повышения аппаратурных затрат при воспроизведении функций типа тангенсной,Известное устройство воспроизводит функции, представленные отношением простых дробей, основываясь напринципе автоматической компенсациичастотно-импульсных последовательностей, реализуемом с помощью отрицатель 25иой ооратнойИз условия динамического равновесия схемы получается Г;ункциоиальиаяхарактеристика устройства в целом двоичный умиожитель, у которого часто гиы й вход является соответствующим входом устройства, частотный выход объединен с первым входом первого элемента И и с суммирующим входом первого реверсивного счетчика, кодовый вход соединен с выходом второго реверсивного счетчика, а кодовый выход - с первыми входами первого, второго и четвертого логических блоков умножения, причем второй вход первого логического блока умножения является кодовым входом устройства, выходы второго и третьего блоков соединены соответственно с первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых подсоеринены соответственно к первому и второму входам элемента ИЛИ, а второй вход четвертого логического блока умножения объединен с выходом первого реверсивного счет- цика и с выходом всего устройства, ШИМ-вход которого соединен с вторым входом третьего элемента И непосредственно, а с тем же входом второго элемента И через элемент НЕ, причем двоичный умножитель представляет собой суммирующий по частотному входу двоичный счетчик с динамическим кодовым выходом, подключенным к первому входу логического блока умножения, второй вход которого является кодовым входом, а выход - частотным выходом двоичного умножителя, причем второй двоичный умножитель имеет частотный вход, являющийся соответствующим входом устройства, и представляет собой суммирующий по частотному входу двоичньй счетчик с динамическим кодовым выходом, подключенным к первому входу логического блока умножения и к аналогичному входу блока, к второму бпоку подключен выход реверсивного счетчика, а выход блока соединен с первым входом четвертого элемента И, пятый и шестой эпементы И по первым входам соединены с выходами логических блоков умножения соответственно четвертого и первого, при ятом вторые входы четвертого и пятого элементов И объединены с выходом элемента НЕ, а шестого - с его входом, причем выходы этих элементов И соединены соответственно четвертогос входом второго элемента ИЛИ, пятого - с суммирующим входом третьего реверсивного счетчика, шестого - с сум, ирующим входом второго реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу второго элемента ИЛИ, объединенного вторым вхо- дом с выходом первого элемента И, при этом выцитающий вход третьего реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выходс вторыми входами второго и третьего логических блоков умножения, причем выцитающий вход первого реверсивного счетчика подключен к выходу второго 10 логического блока умножения.функциональная характеристика уст ройства в общем виде описывается рациональной дробью15 Для получения аппроксимации тангенсной зависимости достаточно задать 2 Ося следующим соотношением опорныхВхОдных частот Г 1 и Г,14Г = - Г, ,9 25Значение аппроксимации тангенснойзависимостиАВ" о 18 О,е.,30Это выражение является дробно-рациональной аппроксимацией тангенснойфункции с погрешностью не выше 0,2в диапазоне 0О0,98 21Недостатком известного устройстваявляется невысокая тоцность, особенно при воспроизведении функций типатангенсной,Целью изобретения является по;.ышение точности.Поставленная цель достигается тем,что в широтно-импульсный функциональный преобразователь, содержащий двареверсивных счетчика, двоичный умножитель, четыре блока ло, ического умножения, элемент НЕ, элемент ИЛИ итри элемента И, причем вход частотыимпульсов преобразователя соединен счастотным входом двоичногоумножителя.кодовый вход которого соединен с выходом первого реверсивного счетчика, 50частотный выход двоичного умножителясоединен с первым входом первого элемента И и суммирующим входом второгореверсивного счетчика, выход которого соединен с выходом преобразователя 55и первым входом первого блока погического умножения, второй вход которого соединен с кодовым выходом двоичного умножителя и первыми входами второго и третьего блоков логического умножения, второй вход второго блока логического умножения соединен с входом первого коэффициента аппроксимации преобразователя, вход широтноимпульсно модулированного сигнала которого соединен с первым входом второ, го элемента И и через элемент НЕ - спервым входом третьего элемента И,выходы третьего и четвертого блоков логического умножения соединены с вторыми входами соответственно третьего и второго элементов Р, выходы которых соединены с первым и вторым входами элемента ИЛИ, дополнительно введен элемент задержки, выход которого соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с выцитающим входом второго реверсивного счетчика, выход первого блока логического умножения соединен с входом элемента задержки, входы второго и третьего коэффициентов аппроксимации преобразователя соединены с первым и вторым входами соответственно третьего и четвертого блоков логического умножения, выход элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с выцитающим входом первого реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом втооого блока логического умножения, второй вход четвертого блока логического умножения соединен с кодовым выходом двоичного умножителя.На чертеже представлена блок-схема широтно-импульсного функционального преобразователя,Преобразователь содержит реверсивные счетчики 1 и 2, элемент НЕ 3, эле менты Р 4-6, элемент ИЛИ 7, блоки 8- 11 логического умножения, двоичный умножитель 12, входы 13 и 14, выход 15 вход 16, кодовый 17 и частотный 18 выходы двоичного умножителя, элемент 19 задержки, входы 20 и 21.Двоичный умножитель содержит счетчик 22 и блок 23 логического умно" жения. Преобразователь работает следующим образом.Пусть в исходный момент времени оба реверсивных счетчика 1 и 2 находятся в нулевом состоянии, на входы 14, 20 и 21 подаются двоичные коды соответственно й , й , й , навход 16 - ШИН-сигнал О, а на вход 13 - опорная импульсная последователь ность Г Блоки 8-11 логического умножения совместно со счетчиком 22 и двоичный умножитель 12 осуществляют 5 линейное преобразование кода в частоту, т е вырабатывают импульсные последовательности с частотами, средние значения которых пропорциональны соответствующим управляющим кодам.Первый импульс, появившийся на выходе блока 8, записывается в реверсивный счетчик 2. Двоичный умножитель 12 нацинает вырабатывать импульс. ную последовательность, так как управляющий им код 1 с выхода счетчика 2 стал отличен от нуля. Выходная импульсная последовательность двоичного умножителя 12 поступает церез элемент И ч на выцитающий вход счет- цика 2 в тецение "интервала времени. (Т-с), Формируемого элементом НЕ 3, и непрерывно - на суммирующий вход счетчика ", Первый импульс с выхода двоицного умножителя 12 записывается в сцетцик 1 и делает его содержимое И 1 отличным от нуля, Начинает вырабатываться импульсная последовательность на выходе блока 11, которая с задержкой элемента 19 на полтакта ЗО опорной частоты непрерывно поступает церез элемент ИЛИ 7 на вычитающий вход счетчика 1. Через этот же элемент подаются импульсные последовательности с выхода блока 10 в тецение интер-злвала времени ь через элемент И 6, и с выхода блока 9 в тецение интервала времени (Т-), Формируемого элементом НЕ 3, через элемент И 5.40В основе построения устройства по ложен итерационный принцип усреднения импульсных потоков, Формируемых от одной опорной частоты и ШИМ-сигналами, с использованием частотно-им-: пульснои следящей системы. В качестве " схемы сравнения, вырабатывающей сигнал рассогласования в контуре обратной связи, используется реверсивный счетцик 1,с помощью которого осуществ 0 ляется, во-первых, суммирование цас. тот, во-вторых, выцитание, и в-третьих, интегрирование полуценной разности с выдачей результата в виде двоичного кода, Кроме главного контура отрицательной обратной связи, здесь имеется дополнительный - на основе счетчика 2, который образует Функциональный узел в ппямой цепи лавногоконтура. Здесь счетчик 2 выполняет одновременно две операции: вычитание частот и интегрирование полученной разности с представлением результата в виде двоицного кода,Условием динамического равновесия схемы является равенство приращений кодов суммирующих и выцитающих цепей в каждом реверсивном счетчике в течение периода Т широтно-импульсной модуляции, то есть, равенство средних знацений частот импульсных последовательностей, поступающих на суммирующие и вычитающие входы счетчиков:=, -ХНа суммирующий вход счетчика 2 поступает импульсная последовательность, пропорциональная входному коду+ "- 1 л 2 где и - разрядность преобразователя.На вычитающий вход этого счет- цика 2 проходит широтно-модулированная импульсная последовательность с частотой О, при КТ.КТ +,г, М -при КТ+ сс 4 К+1)Т, где т. - текущее время,к = О, 1, 2, ,ооТогда как среднее значение этой частоты за период определяется выражением= 1, + (1-0) Приравниваяи Е.,2 й - = И (1-8 ) (-11 Г( Г 2" 2 2"ь получим Фун кцион ал ьную хара кте рист ику узла в прямой цепи главного кон тура(ь 1)Импульсная последовательность в цепи обратной связи главного контура Формируется на выходе элемента ИЛИ 7 и имеет частотуо 1 а о Й,Ф Й , П РИ К 1 сс 1 Р+Й Ц - -+ й - пи ь 11 сс(,1 ф 11 (д 1 0 о лл спСоставитель А,ЗоринТехред Т.Маточка, (орректор А,Зимокосов Редактор В. Иванова Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,е Заказ 9308/13 Тираж 706 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 1/5