Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, и устройство для его осуществления

(51) Н 04 К ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН И ВТОРО ЕМУ строенияог. Перес. 98,99.ство СССР2, 1974 равны, фа вая часто счетныхношением: Я 2%ВЬЬ 0 ф где Аствующдвухфав напр- величин го 360 , пр ных гармони жения, проп синусу угла т л и ч а ю целью повышочности пре кода, соответобразовании еских колебаний рциональные сину- и их запоминащ и й с я тем, ния бьктродейстбразования, код е группы разрядов- в интервал време- угла младшей груп нии, о что, с вия и гла разделяют на дв таршую и младшую,и преобразуют к(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ КОДА УГЛА В НАПРЯЖЕНИЯ, ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫЕ СИНУСУ И КОСИНУСУ УГЛА, .И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.(57) 1. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетных импуль сов, формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которыхозы сдвинуты на 90 , а кругота Я связана с частотойимпульсов следующим соотпы разрядов, формируют ряд опорных1напряжений, пропорциональных синусам и косинусам всех возможных углов старшей группы разрядов, выбирают из ряда опорных напряжений два пропорциональных синусу и косинусу угла старшей группы разрядов, соответствующих текущему коду угла, из которых путем интегрирования формируют сигналы начальных условий, а формирование двухфазных гармонических колебаний производят с учетом сигналов начальных условий в течение этого интервала времени.2. Устройство для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом ,первого элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, о т л и ч а в щ е е с я тем, что в него введены источник к опорных напряжений, (21+2) ключей, два интегратора, инвертор, два регистра, блок адреса ключей, второй элемент И, элемент НЕ, выходы источника ( опорных напряжений соединены с входами первых К ключей и с входами вторых 1 ключей, выходы первых К ключей соединены с первым входом первого интегратора, выходы вторых к ключей соединены с первым входом второго интегратора, выход первого интегратора соединен с входом (21+1) ключа и с входом первого аналогового заполняющего устройства, выход.(2 К 1) ключа соединен с вторым входом второго интегратора, выход113 б 327 0 15 20 которого соединен с входом инвертораи входом второго аналогового запоминающего устройства, выход инверторасоединен с входом (2 К+2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счет-,чика, выходы старших разрядов первого регистра соединены с входами блока адреса ключей, информационный выход счетчика соединен со сдвиговымвходом второго регистра, выход переноса счетчика соединен с входом записи второго регистра, первый выходвторого регистра соединен с управляющими входами первого и второго аналоговых запоминающих устройств, втоИзобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительнойтехнике и может быть использованодля построения преобразователей типа код-угол, в выходных устройствахЦВМ, контрольно-проверочной аппаратуры,Известен способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, в котором код угла преобразуют в коды синуса и косинуса угла, которые линейно преобразуют в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла 11,Недостатком этого способаявляются низкие быстродействие иточность преобразования кода углав коды синуса и косинуса угла, чтоприводит к недостаточным быстродействию и точности преобразования вцелом. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на преобра. зовании кода угла в интервал времени с помощью счетнык импульсов, формировании двухфазных гармоничес- ЗО ких колебаний, амплитуды которыхо равны, фазы сдвинуты на 90 , а рой выход второго регистра соединенс входами обнуления интеграторов,третий выход второго регистра соединен с входом разрешения блока адреса ключей и с входом записи первогорегистра, четвертый вьжод второго регистра соединен с управляющими входами (2 К+1) и (2 К+2) ключей, с входом записи счетчика, с вторым входом первого элемента И и через элемент НЕ - с первым входом второгоэлемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход второго элемента И соединен с вторым счетным входом счетчика, 2 К выходов блока адреса ключейсоединены с управляющими входами первых К и вторых К ключей. круговая частота и связана с частотой 1 счетных импульсов следующимсоотношением: у 2"адьо где А оо - величина кода, соответствующего 360 , преобразовании двухофазных гармонических колебаний в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании 21,Устройство для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, осуществляющие известный способ, содержит генератор импульсов, генератор гармонических колебаний, триггер, элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства (фазовые детекторы), коммутатор, выход генератора импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, к входам разрядов которого подключены выходы коммутатора, выход счетчика соединен с первыми входами аналоговых запоминающих устройств (АЗУ) и с первым входом триггера, второй вход которого и вход коммутатора соединены с первым выходом генератора гармонических колебаний, второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами АЗУ, вьжод триггера соединен с вторым входом элемента И.3 36Недостатками известного способа являются большое время преобразования, равное периоду опорных синусоидальных напряжений, и наличие погрешности, вызванной изменением опор ных напряжений во время такта их запоминания (время переписи опорных напряжений в запоминающие устройства не равно нулю), т.е, недостаточно высокая точность. 10Цель изобретения - повышение быстродействия и точности преобразования.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанному на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетньм импульсов, формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которых равны, фазы сдвинуты на 90 , а круговая частотаоЯ которых связана с частотой 1 счетных импульсов следующим соотношением: 25длъьоогдеА о - величина кода, соответствующего 360 , нреобразовании двухфазных гармонических колебаний в на- ЗОпряжения, пропорциональные синусу икосинусу угла и их запоминании,1код угла разделяют иа две группы разря"цов-старшую и младшую,в интервал времени преобразуют код угла младшей группы разрядов, формируют ряд опорных напряжений, пропорциональных синусами косинусам всех возможных угловстаршей группы разрядов, выбираютиэ ряда опорных напряжений два пропорциональных синусу и косинусу. угла старшей группы разрядов, соответствующих текущему коду угла, иэкоторых путем интегрирования формируют сигналы начальных условий, а 45формирование двухфазных гармонических колебаний производят с учетомсигналов начальных условий в течениеэтого интервала времени,Устройство для преобразования кода угла в йапряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счетчик, двааналоговых запоминающих устройства,генератор импульсов, выход которого 55соединен с первым входом первогоэлемента И, выход которого соединенс первым счетным входом счетчика, до 327 4полнительно содержит источник К опорных напряжений, (2 К+2) ключей, два интегратора, инвертор, два регистра блок адреса ключей, второй элемент И, элемент НЕ, выходы источника К опорных напряжений соединены с входами первых К ключей и с входами вторьм К ключей, выходы первых К ключей соединены с первым входом первого интегратора, выходы вторых К ключей соединены с первым входом второго интегратора, выход первого интегратора соединен с входом (2 К+1) ключа и с входом первого аналогового запоминающего устройства, выход (2 К+1) ключа соединен с вторьи входом второго интегратора, выход которого соединен с входом инвертора и входом второго аналогового запоминающего устройства, выход инвертора соединен с входом (2 К+2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы младших разрядовпервого регистра соединены с информационными входами счетчика, вьмоды старших разрядов первого регистра соединены с входами блока адреса ключей, информационный выход счетчика соединен со сдвиговым входом второго регистра, выход переноса счетчика соединен с входом записи второго регистра, первый выход второго регистра соединен с упраляющими входами первого и второго аналоговых запоминающих устройств, второй выход второго регистра соединен с входами обнуления интеграторов, третий выход второго регистра соединен с входом разрешения блока адреса ключей и с входом записи первого регистра, четвертый выход второго регистра соединен с управляющими входами (2 К+1) и (2 К+2) ключей, с входом записи счетчика, с вторым входом первого элемента И и через .элемент НЕ - с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импуль- сов, выход второго элемента И соединен с вторьщ счетным входом счетчика, 2 М выходов блока адреса ключей соединены с управляющими входами первьм К и вторых К ключей. На фиг.1 приведена структурная схема устройства для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, ре 1136327ализующего предлагаемый способ; на фиг.2 - диаграммы напряжений на выходе интеграторов.Устройство содержит источник 1 К опорных напряжений, ключи 2-1, 2-2 К, интеграторы 3 и 4, инвертор 5, ключи 6 и 7, аналоговые запоминающие устройства (АЗУ) 8 и 9, генератор 10 импульсов, регистр 11, блок 12 адреса ключей, элемент НЕ 13, элементы И 14 и 15, счетчик 16, регистр 17.Интеграторы 3 и 4 имеют две постоянные времени: для каждого входа- свою. Регистр 11 предназначен для хранения кода угла и представляет собой регистр с возможностью параллельной записи информации. Блок 12. адреса ключей предназначен для управления ключами 2-1 - 2-2 К в соот" ветствии с кодом на его входах. Например, если обозначить его входные сигналы Х 1- ХМ, где М - количество разрядов в старшей группе разрядов кода угла, то при М , равном 2, и соответственно, К , равном 3, выходные сигналы 1; блока 12 адреса ключей будут иметь вид.У,=ц, лх,лХ 2Ч= ц 1 лх 1 л х 23 = Р л114 - Ц 1 Л ХЛ л ХЯУ =Цел Х 1 лХЯУрл х 1где ц - сигнал управления блоком12 адреса ключей, поступающий из регистра 17. При М 3 и, соответственно, К =5, выражения для сигналов 11-110 можно получить аналогично, т,е, в соответствии с кодом старших разрядов угла блок 12 адреса ключей замыкает один ключ иэ первой группы ключей 2-1 - 2- К и один ключ из второй группы ключей 2-(К+1)-(2-2 К). Счетчик 16 предназначен для преобразования кода младших разрядов угла во временной интервал и для Формирования Фиксированных временных интервалов и представляет собой реверсивный счетчик с возможностью параллельной записи информации (счетчик 16, например, может быть сделан на основе микросхем 133 ИЕ 7), Регистр 17 предназначен для Формирования тактов работы устройства путем продвижения логической единицы и представляет собой четырехразрядный сдвиговый регистр с возможностью 1 О 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 параллельной записи информации(регистр 17, например, может бытьсделан на основе микросхем 133 ИР 1).Устройство работает следующимобразом. На первом такте работы устройства логическая единица находится в третьем разряде регистра 17. По фронту сигнала , в регистр 11 записывается входной код угла М, который хранится там в течение всех четырех тактов. Сигнал Ц, разрешает работу блока 12 адреса ключей, который в соответствии с кодом старших разрядов угла М коммутирует с помощью двух групп ключей: 2-1 - 2- К и 2-К+1 2-2 К - два напряжения из ряда опорных напряжений на выходе источника 1 опорных напряжений. Зти напряжения поступают на первые входы интеграто- ров 3 и 4 и начинают интегрироваться. Одновременно на счетный вход счет чика 16, работающего на сложение, поступает череэ элемент И 14 счетные импульсы с генератора 10 импульсов. При появлении сигнала с информационного выхода счетчика 16 в регистре 17 логическая единица сдвигается в четвертый разряд и первый такт заканчивается, В результате первого такта на выходе интеграторов 3 и 4 получают напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла М старших разрядов кода угла Ж . Например, если старшие разряды состоят из двух разрядов, соответствующих 180 и 90 иос равно О, то на вход интегратора 3 подают отрицательное опорное напряжение, на вход интегратора 4 - нулевое напряжение. Тогда в результате первого такта.на выходах интеграторов 3 и 4 будут положительное и нулевое напряжения, т.енапряжения, пропорциональные косинусу и синусу угла О . Аналогично, например, еслиостаршие разряды состоят из трех разрядов, и с равно 45 , тона первые входы интеграторов 3 и 4 подают одинаковые отрицательные напряжения и по окончании первого такта на выходах интеграторов 3 н 4 получают одинаковые положительные напряжения (первые постоянные времениинтеграторов Зи 4 набирают равными), т.е. напряжения, пропорциональные косионусу и синусу угла 45, и т. д.На втором такте по фронту сигналаЧ на выходе регистра 17 в счетчик01 = 0 з в5 Ф Ф м);02=0 сов ф+ )В устройстве круговая частота /выбирается равной 7 1136327 816 записывается код младших разря- такт заканчивается. В результате вдов угла е, , На счетный вход счетчи- момент окончания второго такта пока 16, работающего на вычитание, по- лучают на выходах интеграторов 3 и 4даются счетные импульсы через эле- напряжения (Фиг. 2)мент И 15 с генератора 10 импульсов. О = О ьпа,Одновременно с помощью ключей 6 и 7 02= 0 со к.интеграторы 3 и 4 и инвертор 5 замы- так каккаются в кольцо (на первые входы ин- М,=М фатеграторов 3 и 4 ничего не поступа- На третьем такте все ключи 2-1ет - ключи 2-1 - 2-2 К все закрыты), 1 О 2-2 Ц , соединяющиеся с входами инобразуя осциллятор, Действия осцилля- теграторов 3 и 4, закрыты, на управ.тора описываются дифференциальным ляющие входы аналоговых запоминающихуравнением:кустройств 8 и 9 поступает сигнал 03Ц с- Ои происходит перезапись напряженийТ Т 2, 15 с выходов интеграторов 3 и 4 (фиг.2)где К - коэффициент передачи инвер- (которые выполняют в этот момент рольто а 5 фра 5, промежуточных аналоговых запоминаюТ 1 Я - вторые постоянные времени щих устройств) в аналоговые запоминающие устройства 8 и 9. ОдновременВыходные сигналы ц 1, 0 2 (Фиг 2) 20 но на счетный вход счетчика 16, раинтеграторов 3 и 4, представляющие ботающий на сложение, подаются счетсобой решение этого дифференциаль- ные импульсы. По появлению сигналаного управления, имеют вид на информационном входе счетчика16 и регистра 17 логическая единица25 сдвигается во второй разряд и третийтакт кончается.На четвертом такте сигнал д сгде 3 - круговая частота гармонивыхода регистра 17 поступает на вхоческих колебаний; ды управления обнулением интеграторов 3 и 4 и интеграторы 3 и 4 обнуляютсяПо появлению сигнала наинформационном выходе счетчика 16,работающего как в третьем такте, врегистре 17 логическая единица сдвигается в третий разряд, четвертыйтакт кончается, начинается сновапервый такт.2 вДлительность второго такта какФьо и в известном способе в конечном,где Асчете определяется разрядностью- величина кода, соответ 160ствующего 360преобразования и частотой счетныхимпульсов. Длительности же первогоВторой такт такт ос иллиЭпооЭ ц рования, ;третьего и четвертого тактовр д лжается в течение интервала вре деляютсв опре 1 деляются параметрами интеграторовмени, получаемого от преобразова и 4.и . и аналоговых запоминающихния кода угла К" младших разрядов устройств 8 и 9 и могут бытькода угла Ф . При появлении сигнала сделаны значительначительно меньше длительна выходе переноса счетчика 16 ности второго такта.(т.е, счетчик 16 обнулился) в млад- Экономический эффект от применеший разряд регистра 17 записывается ния изобретея изо ретения обусловлен его техни"логическая единица, в остальные азраз- ческими преимуществами, изложеннымиряды - логические нули, и второйУжгород, ул. Проектная атент Заказ 10303/45 ВНИИПИ по 113035, Тирам 658, Государственного елам изобретений осква, Ж, Ра Подписноекомитета СССРи открытийушская наб., д. 4/5