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

45 1 1345346Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительнойтехнике и может быть использовано дляпостроения преобразователей код - уголи в выходных устройствах ЭВГ 1,Цель изобретения - повьшение точности преобразования.На фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства для преобразованиякода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла;на фиг.2 -структурная схема блока управлениярегистром, на фиг. 3 - структурнаясхема блока управления триггером, 15на фиг, 4, - временные диаграммы,поясняющие работу устройства;на фиг. 5 - структурная схема блокауправления; на фиг. 6 - алгоритм работы блока управления,20Устройство содержит источник 1 Копорных напряжений, ключи 2, - 22 кинтеграторы 3 и 4, инвертор 5, ключи6 и 7, аналоговые запоминающие устройства (АЗУ) 8 и 9, компаратор 10,блок 11 управления, шинный формирователь 12, элемент И 13, регистр 14,блок 15 адреса ключей счетчик 16,генератор 17 импульсов, элементы И18-21, элемент НЕ 22, П-триггер 23,формирователь 24 короткого импульса,блок 25 управления регистром, регистр26, блок 27 управления триггером,счетный триггер 28, элемент И 29.Блок25 управления регистром содержит э,пементы И 30-33, элементы ИЛИ 34, 35.35Блок 27 управления триггером содержитэлементы И 36-38, элемент ИЛИ-НЕ 39,Блок 11 управления содержит генератор 40 тактовых импульсов, оперативное 4запоминающее устройство 41,.постоянное запоминающее устройство 42, арифметически-логическае устройство 43,шину 44 данных, шину 45 чтения, шину46 записи, шину 47 адреса, шину 48готовности и шину 49 сброса.,Устройство работает следующим образом.УсТройство имеет два режима рабаты; режим коррекции и рабочий режим,50Начало преобразований в этих режимахопределяется программой блока 11, аконец - самым устройством,В режиме коррекции устройство работает следующим образом.Блок 11 подает сигнал на шину 46записи и одновременно выставляет нашину 44 данных код, соответствующий0 , а на шину 47 адреса - "О", сигнализирующий о режиме коррекции. Если на выходе триггера 28 нет сигнала Готовность (т,е, устройство не закончило предыдущее преобразование), блок 11 сохраняет свои сигналы до получения ею сигнала Готовность". При наличии сигнала "Готовность сигнала с выхода элемента И 13 записывает в триггер 23 состояние шины 47о адреса, в регистр 14 - код О , прошедший через формирователь 12, в ре - гистр 26 - код, содержащий одну "1", Тем самым устанавливается первый такт работы устройства, характеризующийся наличием сигнала у на первом выходе1регистра 26. Сигнал у разрешает1работу блока 15 адреса ключей, который подает сигналы на открытие двух соответствующих старшим разрядам кода 0 ключей из 2, - 22 ключей.Два соответствующих напряжения подаются от источника 1 на входы интеграторов 3, 4 и на их выходах начинают формироваться сигналы начальных условий, соответствующие О , Конец сигнала "Запись" через элемент И 13, элемент ИЛИ-НЕ 39 блока 27 перебрасывает триггер 28 (снимая тем самым сигнал "Готовность"), и импульсы счета с выхода генератора 17 через элементы И 19 и 20 начинают поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16, По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента И 31, элемента ИЛИ 35 блока 25 в регистре 26 " 1" сдвигается на второй выход и первый такт заканчивается.На втором такте сигналоткрыва 2 ет ключи 6 и 7, интеграторы 3, 4 и инвертор 5 замыкаются в кольцо и начинается формирование двухфазных гармонических колебаний Одновременно сиг - нал ч 2 записывает код Ос выходов регистра 14 в счетчик 16 (т.е. устанавливает его в "0"), на суммирующий счетный вход которого продолжают поступать импульсы счета. В момент перехода через ноль выходного напряжения интегратора 3 сигнал с выхода компаратора 10 через элементы И 37, ИЛИ-НЕ 39 блока 27 перебрасывает триггер 28, фбрмируя сигнал "Готовность", При этом с помощью элемента И 19 прекращается поступление импульсов счета с генератора 17 на счетчик 16 и с помощью элементов И 32, элемента ИЛИ 35 блока 25 в регистре 26 " 1" сдвига1345346 40 ется на третий выход, т,е. второйтакт заканчивается. В результатевторого такта в счетчике 16 накопленкод, соответствующий 1/4 периодагармонических колебаний,На третьем такте устройство находится в состоянии ожидания появленияна шине 45 сигнала "Чтение" блока 11,По этому сигналу формирователь 12коммутирует выходы счетчика 16 нашину 44 данных блока 11, работающегопри наличии сигнала "Чтение" на прием.По окончании приема кода, соответствующего 1/4 периода гармонических колебаний, в блоке 11 сигнал "Чтение" уходит и с помощью элемента И 38, элемента ИЛИ-НЕ 39, блока 27 перебрасывается триггер 28, убирая сигнал "Готовность". При этом с помощью элемента И 33, элемента ИЛИ 35 блока 25 врегистре 26 "1" сдвигается на четвертый выход, т,е, третий такт заканчивается,На четвертом такте по сигналу у 4начинается обнуление интеграторов 3и 4, Одновременно импульсы счета начинают поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16, который обнуляется по фронту сигнала4 с помощьюформирователя 24, По появлении сигнала на фиксированном информационномвыходе счетчика 16 с помощью элементаИ 36 и элемента ИЛИ-НЕ 39 блока 27перебрасывается триггер 28, формируясигнал "Готовность . На этом преоб 11 35разование в режиме коррекции заканчивается, устройство находится в состоянии ожидания нового преобразования, начинающегося по сигналу "Запись". Временные диаграммы сигналов"Запись", "Чтение", выходного напряжения интегратора 3; сигнала "Готовность" в режиме "Коррекция" представлены на фиг. 4 А,. Б, В, Г соответст 45венно.Перед началом преобразования врабочем режиме блок 11 разделяет текущий код угла Ана младшие истрашие разряды, код младших разрядов Аумножает на код, соответст 50вующий 1/4 периода гармонических колебаний, А т и делит на код 90 ф -АК полученному коду Аблок 1190 фподстыковывает код старших разрядовАи получает таким образом код,55который к преобразованию.Устройство в рабочем режиме рабо.тает следующим образом,4Блок 11 подает сигнал на шину 46 записи и одновременно выставляет на шине 44 данных код А , Аа на шине 47 адреса - " 1", сигйализирующую о рабочем режиме. Если на выходе триггера 28 нет сигнала "Готовность" (т.е. устройство не закончило предыдущее преобразование), блок 11 сохраняет свои сигналы до получения сигнала "Готовность"При наличии сигна-, ла "Готовность" сигнал с выхода элемента И 13 записывает в триггер 23 состояние шины 47 адреса, в регистр 14 - код А , Аф прошедший через фор"ф Фмирователь 12, в регистр 26 - код, содержащий одну " 1". Тем самым устанавливается первый такт работы устройства. Сигнал1 разрешает работу блока 15 адреса ключей, который подает сигналы на открытие двух соответствующих коду А п ключей 2, - 2 Два соответствующих напряжения подаются от источника 1 опорных напряжений на входы интеграторов 3, 4 и на их выходах начинают формироваться сигналы начальных условий, соответствующие коду Аи, Конец сигнала "Запись "через элемент И 13, элемент ИЛИ-НЕ 39 блока 27 перебрасывает триггер 28 (снимая тем самым сигнал "Готовность" ) и импульсы счета с выхода генератора 17 через элементы И 19 и 20 начинают поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16, По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента И 31, элемента ИЛИ 35 блока 25 в регистре 26 "1" сдвигается на второй выход и первый такт заканчивается. На втором такте сигналоткрывает ключи 6, 7 и интеграторы 3, 4 и инвертор 5 замыкаются в кольцо - начинается формирование двухфазных гармонических колебаний:П = П соя( Ыф + ыс); (1)П = П зп 1( Ы" + мс); (2) где П, П - выходные напряжения интеграторов 3 и 4;м - круговая частота гармонических колебаний;" - начальная фаза гармонических колебаний.Одновременно по фронту сигнала у в счетчик 16 с выходов регистра 14 записывается код А . С выхода генератора 17 импульсы счета через элементы И 19 и 21 начинают поступать на5 134534 вычитающий счетный вход счетчика 16, Момент окончания преобразования кода Л во временной интервал С с помо - щью импульсов счета й на счетчике 165 фиксируется по появлении сигнала на выходе заема счетчика 16, Этот сигнал через элемент ИЛИ 35 блока 25 сдвигает в регистре 26 "1" на третий выход, т.е, второй такт заканчивается, В результате второго такта на выходах интеграторов 3 и 4 получают следующие напряжения:0 = Б соя( с" + ос)(3)Б, = Б яж( д" + шг.я) (4)Но учитывая, чтоА( А т/й А Экйу 4- 120фы(6) получаем Н = ц соя( с" + Ы ) = Б соя с;(8)Б= Б я 3.п( Ы" + Ы) = Н я 1 п с(,(9)т,е. получили напряжения, пропорциональные косинусу и синусу угла Ы ,не зависящие от значения у и У,На третьем такте сигналчерезэлемент И 29 разрешает запись выходных напряжений интеграторов 3 и 4 вАЗУ 9 и 8, Ключи 2.1 - 2,2 К на входах интеграторов 3 и 4 в это времязакрыты и Интеграторы 3 и 4 выполня- .35ют роль промежуточных аналоговых запоминающих устройств, На суммирующийсчетный вход счетчика 16 начинаютпоступать импульсы счета с генератора17 через элементы И 19 и 20. По появлении сигнала на фиксированном информационном выходе счетчика 16 с помо -щью элемента И 31, элемента ИЛИ 35блока 25 в регистре 26 " 1" сдвигается на четвертый выход,На червертом такте по сигналу начинается обнуление интеграторов 3 и 4, Импульсы счета про)олжают поступать на суммирующий счетный вход50 счетчика 16, который обнуляется по фронту сигнала с помощью формирователя 24. По появлении сигнала на информационном выходе счетчика 16 с помощью элемента И 36 и элемента ИЛИ-НЕ55 39 блока 27 перебрасывается триггер 28, формируя сигнал "Готовность", На этом преобразование в рабочем режиме заканчивается, устройство находится в состоянии ожидания нового преобразования. Формула изобретения1. Способ преобразования кода уг - ла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на разделении кода угла на два кода,первый из которых равен коду, соответствующему старшим разрядам кода угла, а второй код равен коду, соответствующему младшим разрядам кода угла, формировании 2 К опорных напряжений, где К - количество состояний первого кода, К опорных напряжений первой группы пропорциональны синусам углов, соответствующих значениям первого кода, а К опорных напряжений второй группы пропорциональны косинусам углов, соответствующих значениям первого кода, выборе из первой и второй групп К опорных напряжений первого и второго опорных напряжений, соответствующих значению первого кода, формировании первого и второго напряжений .начальных условий путем интегрирования первого и второго опорных напряжений, формировании первого и второго синусоидальных напряжений, . сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90 в течение интервала времени, пропорционального величине третьего кода, запоминании в конце интервала времени напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, выбирают из первой и второй групп К опорных напряжений третье и четвертое опорные напряжения, соответствующие коду угла, равному нулю, формируют третье и четвертое напряжения начальных условий путем интегрирования третьего и четвертого опорных напряжений, формируют третье и чет- вертое синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе друг относительно друга на 90 , преобразуют интервал времени от начала формирования третьего и четвертого синусоидальных напряжений до первого момента перехода третьего или четвертого синусоидальных напряжений через нуль в код интервала времени, который умножают на второй код, делят на код 90 и получают третий код.2. Устройство дня преобразования кода угла в напряжения, пропорциональнающего устройства, выход (2 К+1) клюаналогового запоминающего устройства, выход инвертопа соединен с аналоговым 25 первого регистра соединены с входамиблока адреса ключей, 2 К выходов котопервых К ключей и вторых К ключей,выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационнымивходами счетчика, выход элемента НЕсоединен с одним входом первого элемента И, вход элемента НЕ соединенс одним входом второго элемента И,выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым счетными входами счетчика, первый выход второ Ого регистра соединен с входом разрешения блока адреса ключей, второй выход второго регистра соединен с управляющими входами (2 К+1) и (2 К+2)ключей и с входом записи счетчика,третий выход второго регистра соединен с входами обнуления интеграторов,генератор импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности преобразователя, в него введены блок управления, шинный формирователь, Р-триггер, счетный триггер, компаратор, блок управления регистром, блок управления триггером, четыре элемента И, формирователь короткого импульса, выход "Запись" блока управления соединен с одним входомтретьего элемента И, выход которогосоединен с входом записи первого ре 7 1345346 в ные синусу и косинусу угла, содержа- гистра, с С-входом Р-триггера, с вхощее источник К опорных напряжений, дом записи второго регистра, с первым - (2 К+2) ключей, два интегратора, ин- входом блока управления триггером, вертор, два аналоговых запоминающих выходЧтение" блока управления соеустройства, два регистра, счетчик,динен с управляющим входом шинного блок адреса ключей, генератор им- формирователя и с вторым входом блока пульсов, два элемента И, элемент НЕ, управления триггером, вход Готоввыходы источника К опорных напряже- ность" блока управления соединен с ний соединены с аналоговыми входами 1 О первым выходом счетного триггера, с первых К ключей и вторых К ключей, другим входом третьего элемента И, выходы первых К ключей соединены с с третьим входом блока управления первым входом первого интегратора, триггером, с первым входом блока упвыходы вторых К ключей соединены с равления регистром, второй выход первым входом второго интегратора, 15 счетного триггера соединен с вторым выход первого интегратора соединен входдм блока управления регистром, с с аналоговым входом (2 К+1) ключа иодним входом четвертого элемента И, с входом первого аналогового запоми- другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход ча соединен с вторым входом второго 2 четвертого элемента И соединен с друинтегратора, выход которого соединен гими входами первого и второго элес входом инвертора и входом второго ментов И, шина данных блока управления соединена с первыми информационными входами шинного формирователя,выходы которого соединены с информационными входами первого регистра,информационные выходы счетчика соединены с вторыми информационными входами шинного формирователя, выход рого соединены с управляющими входами ЗО первого интегратора соединен с входом компаратора, выход которого соединен с четвертым входом блока управления триггером, выход одного разрядашины адреса блока управления соединен с Р-входом Р-триггером, первый35выход которого соединен с одним входом пятого элемента И, с одним входомшестого элемента И, с третьим входомблока управления регистром, второйвыход Р-триггера соединен с четвертымвходом блока управления регистром, спятым входом блока управления триггером, выход которого соединен с входомсчетного триггера, установочный вход45которого соединен с шиной "Сброс",выход блока управления регистром соединен со сдвигающим входом второгорегистра, первый выход которого соединен с пятым входом блока управлениярегистром, второй выход второго регистра соединен с шестыми входамиблока управления регистром и блокауправления триггером, с другим входом шестого элемента И, выход которого соединен с входом элемента НЕ,четвертый выход второго регистра соединен с седьмым входом блока управления регистром, с другим входом пятого элемента И, выход которого сое 9 1 34534динен с управляющими входами аналоговых запоминающих устройств, третийвыход второго регистра соединен сседьмым входом блока управления тригогером, с входом формирователя короткого импульса, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, управляющий выход счетчика соединен свосьмыми входами блока управления ре Огистром и блока управления триггером,выход заема счетчика соединен с девятым входом блока управления регистром,3, Устройство по и2 о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, оперативного запоми нающего устройства, арийметическилогического устройства, постоянное за поминающего устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен стактовым входом ариАметически-логичес.кого устройства, первая группа выходов которого является шиной данных 25блока и соединена с первой группойвходов оперативного запоминающегоустройства и постоянного запоминающегб устройства, вторая группа выходовсоединена с второй группой входов ЗОоперативного заминающего устройства ипостоянного запоминающего устройства,выход чтения является шиной чтенияблока, выход записи - шиной записиблока, вход "Готовность" - шиной го 35товности блока, вход сброса - шинойсброса блока, первый управлящий выходсоединен с первым управляющим входомоперативного запоминающего устройстваи с управляющим входом постоянногозапоминающего устройства, второй управляющий выход соединен с вторым управляющим входом оперативного запоминающего устройства. Устройство по и. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем что блок управления регистром содержит четыре элемента И и два элемента ИЛИ, первый и второй входы первого элемента И являются первым и шестым входами блока, а выход соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, первый и второй входы второго элемента И являются вторым и четвертым входами блока, а выход соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, третий вход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента И и является седьмым входом блока, второй вхол тоетьего элемента И является третьим входом блока, а выход соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого является пятым входом блока, а выход соединен с первым входом четвертого элемента И, второй вход которого является восьмым входом блока, а выход соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, четвертый вход которого является девятым входом блока, а выход является выходом блока,5, Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем что блок управления триггером содержит три элемента И и элемент ИЛИ-НЕ, первый вход элемента ИЛИ-НЕ является первым входом блока, входы первого элемента И являются вторым и третьим входами блока, а выход соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, входы второго элемента И являются четвертым, пятым и шестым входами блока, а выход соеди - нен с третьим входом элемента ИЛИ-НЕ, входы третьего элемента И являются седьмым и восьмым входами блока, а выход соединен с четвертым входом элемента ИЛИ-НЕ, выход которого является выходом блока.1345346 Составитель Е,Будариедактор М.Недолуженко Техред И.Попович ректор Г Черщ Тираж 899венного комитета СССетений и открытийЖ, Раушская наб.,932/55ВНИИПИ Вака одписное сударсам изоб осква,по де 3035,4/ 1 знолственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектно