Устройство для синусно-косинусного широтно-импульсного преобразования Советский патент 1983 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к вычис.щ1тельной технике и может быть использовано для построения специализированных тригонометрических вычислителей.

Известно устройство, содержащее усилитель разбаланса, управляемый генератор, генератор синусоидального сигнала и два импульсных делителя напряжения Li.

Его недостаток заключается в том, что входной и выходной сигна.лы имеют разную форму представления, что ограничивает возможности сопряжения с другими вычислительными устройствами.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ап-У проксимирующий время-импульсный функйиональный преобразователь, в котором синусная или косинусная функция аппроксимируются дробно рациональными выражениями 2.

Его недостаток состоит в ограниченной точности, что связано ,с дрейфом применяемых усилителей постоянного тока.

Цель изобретения - повышение точности .

Цель достигается тем, что устройство для синусно-косинусного широтно-импульсного преобразования, содержащее первый и второй преобразователи длительности импульсов в напряжение, входы которых соединены с входом устройства, а выход первого преобразователя длительности импульсов в напряжение соединен с первым

10 входом усилителя разбаланса, содержит импульсный делитель напряжения, два ключа, два выпрямителя, вычитатель и генератор импульсов с регулируемой скважностью, управляющий вход

15 которого подключен к выходу вычитателя, а выход, являкмцийся выходом устройства, соединен с управляющим входом импульсного делителя напряжения, выход второго преобразователя дли- 20тельности импульсов в напряжение через импульсный делитель напряжения

связан с вторым входом усилителя разбаланса,выход которого через пер вый и второй ключи связан с входами

25 соответственно первого и второго выпрямител й, выходы которых соединены с соответствующими входами ВЫ читателя, управляющие входыключей соединены с входом устройст30Ba.j Кроме того, первый преобразователь длительности импульсов в напря жение содержит сумматор и два после довательно ссэдиненных блока преобразования, длительности импульса в амплитуду, через которые вход преобразователя связан с первым входом сумматора, при этом вход преобразо вателя соединен с вторым входом сум тора через инвертор, При этом второй преобразователь длительности импульсов в напряжение содержит сумматор, два последовательно соединенных блока преобразбвания длительности импульса в ампли туду, через которые вход преобразователя связан с первым входом сумматора, при этом вход преобразователя соединен с вторым входом сумматора. При этом блок преобразования длительности импульса в амплитуду содержит соединенные последова тельно .центрирующий элемент, селектор положительных значений и развязывающий усилитель. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 функциональная схема преобразователей длительности импульсов в напряжение. Преобразователь (фиг. l) содержит мостовую измерительную цепь, одна ветвь которой образована первы преобразователем 1 длительности импульсов в напряжение, а другая - по ледовательно включенными вторым пре образователем 2 длительности импуль сов в напряжение и импульсным делителем 3 напряжения, усилитель 4 раз баланса, ключи 5 и 6, выпрямители 7и 8, вычитатвль 9 и генератор 10 импульсов с регулируемой скважность Преобразователи 1 и 2 содержат последовательно включенные блоки 11 и 12 преобразования длительности им пульса в амплитуду и сумматор 13. 8преобразователе 1 вход соединен с входом сумматора 13 через инверто 14, а.в преобразователе 2 - непосредственно. Блоки 11 и 12 состоят соответственно из последовательно соединенных центрирующих элементов 15 и 16, селекторов положительных значений 17 и 18 и развязывающих усилител,ей 19 и 20. Устройство работает следующим образом. Входное напряжение Ugx/ используемое в качестве напряжения питания мостовой цепи, имеет форму прямоугольных импульсов с амплитудой U)r и длительностью , следующих с пе риодом Т. Выходные напряжения U.f и tji преобразователей 1 и 2 повторяют по форме входной широтно-импульсный сигнал но имеют амплитуды fj и 0 зависящие от относительней длительности входных импульсов ж. по законам (€)., где f (&) иР/(в) - функциональные зависимости, определяемые структурой преобразователей 1 и 2 соответственно. Выходной сигнал устройства, формируемый генератором 10, также имеет форму прямоугольных импульсов с управляемой относительной длительностью 6-1 , но частота следования этих импульсов значительно превышает частоту следования ВХОДНЕЛХ импульсов. Соответственно импульсный делитель 3 напряжения рассчитан на работу с управляющими импульсами повышенной частоты следования, а напряжение импульсов, поступающих на него с выхода преобразователя 2 и следующих со значительно более низкой частотой, является для этого делителя квазйпостоянным и играет роль его опорного напряжения. Импульсный делитель 3 напряжения выполнен, как линейный. При изменениях входной величины изменяются амплитуды UKM и Оу, и возникает импульсное напряжение разбаланса мостовой цепи,которое усиливается усилителем 4.Для преобразования . усиленного импульсного напряжения разбаланса в величину постоянного напряжения, управляющего генератором 10 применены элементы 5-9. Аналоговые ключи 5 и 6 разделяют выходной сигнал усилителя 4 на импульсы, соответствующие по времени И2 1пульсам и паузам входного сигнала устройства. Выходные импульсы ключей 5 и б подаются на соответствующие амплитудные выпрямители 7 и 8, на выходЖх которых образуются постоянные напряжения, соответствующие.по величинеи полярности ампли ту дам импуль сов на их входах. Эти постоянные напряжения подаются на входы вычитателя 9, с выхода которого снимается напряжение г постоянного тока, пропорциональное величине полного размаха усиленного импульсного напряжения разбаланса и соответствующее ему по полярности независимо от смещений нуля усилителя 4. Этим обеспечивается значительное снижение погрешностей преобразования, .связанных с дрейфом нуля усилителя 4, Выходное напряжение вычитателя 9 воздействует на генератор 10, изменяя длительность его выходных импульсов таким образом, чтобы восстановить равновесие моста, которое соответствует получению характеристики преобразованияs-Mi t Fn(0) При этом синусно-косинусная харак теристика реализуется дробно-рациональной функцией, для чего преобразователи 1 и 2 воспроизводят зависимости„ Т(в)8в-4в ; (в} 5-2б+0 . ,- ... Указанные зависимости реализуются следующим образом. Амплитуда Uyti импульсов на выходе селектора 17 определяется величиной в ,И-б). Блок 12 имеет ту же структуру, чт и блок 11, поэтому два последователь но включенных блока 11 и 12 реализуют зависимость FCв)(-0) в преобразователе 1 сумматор 13 осуществляет алгебраическое сложение выходных импульсов блока 12 с импуль сагли, поступающими с инвертора 14, в результате чего выходной сигнал сумматора 13 не содержит постоянной (т.е. не зависящей от ) импульсной составляющей и при масштабном коэффициенте обеспечивает за .висимость F (0) 80 -4в. В преобразователе 2, не содержащем инвертор, сумматор 13 имеет коэффициенты суммирования по первому и второму входам, относящиеся дру к другу как 1:4. В результате обеспечивается получение зависимости ) 5-26 + 0 Изобретение сочетает высокую тЪчность воспроизведения заданных функций с простотой схелвл что обеспечи вает улучшенные технико-экономические показатели по сравнению с синусн косинусными преобразователями, регши зованными известными способами. Формула изобретения 1. Устройство для синусно-косинусного широтно-импульсного преобра;зования, содержащееч первый и второй преобразователи длительности импульсов в напряжение, входы которых соединены с входом устройства, а выход первого преобразователя.длительности импульсов в напряжение соединен с первым входом усилителя разбаланса. отличающееся тем, что, с целью повьпиения его точности, устройство содержит импульсный делитель напряжения, два ключа, два выпрямителя, вычитатель и генератор импульсов с регулируемой скважностью, управляющий вход которого подключен к выходу вычитателя, а выход, являющийся выходом устройства, соединен с управляющим входом импульсного делителя напряжения, выход второго преобразователя длительности импульсов в напряжение через импульсный делитель напряжения связан с вторым входом усилителя разбаланса, выход которого через первый и второй ключи связан с входами соответственно первого и второго выпрямителей, выходы которых соединены с соответс в1у1ааими входами вычитателя, управляюсще входы ключей соединены с входом устройства. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первый преобразователь длительности импульсов в напряжение содержит сумматор и два последовательносоединенных блока преобразования длительности импульса в амплитуду, через которые вход преобразователя связан с первым входом сумматора, при этом вход преобразователя соединен с вторым входом сумматора через инвертор. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что второй преобразователь длительности импульсов в напряжение содержит сумматор, два последовательно соединенных блока преобразования длительности импульса в амплитуту, через кото1яле вход преобразователя связан с первым входом сумматора, при этом вход преобразователя соединен с вторым входом сумматора. 4.Устройство по пп. 2 и 3, о тлн чающееся тем, что блок преобразования длительности импульса в амплитуду содержит соединенные последовательно центрирующий элемент, селектор положительных значений и развязывающий усилитель. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Смолов В.Б. Аналоговые вычис- лительные машины/ М., Высшая школа, 1972,с.219-221. 2. Автоматика и телемеханика, 1973,W 2, с. 189-192 (прототип).

t

V.

JT