Синусный преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике.

Известен функциональный преобразователь, работа которого основана на разложении функции в ряд Уолша. Он s содержит блок формирования системы функций Уолша, блок мостовых переключателей, блок аналоговой памяти и инверторы 11 .

Однако этот преобразователь Ю имеет низкую точность роспроизведения функции.

Наиболее близким к изобретению является синусно-косинусньй преобра- зователь, содержащий цифроуправляемый15 формирователь ортогональной системы прямоугольных импульсов, две группы выходов которого соединены с входами двух соответствующих формирователей ступенчатого напряжения, два цифро- 20 аналоговых преобразователя, первые входы которых подключены к входам преобразователя, а вторые - к выходам соответственно двух сумматоров приращения, первые входы которых подклю- 25 чены к выходу управляемого переключателя и первому входу первого выходного сумматора, а вторые - к первому входу второго выходного сумматора, вторые входы выходных сумматоров сое-зо динены с выходами соответствующих цифроаналоговыз преобразователей,выходы формирователей ступенчатых напряжений соединены с входами первого и второго сумматоров, выход первого j, сумматора соединен с входом второго выходного сумматора, а выходы второго - с входами переключателя, управляющий вход которого подключен к входу преобразоватепя 2 . Q

Недостатком этого преобразователя является низкая точность воспроизве.дения функции sin Zfx йа всем интер.вале X при равных, по сравнению с предлагаемым преобразователем, аппа- 5 ратурных затратах.

Цель изобретения - повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в синусном преобразователе, со- 50 держащем цифроуправляекый формирователь ортогональной системы прямоугольных импульсов, входы которого соединены с группой старших разрядов шины задания входного кода, а первая и 55 вторая группы выходов - с входами соответственно первого и второго формирователей ступенчатого напряжения, прямые выходы которых соединены с входами первого сумматора, первый цифроаналоговый преобразователь, кодовый вход которого соединен с группой младших разрядов шины задания входного кода, а аналоговый вход - с выходом второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом переключающего блока, управляющий вход которого соединен с одним из старших разрядов шины задания входного кода, тртий сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а. выход является выходом синусного преобразователя, и второй цифроаналоговый преобразователь, прямые и инверсные выходы первого и второго формирователей ступенчатого напряжени соединены с соответствуюищми входами переключающего блока, кодовый вход первого Цифрраналогового преобразователя соединен с кодовым вхддом второго цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход - с вторым входом второго сумматора, прямые выходы первого и второго формирователей ступенчатог напряжения соединены с вторым и третьим входамитретьего сумматора,

Да чертеже приведена структурная схемасинусного преобразователя.

Преобразователь, содержит цифроуправляемый формирователь 1 ортогональной системы прямоугольных импульсов, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 2 и 3, формирователи 4 и 5 ступенчатого напряжения, сумматоры 6 8, переключающий блок 9. Один из возможных вариантов схемы блока 9 приведен на чертеже.

Принцип действия преобразователя основан на следующих положениях.

Функция sin может быть представлена в окрестности точки х (2k+1)2 , где k 0,1,2, .. . , где п - число старших разрядов входного кода, рядом Тейлора

«- . f

Sin2Jx 5,n2MX -co521iXk L (-0

(2р-0|

.fCi-nY,

.(.х4,1-0.1х-х.,

функция sin в предлагаемом преобразователе представляется с помощью ряда Уолша

.einSHVy-sZ. Olg;, NaC(e4tOxK +

-0

)iVO.

Вследствие того, что функция sin 2их нечетная на интервале о О и четная на интервалах О; 0,5 и о,5; l , только коэффициентов ряда не равны нулю.

Так как cos 21T х sin 2tt (х, + +0,25), то для XK в интервалах {р; 0,25 и (0,5; 0,75j

°J,7 -fo 8i- «4BiH,X,V (8U5)x,i а для х в интервалах Го,25; О 5 и 0,75; 1 el.s -nausixo. Следовательно, ряд Уолша для фун ции sin 2ихц может быть использован и для формирования функции cos 2мХ| Определив значения функции оin 2ftх и cos 21; Х| можно перейти к ин терполяции, используя соотношение (1). В предлагаемом преобразователе на каждом К-м участке второе слагаемое выражение (1) аппроксимируется линейной зависимостью, а третье слагаемое - квадратичной зависимостью. Линейная зависимость формируется с помощью ЦАП, а квадратичная - с помощью двух последовательно включенных ЦАП. на цифровые входы которых подаются младшие разряды преобра зуемого кода. Преобразователь работает следующим образом. При поступлении дискретного аргумента на вход устройства код старших разрядов подается на входы цифроупра ляемого формирователя 1 ортогональной системы прямоугольных импульсов, а код младших разрядов - на кодовые входы ЦАП 2 и ЦАП 3. Функции Уолша,

1243334

вырабатываемые формирователем 1 ортогональной системы прямоугольньпс импульсов, поступают на входы формирователей 4 и 5 ступенчатого напряже5 ния. На выходе формирователя 4 формируется сигнал, пропорциональный первому слагаемому выражению (2), а на выходе формирователя 5 - сигнал, пропорциональный второму слагаемому

to этЪго выражения. На выходе сумматора 6 и переключающего блока 9 формируются сигналы, соответствующие функциям sin 2ихк и cos . Блок 9 соединяет прямые или инверсные выходы фор- .

15 мирователей 4 и 5 с входом сумматора 7 согласно выражениям (3) и (4). Сигнал с выхода сумматора 6 через ЦАП 2 поступает на второй вход сумматора 7, выходной сигнал которого по20 дается на аналоговый вход ЦАП 3. На выходе сумматора 8 формируется синусоидальное напряжение. Если, например, число старших разрядов входного кода равно 6, а число младших разрядов равно 10, то погрешность аппроксимации функции в предлагаемом преобразователе составит 0,001%, а в прототипе - 0,06%. Точность прототипа может быть повьш1ена только за счет увеличения числа старших разрядов входного кода. С увеличением числа старших разрядов на единицу точность преобразователя повьпиается приблизительно в два раза, но при этом Почти во столько же раз возрастает сложность формирователей 4 и 5 ступенчатого напряжения и сложность цифроуправляемого формирователя 1 ортогональной системы прямоугольных импульсов. В предлагаемом преобразователе сигналы с выходов формирователей ступенчатого напряжения поступают непосредственно на входы выходного сумматора, а не через сумматор 6, как в прототипе. Это также позволяет повысить точность преобразователя за счет уменьшения влияния погрешности сумматора 6. Кроме того, использование предлагаемого технического решения позволяет расширить функциональные возможности преобразователя, так как на его выходе ормируется не только положительная, но и отрицательная полуволна синусоиы. Это достигается в результате

того, что в преобразователе используется разложение в ряд Уолша функции sin 2(х, а не sinHx, как в прототипе.

При этом не увеличиваются аппаратурные затраты, так как количество коэффициентов ряд а, of личных от иуля,пр1; разложении обеих функций одинаковое.

код

ВыноВ

в