Способ преобразования кода угла в напряжения,пропорциональные синусу и косинусу угла,и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК H04R15/00 H03M1/00 

которого соединен с входом инвертора и входом второго аналогового запоминающего устройства, выход инвертора соединен с входом (2t; + 2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы млад ших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счетчика, выходы 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 запи си второго регистра, первый вьпсод второго регистра соединен с управляю щими входами первого и второго ана:логовых запоминающих устройств, вто36327

рой 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, четвертьм вьгход второго регистра соединен с управляющими входами (2К+1) и (2k+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 вькодом генератора импульсов, выход второго элемента И соединен с вторым счетным входом счетчика, 2k выходов блока адреса ключей соединены с управляющими входами первых k и вторых К ключей.

1. Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетных импульсов, формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которых равны, фазы сдвинуты на 90°, а круговая частота со связана с частотой счетных импульсов следующим соотношением : U 2 1 Л гео где А. Sbo ичина кода, соответствунщего 360°, преобразовании двухфазных гармонических колебаний в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании, отличающийся тем, что, с целью повышения бьютродействия и точности преобразования, код угла разделяют на две группы разрядов -J старшую и младшую, в интервал времени преобразуют код угла младшей группы разрядов, формируют ряд опорных напряжений, пропорцйональньк 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 8 кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счетчик, два аналоговых запоминающих устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с первьм входом .первого элемента И, выход которого соединен с первым счетным входом счетчика, отличаю щееся тем, что в него введены источник К 00 опорных напряжений,

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей типа код-угол, р выходных устройствах ЦВМ, 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 D . .

Недостатком этого способа являются низкие быстродействие и точность преобразования кода угла в коды синуса и косинуса угла, что приводит к недостаточным быстродействию и точности преобразования в целом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанньй на преобрзовании кодаугла в интервал времени с помощью счетных импульсов, формировании двухфазных гармонических колебаний, амплитуды которых равны, фазы сдвинуты на 90 , а

круговая частота со связана с частотой счетных импульсов следующим соотношением: ,л 2v

U

г

i

lbO°

где - величина кода, соответствующего 360°, преобразовании двухфазных гармонических колебаний в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании 2,

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 колебавши,второй и третий выходы которого соединены с вторыми входами АЗУ, выход триггера соединен с вторым входом элемента И. Недостатками известного способа являются большое время преобразования, равное периоду опорных синусои дальных напряжений, и наличие погрешности, вызванной изменением опо ных напряжений во время такта их за поминания (время переписи опорных напряжений в запоминающие устройств не равно нулю), т.е. недостаточно в сокая точность.. Цель изобретения - повьшение быс родействия и точности преобразовани Поставленная цель достигается тем, что согласно способу преобразо вания кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанному на преобразовании кода угла в интервал времени с помощью счетных импульсов, формировании двухфазных гармонических колеба ний, амплитуды которых равны, фазы сдвинуты на 90 , а круговая частота W которых связана с частотой i счетных импульсов следующим соотношением: (Л 2У i где Afl Чбо величина кода, соответствующего 360 , преобразовании двух фазных гармонических колебаний в на пряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла и их запоминании, код угла разделяют на две группь разря дов-старшую и младшую,в интервал времени преобразуют код угла младшей труп пы разрядов ,формируют ряд опорных напряжений, 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. Устройство для преобразования кода угла в йапряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее первый элемент И, счётчик, два аналоговых запоминающих устройства, генератор импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым счетньм входом счетчика, до полнительно содержит источник 1C опорных напряжений, (2К+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 вторых 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 (2К+1) ключа и с входом первого аналогового запоминающего устройства, выход (2k--1) ключа соединен с вторым входом ;второго интегратора, выход которого соединен с входом инвертора и входом второго аналогового запоминающего устройства, выход инвертора соединен с входом (2К+2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счетчика, выходы старших разрядов первого регистра соединены с входами блока адреса ключей, информационньй выход счетчика соединен со сдвиговым входом второго регистра, выход переноса счетчика соединен с входом записи второго регистра, первый выход второго регистра соединен с упраляюпрши 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 (2К+1) и (2К+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 импульсов, выход BTOjporo элемента И соединен с вторым счетным входом счетчика, 2 К выходов блока адреса ключей соединены с управляющими входами первых К и вторых К ключей. На фиг.1 приведена структурная хема устройства для преобразования ода угла в напряжения, пропоргиоальные синусу и косинусу угла, реализующего предлагаемьй способ; на фиг.2 - диаграммы напряжений на выходе интеграторов. Устройство содержит источник 1К 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 ад реса ключей, элемент НЕ 13, элементы И 14 и 15, счетчик 16, регистр 1 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 - 2-2к в соответствии с кодом на его входах. Например, если обозначить его входные сигналы Х1-ХМ, где М - количество разрядов в старшей группе разрядов кода угла, то при Л , равном 2, и соответственно,К , равном 3, выходные сигналы , блока 12 адреса клю чей будут иметь вид; У, д,х,лха 3, V 3 -р л )ГТ 4 Q х лхг Yg LfiAjTt А5Г2 , , Vjj.Cf, А Х4 где Q, - сигнал управления блоком 12 адреса ключей, поступающий из регистра 17. При М 3 и, соответственно, Ц 5, выражения для сигналов 1-410 можно получить аналогично, т.е. в соответствии с кодом старших разрядов угла блок 12 адреса ключей замыкает один ключ из первой группы ключей 2-1 - 2-- К и один ключ из второй группы ключей 2-()-(2-2К) Счетчик 16 предназначен для преобра зования кода младших разрядов угла во временной интервал и для формиро вания фиксированных временных интер валов и представляет собой реверсив ный счетчик с возможностью параллельной записи информации (счетчик 16, например, может быть сделан на основе микросхем 133ИЕ7). Регистр 17 предназначен для формирования тактов работы устройства путем продвижения логической единицы и пред ставляет собой четырехразрядный сдвиговый регистр с возможностью параллельной записи информации (регистр 17, например, может быть сделан на основе микросхем 133ИР1). Устройство работает следующим образом. На первом такте работы устройства логическая единица находится в третьем разряде регистра 17. По фронту сигнала (, в регистр 11 записывается входной код угла ci , которьй хра- нится там в течение всех четьфех тактов. Сигнал Cj, разрещает работу блока 12 адреса ключей, который в соответствии с кодом старших разрядов угла od коммутирует с помощью двух групп ключей: 2-1 - 2- К и 2-2 К - два напряжения из ряда опорных напряжений на выходе источника 1 опорных напряжений. Эти напряжения поступают на первые входы интеграторов 3 и 4 и начинают интегрироваться. Одновременно на счетный вход счетчика 16, работающего на сложение, поступает через элемент И 14 счетные импульсы с генератора 10 импульсов. При появлении сигнала с информационного вькода 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 yrnadi старших разрядов кода угла оС . Например, если старшие разряды состоят из двух разрядов, соответствующих 180 и 90 и равно О , то на вход интеграто- ра 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.е. напряжения, пропорциональные косинусу и синусу угла . Аналогично, например, если старшие разряды состоят из трех разрядов, равно 45 , то на первые входы интеграторов 3 и 4 подают одинаковые отрицательные напряжения и по окончании первого такта на выходах интеграторов 3 и 4 получают одинаковые положительные напряжения (первые постоянные времени интеграторов 3 и 4 набирают равными), т.е. напряжения,пропорциональные косиrtycy и синусу угла 45 , и т.д. На втором такте по фронту сигнала tf на выходе регистра 17 в счетчик 7 16 записывается код младших разрядов угла чС . На счетный вход счетч ка 16, работающего на вычитание, п даются счетные импульсы через элемент И 15 с генератора 10 импульсо Одновременно с помощью ключей 6 и интеграторы 3 и 4 и инвертор 5 зам каются в кольцо (на первые входы и теграторО|р 3 и 4 ничего не поступа ет - ключи 2-1 - 2-2К все закрыты) образуя осциллятор. Действия осцил .тора описьгоаются дифференциальньм уравнением: 1У I ч где KU коэффициент передачи инве тора 5} Tlj2- вторые постоянные времени интеграторов 3 и 4. Выходные сигналы 111, 02 (фиг.2 интеграторов 3 и 4, представляющие собой решение зтого дифференциального управления, имеют вид UbU5, + et)i . U2 Ucos(, - круговая частота гармонических колебаний; В устройстве круговая частота Я выбирается равной где АЯ, о величина кода, соответствующего 360 . Второй такт, такт осциллирования продолжается в течение интервала вр мени, получаемого от преобразования кода угла «с младших разрядов кода угла о . При появлении сигнала на выходе переноса счетчика 16 (т.е. счетчик 16 обнулялся) в младший разряд регистра 17 записывается логическая единица, в остальные раз ряды - логические нули, и второй 278 такт заканчивается. В результате в момент окончания второго такта получают на выходах интеграторов 3 и 4 напряжения (фиг.2) и I и sin л j U2--Uco5«i.. так как : - ti oi . На третьем такте все ключи 2-1. 2-21ч , соединяющиеся с входами интеграторов 3 и 4, закрыты, на управляющие входы аналоговых запоминающих устройств 8 и 9 поступает сигнал Uj и происходит перезапись напряжений с выходов интеграторов 3 и 4 (фиг.2) (которые вьтолняют в этот момент роль промежуточных аналоговых запоминающих устройств) в аналоговые запоминаюпще устройства 8 и 9. Одновременно на счетный вход счетчика 16, работающий на сложение, подаются счетные импульсы. По появлению сигнала на информационном входе счетчика 16 и регистра 17 логическая единица сдвигается во второй разряд и третий такт кончается. На четвертом такте сигнал Cfj с выхода регистра 17 поступает на входы управления обнулением интеграторов 3 и 4 и интеграторы 3 и 4 обнуляются. По появлению сигнала на информационном выходе счетчика 16, работающего как в третьем такте, в регистре 17 логическая единица сдвигается в третий разряд, четвертый такт кончается, начинается снова первый такт. Длительность второго такта, как и в известном способе в конечном счете определяется разрядностью преобразования и частотой счетных импульсов. Длительности же первого, третьего и четвертого тактов определяются параметрами интеграторов 3 и 4, и аналоговых запоминающих устройств 8 и 9 и могут быть сделаны значительно меньше длительности второго такта. Экономический эффект от применения изобретения обусловлен его техническими преимуществами, изложенными выше.

гЦ agin

IfSJUA |Тр

й

l/tMA

Фиг.2