Способ преобразования кода угла в напряжения,пропорциональные синусу и косинусу угла, и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H03M1/66 

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей код -угол и в выходных устройствах ЭВМ,

Цель изобретения повьшшние точности преобразования.

На фиг, 1 приведена структурная схема устройства для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла;на фиг.2 - структурная схема блока управления регистром на Лиг, 3 - структурная схема блока управления триггером на фиг. 4. - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг, 5 - структурная схема блока управления; на фиг, 6 - алгоритм работы блока управления.

Устройство содержит источник 1 К опорных напряжений, ключи 2 - 2 , интеграторы 3 и 4, инвертор 5, ключи

6 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 И 18-21, элемент НЕ 22, D-триггер 23, формирователь 24 короткого импульса, блок 25 управления регистром, регистр 26, блок 27 управления триггером, счетный триггер 28, элемент И 29.Блок 25 управления регистром содержит элементы И 30-33, элементы ИЛИ 34, 35, Блок 27 управления триггером содержит элементы И 36-38, элемент ИЛИ-НЕ 39, Блок 11 управления содержит генератор 40 тактовых импульсов, оперативно запоминающее устройство 41,.постоянное запоминающее устройство 42, арифметически-логическое устройство 43, шину 44 данных, шину 45 чтения, шину 46 записи, шину 47 адреса, шину 48 готовности и шину 49 сброса.

Устройство работает следующим образом.

Устройство имеет два режима работы: режим коррекции и рабочий режим, Начало преобразований в этих режимах определяется программой блока 11, а конец - самым устройством,

В режиме коррекции устройство работает следующим образом,

Блок 11 подает сигнал на шину 46 записи и одновременно выставляет на шину 44 данных код, соответствующий

0°

а на шину 47 адреса - О, сигна

лизирующий 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 47 адреса, в регистр 14 - код О , прошедший через формирователь 12, в регистр 26 - код, содержащий одну 1, Тем самым устанавливается первый такт

работы устройства, характеризующийся наличием сигнала Y первом выходе регистра 26, Сигнал ( разрешает работу блока 15 адреса ключей, который подает сигналы на открытие двух

соответствующих старшим разрядам кода 0° ключей из 2 - 2 ключей.Два соответствующих напряжения подаются от источника 1 на входы интеграторов 3, 4 и на их выходах начинают формироваться сигналы начальных условий.

0

5

,,

5

0

5

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 сигнал (. открывает ключи 6 и 7, интеграторы 3, 4 и инвертор 5 замыкаются в кольцо и начинается формирование двухфазных гармонических колебаний. Одновременно сигнал Ц 2 записывает код О с выходов регистра 14 в счетчик 16 (т,е. устанавливает его в О), 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 по- могдью элементов И 32, элемента ИЛИ 35 блока 25 в регистре 26 1 сдвигаБлок 11 подает сигнал на шину 46 записи и одновременно выставляет на шине 44 данных код Ал, а на шине 47 адреса - 1, сигнализирующую 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

ется на третий выход, т.е. второй такт заканчивается. В результате второго такта в счетчике 16 накоплен код, соответствующий 1/4 периода гармонических колебаний,

На третьем такте устройство находится в состоянии ожидания появления на шине 45 сигнала Чтение блока 11. По этому сигналу формирователь 12 коммутирует выходы счетчика 16 на шину 44 данных блока 11, работающего при наличии сигнала Чтение на прием, По окончании приема кода, соответствующего 1/4 периода гармонических коле- g 14 - код Ад, А, прошедший через фор- баний, в блоке 11 сигнал Чтение ухо- миро ватель 12, в регистр 26 - код.

. 5

10

дит и с помощью элемента И 38, элемента ИЛИ-НЕ 39, блока 27 перебрасывается триггер 28, убирая сигнал Готовность, При этом с помощью элемен- та И 33, элемента Ш1И 35 блока 25 в регистре 26 1 сдвигается на четвертый выход, т.е, третий такт заканчивается.

На четвертом такте по сигналу if 4 начинается обнуление интеграторов 3 и 4, Одновременно импульсы счета на- чина4от поступать на суммирующий счетный вход счетчика 16, который обнуляется по фронту сигнала i/4 с помощью формирователя 24, По появлении сигнала на фиксированном информационном

выходе счетчика 16 с помощью элемент И 36 и элемента ИЛИ-НЕ 39 блока 27 перебрасывается триггер 28, формируя сигнал Готовность, На этом преобразование в режиме коррекции заканчивается, устройство находится в состоянии ожидания нового преобразования, начинающегося по сигналу Запись , Временные диаграммы сигналов Запись, Чтение, вьгходного напряжения интегратора 3-, сигнала Готовность в режиме Коррекция представлены на фиг, 4 А,- Б, В, Г соответственно.

Перед началом преобразования в рабочем режиме блок 11 разделяет текущий код угла А (/ на младшие и страшие разряды, код младших разрядов А 1 умножает на код. Соответствующий 1/4 периода гармонических колебаний, А т/4 и делит на код А п-о. К полученному коду А блок 11 подстыковывает код старших разрядов А II и получает таким образом код, который к преобразованию.

Устройство в рабочем режиме рабо- .тает следующим образом..

53464

Блок 11 подает сигнал на шину 46 записи и одновременно выставляет на шине 44 данных код Ал, а на шине 47 адреса - 1, сигнализирующую 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

g 14 - код Ад, А, прошедший через фор- миро ватель 12, в регистр 26 - код.

5

0

содержащий одну 1 , Тем самым устанавливается первый такт работы устройства. Сигнал V 1 разрешает работу блока 15 адреса ключей, который Лода- ет сигналы на открытие двух соответствующих коду ключей 2, - 2, Два соответствующих напряжения подаются от источника 1 опорных напряже- НИИ на входы интеграторов 3, 4 и на их выходах начинают формироваться сигналы начальных условий, соответствующие коду Ад(((. Конец сигнала За- пись через элементы 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 первьй такт заканчивается.

5

0

5

На втором такте сигнал i(. открывает ключи 6,- 7 и интеграторы 3, 4 и инвертор 5 замыкаются в кольцо - начинается формирование двухфазных гармонических колебаний:

Uj и cos( с/ + u)t); (1) U4 и sin( ( ut); (2) где Uj, U - выходные напряжения интеграторов 3 и 4; (А) - круговая частота гармонических колебаний; о1 - начальная фаза гармонических колебаний. Одновременно по фронту сигнала (f, в счетчик 16 с выходов регистра 14 записывается код А.. С выхода генератора 17 импульсы счета через элементы И 19 и 21 начинают п оступать на

1

г ычитающий счетный вход счетчика 16. Момент окончания преобразования кода Л. во временной интервал t- с помощью импульсов счета f ни счетчике 16 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:

Uj и cos( d + (at ) ; (3) U и sin( d + ujtp) (4) Ho учитывая, что

.- (

А

Эо

ы

v -;5

А

Т

f

4 т

(5) (6) (7)

получаем

и cos( d + ) и coso/iCS) и и sin( ) и sinc/,(9)

UB

4

т.е. получили напряжения, пропорциональные косинусу и синусу угла 0 , не зависящие от значения ы и f.

На третьем такте сигнал if. через элемент И 29 разрешает запись выходных напряжений интеграторов 3 и 4 в АЗУ 9 и 8. Ключи 2.1 - 2.2 К на входах интеграторов 3 и 4 в это время закрыты и интеграторы 3 и 4 выполня- . ют роль промежуточных аналоговых за- поминаклцих устройств. На суммирующий счетный вход счетчика 16 начинают поступать импульсы счета с генератора 17 через элементы И 19 и 20, 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 четвертый выход.

На червертом такте по сигналу tf начинается обнуление интеграторов 3 и 4. Импульсы счета продолжают поступать на суммирующий счетный вход 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-НЕ 39 блока 27 перебрасывается триггер 28, формируя сигнал Готовность. На этом преобразование в рабочем режиме заканчивается, устройство находится

в состоянии разования.

ожидания нового преоб0

5

0

5

30

35

40

45

50

55

Формула изобретения

1.Способ преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, основанный на разделении кода угла на два кода,пер- вьм из которых равен коду, соответствующему старшим разрядам кода угла, а второй код равен коду, соответствующему младшим разрядам кода угла, формировании 2К 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 в-торого 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, отличающийся тем, что,

с целью повьшения 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 напряже- ния 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 для преобразования кода угла в напряжения, пропорциональные синусу и косинусу угла, содержащее источник К опорных напряжений, (2К+2) ключей, два интегратора, инвертор, два аналоговых запоминающих устройства, два регистра, счетчик, блок адреса ключей, генератор импульсов, два элемента И, элемент НЕ, выходы источника К опорных напряжений соединены с аналоговыми входами первых К ключей и вторых К ключей, выходы первых К ключей соединены с .первым входом первого интегратора, выходы вторых К ключей соединены с первым входом второго интегратора, выхрд первого интегратора соединен с аналоговым входом (2К+1) ключа и с входом перво.го аналогового запоминающего устройства, выход (2К+1) ключа соединен с вторым входом втсфого интегратора, выход которого соединен с входом инвертора и входом второго аналогового запоминающего устройства выход инверто а соединен с аналоговы входом (2К+2) ключа, выход которого соединен с вторым входом первого интегратора, выходы старщих разрядов первого регистра соединены с входами блока адреса ключей, 2К выходов которого соединены с управлянщими входами Q первого интегратора соединен с вхопервых К ключей и вторых К ключей, выходы младших разрядов первого регистра соединены с информационными входами счетчика, выход элемента НЕ соединен с одним входом первого элемента И, вход элемента НЕ соединен с одним входом второго элемента И, выходы первого и второго элементов И сое,динены с первым и вторым счетными

35

дом компаратора, выход которого соединен с четвертым входом блока управ ления триггером, выход одного разряд щины адреса блока управления соединен с D-входом D-триггером, первьй выход которого соединен с одним входом Пятого элемента И, с одним входо шестого элемента И, с третьим входом блока управления регистром, второй

45

входами счетчика, первый выход второ- . выход D-триггера соединен с четвертым го регистра соединен с входом разре- входо блока управления регистром, с шения блока адреса ключей, второй вы- пятым входом блока управления триггером, выход которого соединен р входом счетного триггера, установочный вход которого соединен с шиной Сброс, выход блока управления регистром соединен со сдвигающим входом второго - регистра, первый выход которого соединен с пятым входом -блока управления регистром, второй выход второго регистра соединен с шестыми входами блока управления регистром и блока управления триггером, с другим входом шестого элемента И, выход которого соединен с входом элемента НЕ,

ход второго регистра соединен с управляющими входами (2К+1) и (2К+2) ключей и с входом записи счетчика, третий выход второго регистра соединен с входами обнуления интеграторов, генератор импульсов, отличающееся тем, что, с целью повьш1е- ния точности преобразователя, в него введены блок управления, шинный формирователь, D-триггер, счетный триггер, компаратор, блок управления регистром, блок управления триггером, четыре элемента И, формирователь ко50

роткого импульса, выход Запись бло-четвертый выход второго регистра соека управления соединен с одним входомдинен с седьмым входом блока управтретьего элемента И, выход котороголения регистром, с другим входом пясоединен с входом записи первого ре-того элемента И, выход которого соегистра, с С-входом D-триггера, с пхо- дом записи второго регистра, с первьп-т-; входом блока управления триггером, выход Чтение блока управления соединен с управляющим входом шинного формирователя и с вторым входом блока управления триггером, вход Готовность блока управления соединен с

первым выходом счетного триггера, с другим входом третьего элемента И, с третьим входом блока управления триггером, с первым входом блока управления регистром, второй выход

счетного триггера соединен с вторым входом блока управления регистром, с одним входом четвертого элемента И, другой вход которого соединен с выходом генератора импульсов, выход

четвертого элемента И соединен с другими входами первого и второго элементов 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 щинного формирователя, выход

5

дом компаратора, выход которого соединен с четвертым входом блока управления триггером, выход одного разряда щины адреса блока управления соединен с D-входом D-триггером, первьй выход которого соединен с одним входом Пятого элемента И, с одним входом шестого элемента И, с третьим входом блока управления регистром, второй

45

.

.

50

9134

динен с управляющими входами аналоговых запоминающих устройств, третий выход второго регистра соединен с седьмым входом блока управления триггером, с входом формирователя короткого импульса, выход которого соединен с входом обнуления счетчика, управляющий выход счетчика соединен с восьмыми входами блока управления ре- гистром и блока управления триггером, вь1ход заема счетчика соединен с девятым входом блока управления регистром.

3, Устройство по п. 2, о т л и- чающееся тем, что блок управления выполнен в виде генератора тактовых импульсов, оперативного запоминающего устройства, арифметически- логического устройства, постоянное за поминающего устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с тактовым входом арифметически-логического устройства, первая группа выходов которого является шиной данных блока и соединена с первой группой входов оперативного запоминающего устройства и постоянного запоминающе- г5 устройства, вторая группа выходов соединена с второй группой входов оперативного заминающего устройства и постоянного запоминающего устройства, выход чтения является щиной чтения блока, выход записи - шиной записи блока, вход Готовность - шиной готовности блока, вход сброса - щиной сброса блока, первый управляп1ий выход соединен с первым управляющим входом оперативного запоминающего устройства

и с управляющим входом постоянного

запоминающего устройства, второй управляющий выход соединен с вторым управляющим входом оперативного запоминающего устройства.

5 о

д

5

4.. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок управления регистром содержит четыре элемента И и два элемента ИЛИ, первый и второй входы первого элемента И являются первым и щестым 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 вход третьего 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 и- чающее 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 соединен 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, вькод которого является выходом блока.

фие.2

Изобретение относится к автоматике, вычислительной и измерительной технике и может быть использовано для построения преобразователей код-уГол и в выходных устройствах ЦВМ. Целью изобретения является повышение точности преобразования. Для этого в устройство, содержащее источник К опорных напряжений, 2К+2 ключей, два интегратора, два инвертора, два аналоговых запоминающих устройства, счетчик, блок адреса ключей, два регистра, генератор тактовых импульсов, два элемента И, введены блок управления, блок управления триггером, блок управления регистром, формирователь короткого импульса, три элемента И, компаратор, D-триггер, счетный триггер. Поставленная цель достигается тем, что с помощью блока управления организуется дополнительньй цикл измерения, в течение которого определяется период генератора; на интеграторах, ключах и инверторе, при нулевом коде угла. Во втором цикле используется определенный в первом цикле период для более точного преобразования входного кода в напряжения,пропорциональные синусу и косинусу угла. 4 3. п. ф-лы, 6 ил. i (Л со 4 СП to 4 Ci

-TL

фие.З

J

8

t

фигЛ

РазУелигг,ь Ad wr Ad и Ad

I /7у стл1поВа тгл н A /n Aoi I

f ffovo o л

ffepfC ame us MUHf o-3SM f ycmftoucfrrfo Hpff S fr/Jtt „ff ffo pa9/}/ fe &A

ffeflec omij из ycfrrpoucmfa 8 ЗвМ fro3 T/i/ tj за/гом/varrr ffo

/V r/74//TTft Afi /.

Agg

ffeflec af u rra/7yvpH ui} /fpf из uutfoo ycfnf cnJcfnSa /tflu „ / HO разряде ША

Редактор М.Недолуженко

Заказ 4932/55Тираж 899Подписное

ВНИШТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,-Москва, Ж-33, Раушская наб., д. 4/5

Пронзвод1:твенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

фиеб

Составитель Е.Бударина

Техред И.Попович Корректор С.Черни