Тригонометрический время-импульсный преобразователь Советский патент 1992 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, может быть использовано в автоматических аналого-диск- ретных системах управления и контроля.

Известны тригонометрические преобразователи цифрового кода угла в промежу- точный широтно-импульсный сигнал, используемый для управления электронными ключами, осуществляющими формирование требуемой тригонометрической зависимости на выходе преобразователя,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является преобразователь, содержащий два операционных усилителя и два идентичных импульсных делителя напряжений, на которые с помощью электронного ключа подается поток прямоугольных импульсов, относительная длительность которых пропорциональна цифровому коду угла. Средние значения выходных напряжений, снимаемых со средних точек импульсных делителей, пропорциональны синусу и косинусу входного угла, заданного цифровым кодом,

Недостатками прототипа являются узкий рабочий диапазон, ограниченный одним квадрантом, и сравнительно низкая точность преобразования.

Цель изобретения - расширение диапазона работы устройства и повышение его точности.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры замкнутых и разомкнутых состояний перекидного электронного ключа.

Преобразователь включает цифроаналоговый преобразователь 1 входного двоичного кода угла в широтно-импульсный сигнал (ЦАПШИ), перекидной электронный ключ 2, сглаживающий конденсатор 3, два операционных усилителя 4, 5, масштабные резисторы 6-11, интегрирующий конденсатор 12.

Устройство работает следующим образом.

Цифровой код угла, поступающий на вход ЦАПШИ 1, преобразуется на его выходе в последовательность импульсов с постоянным периодом повторения, относительная длительность которых пропорциональна входному коду.

В результате действия управляющих импульсов с выхода ЦАПШИ в течение времени ti замкнуты контакты 1-2 перекидного ключа 2, а в течение времени ta - контакты 2-3, где Т - ti + t2 - период повторения импульсов управления перекидным электронным ключом с выхода ЦАПШИ.

Если выбрать номинал конденсатора С такой величины, чтобы можно было пренебречь величиной пульсирующей составляющей напряжения н а нем в установившемся режиме работы ключа, то динамическое равновесие приращений и потерь заряда конденсатора запишем в виде

i -t1 -I .Ь

Isap j - Jpasp у .

или, обозначив Х, перепишем

где эар

iaap X - разр О X), Ui-Uc.

Uc

R

-т, откуда Uc

р . фззр

, HJi -X и среднее значение напряжения на конденсаторе исср Ui X-(l-X). С другой стороны,

, Ui-r(|-H),

где р- номинал третьего и четвертого масштабных резисторов, соединяющих выход второго операционного усилителя с инвертирующими входами первого и второго операционного усилителя;

20 сить точность аппроксимации и диапазон изменения функции синуса (или косинуса) увеличить до 180°.

Исследования, проведенные с помощью ЭВМ (ЕС 1033), показали, что наи25 меньшая погрешность аппроксимации зависимостей синуса или косинуса во всем диапазоне изменения угла (0-180°), не превышающая значения ±8,, получается при следующих значениях конструктивных параметров схемы:

30

35

Ј-1,8294- 1,831 R

0,28-0,29.

. U2 - Uccp Ј ,

откуда

U2 Ep. (1-Х)

В общем случае, когда в схему включен конденсатор С любого номинала, выходное напряжение схемы определяется выражением

U2 Eg

х1-х

В()(

х г х1-х

(1-е в)-Ц() (1-е Т)

,

если ввести обозначение

Формула изобретения Тригонометрический время-импульсный преобразователь, содержащий преоб40 разователь цифрового кода угла в широтно-импульсный сигнал, вход которого является входом устройства, а выход соединен с управляющим входом переключателя, первый операционный усилитель, инверти- 0) 45 рующий вход которого через первый масштабный резистор подключен к шине задания эталонного напряжения, через второй масштабный резистор - к его выходу, а через третий масштабный резистор - к выходу

50 второго операционного усилителя, подключенного через параллельно включенные четвертый масштабный резистор и интегрирующий конденсатор к его инвертирующему входу, замыкающий и размыкаю55 щий контакты переключателя подключены к первым выводам соответственно пятого и шестого масштабных резисторов, первый вывод сглаживающего конденсатора и неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей соединены с ши-.(2)

х1-х

В(1-е в)(1-е х

х г х1-х

()-&()(1-е т)

тогда получим следующее выражение для ошибки аппроксимации синусоидальной зависимости1

10

Д 5т(яХ)-

(X 0,5)

(3)

5

Выражение (3) содержит три независигRC

мых переменных X, -- и В .

КI

В предложенном техническом решении благодаря подбору конструкционных параr RC

можно существенно повыметров - и R

Т

сить точность аппроксимации и диапазон изменения функции синуса (или косинуса) увеличить до 180°.

Исследования, проведенные с помощью ЭВМ (ЕС 1033), показали, что наименьшая погрешность аппроксимации зависимостей синуса или косинуса во всем диапазоне изменения угла (0-180°), не превышающая значения ±8,, получается при следующих значениях конструктивных параметров схемы:

35

Ј-1,8294- 1,831 R

0,28-0,29.

-.(2)

ной нулевого потенциала, отличающий- с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения точности, в нем перекидной контакт переключателя соединен с вторым выводом сглаживающего конденсатора, вторые выводы пятого и шестого масштабных резисторов подключены соответственно к выходу первого и инвертирующему входу Ёторого операционных усилителей, выход второго операционного усилителя является выходом преобразова0

теля, причем отношение номинала второго масштабного резистора к номиналу равных по величине пятого и шестого масштабных резисторов равно r/R 1,8294-1,831, где г - номинал второго масштабного резистора, R - номинал питого (или шестого) масштабного резистора, а номинал сглаживающего конденсатора С должен удовлетворять условию С R/T - 0,28-0,29, где Т - период повторения импульсов управления переключателя.

Сущность изобретения: устройство содержит цифроаналоговый преобразователь двоичного кода угла в широтно-импульсный сигнал, перекидной переключатель, сглаживающий конденсатор, два операционных усилителя, шесть масштабных резисторов, интегрирующий конденсатор. 1 ил.

д tfod угли

1-Жфиг.Ъ

Редактор М. Циткина

Составитель Д. Морозов Техред М.Моргентал

72

01/e.l

Корректор- М. Петрова