Функциональный аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1978 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение относится к технике аналогоцифрового преобразования. Преобразователь предназначен для цифрового измерения аргумента аналоговых функций синуса и косинуса и для определения значений функций синуса и косинуса но аналоговому значению аргумента.

р{звестно устройство, состоящее из двух аналого-цифровых умножителей, аналого-цифрового интегратора и цифрового преобразователя угла в синус и косинус 1. Это устройство позволяет определять по входным аналоговым значениям двух сигналов sinx.b, цифровое значение аргумента. Оно реализует высокую точность (до 0,1%), но содерлшт сложные аналоговые узлы, требует для опреления угла дна сигнала t/i и U и не реализует прямую функцию угол - синус угла.

Известно устройство, позволяющее методом последовательного счета определять цифровой эквивалент входной величины. Оно содержит сравнивающее устройство, цифро-аналоговый преобразователь, счетчик, логический элемент, генератор импульсов, устройство зправления. Генератор импульсов через логический элемент, другой вход которого соединен с устройством управления, подключен к цифро-аналоговому преобразователю и к входу счетчика. Выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом сравниваюн;его устройства,

на другой вход которого поступает входной измеряемый сигнал, а выход сравнивающего устройства соединен с третьим входом логического элемента 2. Точность преобразования такого преобразователя зависит от величины ступени компенсирующего напряжения и может быть достаточно высокой, порядка 0,1%. Однако этот преобразователь не реализует тригоиометрическую зависимость между входом и выходом.

С целью расширения функциональных возможностей в функциональный аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, нервый вход которого соединен с Н1ИНОЙ входного сигнала, второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя, а В1)1.ход устройства сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, третий вход - с выходом устройства управления, а выход элемента И соединен с управляющим входом счетчика, введены два цифровых сумматора, синуса и косинзса, два регистра, синуса и косинуса, и цифровой коммутатор. Причем выходы регистра синуса соединены с первой группой входов цифрового коммутатора и с входами сумматора косинуса, выходы которого через регистр косинуса соединены с второй группой входов цифрового коммутатора и с входами сумматора синуса. Выходы

сумматора синуса соединены с входами регистра синуса, выходы счетчика иодключены к третьей группе входов цифрового коммутатора, управляющий вход которого соединен с устройством управления, а выходы - с входами цифро-аналогового преобразователя.

На чертеже представлена блок-схема функционального аналого-цифрового преобразователя.

Функциональный аналого-цифровой преобразователь содержит цифро-аналоговый преобразователь 1, соединенный с одним из входов устройства сравнения 2, выход которого связан с одним из входов элемента И 3. Другие входы элемента 3 связаны с устройством управления 4 и генератором 5 импульсов, а выход элемента 3 соединен с управляющими входами счетчика 6, регистра 7 синуса, регистра 8 косинуса, сумматора 9 синуса, сумматора 10 косинуса. Параллельные выходы регистров 7, 8 и счетчика 6 связаны через цифровой коммутатор И с входами преобразователя 1, управляющий вход коммутатора связан с одним из выходов устройства 4, выходы каждого из сумматоров (9, 10) через соответствующие регистры (7, 8) связаны с входами другого сумматора (10, 9).

При определении цифрового значения аргумента , аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

По сигналу «пуск с устройства управления 4 на коммутатор 11 поступает потенциал, разрешающий считывание кода с регистра 7 синуса или 8 косинуса в зависимости от определяемой функции arcsint/ или arc cost/.

Одновременно с импульсом «пуск регистры 7, 8, сумматоры 9, 10 и счетчик 6 сбрасываются в исходное состояние. Элемент И 3 открывается для прохождения импульсов генератора 5. При этом счетчик подсчитывает число п импульсов, а регистры и сумматоры реализуют итерационную ироцедуру

, 1п

у„ Уп-1 + - -Хп-г, у о -- 0;

К

1н

.„ Хп-1г Уп-Г, АО 1,

X,

k

где УП - текущее значение кода в сумматоре 9 на д-ом такте;

Хп - текущее значение кода в сумматоре 10 на п-ом такте;

k - число, меиьшее единицы, которое зависит от заданной точности воспроизведения функции.

В сумматорах 9, 10 происходит суммирование (вычитание) согласно уравнениям (1), а в регистрах 7, 8 -хранение текущих значений Хп, УП и Xnik, уп/k- Значения Хп и уп равны (с некоторой погрещностью) cos n/k и sin n/k.

С регистров 7, 8 код, пропорциональный Хп, Уп, поступает через коммутатор 11 на преобразователь 1, в котором формируется компенсирующее напрял ение Uk, пропорциональное sin (n/k) (cQs(n/k). При условии , где и - входной сигнал, срабатывает устройство 2 и поступает запрет на прохождение импульсов с генератора 5 на счетчик 6 и сумматоры 9, 10. К моменту окончания уравновешивания на

счетчике сформироваи код ф агс51п /(агс cost/) в радианах, а в регистрах 7, 8- код Uit sin(f(cos(f). Методическая погрешность измерения аргумента обратно пропорциональна величине k. К примеру, для /г 0,001 погрешность составляет 0,.

Если необходимо определить цифровое значение функции sincp(cos(p) для входного аналогового значенкя угла , то управление преобразователем 1 осуществляется от счетчика 6, а код з1пф(созф) формируется в регистрах 7, 8. В этом режиме преобразователь работает следующим образом.

По сигналу «пуск устанавливается разрешающий потенциал на прохождение кода счетчика 6 через цифровой коммутатор И на вход преобразователя 1. Далее происходит обычный процесс уравновешивания с участием устройства 2, преобразователя 1, счетчика 6, генератора 5, элемента И 3. Синхронно с процессом

уравновешивания по импульсам генератора 5 происходит формирование кода (cosnfk) по итерационной процедуре (1). К моменту окончания уравновешивания код счетчика равен значению входного сигнала L/ (f, а коды

в регистрах 7, 8 равны (с некоторой точностью) sinф(cosф). Методическая погрешность так же, как и в случае измерения arcsinf/ (arc cost/), зависит от и и для 0,001 равна 0,1%.

Формула изобретения

Функциональный аналого-цифровой преобразователь, содержащий устройство сравнения, первый вход которого соединен с щиной

входного сигнала, а второй вход - с выходом цифро-аналогового преобразователя, выход устройства сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а третий

вход - с выходом устройства управления, выход элемента И соединен с управляющим входо.м счетчика, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два цифровых сумматора, синуса и косинуса, два регистра, синуса и косинуса, и цифровой коммутатор, причем выходы регистра синуса соединены с первой группой входов цифрового коммутатора и с входами сумматора косинуса, выходы которого через регистр косинуса соединены с второй группой входов цифрового коммутатора и с

входами сумматора синуса, выходы которого соединены с входами регистра синуса, выходы счетчика соединены с третьей груипой входов цифрового коммутатора, управляющий вход которого соединен с устройством управления, а выходы - с входами цифро-аналогового преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 3896299, кл. 340-347, 1973. 2. Хлистунов В. Н. Основы цифровой электро-измерительной техники и цифровые преобразователи, М.-Л., изд. «Энергия, 1966, с. 168.