Тригонометрический функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/22 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных устройствах различного назначения, где требуе ся тангенсно-котангенсное функциональное преобразование электрических напряжений. Известен тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий сумматоры, блоки умножения и блоки деления l. Недостаток такого преобразователя низкая точность воспроизведения функций Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом функционального преобразователя и соединен с первым входом блока сравнения фаз, второй вход которого соединен с выходом генератфа синусоидального напряжения, и два преоб разователя нап11}гжение-фаза, первый ВХОД первого из которых соединен с вы- ходом генератора синусоидального напряжения. В преобразователе второй вход сумматора соединен с выходом модулятора, один из входов которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а другой вход соединен с источником входного сигнала 2. Недостаток такого преобразователя - ограниченный класс воспроизводимых функций и низкая точность работы. Цель изобретения - расширение класса воспроизводимых функций и повышение точности работы преобразователя. Для достижения указанной цели в тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом функционального преобразователя и соединен с первым входом блока сравнения фаз, втфой вход которого соединен с выходом гене- ратора сиЕгусоиального напряжения, и преобразователь напряжение-фаза, первый вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, введены дополнительный блок сравнения фаз, блок сравнения модулей и усилитель первый вход которого соединен с выходо преобразователя напряжение-фаза, второй вход соединен с выходом блока срав нения фаз, выход усилителя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, первый вход дополнительного блока сравнения фаз соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а второй вход соединен с выходом преобразова- TeJisi напряжение-фаза, выход дополнительного блока сравнения фаз соединен с первым входом блока сравнения модулей, второй вход которого является входом функционального преобразователя, а его выход подключен ко второму входу преобразователя напряжение-фаза. На фиг. 1 представлена схема тригонометрического функционального преобразователя; на фиг. 2 и фиг. 3 - вектор ные диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя при тангенсном и котангенсном преобразованиях, соответственно. Тригонометрический функциональный преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 напряжение-фаза (регулируемого типа), блок 3 сравнения фаз, блок 4 сравнения модулей, сумматор 5, усилитель 6 и дополнительный блок 7 сравнения фаз. Работа тригонометрического функционального преобразователя основана на реализации соотношений, полученных путем использования геометрической интер претации функций тангенса и котангенса и применения векторно-электрического метода. В соответствии с векторными диграм мами, представленными на фиг. 2 и фиг. 3, напряжение иу,,Гяе i О, 1, 2 ... , соответствующее радиусу единичной окру ности и имеющее регулируемую фазу, пр вьтолнении условия где и, - на1фяжение, соответствующе радиусу е;диничной окружности и совпада ющее по фазе с осью X, соответствует напряжению Uv , фаза кото1:)ого Org -jt пропорциональная входному сигналу, которым является напряжение постоянного тока UQ , эквивалентное входному углу ot. Напряжение (фиг. 2), равное , где и - напряжение, регулируемое по величине и совпадающее по фазе с напряжением О, , при вьтолнении условия VtlUR -Cl JUv lV-avg Cut I Uv,)--p)i -ic|2, равное напряжению 0 , величина которого пропорциональна тангенсу входного сигнала B)t Напряжение (фиг. 3), равное On -иMS Р выполнении условия ai-8C-JBrJ,.4llJ™l--°-sCUcili),--, 9.-f, равно напряжению Uc , величина которого пропорциональная контангенсу входно - го сигнала U 341, Тригонометрический функциональный пpe рбразователь работает следующим образом. Напряжение Dj с выхода генератора синусоидального напряжения 1 поступает на вход блока 3 сравнения фаз, сум латора 5, преобразователя 2 напряжение-фаза и блока 7 сравнения фаз. На выходе преобразователя 2 напряжение-фаза получается напряжение. О v . имеющее фазу . |и цО-о или , имеющее фaзyaгgCO -2l Jи1)2 общем случае О , имеющее фазуav-gfCUy- (ими) о1 . Напряжение IJr-i поступает на один из входов блока 7 сравнения фаз, где сравнивается по фазе с напряжением OVCK,В результате на выходе блока 7 сравнения фаз возникает сигнал, пропорциональныйа -&Си(и„0-- Он поступает на один из входов блока 4 сравнения модулей, где сравнивается по величине с входным сигналом тангенснокотангенсного функционального преобразователя , , пропорциональным углу оС , подаваемым на другой его вход. При этом на выходе блока 4 сравнения моду-. лей появляется сигнал рассогласования, KOTqpbrii воздействует на регулируемый параметр преобразователя 2 напряжение-фаза, изменяя фазу Он Когда напряжения, подаваемые на входы блока 4 сравнения модулей оказываются равными, то сигнал на выходе этого блока становится равным нулю, а напряжение Uvв этот момент соответствует О у, , имеющему фазу e tlJHlJMi)Затем напряжение О у. подается на вход усилителя 6, на выходе которого получается в общем случае напряжение ORV Напряжение с выхода усилителя 6 посту пает на один из входов сумматфа 5, н другой вход которого-подается напряжение З результате на выходе сумматора 5 получается напряжение IJ-tr-Uu-i- ny. Напряжение с выхода сумматора 5 подается на один из входов блока 3 сравнения фаз, на у фугой вход KOTqDoro подается напряжение О v(4 . где они сравниваются по фазе. При этом на выходе блока 3 сравнения фаз возникает сигнал пропорциональный, например, косинусу .)--(Ь1 в соответствии с которым изменяется . коэффициент передачи усилителя 6 и тем самым изменяется величина напряжения IJRi . Когда достигается I Ov,, , --argrcu. |и.|Ы р,--1-, (i) то сигнал на выходе блока 3 сравнени фаз, становится равным нулю, а напряже ние О J. оказывается равным - Il ..V ) величина которого пропорциональна тангенсу Bxomioro сигнала Котангенсное функциональное преобразование, поясняемое векторной диаграммой напряжений, приведенной на фиг. 3, осуществляется аналогично тан- генсному с той лишь разницей, что напряжение и им подаваемое от генератора синусоидального напряжения 1 на вход сумматора 5 и блока 3 сравнения фаз, опережает напряжение Оцц . подаваемое на вход преобразователя 2 напряжение-фаза 7 сравнения фаз на угол, равный /2. И в соответствии с этим, как видно из векторной диаграм мы напряжений фаз 3, условие (1) для котангенсного преобразования будет иметь вид I 1 и.,-)-ег в.-f , (2} При вьтолнении этого соотношения напряжение на выходе сумматора 5 оказывается равным .величина которог-о пропорциональна .Векторные диаграммы напряжений, поясняющие работу преобразователя, при веденные на фнг. 2 и фиг. 3, иллюстрируют его работу в первом квадранте, В других квадрантах преобразование осу- ществляется аналогично, изменяется лишь при тангенсном преобразовании фа33 0 на в третьем и четвертом кващэанте и соответственно изменяется знак условия (1), а при котангенсном преобразовании фаза 0 на 1Г во втором и третьем квадранте и соответственно изменяется знак условия (2). Предлагаемый тригонометрический . функциональный преобразователь не имеет методической погрешности, а его пал ная погрешность в статическом режиме определяется только инструментальной погрешностью, которая зависит от параметров используемых элементов. Формула изобретения Тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий сумматор, выход которого является выходом функционального преобразователя и соединен с первым входом блока сравнения фаз, второй вход соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, и преобразователь напряжение- фаза, первый вход которого соединен с выходом генератс а синусоидального напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения класса воспроизводимых функций, он содержит дополнительный блок сравнения фаз, блок сравнения модулей и усилитель, первый вход которого соединен с выходом преобразователя напряжение-фаза, второй вход соединен с выходом блока сравнения фаз, выход усилителя соединен с первым входом сумматсра, второй вход которо го соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, первый вход дополнительного блока сравнения фаз соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а второй вход соединен с выходом преобразователя напряжение-фазавьгсод дополнительного блока сравнения фаз соединен с первым входрм блока сравнения модулей, второй вход которого является входом функционального преобразователя, а его выход подключен ко второму входу преобразователя 2 напряжение-фаза. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

77347318

1. Сщзавочник no нелинейным схемам.2. Авторское свидетельство СССР

Под ред. Д. Шейнгопда. Изд. Мир,№ 488224, кл. (3 06 G 7/24, 19715

1977, с. 28-29, 174-178.(прототип).