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

Изобретение относится к аналого вой вычислительной технике и может быть использовано в счетно-решающих устройствах, где требуется секансно косекансное функциональное преобраз вание электрических напряжений. Известен тригонометрический функ циональный преобразователь, содержа щий сумматоры, блоки умножения и блоки деления 1. Недостаток такого преобразователя - низкая точность воспроизведения функций. Наиболее близким техническим решением является тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий два преобразователя напряжение-фаза, первый вход первого из которых соединен с выходом генератора синусоидального напряжения выход первого преобразователя напряжение-фаза подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения фаз, второй вход сумматора соединен с выходом модулятора, один 13 входов которого соединен с выхоом генератора синусоидального напряжения, а другой вход соединен с источником входного сигнала 2J. Недостатком известного тригонометрического функционального преобразователя является наличие методической погрешности, обусловленной использованием приближенных способов секансного и косекансного преобразований. Цель изобретения - повышение точности и расширение класса воспроизводимых функций. Для достижения указанной цели в тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий преобразователь напряжение-фаза,первый вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, выход преобразователя напряжение-фаза подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения фаз, введены дополнительный блок сравнения фаз, блок сравнения модулей и усилитель, первый вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а второй вход соединен с выходом блока сравнения фаз, выход усилителя соединен со 1 торым входом сумматора, второй вход блока сравнения Оаз соединен с выходом преобразователя напряжениефаза, первый вход дополнительного блока сравнения фаз соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а его второй вход соедимен с выходом преобразователя напр жение-фаза , выход, дополнительного блока сравнения фаз соединен с первым входом блока сравнения модулей, второй вход которого является входом функционального преобразователя, а выход блока сравнения моду лей соединен со вторым входом преобразователя напряжение-фаза, выхо усилителя является выходом функционального преобразователя. На фиг. 1 представлена схема тригонометрического функционального пре образователя; на фиг. 2 и 3 - вектор ные диаграммы напряжений, поясняющи работу преобразователя при секансном и косекансном функциональном преобразовании соответственно. Тригонометрический функциональны преобразователь содержит генератор 1 синусоидального напряжения, преобразователь 2 напряжение-фаза, блок 3 сравнения фаз, блок 4 сравне ния модулей, сумматор 5, усилитель дополнительный блок 7 сравнения фаз Работа тригонометрического функц нального преобразователя основана на реализации соотношений, полученных при использовании геометрической интерпретации функций секанса и косеканса и применении векторноэлектрического метода, В соответствии с векторными диаг раммами, представленными на фиг.2 и 3, напряжение П, (i 0,1,2,.,) соответствует радиусу единичной окружности и имеет регулируемую фаз при выполнении условия . где и, - напряжение, соответствую щее радиусу, единичной окружности и совпадающее по фазе с осью X. На пряжение йу, , фаза которого пропорциональна входному сигналу, являетс напряжением постоянного тока, эквивалентным входному углу di- Напряжение Пс- (фиг.2), регулируемое по величине и совпадающее по фазе с осью X, при выполнении условия )|М-а((и)--.р., равно напряжению Ug, величина котор го пропорциональна секансу входног сигнала Ug SCCoLНапряжение il (фиг.З), регулируемое по величине и совпадающее по фазе с осью У, при выполнении услов °2 сГ)1иЛ-««: 0,/0, равно напряжению п величина которого пропорциональна косекансу входного сигнала U -c-osecdТригонометрический функциональный преобразователь работает следующим образом. Напряжение п с выхода генератора 1 синусоидального напряжения поступает на вход дополнительного блока 7 сравнения фаз, усилителя 6, преобразователя 2 напряжение-фаза.На выходе преобразователя 2 напряжение-фазаполучается в общем случае напряжение . имеющее фазу агд(ин/1ии) .Напряжение Пн поступает на один из входов дополнительного блока 7 сравнения фаз, где сравнивается по фазе с напряжением 6 ми, В результате на выходе блока 7 сравнения фаз возникает сигнал, пропорциональный поступает на один из входов блока 4 сравнения модулей, где сравнивается по величине с входным сигналом функционального преобразователя и ах, пропорциональным углу cL, подаваемым на другой его вход. При этом на выходе блока 4 сравнения модулей появляется сигнал рассогласования, который воздействует на регулируемый параметр преобразователя 2 напряжение-фаза изменяя фазу Ь.. Когда напряжения, подаваемые на входы блока 4 сравнения модулей оказываются равными, то сигнал на выходе этого блока становится равным нулю, а напряжение этот момент соответствует и, имеющему фазу Cuv/vV-Затем напряжение подается на один из входов сумматора 5 и блока 3 сравнения фаз. Кроме того, напряжение от генератора 1 синусоидального напряжения подается на вход усилителя б, на выходе которого получается напряжение . Напряжение с выхода УСИЛИТЙ91Я б подается на вход сумматора 5, где геометрически суммируется с напряжением . В результате на выходе сумматора 5 получается в общем случае напряжение UsrlJsriJr Напряжение с выхода сумматора 5 поступает на вход блока 3 сравнения фаз, где сравнивается по фазе с напряжением J. При этом на выходе блока 3 сравнения фаз возникает сигнал, пропорциональный в общем случае косинусу (S. |который воздействует на perynHpyeM параметр усилителя 6, изменяя его коэффициент передачи и тем самым в личину напряжения выхода Ug, . Когда достигается «e(si-u,)(i/j.) то сигнал на выходе блока 3 сравне ния фаз становится равным нулю, и напряжение и, оказывается равным Js-4- г величина которого пропорциональна кансу входного сигнала Косекансное функциональное преобразование, поясняемое векторной диаграммой напряжения (фиг.3), осуществляется аналогично секансному с той лишь разницей, что напряжение UMV, подаваемое на вход усилителя 6 опережает напряжение й, подавае иое на преобразователь 2 напряже ние-фаза и блок 7 сравнения, на угол равный |1/2. Как видно из векторной диаграммы напряжения (фиг.З условие (1) для косекансного преобразователя имеет вид a(iJcrUr)/Or--arg()-e.-e-TCfc.( При выполнении этого условия напря жение на выходе усилителя 6 оказы вается равным .и, величина которого пропорциональна косекансу входного сигнала Uj. zCosecUfex . Векторные диаграммы напряжений, приведенные на фиг.2 и фиг.З, иллюстрируют работу преобразователя в первом квадранте. В других квадрантах преобразование осуществляется аналогично, изменяется лишь при секансном преобразовании знак условия (1) для второго и третьего квадрантов, и при косекансном преобразовании - знак условия (2) для третьего и четвертого квадрантов. Полная погрешность функционального преобразователя в статическом режиме определяется только инструментальной погрешностью, которая зависит от параметров используемых элементов. Формула изобретения Тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий преоб- . разователь напряжение-фаза,первый вход которого соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, выход преобразователя напряжение-фаза подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к первому входу блока сравнения фаз, отличающийс я 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 генератора синусоидального напряжения, а второй вход соединен с выходом блока сравнения фаз, выход усилителя со вторым входом сумматора, второй вход блока сравнения фаз соединен с выходом преобразователя напряжение-фаза, первый вход дополниГельного блока сравнения фаз соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, а его второй вход соединен с выходом преобразователя напряжение-фаза, выход дополнительного блока сравнения фаз соединен с первым входом блока сравнения модулей, второй вход которого является входом функционального преобразователя, а выход блока сравнения модулей соединен со вторым входом преобразователя напряжение-фаза, выход усилителя является выходом функционального преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Шнейнголда Д., М., Мир, 1977, с. 28-29., 174-178. 2.Авторское свидетельство СССР 488224, кл. G Об G 7/24, 1973 (прототип).

Фи,г1

У|

Cosecct