Аналого-цифровой функциональный преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H03K13/02 

(54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к автоматике И вычислительной технике и может быть использовано для получения тригонометричес;ких функций от аргументов, представляемых напряжениями.

Известен синусно-косинусный функциональный тфеобраэователь, содержащий преобразователи напряжение-код и коднапряжение, регистр, счетчик-регистр и генератор гармонических колебаний, соединенный через первый ключ со входом преобразователя напряжение-код и с первым входом блока сравнения, выход преобразователя код-напряжение через другой ключ соединен с первым входом блока сравнения, выход которого через четвертый ключ, триггер и логический элемент И подключен ко входу счетшкарегистра, соединенного своими выходами через блок переключателей со входами преобразователя код-напряжение и входами регистра .

Недостатком этого преобразователя является сложность конструкции и неВОЗМОЖНОСТЬ воспроизведения тангенсной и котангенсной функции. Кроме того, использование генератора гармонических , колебаний с ударным возбуждением не позволяет производить функциональное преобразование.сигналов с синусоидальной несущей переменной частоты.

Известен также аналого-цифровой преобразователь, содержащий три источника входных сигналов, первый выход пер10вого из которых соединен с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом соединенного с одним входом линейного импульсного делителя, другой вход которого со ед1шен с выходом вто15рого источника входного сигнала, сумматор, одним входом соединенный с выходом линейного импульсного делителя, другим входом с выходом третьего источника входного сигнала и вь1ходом с входом

20 генератора счетных импульсов, который выходами соединен со счетными входами реверсивного счетчика, и цифровое управляемое сопротивление, первым выводом соединенное со вторым входом генератора управляющих импульсов, вторым выводим - сйвтбрьпйёхдШмпер вого источника входного сигнала и управ ляющими входами с выходами реверсивного счетчика 2. Недостатком известного преобразователя является зависимость выходного сигнала от частоты синусоидального напряжения первого источника входного сигнала, что приводит к значительной погрешности и снижает быстродействие устройства. Цепью изобретения является повышение точности и быстродействия, преобразЫвателя, Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой функциональный преобразователь, содержащий три источника входных сигналов, первый выход первого из которых соединен с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом соединенного с первьвм: входом линейного импульсногч) делителя, второй вход которого соединен с выходо второго источника входного сигнала, сумматор, одним входом соединенный с выходом линейного импульсного делителя, другим входом - с выходом третьего источника вхбдного сигнала и выходо с входом генератора счетных импульсов котор)з1Й выходами соединен со счетными входам й реверсивного счетчика, и блок цифрового управляемого сопротивления, первым выходом соединенное со вторьгм входом генератора управляющих икпуль.сов, вторым вьгаодом - со вторым выходо первого источника входного сигнала и управл$пощими входами - с выходами ре версивного счетчика, введены блок цифровой управляемой емкости, формирователь импульсов, повторитель напряжения счетчик импульсов, регистр, генератор импульсов, два логических элемента И и элемент сброса, причем блок цифровой управляемой емкости, выполнен в виде , конденсаторов, одними обкладками соединённь1х с Выходом первого источника входного сигнала и первым входом генератора управляющ1гх импульсов и вторыми обкладками - с выходами двухпозиционных ключей, первые входы кото рых соединены с входом повторителя напряжения я первым выводом блока цифрового управляемого сопротивления, вторые входы ключей - с выходом повторителя напряжения, и управляющие Ьходы ключей соединены с выходами ре

748857 гистра, а формирователь импульсов вхоом соединен с первым выходом первого сточника входного сигнала и выходом управляющими входами двух логических элементов И, выход генератора импульсов через первый логичес1 :ий элемент И соединен с входом счетчика импульсов и через второй логический элемент И с установочными входами регистра, кодовые входы которого соединены с выходами счетчика импульсов. Это позволяет обеспечить независимость выходного сигнала преобразователя от изменения частоты синусоидального входного напряжения, а также повысить быстродействие. На фиг. 1 приведена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя; на фиг. 2 - време шая диаграмма работы при изменяющейся частоте входного сигнала. Преобразователь содержит первый, второй и третагй источники входных сигналов 1,2 и 3, блок 4 цифрового управляемого сопротивления и блок 5 цифровой управляемой емкости , которая состоит из двухподиционных ключей 6 - б и конденсаторов 7 - 7г, , подключенных к выходу источника 1, первому входу генератора управляющих импульсов 8 и входу формирователя 9 импульсов. Первые входы ключей 6 - в подключены ко входу повторителя напряжения 1О, а вторые входы этих ключей - ко входу повторителя напряжения 1О. Источник 3 подключен к выходу линейного импульсного делителя 11, источник 2 подключен к входу сумматора 12, выход которого через генератор 13 счетных импульсов связан со счетными входами реверсивно-г го счетчика 14, управляющего цифровым управляемым сопротивлетшем 4. Формирователь 9 управляет логическими элементами 15 и 16 И. Через логический элемент 15 И импульсы от генератора 17 импульсов поступают на установочные входы регистра 18, а чфез логический элемент 16 И импульсы генератора 17 поступают на вход счетчика 19 тлпупьсов. Вход элемента 2О сброса счетчика 19 импульсов соединен с выходом формирователя 9 импульсов. На временной диаграмме приняты следующие обозначения и - напряжение источника 1 входного синусоидального сигнала; Уф - напряжение на выходе формирователя 9 импуйЕ сдвТ выходной сигнал логическо эп&лентй 16; выходной сигнал логическог элемента 15; Ng - код в счетчике 19 импульсов ; NP - код в регистре 18j П g - выходной сигнал элемента сброса. Преобраоователь работает следующи образом. С выхода источника 1 поступает си нусоидальное напряжение . Фазовый сдвиг Ч между входньгм напря жением и и напряжением на блоке 4 цифрового управляемого сопротивления равен С08Ч (1) где амплитудное значение переменного напряжения на сопротивлении 4. Генератор 8 управляющих импульсов из напряжения Ц и напряжения на блоке 4 цифрового управляемого сопротивления формирует прямоугольные импульсы, дл тельность f которых пропорциональна фазовому сдвигу Р i Т - период синусоидального на пряжения,и Напряжение на выходе линейного импул ного делителя 11 равно tr 2) r-N о где и - напряжение источника 3. ..„.Цепь отрицательной обратной связи, образованной сумматором 12, генератором 13 счетных импульсов и реверси ным счетчиком 14, управляет проводимостью Y цифрового управляемого сопротивления 4 и, следовательно, фазовым сдвигом так, что напряжение Уд становится равным напряжению У источ ника 2. Учитывая соотноше1ше (2), имеем 4 -of2fr. Амплитудное значение выходного напряжения Ujyjp соответствии с вьфажениями (1) и (3) равно Ц ыгЧ -з о;Проводимость V цифрового управля мого сопротивления 4 прямо пропорцио

748857 нально коду N в рвверснсл счётчи у с,гч, где К. - коэффтшент п эопорциональности. Фазовый сдвиг связан с активной проводимостью Y и реактивной проводимостью Q блока 5 цифровой емкости следующим образом Y Q -IIJC-(4) где С - емкость блока 5 цифровой управляемой емкости. Формирователь 9 импульсов из напряжения и формирует разнополярные импульсы длительностью (фш.З). Положительный импульс разрешает прохождение серии импульсов от генератора 17 через логический элемент 16 на вход счетчика 19 импульсов. Количество прошедших импульсов и, следовательно, код NjjB счетчике 19 пропорционально периоду Т синусоидального напряжения Ц , где К 2 - коэффициент пропорциональности. Отрицательный импульс разрешает прохождение через логический элемент 15 серии импульсов от генератора 17 на установочные входы регистра 18, на потенциальные входы которого поступает код. При этом по первому импуль- ,, су серии код Kt(, заносится в регистр 18 и последующие импульсы данной серии состояния регистра 18 не меняют. Если ш следующем периоде напряжения Цчастота W изменяется, то в первом полупериоде в счетчик 19 импульсов заносится код, соответствующий новому значению частоты, -а во втором полупериоде новый код переписывается в регистр 18. Схема сброса 2О из переднего фронта положительного импульса формирователя 9 импульсов вырабатывает импульс, сбрасывающий счетчик 19 импульсов в начале каждого периода в нуль. Регистр 18 управляет ключами , при этом величина блока S емкости пропорциональна оду No в регистре 18 , (6) де Кг - коэффициент пропорциональности. Подставляя выражения (З), (5) и (б) формулу {4), получаем, что выходной игнал N преобразователя равен г.ё Если генератор управляющих импупь1СОВ 8 вырабатывает импульсы, длительность f которых равна преобразователь воспроизводит следующие функции и...8)п21Г-д К, КсUj .jr Управление блока 5 цифровой управляемой емкости происходит путем подключения конденсаторов к цифровому г управляемому сопротивлению 4 в соответствии с кодом Np. При этом остальные конденсаторы подключень, к выходу повторителя 10 напряжения.. В-результате напряжение на этих конденсаторах .равно напряжению на конденсаторах, подключенных к блоку 4 цифрового управляемого сопротивления. При изменении частоты Ш происходит коммутации конденсаторов. Вследствии равенства напряжеНИИ на них переходные процессы, обусловленные перераспределением зарядов, имеют гораздо меньщую длительность. В предлагаемом .аналого-цифровом функциональном преобразователе погрешность Ът изменения частоты сведена до значении 0,01-0,1%, определяемых разностью цифровой управляемой емкости Такой аналого-цифровой преобразователь А Ltlw -iuwJiVA V-Hj;i jJ JU i llp WJ dOVDa i CJll может применяться для функциональной ак плитудной модуляции синусоидального напряжения, а также для вычисления тригонометрических функций, например, при определении траекторий. Формула изобретения . ч: Аналого-цифровой функциональный преобразователь содержащий три источника входных сигналов, первый выход первого из которых соединен с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом соединенного с первым входом линейного импульсного делителя, второй вход которого соединен с выходом второго источника входного сигнала, сумматор одним входом соединенный свыходом линейного импульсного делителя, другим входом - с вь1ходом третьего-источника входного сигнала и выходом - с входом генератора счетных импульсов, который выходами соединен со счетными входами реверсивного счетчика и цифровое управляемое сопротивление, первым выходом соединенное со вторым входом генератора управляющих импульсов, вторым выводом - со вторым выходом первого источника входного сигнала и управляющими входами - с выходами реверсивного счетчика, отличающийся что, с целью повышения точности и быстродействия преобразователя в него ведены блок цифровой управляемой е , формирователь им льсов повГри телтч нппг,.т,т--vo, лиьторитель напряжения, счетчик импульсов ПРПТГТП ,.ub, регистр, генератор импульсов, два логи ских элемента И и элемент сброса „ричем блок цифровой управляемой емкости выполнен в виде конденсатов одними обкладками соединенных с выходом первого источника входного сигнала и первым входом генератора управляющих импульсов и вторыми, обкладками - с выходами двухпозиционных ключей первые входы которых соединены с входом повторителя напряжения и первым выводом блока цифрового управляемохх) сопротивления, вторые входьГ ключей с выходом повторителя напряжения и управляющие входы ключей соединены с выходами регистра, а формирователь входом с°оединен с первым выходом первого источника входного сигнала и выходом - с управляющими входами двух логических элементов И . Выход генератора импульсов через первый логический элемент И соединен с входом счетчика импульсов и через второй логический элемент; И - с установочными входами регистра, кодовые входы которого соединены с выходами счетчика импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i. Авторское свидетельство СССР № 4О0019, кл. Н ОЗ К 13/О2, 197О 2, Авторское свидетельство СССР № 443477, кл. Н 03 К 13/02, 1973 (прототип).

Me.

Л

IiI