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

(54) ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к области вы гислительной техники и может быть использовано в устройствах, связаннмх с тригонометрическими преобразованиями величин. Известен тригонометрический функциональный преобразователь времяимпульсного типа, содержащий генератор гармонического напряжения, генератор импульсов и связанные с ним счетчик и преобразователь кода в напряжение, к выходу которого подклю чена схема сравнения, другой вход которой соединен с входом задания аргумента, а выход - с управляющим входом выходного преобразователя напряжения в код l . Его недостаток заключается в огра ниченном наборе воспроизводимых функ ций, а также в невысокой точности, объясняемой отсутствием синхронизаци генератора гармонического напряжения и генератора импульсов. Более высокую точность имеет преобразователь, содержащий хенератор импульсов, счетчик и блок, сравнения, связанный входами с выходом счетчика и с задатчиком аргумента, а также генератор гармонического напряжения сим;;оонизнруемый с помощью схемы фазовой автоподстройки частоты (ФЛПЧ) со счетчиком, и две управляемые блоком сравнения запоминаю Чйе ячейки, связанные с выходами генератора гармонического напряжения 2j. Недостаток этого преобразователяограниченные функциональные возможности, соответствующие воспроизведению только двух функций - синуса и косинуса. Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий генератор опорного напряжения, фазовый детектор, подстраиваемый генератор импульсов, измеритель напряжения, блок выделения импульсов и переклх чатель. Устройство обеспечивает функциональное преобразование по законам синуса и косинуса, путем измерения мгновенных значений синусоидального сигнала, фаза которых соответствует значению аргумента 3} . Такой преобразователь имеет высокую точность работы, однако он не обеспечивает функционального преобразования по другим (кроме синуса и косинуоа) тригонометрическим зависимостям. Цель изобретения состоит в расширении класса воспроизводимых функция . Цель достигается тем, что тригонометрический функциональный преобразователь, содержащий опорный генератор, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, выход которого через управляемый генератор импульсов связан с перBfcw входом блока управляемых задержек и с входом делителя частоты, первый выход которого соединен с вторым входом фазового детектора, а второй выход - с вторым входом блока управляемых задержек, третий вход которого соединен с шиной задания кода аргумента , переключатель и дискриминатор мгновенных значений, первый вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора, а выход - с пер вым входом блока уравновешивания, к выходу которого подключен первый вход умножающего цифроаналогового преобра зователя, содержит триггер, элемент ИЛИ, блок компенсации и коммутатор, при этом первый, второй и треткй вых ды блока управляемых задержек соединены с соответствующими входами переключателя, первый выход которого соединен с первь1ми входами триггера, элемента ИЛИ и блока компенсации, а второй выход - с вторыми входами триггера, элемента ИЛИ и блока уравновешивания, выход блока компенсации соединен с первым входом коммутатора и с вторым входом умножакядего цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к второму входу коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, а выход - с вторым входом дискриминатора мгновенных значений, вход стробирования которого соединен с выходо элемента ИЛИ, а выход - с вторым вхо дом блока компенсации. Преоб)азователь, блок-схема которого представлена на чертеже, содержит опорный генератор 1, дискриминатор 2 мгновенных значений, коммутатор 3, умножа аций цифроаналоговы преобразователь, (ЦЛП) 4, блок 5 компенсации, триггер 6, элемент ИЛИ 7, переключатель 8, блок 9 уравновешивания, блок 10 управляемых задержек делитель частоты 11, управляемый ге нератор импульсов 12, фазовый детек тор 13, позицией 14 обозначена шина . задания кода аргумента. Преобразователь работает следующ образом. Опорный генератор 1 вырабатывает синусоидальный сигнал и синхронные с ним прямоугольные импульсы, поступающие на фазовый детектор 13. На другой вход фазового детектора 13 ч рез делитель частоты 11 с коэффициентом деления N поступают сигналы енератора 12, частота которого опеделяется напряжением на выходе фазоого детектора 13.Благодаря действию етли фазовой автоподстройки частоты, хватывающей генератор импульсов 12, елитель частоты 11 и фазовый детекор 13, в установившемся режиме сигалы на входах фазового детектора совпадают по частоте и фазе, прнч&л одному периоду колебаний генератора 1 соответствуют N импульсов генератора 12.При подаче на вход блока 10 управляемых задержек кода п,0 п N на его выходах будут вырабатываться импульсы, задержанные относительно нулевой фазы колебаний генератора 1 соответственно на величины t:, /н)Т; и t, ti, что соответствует мгновенным значениям синусоидального сигнала 2, и и1 Асо52.1111/М. С помощью переключател; 8, в зависимости от требуемого вида функционального преобразования, из этих трех сигналов выбираются два (tg и t-jj), которые поступают через элемент ИЛИ 7 на дискриминатор 2 и определяют моменты измерения синусоидального сигнала. При этом дискриминатор 2 осуществляет сравнение мгновенных значений синусоидального сигнала onoipHoro генератора 1 Ug As i п .c напряжением на выходе коммутатора 3, который по сигналам с выхода триггера 6 поочередно подключает к дискриминатору 2 либо выход блока компенсации 5, либо выход ЦАП 4 таким образом, что в моt дискриминаменты времени тор 2 сравнивает синусоидальное напряжение соответственно с выходными напряжениями ЦАП 4 и блока компенсации 5. Одновременно с поступлением импульсов в моменты времени t-j, на дискриминатор 2 они поступают также соответственно на блок 9 уравновешивания и блок компенсации 5. Таким образом, за один период колебаний опорного генератора 1 к дискриминатору 2 поочередно подключаются две петли обратной связи - соответственно блок 5 компенсации и последовательно включенные блок 9 уравновешивания с ЦАП 4. В результате срабатываний либо несрабатываний дискриминатор 2 в моменты времени IQ и t|j через некоторое количество периодов колебаний опорного генератора 1 напряжения на выходах ЦАП 4 и блока компенсации 5 станут постоянными и равными соответс.твуюцим мгновенным значениям синусоидального напряжения 2К.к U Asin. Поскольку и является опорным напряжением .для ЦАП 4, то, с учетом дискретности последнего, равной 2 М градаций, цифровой код на выходе бЛока 9 определяется из условия ЧЪ R- Ua. откуда X - М j . Подставляя в последнее выражение различAs,n2 AcosZtcS- n.

t. A cos 2 S- Asin 2 - ctg 2

N.ЯN

A cos 2 i

A cos и: J- sec 2lt 2ft

cosec

Конкретный вид функционального преобразования определяется как отмечалось ВБоае, положениц,м переключателя Из таблицы также следует, что пре лагаемый преобразователь позволяет п высить точность реализаций синус - и косинус - функционального преобразования за счет того, что он, в отличи от прототипа, позволяет исключить из результата преобразования величину с1мплитуды синусоидального напряжения А, Блоки, входящие в состав преобразователя, реализуются в Зависимости от конкретныхтребований и используе мой элементной базы. В частности, блок 9 уравновешивания может быть вы полнен, например, в виде реверсиврого счетчика, на счетный вход которого поступают импульсы с блока .10, а на вход управления реверсои - выходной сигнал дискриминатора 2, что обеспечит следяиций режим функциональ ного преобразования. Блок компейсации 5 может быть вьшолнен в виде интегратора либо, для получения дополнительного цифрового выхода, содержать цифровую уравновешивающую схему (аналогично блоку 9). Погрешность, работы предлагаемого преобразователя определяемся нелиней ными искажениями сииусоидгшьного сиг нала опорного генератора 1, которые быть доведены до значений порядка сотых долей процента, разрешающей способностью (разрядностью) ЦАП 4, а также сдвигом нулевого уровня дискриминатора 2, который может быть уменьшен за счет использования микросхем с дифференциальнЕ входом, а также компенсации дрейфа. Таким образом,, предлагаемый преобразователь позволяет осуществить указанные выше функциональные преобразования с высокой точностью и при незначительном увеличении аппара/турных затрат по сравнению с прото типом. При этом преобразователь содержит минимальное количество аналоговых прецизионных узлов, что повышает надежность работы, и допускает выполнение на стандартных интегральных микросхемах с высокой степенью интеграции, а также имеет простое управление при выборе одного из видов функционального преобразования, чтои определяет технико-экономический эффект изобретения. Формула изобретения Тригонометрический фумд циональный преобразователь, содержащий опорный генератор, первый выход которого соединен с первым входом фазового детектора, выход которого через управляемый генератор импульсов связан с первым входом блока управляемых задержек и с вхоЛом делителя частоты, первый выход которого соединен с вторьм входом Аазового детектора, а второй выход - с вторым входом блока управляемых задержек, третий вход которого соединен с шиной задания кода аргумента, переключатель и дискриминатор мгновенных значений, первый вход которого соединен с вторым выходом

oiropii;)4.j генератора, a ьихол - ; первым ftXO,;ioM ) урайновошивани, к выходу подк.жтен первый вход ум11ожаю1цег(о ци роаналогового преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения класса воспроизводимых функций, преобразоВгзтель содержит триггер, элемент ИЛИ, блок компенсации и коммутатор, при этом первый, второй и третий выходы блока управляемых задержек срединены с соответствующими входами переключателя, первый выход которого соединен с первыми входами триггера, элемента ИЛИ и блока компенсации, а второй выход - с ВТОР111МИ входами триггера, элемента ИЛИ и блока уравновешивания, выход блока компенсации соединен с первым входом коммутатора и с вторым входом умножающего цифроаналогового преобразователи, выход которого подключен к второму входу коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом триггера, а выход - с вторым входом дискриминатора мгновенных значений, вход стробирования которого соединен с выход элемента ИЛИ, а выход - с вторым входом блока компенсации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G Об G 7/22, от 09.01.78 (прототип ) .