Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные Советский патент 1982 года по МПК G06G7/22 

1

Изобретение относится к автоматике и вьнислительной технике.

Известны устройства, которые преобразуют входные напряжения, характеризующие прямоугольные координаты вектора, в выходное переменное напряжение заданной частоты, амплитуда и фаза которого соответствуют полярным координатам вектора. В этих устройствах преобразование осуществляется путем взвешенного суммирования входных координат1П 1х напряжений с весами, пропорциональными квадратурным напряжениям заданной частоты.

Одно из известных устройств содержит генератор квадратурных напряжений, дпа аналоговых умножителя и сумматор L1J

Однако оно имеет низкую точность при высоком быстродействии или низкое быстродействие при высокой точности. Это обусловлено тем, что широкополосные аналоговые умножители (например, умножители с нормировкой токов) имеют невьсокую томносп, (единицы процентов).

а в более точных широтно-импульсных умножителях быстродействие ограничено необходимостью фильтрации выходного напряжения. Кроме того, начальная фаза выходного напряжения преобразователя всегда равна начальной фазе генератора квадратурных синусоидальных напряжений, что ограничивает область применения устройства.

Наиболее близким по технической

10 сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор импульсов, счетчик, цифро-аналоговые преобразователи, постоянные запоминающие устройства и сумматор 2 J .

15

Это устройство имеет высокую точность при большом быстродействии (так как операция умножения выполняется цифро-аналоговым способом) и возможность управления начальной фазой выход20ного напряжения путем обнуления счетчика.

Существенным недостатком известного устройства является от-о сложность иэ-за использования специальных узлов для формирования синусной и косинусной фу}1ГК ций - постоянных запоминакщих устройст сложность которых резко возрастает с увеличением разрядности цифро-аналоговых преобразователей. Цель изобретения - упрощение устрой ства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содер жащее счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый сум матор и генератор импульсов, выход, которого подюпочен к тактовому входу счетчика, установочный вход которого является входом синхронизации устройства, выходы первого к второго цифроаналогового преобразователей соединены соответствующими входами первого сумматрра, содержит второй и третий сум маторы.и коммутатор, четыре информа- ционных входа которого соединены с ши- H6jvffi задания соответственно первой и второй неинвертированных прямоуголы-ш1х координат и первой и второй инвертированных прямоугольных координат, выходы двух старших разрядов счетчика соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора группа прямых выходов остальных разрядов счетчика подключена к цифровым входам первого, а группа инверсных выходов тех же разрядов счетчика - к циф ровым входам второго цифроаналогового преобразователя, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго сумматора, второй выход коммутатора соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго сумматора соединен с аналоговым входом первого цифро, аналогового преобразователя, выход кото го соединен с вторым входом второго сумматора, выход тре:гьего сумматора соединен с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, выход первого сумMBTOpia соединен с третьими входами . второго и третьего сумматоров. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 импульсов, счетчик 2, коммутатор 3, сумматоры 4-6, цифроаналоговые преобразователи 7 и 8, шины 10-13 задания прямоугольных координат. Позицией 9 обозначен синхронизирующий вход устройства, а позицией 14 выход. Устройство работает следующим образом. Входные напряжения устройства, характеризующие прямоугольные координаты вектора, поступают на аналоговые входы коммутатора 3, который находится в одном из четырех состояний, однозначно связанных с состояниями двух старших разрядов кода счетчика 2, которые определяют квадрат аргумента. Выходные напряжения коммутатора 3 суммируют :;я с выходными напряжениями цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 и с выходным напряжением устройства сумматорами 4 и 5, выходные напряжения последних равны . U5-K,Ug + K,Ugj,,,4K3U, где и 4 Ug выходные напряжения сумматора 4 и 5 соответственно; и UQ - выходные напряжения цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 соответственно;K-f К2 масштабные коэффициенты первого, второго и третьего входов соответственно сумматоров 4 и 5. Выходные напряжения цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 равны .2) Ug--KgC -©)U5, где К-7 , К %- масштабные коэффициенты цифроаналоговых преобразователей 7 и 8 соответственно; 0 - 4NI Nyncix - нормированный код ( и -2)-ых младших разрядов счетчика 2 ( И - разрядность счетчика 2); N - код счетчика.2; VnCtX максик ильное значение кода счетчика 2. Выходное напряжение устройства равно сумме выходных напряжений цифроаналоговых преобразователей 7 и 8. (3) где Kg масштабный коэффипиент сумматора. 6. Совместное решение уравнений (1), (2), (3) позволяет получить зависимость выходного напряжения устройства от выхоцных напряжений коммуга- тора 3 AQ- A O-I-AS.© вых -1 BotB,© 3 + C 0-f-C2.e в Тв ©Тв7© где Ар О. А, КзКбК7 (), , (К +К2Кб), В, () (Kg-К7) (К +2К2Кб), B -KtK7Kg(K+2K2..K), , С.-КзКбК0(), CjrK. K K -KyKg - 1 2 КоэффициентыAQ, А, А2, В, CQ, С., Cj В формуле (4) необходимо выбрать из условия реализации рациональными дробями следующих зависимое тей ..-И п- -t,5-4e30-0,5467g ,4-(, (5 IT,0016- 0,45-49 e-0,S461G D09 У /-0,40f5©-)-0,4O-f5-© справедливых с погрешностью не более 0,16% в диапазоне изменения О - S 5 С учетом сказанного выходное напряжение устройства преобразуется к виду вых- х ы .,С05 в диапазоне О 5 ,рх,Таким образо тригонометрические весовые функции реа лизованы в устройстве структурным путем без специальных нелинейных элемен тов. Счетчик 2 периодически формирует линейно возрастающий во времени код N Поэтому выходное напряжение устрой ства представляет собой переменное напряжение с амплитудой и фазой, соответ ствующими полярным координатам векто ра. Частота выходного напряжения определяется частотой генератора 1 импульсов и разрядностью счетчика 2. Управле ние начальной фазой выходного напряжения производится путем подачи на вход синхронизации устройства одиночного им пульса, по которому код счетчика 2 обнуляется и начинается новый отсчет фазы. Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в упрощении устройства благодаря реализации тригонометрических весовых функций структурным путем без использования специальных нелинейных элементов, а также благодаря уменьшению разрядности цифроаналоговых преобразователей на . два разряда. Введенные в предлагаемое устройство узлы -коммутатор и два сумматора существенно проще исключенных из известного устройства узлов - двух постоянных запоминающих устройств. Упрощение устройства позволяет также повысить его надежность, при этом сохраняются высокая точность и быстродействие преобразователя. Формула изобретения Устройство для преобразования прямоугольных координат в полярные, содержащее счетчик, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, первый сумматор и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу счетчика, установочный вход которого является входом синхронизации устройства, выходы первого и второго цифроаналогового преобразователей соединены с соответствующими входами первого сумматора, отличающееся тем, что, с целью упрои1ения, устройство содержит второй и третий сумматоры и коммутатор, четыре И11формацио1шых входа которого соединены с шинами задания соответственно первой и второй неинвертированньрс прямоуголыа1х координат и первый и второй инвертированных координат, выходы двух старших разрядов счетчика соединеНЬ1 соответственно с первым и вторым управляющими входами коммутатора, группа прямых выходов остальных разрядов счетчика подключена к цифровым входам первого, а группа инверсных выходов тех же разрядов- счетчика - к цифровым входам второго цифроаналового преобразователя, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго сумматора, второй выход коммутатора соединен с первым входом третьего сумматора, выход второго cy гмaтopa соединен с аналоговым входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход третьего сумматора соединен с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен С вторым входом третьего сумматора, первого сумматора coeoiraeH с третьи79075588

ми .входами второго и третьего суммато-1. Авторское свидетельство СССР

ров-№ 624363, KJI.. Н ОЗ К 13/20, опублнк.

Источники информации,2. Заявка ФРГ № 2548125,

принятые во внимание при экспертизе5 кл. G 06 G 7/22, опублик. 1977 ( прототип),