Устройство для выполнения тригонометрических преобразований Советский патент 1982 года по МПК G06G7/22 

I Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения блоков АВМ, приборов, систем измерения, контроля, управления.

Известно устройство, которое осуществляет секансно-косекансное преобразование 1 .

К недостаткам этого устройства относятся большая сложность схемы, невысокая точность и невозможность реализации остальных круговых тригонометрических функций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, в котором гармоническое напряжение генератора подвергается векторному (амплитудно-фазовому) преобразованию, преобразованное напряжение сравнивается по фазе с сигналом задатчика аргумента, и разностное напряжение воздействует на параметры векторного преобразования. Для векторного преобразования гармонического напряжения применен фазосдвигающей (на 90°) усилитель с регулируемым коэффициентом передачи и сумматор, на выходе которого образуется сумма гармонического напряжения генератора и регулируемого ортогонального ему напряжения.

Напряжения на выходах сумматора и фазосдвигающего усилителя пропорциональны разным тригонометрическим зависимостям входного сигнала - аргумента, обусловленным, векторным преобразованием синусоидальных величин по правилу параллелограмма. Если

10 фазосдвигающий усилитель обеспечивает фазу выходного напряжения относительно входного ЭО, то на выходе сумматора получается секансное, а на выходе фазосдвигающего усилителя 15котангенсное преобравоваиие 2.

Однако известное устройство не может выполнять синусно-косинусное преобразование. Недостатком устройства является также погрешность фазо

20 сдвигающего усилителя при изменении параметров последнего в температуре и времени, В наибольшей степени это проявляется при больших значениях аргумента. Погрешность, обусловлен25ная неортогональностью суммируемых компонентов, в чистом виде переходит в выходной сигнал устройства и ничем не компенсируется.

Цель изобретения - повышение точ30ности и расширение класса вьтолняеMux преобразований за счет выполнения всех шести тригонометрических преобразований. Указанная цель достигается, тем, что устройство для выполнения тригонометрических преобразований, содержащее генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с первым входом преобразователя фаза - напряжение, выход которого подключен к одному из входов первого бпока сравнения, другой вход послед него соединен с шиной задания аргу.мента, содержит преобразователь гар монического напряжения в ортогональ ные компоненты, источник постоянного напряжения, второй блок сравнения, три выпрямителя, два переключателя и ключ, выход генератора гармонического напряжения, который выполне управляемыг4 по амплитуде, соединен с входом первого выпрямителя и с входом преобразователя гармонического напряжения в ортогональные ком поненты, управляющий вход которого подключен к выходу первого блока , сравнения, а первый и второй выход связаны через первый переключатель входом второго выпрямителя, а через второй переключатель - с вторым вхо дом преобразователя фаза - напряжение. и с входом третьего выпрямителя выход которого соединен с первым, вх дом второго блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом источника постоянного напряжения, а выход через ключ связан с управляющим входом гене.ратора гармонического на пряжения, выходы выпрямителей являю ся соответствующими выходами устрой ва. На чертеже представлена схема ус ройства. Устройство содержит генератор 1 гармонического напряжения, управляе мый по амплитуде, преобразователь 2 гармонического напряжения в ортогональные компоненты, выпрямители 3 и 4, преобразователь 5 фаза - напря жение, блоки 6 и 7 сравнения, источ ник 8 постоянного напряжения, переключатели 9 и 10, ключ 11, выпрямитель 12, Переключатели 9 и 10, управляем ле синхронно, служат для того, чтобы менять местами ортогональные компоненты гармонического напряжения, подключаемые к выпрямитёлю 4 и к преобразователю 5, Устройство работает следующим образом. Преобразователем 5 измеряется фаза между гармоническим напряжением и и одной из его ортогональных компонент: косинусной Uj. или синусной и , подаваемых на вход преобразователя 5. Рассогласование между заданным значением аргумента, f и полученной на выходе преобразователя 5 фазой воздействует на управляющий вход преобразователя 2, устанавливая требуемую фазу между гармоническим напряжением U и его ортогональной компонентой. При получении синусно-косинусного преобразования ключ 11 разомкнут, на вход преобразователя 5 подано напряжение Ос , а на выходах выпрямителей 3 и 4 представлены напряжения, соответствующие косинусу и синусу заданного аргумента. При замыкании ключа 11 включается цепь регулирования амплитуды генератора 1 так, что стабилизируется амплитуда той ортогональной компоненты, которая поступает на выпрямитель 3. При этом в зависимости от положения переключателей 9 и 10 на выходе выпрямителя 4 вырабатывается тангенсная или котангенсная функция, а на выходе выпрямителя 12 - косекансная или секансная. Преобразователь 2 может быть выполнен в виде КС-цепи с электроуправляемым резистором - оптроном. Ее особенностью является практически полное отсутствие погрешности в ортогональности компонент, снимаемых с резистора и с конденсатора при любом перераспределении их величин, при условии отсутствия утечки конденса/ора. Простота реализации вместе с повышением точности работы и универсальностью устройства определяют технико-экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Устройство для выполнения тригонометрических преобразований, содержащее генератор гармонического напряжения, выход которого соединен с первым входом преобразователя фаза напряжение, выход котор.ого подключен к одному из входов, первого блока сравнения, другой вход последнего соединен с шиной задания аргумента, о тличающее ся тем, что, с целью повышения точности и расширения класса выполняемых преобразований, оно содержит преобразодватель гармонического напряжения в ортогональные компоненты, источник постоянного напряжения,, второй блок сравнения, три выпрямителя, два переключателя и ключ, выход генератора гармонического напряжения, который выполнен управляем1лм по амплитуде, соединен с входом первого выпрямителя и с входом преобразователя гармонического напряжения в ортогональные компоненты, управляющий вход которого подключен к выходу первого

блока сравнения, а первый и второй выходы связаны через первый переключатель с входом второго выпрямителя, а через второй переключатель с вторым входом преобразователя фаза - напряжение и с входом l-peTbeго выпрямителя, выход которого соединен с первым входом второго блока сравнения, второй вход последнего соединен с выходом источника постоянного напряжения, а выход через ключ

связан с управляющим входом генератора гармонического напряжения, выходы выпрямителей являются соответствующими выходами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 454564, кл. G Об б 7/22, 1974.

2.Авторское свидетельство СССР № 628497, кл. G 06 G 7/22, 1978 (прототип).