Устройство для функционального преобразования аналоговых сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/26 

.1

Изобретение отнсх:ится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к кодоуправляемым преобразователям аналоговых электрических сигналов.

Известен :кодс(управляемый преобразователь аналоговых сигналов, содержащий генератор управляющего кода и кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения, выполненный на операционном усилителе, резисторах и ключах 1 ю

Известен также преобразователь, содержащий две декодирукяцие резисторные сетки, кодоулравляемые ключи и инве утор 2 .

Недостатком известных npeo6pa3OBaTe-t5 лей является пониженная точность цреобразования из-за воздействия помех на преобразуемый входной аналоговый сигнал и из-за влияния изменения сопротивления, внешней нагрузки.20

Наиболее близким к предложенному является устройство для преобразования аналоговых сигналов, содержащее блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных преофазователя напряжения, первый из которых соединен управляющим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом- с выходом устройства и с входом пр ео азователя аналог-код, выполненного на частотном преобразователе и счетчике и подключенного выходом к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с шиной ввода управляющего кода, а выход - с управляющим входом второго кодоуправляемого масштабного преофазователя напряжения, подключенного сигнальным входом к входу аналогового сигнала, а выходом - к сигнальному входу первого кодоуправляемого масшта&1ого преофазователя напряжения З .

Недостатком такого устройства являются сложность и понижение точности преофаэовання из-за влияния изменения сопротивления внешней нагрузки.

Цель изобретения - упрощение устройства н повыщение точности преофа3f)43 зования за счет уменьшения влияния изменения внешней нагрузки. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для функционального преобразования аналоговых сигналов, содержащий блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных преобразователя напряжения, первый из которых соединен управляющим входом с шиной ввода управлякщего кода, а выходом - с выходом устройства, второй кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения подключен сигнальным входом к выходу устройства, утгравляющим входом - к шине ввода управляющего кода, а выходом - к первому входу блока сравнения, соединенного вторым входом с входом устройства, а выходом - с сигнальным входом первого кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжения. Блок сравнения с одержит дифференциал ный усилитель и сумматор, выход которог является выходом блока cp iBiie:n;si, а первый Еход подключен к выходу дифференциальнол о усилителя, первый вход которого является первым входом блока сравнения, а второй вход соединен с вторым входом сумматора и является вторым входом блока сравнения. На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого устройства; на фиг. 2 временные диаг -аммы для случая преобразования аналогового сигнала в дискретно-аппроксимированный гармонический сигнал. Устройство содержит блок 1 сравнения и два кодоуп равляемых масштабных преобразователя 2 и 3 напряжения,Выполненных на кодоуправляемых резисторах и операционных усилителях. Первый преобразователь 2 соединен управляющим . входом с шиной 4 ввода управляющего кода, а выходом - с выходом устройства, и с сигнальным входом второго преобразователя. 3. Преобразователь 3 подключен упрвБлякщим входом к шине 4, а выходом к первому входу блока 1 сравнения. Блок 1 сравнения соединен вторым входом с входом 5 устройства, а выходом - с сигHanbHbnvi входом первого преобразователя 2. Блок 1 сравнения содержит дифференциальный усилитель 6 и сумматор 7, выход которого является выходом блока 1, а первый вход подключен к выходу усилителя 6. Первый вход усилителя 6 является первым входом блока 1, а второй вход усилителя 6 соединен с вторым 74 входом сумматора 7 и является вторым входом блока 1. Приш1ип действия устройства основан на использовании безынерционной отридательной обратной связи по мгновенному значению ошибки преобразования входного сигнала, что обеспечивается выбором закона изменения коэффициента передачи преобрагователя в цепи обратной связи обратно пропорциональным по отношению к закону изменения коэффициента передачи преобразователя в прямой цепи, т.е. за счет обеспечения постоянства результата перемножения этих коэффициентов передачи в каждый момент времени фу-нкционирования устройства, Работа устройства, (формирование дискретно-аппроксимированных гармонических колебаний)поясняется, временными диаграммами, приведенными на фиг. 2, где Sg входной аналоговый сигнал; S/f , ба и 5о состояния разрядов управпякздего кода, 5.вы К ос - сигналы на выходе устройства и на выходе преобразователя 3 депи обратной связи соответственно, К j и. К ц - эпюры изменений во времени коэффициентов передачи первого и второго преобразователей 2 и 3 соответственно, Устройство работает следующим образом, Входной сигнал Sgx входа 5 поступает через блок 1 сравнения на сигнальный вход перобразователя 2, коэффициент передачи К| которого изменяется во времени по модулю дискретно-аппроксимированного гармонического сигнала под действием разрядов. S , з Управлякщего кода, поступающего на ишну 4. Дискретно-аппроксимированный выходной сигнал является результатом умножения входного сигнала на коэффициент передачи К, . Коэффициент передачи К,, преобразователя 3 изменяется под де{Ьтвием управлякщего кода обратно-пропорционально по закону изменения К,. На выходе преобразователя 3 формируется сигнал обратной связи, который при Точной работе преобразователя 2 является копией входного сигнала. В блоке 1 сравнения формируется на выходе дифференциально.го усилителя 6 сигнал ошибки, который затем на сумматоре 7 алгебраически суммируется с входным сигналом В. При отсутствии погрешности преобразования сигнала на выходе блока i равен входному сигналу. При наличии погрешности вькодной сигнал блока 1 изменяется в сторону уменьшения погpemnocTVi преобразования. Таким образом в устройстве реализуется безынерционная отрицательная обратная связь, дей ствукзщая по ошибке преобразования в нижний момент времени. Обеспечение обратно-пропорционального изменения коэффициента передачи К„ преобразователя 3 относительно изменения коэффициента передач К| преобразователя 2 в каждый момент времени т.е. условия (-(где С - постоянная величина, может бъ1ть реализовано различным образом. Так, например, если преобразователи 2 и 3 вьшолнены по идентичной схеме, то управляющие входь1 ключей преобразователя 3 могут быть подключены к инверсным и 1ходам разрядов кода, поступающего на шину 4 прямые выходы разрядов которого подключены к управляющим входам ключей преобразователя 2. Если же управляющие входы ключей преобразователей 2 и 3 соединены с одноименными выходами разрядов упраляклдего кода, то ключи преобразователей 2 и 3 должны иметь инверсные по отношению друг к Другу характеристики переключения. В указанных случаях значения элементов преобразователей 2 и 3, сшределяющих дискретные состояния коэффициентов передачи, должны бьпъ. выбраны таким образом, чтобы изменение во времени коэффициента передачи преобразователя 3 было бы обратно-пропорциональным изменению коэффициента передачи преобразователя 2. Требуемое относительное изменение коэффициентов передачи може быть также получено, если в одном из преобразователей изменять коэффициент передачи вхрдной цепи операционного усилителя, входя его в его состав, а в другом - коэффициент передачи цепи обратной связи операционного усилителя Предложенное устройство по сравнению с прототипом позволяет при более простой реализации обеспечить б(}лее вы сокую точность преобразования, так как безынерционная отрицательная обратная связь существенно улучшает кратковременную стабильность выходных колебани на всех частотах, включая и самые низ кие, например 10 Гц, и обеспечивает неизменность динамических свойств уст ройства при переключении состояний кодоуправляемых преобразователей. Все это позволяет,в частности, использовать предложенное устройство для точного формирования квадратурных квазигармонических сигналов при значительных изменениях величины внешней нагрузки. Формула изобретения 1.Устройство для функциональногопреобразования аналоговых сигналов, содержащее блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных преобразователя напряжений,, первый из которых соединен управляющим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом - с выходом устройства, отличающе8 с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности преобразск вания за счет уменьшения влияния изменения внешней нагрузки, второй кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения подключен сигнальным входом к выходу устройства, управляющим входом - к щине ввода управляющего кода, а выходом - к первому входу блока сравнения, соединенного вторым входом с входом устройства, а выходом - с сигнальным входом первого кодоупраьляе мого масштабного преобразователя напряжения. 2.Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок сравнения содержит дифференциальный усилитель и сумматор, выход которого является выходом блока сравнения, а первый вход подключен к выходу дифференциального усилителя, первый вход которого является первым входом блока сравнения, а второй вход соединен с вторым входом сумматора и является вторым входом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3689754, кл. 235-197, опублик. 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 480187, кл. Н 03 К 13/02, 1972. 3.Авторское свидетельство СССР № 312277, кл. GO6 J З/ОО, 1969 (прототип).