Аналого-цифровой функциональный преобразователь

Аналого-цифровой функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

?4885?

Ф

Ф (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заивлено 01,04.75 (21)2 120@23/18 2 1 (51)M. Кл.

Н 03 К 13/02 с присоединением заявки №

Гваударствеииый комитет

СССР (23) Приоритет

{53) УДК,681,325

{088.8) Опубликовано 15.07.80 Бюллетень № 26 во делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 18.07 80 (?2) Авторы изобретения

С. П. Орлов

Куйбышевский политехнический институт им. В. В. Куйбышева (7! ) Заявитель

{ 54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для получения тригонометрических функций от аргументов, представляемых напряжениями.

Известен синусно-косинусный функциональный преобразователь, 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 счетчикарегистра, соединенного своими выходами через блок переключателей со входами преобразователя код-напряжение и вхо- дами регистра P) .

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 первого из которых соединен с первым входом генератора управляющих импульсов, выходом соединенного с одним входом линейного импульсного делителя, другой вход которого соединен с выходом второго источника входного сигнала, сумматор, одним входом соединенный с выходом линейного импульсного делителя, другим входом с выходом третьего источника входного сигнала и выходом с входом генератора счетных импульсов, который выходами соединен со счетными входами реверсивного счетчика, и цифровое управляемое сопротивление, первым выво» .

»

=яма:=

Я»Ю » 48857 дом соединенное со вторым входом ге- гистра, а формиров нератора управляющих импульсов, вто-,, дом соединен с пер рым выводом — со BTopblM вход»ок пер- источника входного вого источника входного сигнала и управ- с управляющими вхо ляющими входами с выходами реверсив- элементов И, выход ного счетчика (2J. через первый лог

Недостатком известного преобразовасоединен с входом теля является зависимость выходного через второй лог сигнала от частоты синусоидального на- с установочными вх пряжения первого источника входного I0 довые входы которо сигнала, что приводит к значительной по- дами счетчика импу грешности и снижает быстродействие уст- Это позволяет о ройства. мость выходного с

« »

Целью изобретения является повышение точности и быстродействия.преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой функциональн»ый преобразователь, содержащий три источника входных сигналов, первый выход первого из которых соединен с первым входом генератора управлякнцих импульсов, выходом соединенного с первым входом линейного импульсного »делйтеля, второй вход которого соединен с выходом второго источника входного сигнала, сумматор, одним входом соединенный с выходом линейного импульсного делителя, другим входом — с выходом третьего источника входного сигнала и выходомl с входом генератора счетных импульсов, который выходами соединен со счетными. .входами реверсивного счетчика, и блок цифрового управляемого сопротивления, 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, введены блок циф40 ровой управляемой емкости, формирова тель импульсов, повторитель напряжения, счетчик импульсов, регистр, генератор импульсов, два логических элемента И

45 и элемент сброса, причем блок цифровой управляемой емкости, выполнен в виде конденсаторов, одними обкладками сое"дййенных с выходом первого источника входного сигнала и первым входом генератора управляющих импульсов и вторыми обкладками — с выходами двухпсзиционных ключей, первые входы которых- соединены с входом повторителя напряжения и первым выводом блока

55 цифрового управляемого сопротивлении, вторые входы ключей - с выходом пов: торителя напряжении, и управляющие входы ключей соединены с выходами ре«

4 атель импульсов вховым выходом первого сигнала и выходомдами двух логических генератора импульсов ический элемент И счетчика импульсов и ический элемент Иодами регистра, ко-го соединены с выхольсов, беспечить независиигнала преобразователя от изменения частоты синусоидального входного напряжения,а также повысить быстродействие.

На фиг, 1 приведена блок-схема аналого-цифрового функционального преобразователя; на фиг. 2 — временная диаграмма работы при изменяющейся частоте входного сигнала.

Преобразователь содержит первый, второй и третий источники входных сигналов 1,2 и 3, блок 4 цифрового управляемого сопротивления и блок 5 цифровой .управляемой емкости, которая состоит из двухпозиционных ключей 6 — 6 и т конденсаторов 7„ — 7„,, подключенBblx к выходу источника 1, первому входу генератора управляющих импульсов, 8 и входу формирователя 9 импульсов.

Первые входы ключей 6 - 6, подключены ко входу повторителя напряжения 10, а вторые входы этих ключей — ко входу повторителя напряжения 10. 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-. го счетчика 14, управляющего цифровым управляемым сопротивлением Ф. 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 через логический элемент 16 И импульсы генератора 17 поступают на вход счетчика 19 импульсов. Вход элемента 20 сброса счетчика

19 импульсов соединен с выходом формирователя 9 импульсов.

На временной диаграмме приняты следуюц«ие обозначения

Π— напряжение источника 1

1 входного синусоидального сигнала; Ь

Ц вЂ” напряжение на выходе формирователя 9 импульсов;

«», 0 — выходной сигнал логического элемента 16;

Ц вЂ” выходной сигнал логического элемента 15;

М вЂ” код в счетчике 19 импульсов;

Мр — код в регистре 18; (4 - выходной сигнал элемента 2 сброса.

Преобразователь работает следующим образом.

С выхода источника 1 поступает синусоидальное напряжение

U =01SIAWt.

Фазовый сдвиг Р между входным напря-. жением Ц и напряжением на блоке 4 цифрового управляемого сопротивления равен ) 6 . с03 Р-i 0. (1) где 0о амплитудное значение переЬыф менного напряжения на сопротивлении 4.

Генератор 8 управляющих импульсов из напряжения Ll и напряжения на блоке 4 цифрового управляемого сопротивления формирует прямоугольные импульсы, длительность % которых пропорциональна фазовому сдвигу Р ф= — Р

2 и где Т вЂ” период синусоидального напряжения,О1

Напряжение на выходе линейного импульс ного делителя 11 равно д где U> — напряжение источника 3.

-Цепь отрицательной обратной связи, образованной сумматором 12, генератором 13 счетных импульсов и реверсивным счетчиком 14, управляет проводимостью Y цифрового управляемого сопротивления 4 и, следовательно, федрвым сдвигом так, что напряжение tJд становится равным напряжению О источника 2. Учитывая соотношение (2), Проводимость цифрового управляемого сопротивления 4 прямо пропорциоимеем Р= 2% . (3)

Амплитудное значение выходного напряжения Ц „р соответствии с выражениями (1) и (3) равно

О оц = 01соз2м О

748857 нально коду N в реверсном счетчике 14 "-К N, где К вЂ” коэффициент пфопорциональ 1

5 ности, Фазовый сдвиг Р связан с активной проводимостью Y и реактивной проводиО мостью блока 5 цифровой емкости следующим образом

1О Y щС (4) где С вЂ” емкость блока 5 цифровой управляемой емкости.

Формирователь 9 импульсов из напряжения 01 формирует разнополярные импульсы длительностью (фиг.2) . Положительный импульс разрешает прохождение серии импульсов от генератора 17 через логический элемент 16 на вход щ счетчика 19 импульсов. Количество прошедших импульсов и, следовательно, код N в счетчике 19 пропоршюнально периоду Т синусоидального напряжения f4

Й-KT (5) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Отрицательный импульс разрешает зо прохождение через логический элемент

15 серии импульсов от генератора 17 на установочные входы регистра 18, на потенциальные входы которого поступает код, При этой по первому импуль зз су серии код gt заносится в регистр 18 и последующие импульсы данной серии состояния регистра 18 не меняют. Если в следующем .периоде напряжения 0 час1 тота Lu изменяется, то в первом полу Я периоде в счетчик 19 импульсов заносится код, соответствующий новому значению частоты, .а во втором полупериоде новый код переписывается в регистр 18.

Схема сброса 20 из переднего фронта положительного ймйульса формирователя

9 импульсов вырабатывает импульс, сбрасывающий счетчик 19 импульсов в начале каждого периода в нуль. Регистр 18 управляет ключами 6 — 6д, при этом величина блока 5 емкости пропорциональна

so коду N в регистре 18 с=к и (6) где К вЂ” коэффициент пропорциональности.

Подставляя выражения (3), (5) и (6)

S5 в формулу (4), получаем, что выходной сигнал N преобразователя равен K2K5 U2

7 748857 и

Если генератор управляюших импуль- н

1сов 8 вырабатывает импульсы, длитель- B

ЧГ/2 — Р ность L которых равна,то . в

2Х преобразователь воспроизводит следуюг шие функции 5

02 4 х 018 "2 О

К2Kg 2

К " ""0

Управление блока 5 цифровой управляемой емкости происходит путем подключения конденсаторов к цифровому управляемому сопротивлению 4 в соот15 ветствии с кодом р. При этом остальные конденсаторы подключены к выходу повторителя 10 напряжения. В.результате напряжение на этих конденсаторах равно напряжению на конденсаторах, под20 ключенных к блоку 4 цифрового управляемого сопротивления. При изменении частоты (Ы происходит коммутащцг конденсаторов. Вследствии равенства напряжений на них переходные процессы, обусловленные перераспределением зарядов, имеют гораздо меньшую длительность.

В предлагаемом аналого-цифровом функциональном преобразователе погрешность от изменения частоты сведена до значений 0,01-0,1%, определяемых разностью цифровой управляемой емкости.

Такой аналого-цифровой преобразователь может применяться для функциональной амплитудной модуляции синусоидального зз напряжения, а также для вычисления тригонометрических функций, например, при определении траекторий, 4О

Формула изобретения

Аналого-цифровой функциональный преобразователь„ содержащий три источника входных сигналов, пеРвый выход пеРво- 4 го из которых соединен с первым входом генератора управляюших импульсов, выходом соединенного с первым входом линейного импульсного делителя, второй вход которого соединен с выходом второго источника входного сигнала, сумматор, одним входом соединенный с выходом ли8 ейного импульсного делителя, другим ходом с выходом третьего источника ходного сигнала и выходом — с входом енератора счетных импульсов, который

ыходами соединен со счетными входами реверсивнОго счетчик& и цифро вое 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, о т л и ч а к ш и и с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия преобразователя, в него 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 соединенных с выходом первого источника входного сигнала и первым входом генератора унравляюших импульсов и вторыми. обкладками - с выходами двухпозиционных ключей, первые входы которых соединены с входом повторителя напряжения и первым выводом блока цифрового управляемого сопротивления, вторые входы ключей—

1 с выходом повторителя напряжения и управляюшие входы ключей соединены с выходами регистра, я формирователь имо пульсов входом -соединен 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 вЂ” с установочными входами регистра, кодовые входы которого соединены с выходами счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР № 400019, кл. Н 03 К 13/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 443477, кл. Н 03 К 13/02, 1973. (прототип) .