Тригонометрический преобразователь

Тригонометрический преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А H H E »i 750510

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советским

Социалистическим

Республик

K АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 21.03.78 (21) 2592633, 18-24 с присоединением заявки )х1в—

153) М. К,1.

G 06 (i 7г22

СССР ло делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 23.07.80. Бюлле-eHi „х 7

Дата опубликования описания 27.07.80 (53) УДК 681.335, (088.8) (72) Автор изобретения

И. М. Блюмена

Институт электроники и вычислительной и хники

АН Латвийской ССР (71) Заявитель (54) ТРИГОНОМЕТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ, 1Ь

ГооУдаРотвеиимй комитет (23) Приоритет ——

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при построении специализированных вычислительных устройств, реализующих обратные тригонометрические преобразования.

Известен арксинусный преобразователь, содержащий операционный усилитель, два резистора, конденсатор, три ключа, схему

ИЛИ-НЕ и резистивно-емкостный фильтр, в котором вычисляется аппроксимированная функция (1) .

Недостаток преобразователя — низкая точность и необходимость применения прецизионных аналоговых узлов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является многофункциональный преобразователь, содержащий реверсивный счетчик, схему сравнения, генератор тактовых импульсов, два коммутатора, а также блоки решающих усилителей и делителей напряжения, и обеспечивающий, в частности, арксинусное и арккосинусное функциональные преобразования (2).

Принцип действия устройства основан на аппроксимации требуемой функциональной зависимости рядом Тейлора с числом членов, равным трем. Вследствие аппроксимации требуемой зависимости рядом с конечным числом членов данное устройство обладает недостаточной точностью функционального преобразования, которая также существенно зависит от значения аргумента.

Другим недостатком преобразователя является наличие большого количества прецизионных àíà Ioãовыx делителей, решающих усилителей и коммутаторов. При этом, поскольку разложения функций арксинуса

1о и арккосинуса существенно различаются, то для их совместной реализации необходимо большое количество дополнительных аналоговых узлов.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается за счет того, что в тригонометрический преобразователь, содержащий реверсивный счетчик и два переключателя, введены опорный и подстраиваемый генераторы, дискриминатор мгновенных значений, фазовый детектор, счетный триггер, делитель частоты, блок сравнения кодов, элемент И и элемент задержки, причем выход прямоугольного сигнала опорного генератора соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого под750510

3$

4S

SO

SS ключен к прямому выходу счетного триггера, а выход — к входу подстраиваемого генератора, выход последнего соединен с первым входом блока сравнения кодов и с входом делителя частоты, первый выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы которого через первый переключатель связаны с управляющим входом элемента И, второй выход делителя частоты соединен с вторым входом блока сравнения кодов, выход которого через элемент И связан с первым входом дискриминатора мгновенных значений и через элемент задержки — со счетным входом реверсивного счетчика, выход синусоидального сигнала опорного генератора подключен к второму входу дискриминатора мгновенных значений, третий вход которого является входом тригонометрического преобразователя, первый и второй выходь дискриминатора мгновенных значений через второй переключатель связаны с управляющим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения кодов и является выходом тригонометрического преобразователя.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого преобразователя.

Преобразователь содержит опорный генератор 1, дискриминатор 2 мгновенных значений, фазовый детектор 3, счетный триггер 4, переключатель 5, элемент 6 И, делитель 7 частоты, блок 8 сравнения кодов, элемент 9 задержки, реверсивный счетчик О, подстраиваемый генератор 11, переключатель 12.

Преобразователь работает следующим образом.

Прямоугольный выходной сигнал опорного генератора 1 частотой f поступает на фазовый детектор 3. 3а счет действия обратной связи в астатической системе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), включающей фазовый детектор 3, счетный триггер 4, делитель 7 частоты и подстраиваемый генератор 11, частота и фаза сигнала, поступающего с выхода триггера 4 на вход фазового детектора 3, совпадают с частотой и фазой сигнала опорного генератора 1.

При этом период колебаний подстраиваемого генератора равен T = вЂ, где N — емкость

f делителя 7 частоты. В зависимости от вида функционального преобразования с выхода элемента 6 И на вход дискриминатора 2 мгновенных значений поступают импульсы, расположенные в азе (< — ) + 2 К3С, либо в фазе (— — — ) + 2К® соответственно при генерации функций арксинуса и арккосинуса, что определяется положением переключателя 5. Блок 8 осуществляет выделение К-го импульса (О <К

К и N - — соответственно код в реверсивном счетчике 10 и его емкость) из каждых N колебаний подстраиваемого генератора 11.

Другими словами, на выходе блока 8 формируются импульсы, задержанные на время

КТ относи ельно сигналов переноса делителя 7 частоты, соответствующих фазе +- 90" синусоидального напряжения на выходе опорного генератора 1.

Через элемент 6 И проходят те импульсы блока 8, которые соответствуют только нарастаюгцим или только убывающим участкам синусоидального сигнала, в зависимости от положения переключателя 5.

Импульсы, поступаюгцие с выхода элемента 6 И, стробируют дискриминатор 2.

Дискриминатор 2 мгновенных значений в моменты поступления на его управляющий вход стробирующих импульсов с выхода элемента 6 И осуществляет сравнение напряжения U, поступающего с входной клеммы преобразователя, с синусоидальным напряжением на выходе опорного генератора 1, мгновенные значения которого равны U> †â€

= A cos l= Acos К, либо (:

= — А cos з К, причем срабатывание дискриминатора ". происходит при Us )U„. Каждый импульс, поступающий на вход дискриминатора 2, вызывает также изменение на

+- 1 кода в реверсивном счетчике 10, при условии срабатывания дискриминатора 2.

Направление счета зависит от режима функционального преобразования:в случае арксинусного преобразования срабатывание дискриминатора 2 вызывает уменьшение кода в реверсивном счетчике 10, а в случае арккосинус-преобразования срабатывание дискриминатора 2 вызывает увеличение кода в счетчике 10 на 1.

Числу К, записанному в реверсивном счетчике 10, соотвегствует число периодов подстраиваемого генератора 11, на которое задержаны выходные импульсы блока 8 относительно переднего фронта импульсов на входе фазового детектора 3. Поэтому в установившемся режиме фаза стробирования дискриминатора 2 соответствует равенству U„= U< — — А sin — „, либо U

К

= А cos соответственно для функций аркN синуса и арккосинуса. Отсюда код в реверсивном счетчике К = N агс sin ". либо

К = N arccos — .

А

А

Таким образом, предлагаемый преобразователь обеспечивает арксинусное и арккосинусное функциональные преобразования с выходом сигнала в цифровой форме и с более низкой, не зависящей от значения аргумента, погрешностью чем у известного.

В то же время число аналоговых узлов в предлагаемом устройстве существенно меньше чем у известного, что повышает надежность работы устройства и облегчает его интегральное исполнение. К его преимуществам относится также простота коммутации при переходе от одного вида функционального преобразователя к другому.

Погрешность предлагаемого преобразователя определяется такими факторами, как коэффициент нелинейных искажений синусоидального сигнала, нестабильность

5 порога дискриминатора мгновенных значений и фазовая погрешность системы ФАПЧ.

Известными методами все эти составляющие могут быть уменьшены до величины, не превышающей сотые доли процента, что определяет технико-экономический эффект от применения изобретения.

Формула изобретения

Тригонометрический преобразователь, содержащий реверсивный счетчик и два переключателя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены опорный и подстраиваемый генераторы, дискриминатор мгновенных значений, фазовый детектор, счетный триггер, делитель частоты, блок сравнения кодов, элемента И, элемент задержки, причем выход прямоугольного сигнала опорного генератора соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к прямому выходу счетного триггера, а выход — к входу подстраиваемого генератора, выход которого соединен с первым входом блока сравнения кодов и с входом делителя час750510

6 тоты, первый выход которого соединен с входом счетного триггера, выходы которого через первый переключатель связаны с управляющим входом элемента И, второй выход делителя частоты соединен с вторым входом блока сравнения кодов, выход которого через элемент И связан с первым входом дискриминатора мгновенных значений и через элемент задержки — со счетным входом реверсивного счетчика, выход синусоидального сигнала опорного генератора

46 ПадКЛЮЧЕН К ВтОрОМу ВХОду дИСКрИМИНатОра мгновенных значений, третий вход которого является входом тригонометрического преобразователя, первый и второй выходы дискриминатора мгновенных значений через

1$ второй переключатель связаны с управляющим входом реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом блока сравнения кодов и является выходом тригонометрического преобразователя.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

ХО 467365, кл. G 06 G 7/22, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР ,г/е 525123, кл. G 06 G 7/26, 1974 (прототип).

Редактор В. Зарванская

Заказ 4469/20

Составитель Г. Осипов

Техред К: Шуфрич Корректор Г. Решетник

Тираж 751 Подписное

UHHHllH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4