Устройство для функционального преобразования аналоговых сигналов

Устройство для функционального преобразования аналоговых сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистические

Рес убли

О Il И С А Н И Е ()943757

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 26.06.79 (21) 2774948/18-24 (51)М. К.л. с присоединением заявки №

G06G 7/26 еввуяарстеенкьй квинтет

СССР ав делан нзобретений н открнтий (23) Приоритет

Опубликовано15.07.82. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 15.07.82 (53) УДК681. .33 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М. В. Мин, Т. Э. Парве и Т; А. Пунгас (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ЙЛЯ ФУНКБИОНАЛЬН ОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ ния (3) .

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

Известен:кодауправляемый преобразо5 ватель аналоговых сигналов, содержащий генератор управляющего кода и кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения, выполненный на операционном усилителе, резисторах и ключаХ Pl)

Известен также преобразоватеяь, содержащий две декодируюшие резисторные сетки, кодоуправляемые ключи и инвертор 2) .

Недостатком известных преобразовате- лей является пониженная точность ттреобразования из-за воздействия помех на преобразуемый входной аналоговый сигнал и из-за влияния изменения сопротивления внешней нагрузки. го

Наиболее близким к предложенному является устройство для преобразования аналоговых сигналов, содержащее блок сравнения и два колоуправляемых масштаб2 ных преобразователя напряжения, первый из которых соединен управляющим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом - с выходом устройства и с входом преобразователя 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 управлякецим входом второго кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжения, подключенного сигнальным входом к входу аналогового сигнала, а выходом — к сигнальному входу первого кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжеНедостатком такого устройства являются сложность и понижение точности преобразования иэ-эа влияния изменения сопротивления внешней нагрузки.

Цель изобретения — упрощение уст ройства и повышение точности преобраР43757 зования за счет уменьшения влияния изменения внешней нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве цля функционального преобразования аналоговых сигналов, содержащий блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных про бразователя напряжения, первый из которых соединен управляющим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом — с выходом 10 устройства, второй кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения подключен сигнальным входом к выходу устройства, управляющим входом — к шине ввода управляющего кода, а выходом — к 15 первому входу блока сравнения, соединенного вторым входом с входом устройства, а выходом — с сигнальным входом первого кодоуправляемого масштабного преобразователя напряжения. 29

Блок сравнения с одержит дифференциальный усилитель и сумматор, выход которого является выходом блока сравпе:-и:я, а первый вход подключен к выходу дифференциально. о усилителя, первый вход которо- 5 го 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 ..реобразования аналогового сигнала в дискретно-аппрокс имированный гармонический сигнал

Устройство содержит блок 1 сравнения и два кодоуправляемых масштабных преобразователя 2 и 3 напряжения, выполненных на кодоуправляемых резисторах и операционных усилителях. Первый пре40 образователь 2 соединен управляющим входом с шиной 4 ввода управляющего кода, а выходом — с выходом устройства, и с сигнальным входом второго преобразователя.3. Преобразователь 3 подключен43 управлякзцим 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 сигнальным 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 уси- ы лителя 6. Первый вход усилителя 6 является первым входом блока 1, а второй вход усилителя 6 соединен с вторым входом сумматора 7 и является вторым входом бпока 1.

Принцип действия устройства основан на использовании безынерционной отрицательной обратной связи по мгновенному значению ошибки преобразования входного сигнала, что обеспечивается выбором закона изменения коэффициента передачи преобразователя 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 функционирования устройства.

Работа устройства, (формирование дискретно-аппроксимированных гармонических колебаний)поясняется. временными диаграммами, приведенными на фиг. 2, где 5 „входной аналоговый сигнал; 94, 5 и ц — состояния разрядов управляющего кода, 5 ы и атос — сигналы на выходе устройства и на выходе преобразователя 3 цепи обратной связи соответственно, Ki и

К и — эпюры изменений во времени коэффициентов передачи первого и второго преобразователей 2 и 3 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал 5 х с входа 5 поступает через блок 1 сравнения на сигныд ный вход перобразователя 2, коэффициент передачи К> которого изменяется во времени по модулю дискретно-аппроксимированного гармонического сигнала под действием разрядов 9„, g и управлякецего кода, поступакщего на шину 4. Дискретно-аппроксимированный выходной сигнал является результатом умножения входного сигнала на коэффициент передачи К, . Коэффициент передачи К„преобразователя 3 изменяется под действием управляющего кода обратно-пропорционально по закону изменения К,. На выходе преобразователя 3 формируется сит нал обратной связи, который при точной работе преобразователя 2 является копией входного сигнала. В блоке 1 сравнения формируется на выходе дифференциального усилителя 6 сигнал ошибки, который затем на сумматоре 7 алгебраически суммируется с входным сигналом 5 . При отсутствии погрешности преобразования сигнала на выходе блока

1 равен входному сигналу. При наличии

-погрешности выходной сигнал блока 1 изменяется в сторону уменьшения пог5 9437 решности преобразования, Таким образом, в устройстве реализуется безынерционная отрицательная обратная связь, действующая по ошибке преобразования в .нижний момент времени. S

Обеспечение обратно-пропорционального изменения коэффициента передачи

К преобразователя 3 относительно иэll менения коэффициента передач К, преобразователя 2 в каждый момент времени, 10 т.е. условия Ки= (где С вЂ” постоянная с величина, может быть реализовано различным образом. Так, например, если преобразователи 2 и 3 выполнены по идентичной схеме, то управляющие вхо- 1s ды ключей преобразователя 3 могут быть подключены к инверсным выходам разрядов кода, поступающего на шину 4, прямые выходы разрядов которого подключены к управляющим входам ключей. щ преобразователя 2. Если же управляющие входы ключей преобразователей

2 и 3 соединены с одноименными выходами разрядов упраляющего кода, то ключи преобразователей 2 3 должны 25 иметь инверсные по отношению друг к другу характеристики переключения. В указанных случаях значения элементов преобразователей 2 и 3, определяющих дискретные состояния коэффициентов пе- щ редачи, должны быть выбраны таким образом, чтобы изменение во времени коэффьшиента передачи преобразователя 3 было бы обратно-пропорциональным изменению коэффициента передачи преобразователя 2. Требуемое относительное изменение коэффициентов передачи может быть также получено, если в одном из преобразователей изменять коэффициент передачи входной цепи операционного . усилителя, входя его в его состав, а в другом - коэффициент передачи цепи обратной связи операционного усилителя.

Предложенное устройство по сравнению c IlpoToTMIIQM IIGGBGJIBBT при более простой реализации обеспечить более высокую точность преобразования, так как безынерционная отрицательная обратная связь существенно улучшает кратковременную стабильность выходных колебаний на всех частотах, включая и самые ни кие, например 10 Гц, и обеспечивает неизменность динамических свойств уст57 6 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 функционального преобразования аналоговых сигналов, содержащее блок сравнения и два кодоуправляемых масштабных преобразователя напряжений,,первый из которых соединен управлянлцим входом с шиной ввода управляющего кода, а выходом — с выходом устройства, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения точности преобразования за счет уменьшения влияния изменения внешией нагрузки, второй кодоуправляемый масштабный преобразователь напряжения подключен сигнальным входом к выходу устройства, управляющим 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.

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, опубпик. 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

N 480187, кл. Н 03 К 13/02, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

N 312277, кл. GO6 Т 3/00, 1969 (прототип}.

943757

К1

4е

Ьс.

БНИИПИ Заказ 5114/58 Тираж 731:Подписное т

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 1