Синусный преобразователь

 

СОО3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р 1УБЛИК (19) (11) 3(51) С 06 С 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3613391/24-24 (22) 01.07.83 (46) 15,11.84, Бюл. Р 42 (72) А.М. Косолапов и В.И. Земсков (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 561194, кл.G 06 G 7/26, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 503261, кл.G 06 S 3/00, 1974 (прототип). (54)(57) СИНУСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ; содержащий цифроуправляемый формирователь ортогональной системы прямоугольных импульсов, входы которого соединены с группой старших разрядов шины задания входного кода, а пер-, вая и вторая группы выходов — с входами соответственно первого и второго формирователей ступенчатого напряжения, прямые выходы которых соединены с входами первого сумматора, первый цифроаналоговый преобразователь, кодовый вход которого соединен с группой младших разрядов шины задания входного кода, а аналоговый вход — с выходом второго сумматора, первый вход которого соединен с выходом переключакщего блока, управляющий вход которого соединен с одним из старших разрядов шины задания входного кода, третий сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, а выход является выхо° дом синусного преобразователя, и второй цифроаналоговый преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразован я, прямые и инверсные выходы первого и второго формирователей ступенчатого напряжения соеди- Я .иены с соответствующими входами переключающего блока, кодовый вход первого цифроаналогового преобразователя соединен с кодовым входом второго цифроаналогового преобразователя д аналоговый вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход— с вторым входом второго сумматора, прямые выходы первого и второго фор-. мирователей ступенчатого напряжения соединены с вторым и третьим входами третьего сумматора. аналоговый преобразователь, кодовый вход которого соединен с группой младших разрядов шины задания входного кода, а аналоговый вход — с выходом второго сумматора, первый вход рядов шины задания входного кода, третий сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого цифроанаи инверсные выходы первого и второго соединены с соответствующими входами переключающего блока, кодовый вход первого цифроаналогового преобразователя соединен с кодовым вхддом второго цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом первого сумматора, а выход — с вторым входом второго сумматора, прямые выходы первого и второго формирователей ступенчатого напряжения соединены с вторым и третьим входами третьего сумматора.

На чертеже приведена структурная схема синусного преобразователя.

Преобразователь содержит цифроуправляемый формирователь 1 ортогональной системы прямоугольных импульсов, цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) 2 и 3, . формирователи 4 и 5 ступенчатого напряжения, сумматоры 6

8, переключающий блок 9. Один из возможных вариантов схемы блока 9 приведен на чертеже.

Функция sin 2«х может быть представлена в окрестности точки х„ = (21с+1) 2, где k = 0,1,2,...2"- где n - число старших разрядов входного кода, рядом тейлора

<р-<, „ е (ьУ, «(х «д заЬ«кЕ(-i) — (х- хк) р=s (2р !

Ф 1124333 2

Изобретение относится к вычисли- мые выходы которых соединены с вхотельной технике и автоматике. дами первого сумматора, первый цнфроИзвестен функциональный преобразователь, работа которого основана на разложении функции в ряд Уолша. Он содержит блок формирования системы функций Уолша, блок мостовых переключателей, блок аналоговой памяти которого соединен с выходом переклюи инверторы,(1) . чающего блока, управляющий вход котоОднако этот преобразователь 10 рого соединен с одним из старших раэимеет низкую точность воспроизведения функции.

Наиболее близким к изобретению является синусно-косинусный преобра. логового преобразователя, а, выход яв- зователь, содержащий цифроуправляемый15 ляется выходом синусного преобраформирователь ортогональной системы зователя, и второй цифроаналопрямоугольных импульсов, две группы говый преобраз ователь, прямые выходов которого соединены с входами двух соответствующих формирователей формирователей ступенчатого напряжения ступенчатого напряжения, два цифро- 20 аналоговых преобразователя, первые входы которых подключены к входам преобразователя, а вторые - к выходам соответственно двух сумматоров приращения, первые входы которых подклю- 25 чены х выходу управляемого переключателя и первому входу первого выходного сумматора, а вторые — к первому входу второго выходного сумматора, вторые входы выходных сумматоров сое-50 динены с выходами соответствующих цифроаналоговыХ преобразователей,выходы формирователей ступенчатых напряжений соединены с входами первого и второго сумматоров, выход первбго 35 сумматора соединен с входом второго выходного сумматора, а выходы второ- . го — с входами переключателя, управляющий вход которого подключен к входу преобразоватечя (2j . — 40

Недостатком этого преобразователя является низкая точность воспроизведения функции sin 2ax на всем интер:вале х при равных, по сравнению с

Принцип действия преобразователя предлагаемым преобразователем, апна- 45 основан на следУющих положениЯх. ратурных затратах.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в синусном преобразователе, со. — 50 . держащем цифроуправляемый формирователь ортогональной системы прямоугольных импульсов, входы которого соеди"1 иены с группой. старших разрядов шины 6 2«х п21«„-coo 2ii x„.2 (-<1 " к задания входного кода, а первая и 55 р=,2о- <1. вторая группы выходов — с входами соответственно первого и второго формирователей ступенчатого напряжения, пря3

Функция sin 2i«xк в предлагаемом преобразователе представляется с помощью ряда Уолша ,2«-

sIA2«xk= +8 аа((В )х„}

=о

Д

+K <8;+>®аР (8 6};х«1.

l 0

Вследствие того, что функция sin

2«х нечетная на интервале t0; 1). и четная на интервалах (О; 0,5) и (0,5; 1), только 2" 2 коэффициентов ряда не равны нулю.

Так как cos 2«хх = sin 2«(хх+

+0,25), то для хк в интервалах (0; 0,25Я и (0,5; 0,75/

2n " Х --.» К4.„вам(В . ;,1+

2ï-1„ : 8„+,8 а (8 5) х„) l 124333 4

15

20 вырабатываемые формирователем 1 ортогональной системы прямоугольных импульсон, поступают на входы формирователей 4 и 5 ступенчатого напряжения. На выходе формирователя 4 формируется сигнал, пропорциональный первому слагаемому выражению (2), а на выходе формирователя 5 — сигнал, пропорциональный второму слагаемому этого выражения. На выходе сумматора

6 и переключающего блока 9 формируются сигналы, соответствующие функциям

sin 29х„и cos 2Гх„. Блок 9 соединяет прямые или инверсные выходы формирователей 4 и 5 с входом сумматора 7 согласно выражениям (3) и (4) .

Сигнал с выхода сумматора 6 через

ЦАП 2 поступает на второй вход сумматора 7, выходной сигнал которого подается на аналоговый вход ЦАП 3. На выходе сумматора 8 формируется синусоидальное напряжение. а для х„ в интервалах (0,25; 0,5) и (0,75; l7

2" э-1 соз2 хк =K. ос . ца (8 +4 х )

2 -1 и-3 i=0 <+ iхк =о 8,iq %а С В 5; хк} .

Следовательно, ряд уолша для функ ции sin 2Яхк может быть использован и для формирования функции cos 2«xx. З5

Определив значения функции in

29х„и cos 2«х можно перейти к интерполяции, используя соотношение (1). В предлагаемом преобразователе на каждом К-м участке второе слагае- 40 мое выражение (1) аппроксимируется линейной зависимостью, а третье слагаемое — квадратичной зависимостью.

Линейная зависимость формируется с помощью ЦАП, а квадратичная — с 4> помощью двух последовательно включенных ЦАП. на цифровые входы которых подаются младшие разряды преобразуемого кода.

Преобразователь работает следующим образом.

При поступлении дискретного аргумента на вход устройства код старших разрядов подается на входы цифроуправляемого формирователя 1 ортогональной системы прямоугольных импульсов, а код мпадших разрядов — на кодовые входы ЦАП 2 и ЦАП 3. Функции Уолша, Если, например, число старших разрядов входного кода равно 6, а число младших разрядов равно 10 то погрешность аппроксимации функции в предлагаемом преобразователе составит 0,001Х а в прототипе — 0,067..

1очность прототипа может быть повышена только за счет увеличения числа старших разрядов входного кода. С увеличением числа старших разрядов на единицу точность преобразователя повышается приблизительно в два раза, но при этом почти во столько же раз возрастает сложность формирователей

4 и 5 ступенчатого напряжения и сложность цифроуправляемого формирователя

1 ортогональной системы прямоугольных импульсов.

В предлагаемом преобразователе сигналы с выходов формирователей ступенчатого напряжения поступают непосредственно на входы выходного сумматора, а не через сумматор 6, как в прототипе, Это также позволяет повысить точность преобразователя за счет уменьшения влияния погрешности сумматора 6.

Кроме того, использование предлагаемого технического решения позволяет расширить функциональные воэможности преобразователя, так как на его выходе формйруется не только положительная, но и отрицательная полуволна синусоиды. Это достигается в результате

1124333 фкодно ноР

Составитель Г. Осипов

Редактор С. Тимохина Техред А.Бабинец, Корректор С. Черни Заказ 8282/39 Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ПЛП "Патент", r. УЖгород, ул. Проектная, 4 т<>го, что н преобразователе используется разложение в ряд .Уолша функции sin 2 х„, а не sinsx„, как в прототипе, :При этом не увеличиваются аппаратурные затраты, так как количество коэффициентов ряда, отличных от нуля,пр ; разложении обеих функций одинаковое.