Патент на изобретение №2310986

(54) ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА УГЛА В СИНУСНО-КОСИНУСНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к функциональным преобразователям кода угла в синусно-косинусные напряжения, и может быть использовано в системах обработки данных. Техническим результатом является повышение точности преобразования. Устройство содержит блок функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, формирователь пачки импульсов, элемент НЕ, регистры, источник опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь, переключатель, конденсаторы, буферные повторители, модуляторы, пороговый блок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники, в частности к преобразователям кода в напряжение, и может быть использовано в системах обработки данных.

Известен преобразователь код – напряжение, содержащий источник эталонного напряжения, резистивный делитель R-2R, транзисторные ключи и суммирующий усилитель (см. а.с. СССР №324704, Кл. Н03К 13/03, 1970 г.).

Недостатком преобразователя являются невысокие точностные характеристики, большие аппаратурные затраты.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является функциональный преобразователь кода угла в синусно-косинусные напряжения, принятый за прототип и содержащий (см. патент РФ №2246175, Кл. Н03М 1/66, 2003 г.) первый и второй регистры, информационные входы первого из которых являются входом задания кода угла преобразователя, информационные входы второго подключены к выходам формирователя эталонного кода, входы записи первого и второго регистров объединены и соединены со входом “отключение выхода” первого регистра, входом элемента НЕ и одновременно являются синхровходом преобразователя, выход элемента НЕ подключен ко входу “отключение выхода” второго регистра, к управляющим входам первого и второго переключателей и ко входу “разрешение счета” счетчика, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов, выходы первого и второго регистров объединены и подключены ко входу блока функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, первый и второй выходы которого подключены соответственно к цифровым входам первого и второго цифроаналоговых преобразователей, аналоговые входы которых объединены и подключены к выходу источника опорного напряжения, а выходы подключены ко входам первого и второго переключателей соответственно, первые выходы первого и второго переключателей подключены соответственно ко входу первого буферного повторителя и к одной из обкладок первого конденсатора и ко входу второго буферного повторителя и к одной из обкладок второго конденсатора, другие обкладки первого и второго конденсаторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, выходы первого и второго буферных повторителей подключены соответственно к информационным входам первого и второго модуляторов, выходы которых являются соответственно выходами синусного и косинусного напряжений преобразователя, а управляющие входы объединены и подключены к выходу порогового блока, вход которого является входом задания переменного опорного напряжения преобразователя, вторые выходы первого и второго переключателей подключены ко входам вычитающего усилителя, выход которого подключен к одному из входов схемы сравнения, другой вход которой подключен к выходу источника порогового напряжения, а выход подключен к одному из входов D-триггера, другой вход которого подключен к выходу счетчика, а выход является выходом исправности преобразователя.

Недостатком преобразователя является низкая точность, обусловленная использованием в его составе двух цифроаналоговых преобразователей, имеющих, как правило, значительный разброс электрических параметров от корпуса к корпусу.

Цель изобретения – повышение точностных характеристик преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в функциональный преобразователь кода угла в синусно-косинусные напряжения, содержащий первый и второй регистры, входы записи которых объединены и одновременно являются синхровходом преобразователя, выход элемента НЕ подключен ко входу “отключение выхода” второго регистра, выход источника опорного напряжения подключен к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко входу переключателя, первый выход переключателя подключен ко входу первого буферного повторителя и к одной из обкладок первого конденсатора, вход второго буферного повторителя соединен с одной из обкладок второго конденсатора, другие обкладки первого и второго конденсаторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, выходы первого и второго буферных повторителей подключены соответственно к информационным входам первого и второго модуляторов, выходы которых являются соответственно выходами синусного и косинусного напряжений преобразователя, а управляющие входы объединены и подключены к выходу порогового блока, вход которого является входом задания переменного опорного напряжения преобразователя, блок функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, введен формирователь пачки импульсов, вход которого подключен к синхровходу преобразователя, а выход – подключен ко входу элемента НЕ и ко входу “отключение выхода” первого регистра, выходы первого и второго регистров объединены и подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, а информационные входы подключены соответственно к первому и второму выходам блока функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, входы которого являются входом задания кода угла преобразователя, второй выход переключателя подключен ко входу второго буферного повторителя, причем формирователь пачки импульсов содержит счетчик и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу счетчика, вход установки исходного состояния которого является входом формирователя пачки импульсов, а выход является выходом формирователя пачки импульсов.

Структурная схема функционального преобразователя кода угла в синусно-косинусные напряжения представлена фиг.1, структурная схема формирователя пачки импульсов – на фиг.2.

Функциональный преобразователь кода угла в синусно-косинусные напряжения содержит блок 1 функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, формирователь 2 пачки импульсов, элемент НЕ 3, первый 4 и второй 5 регистры, источник 6 опорного напряжения, цифроаналоговый преобразователь 7, переключатель 8, первый 9 и второй 10 конденсаторы, первый 11 и второй 12 буферные повторители, первый 13 и второй 14 модуляторы, пороговый блок 15, генератор 16 импульсов и счетчик 17.

Входы блока 1 функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса являются входом задания кода угла преобразователя, а первый и второй выходы соединены с информационными входами первого 4 и второго 5 регистров соответственно, входы записи первого 4 и второго 5 регистров объединены, соединены со входом формирователя 2 пачки импульсов и одновременно являются синхровходом преобразователя, выход формирователя 2 пачки импульсов соединен со входом элемента НЕ 3, со входом со входом “отключение выхода” первого 4 регистра и управляющим входом переключателя 8, выход элемента НЕ 3 соединен со входом “отключение выхода” второго 5 регистра, выходы первого 4 и второго 5 регистров объединены и соединены с цифровыми входами цифроаналогового преобразователя 7, аналоговый вход цифроаналогового преобразователя 7 соединен с выходом источника 6 опорного напряжения, выход цифроаналогового преобразователя 7 соединен со входом переключателя 8, первый выход переключателя 8 соединен со входом первого 11 буферного повторителя и одной из обкладок первого 9 конденсатора, а второй выход переключателя 8 соединен со входом второго 12 буферного повторителя и одной из обкладок второго 10 конденсатора, другие обкладки первого 9 и второго 10 конденсаторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала преобразователя, выходы первого 11 и второго 12 буферных повторителей соединены соответственно с информационными входами первого 13 и второго 14 модуляторов, выходы первого 13 и второго 14 модуляторов являются соответственно выходами синусного и косинусного напряжений преобразователя, управляющие входы первого 13 и второго 14 модуляторов объединены и соединены с выходом порогового блока 15, вход порогового блока 15 является входом задания переменного опорного напряжения преобразователя, причем формирователь 2 пачки импульсов содержит генератор 16 импульсов и счетчик 17, выход генератора 16 импульсов соединен с тактовым входом счетчика 17, вход установки исходного состояния счетчика 17 является входом формирователя 2 пачки импульсов, выход счетчика 17 является выходом формирователя 2 пачки импульсов.

Функциональный преобразователь кода угла в синусно-косинусные напряжения работает следующим образом.

Входной код угла N_вх.i от внешнего устройства поступает на вход блока 1 функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, на первом и втором выходах которого будут сформированы коды синуса N_sini и косинуса N_cosi преобразуемого угла соответственно, которые по переднему фронту соответствующего сигнала записи Ci записываются соответственно в первый 4 и второй 5 регистры. В момент времени, равный по длительности сигналу записи Ci и соответствующий уровню “лог.1”, формирователь 2 пачки импульсов будет находиться в исходном состоянии, т.е. счетчик 17 формирователя 2 пачки импульсов обнулен, а в момент времени между очередными сигналами записи Ci и Ci+1, когда на входе формирователя 2 пачки импульсов присутствует уровень “лог.0”, последний вырабатывает импульсную последовательность, т.е. частоту импульсов в виде меандра, по наличию уровня “лог.0” которой к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 7 подключаются выходы первого 4 регистра, т.е. код синуса N_sini преобразуемого угла, выходы второго 5 регистра по сигналу с выхода элемента НЕ 3 устанавливаются в третье (высокоимпедансное) состояние, а переключатель 8 находится в исходном (указанном на фиг.1) положении, подключая выход цифроаналогового преобразователя 7 к первому 9 запоминающему конденсатору и ко входу первого 11 буферного повторителя. Цифроаналоговый преобразователь 7 производит операцию умножения опорного напряжения U_оп., приложенного к его аналоговому входу, на код синуса N_sini преобразуемого угла, поступающего на его цифровые входы с выхода первого 4 регистра. В результате умножения на выходе цифроаналогового преобразователя 7 будет сформировано напряжение, пропорциональное синусу преобразуемого угла

которое запоминается на первом 9 запоминающем конденсаторе.

По наличию уровня “лог.1” импульсной последовательности формирователя 2 пачки импульсов выходы первого 4 регистра устанавливаются в третье (высокоимпедансное) состояние, по сигналу с выхода элемента НЕ 3 к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 7 подключаются выходы второго 5 регистра, т.е. код синуса N_cosi преобразуемого угла, а переключатель 8 находится в нижнем (указанном на фиг.1) положении, подключая выход цифроаналогового преобразователя 7 ко второму 10 запоминающему конденсатору и ко входу второго 12 буферного повторителя. Цифроаналоговый преобразователь 7 производит операцию умножения опорного напряжения U_оп., приложенного к его аналоговому входу, на код косинуса N_cosi преобразуемого угла, поступающего на его цифровые входы с выхода второго 5 регистра. В результате умножения на выходе цифроаналогового преобразователя 7 будет сформировано напряжение, пропорциональное косинусу преобразуемого угла

которое запоминается на втором 10 запоминающем конденсаторе.

Напряжения с первого 9 и второго 10 запоминающих конденсаторов через первый 11 и второй 12 буферные повторители соответственно подключаются ко входам первого 13 и второго 14 модуляторов, которые по сигналу с выхода порогового устройства 15, поступающего на их управляющие входы, формируют на своих выходах напряжения в виде меандра, пропорциональные синусу U_sini и косинусу U_cosi преобразуемого угла.

Частота считывания (подключения) информации F_счит. в виде синусно-косинусных кодов N_sini и N_cosi с выходов первого 4 и второго 5 регистров соответственно к цифровым входам цифроаналогового преобразователя 7 производится синхронно с переключением переключателя 8, подключающего выход цифроаналогового преобразователя 7 к первому 9 и второму 10 запоминающим конденсаторам соответственно, определяется выражением:

где N – количество считываний (подключений) за время между очередными сигналами записи Ci и Ci+1;

t_п – длительность паузы между очередными сигналами записи Ci и Ci+1.

Таким образом, использование в трактах синусного и косинусного преобразований функционального преобразователя кода угла в синусно-косинусные напряжения одного и того же цифроаналогового преобразователя при дополнительном введении в него формирователя пачки импульсов позволяет реализовать режим постоянной подзарядки синусного и косинусного запоминающих конденсаторов в паузу между очередными сигналами записи и, тем самым, значительно повысить точностные характеристики преобразователя в целом.

Формула изобретения

1. Функциональный преобразователь кода угла в синусно-косинусные напряжения, содержащий первый и второй регистры, входы записи которых объединены и одновременно являются синхровходом преобразователя, выход элемента НЕ подключен ко входу “отключение выхода” второго регистра, выход источника опорного напряжения подключен к аналоговому входу цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко входу переключателя, первый выход переключателя подключен ко входу первого буферного повторителя и к одной из обкладок первого конденсатора, вход второго буферного повторителя соединен с одной из обкладок второго конденсатора, другие обкладки первого и второго конденсаторов объединены и подключены к шине нулевого потенциала, выходы первого и второго буферных повторителей подключены соответственно к информационным входам первого и второго модуляторов, выходы которых являются соответственно выходами синусного и косинусного напряжений преобразователя, а управляющие входы – объединены и подключены к выходу порогового блока, вход которого является входом задания переменного опорного напряжения преобразователя, блок функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, отличающийся тем, что в него введен формирователь пачки импульсов, вход которого подключен к синхровходу преобразователя, а выход – подключен ко входу элемента НЕ, ко входу “отключение выхода” первого регистра и к управляющему входу переключателя, выходы первого и второго регистров объединены и подключены к цифровым входам цифроаналогового преобразователя, а информационные входы первого и второго регистров подключены соответственно к первому и второму выходам блока функционального преобразования кода угла в код синуса и косинуса, входы которого являются входом задания кода угла преобразователя, второй выход переключателя подключен ко входу второго буферного повторителя.

2. Функциональный преобразователь кода угла в синусно-косинусные напряжения по п.1, отличающийся тем, что формирователь пачки импульсов содержит счетчик и генератор импульсов, выход которого подключен к тактовому входу счетчика, вход установки исходного состояния которого является входом формирователя пачки импульсов, а выход – является выходом формирователя пачки импульсов.

РИСУНКИ