SU1035617A1 - Обратимый преобразователь координат - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и предназначено дл  преобразовани .пр моугольных координат в пол рные и обратно. Известен обратимый преобразователь координат, содержащий селектор квадрантов, ключи, синусный и косинусный преобразователи, сумматор, регистры и компаратор, выходы которы подключены к соответствующим входам управл ющего блока L1 J Этому преобразователю присуща методическа  погрешность выполнени  математических операций. Г. - . Наиболее близким по технической сущности и по выполн емым функци м к предлагаемому устройству  вл етсй обратимый преобразователь координат который содержит  чейки выборки-хран

ни , подключенные через инверторы и непосредственно к цифроаналоговым преобразовател м, осуществл ющим синусное и косинусное преобразование их выходы соединены с входами сумматоров , компаратор подключенный к выходу сумматора .управл ющий блок, регистр младших разр дов, селектор квадрантов, регистр старших разр дов аналоговые ключи, шину задани  угла 2 .. .

Известный преобразователь характеризуетс  недостаточной точностью преобразовани  и сложностью выполнени , что ограничивает возможности его практического использовани . Ошибки.преобразовани  определ ютс  погрешностью дискретизации, неидеальностью ключей, нестабильностью аналоговых узлов устройства, погрешностью косинусных и синусных цифроаналогвоых преобразователей. В преобразователе косинусные и,синусные преобразователи выполнены в виде цифровых управл емых сопротивлений и представл ют собой цепочку весовых резисторов определенных номиналов, снабженных шунтирующими ключами. В каждом рабочем такте разомкнут какойлибо один ключ, все остальные замкнуты . Номиналы весовых резисторов в преобразовател х должны быть высокоточными , причем сопротивление резистора старшего разр да отличаетс  от сопротивлени  резистора младшего разр да в сотни раз, при этом необхо димо учитывать вли ние сопротивлени  шунтирующих ключей в замкнутом и разомкнутом состо нии. Таким образом.

тора, выход которого соединен с входом компаратора, входы задани  первой и второй ортогональных координат преобразовател  соединены с соответствующими входами селектора квадрантов, и регистр старших разр дов, первый и второй входы которого подключены к входу задани  кода угла преобразовател  и к соответствюущим выходам селектора квадрантов, содержит гене-ратор импульсов, счетчик, дешифратор, блок инвертировани  кода, два блока пам ти и два коммутатора кодов, при этом вход задани  первой ортогональной координаты преобразовател  соединен аналоговыми входами первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей, вход задани  второй ортогональной координаты преобразовател  соединен с аналоговыми входами второго и третьего цифроаналоговых преоразователей первый вь1ход дешифратора соединен со знаковыми входами первого и третьего цифроаналоговых преобразователей,

, второй выход дешифратора соединен со знаковыми входами второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей, запускающий вход генератора импульсов подключен к шине пуска преобразовател , управл ющий вход - к выходу компаратора , выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, кодовый вход которого соединен с входом задани  кода угла преобразовател , выход счетчика соединен с входом первого блока пам ти и через инвертировани  кода - с входом второг;о блока пам ти, выходы первого и второго ёлоков пам ти через первый коммуреализаци  преобразователей  вл етс  весьма сложной технической задачей. Далее, наличие двух схем выборкихранени , двух инвертирующих усилителей , 15 аналоговых ключей блока управлени  ключами вносит дополнительные погрешности в процесс преобразовани , приводит к нестабильности при работе в различных эксплуатационных услови х и делает известный преобразователь весьма сложным и громоздким. Цель изобретени  - упрощение и повышение точности. Цель достигаетс  тем, что обрати tt lй преобразователь координат, содержащий четыре цифроаналоговых преобразовател , выходы первого и второго из которых соединены с входами первого сумматора, а выходы третьего и четвертого - с входами второго сумма3 татор кодов соединены с кодовыми вхо дами первого и третьего цифроаналого вых преобразователей, а через второй коммутатор кодов - с кодовыми входами второго и четвертого цифроан логовых преобразователей, управл ющие входы коммутаторов кодов соедине ны с одним из выходов регистра старших разр дов. На чертеже представлена структурн схема обратимого преобразовател  коо динат. Обратимый преобразователь координат содержит селектор квадрантов 1, цифроаналоговые преобразователи ( ЦАП 2 - 5 сумматоры 6 и 7, компаратор 8, регистр 9 старших разр дов, дешиф ратор 10, генератор импульсоэ 11, счетчик 12, блок 13 инвертировани  кодов, блоки пам ти 1A и 15, коммута торы кодов 16 и 17. вход задани  кода угла 18, шину пуска 19, входы 20 и 21 задани  ортогональных координат . Каждый из ЦАП 2-5 представл ет собой линейный четырехквадрантный преобразователь код-напр жение (ПКН) .обеспечивающий цифроаналоговое умножение напр жени  , поступающего на ег аналоговый вход, на цифровой код, действующий на его цифровых входах. Структура таких ПКН выпускаетс  серийно в виде монолитных интегральных микросхем, например, серии 572 ПА, 1108 ПА. Блок 13 инвертировани  кода содер жит(И-2). независимых элемента НЕ, количество которых определ етс  разр дностью счетчика 12. Блоки пам ти И и 15 представл ют собой идентичные посто нные запомина щие устройства (ПЗУ), в каждой разр дной  чейке которого хранитс  зна17 чение синуса адреса этой  чейки от О до 1, причем дискретность по. углу определ етс  разр дностью адреса ПЗУ, а точность определени  синуса - выходной разр дностью ПЗУ. Обратимый преобразователь координат работает следующим образом. В режиме преобразовани  пр моугольных координат в пол рные на входы 20 и 21 преобразовател  поступают напр жени  и у и (J:, моделирующие в некотором масштабе координаты X и У вектора.. Преобразование осуществл етс  путем реализации уравнений векторного вращени  U -UxCOS&+U,Slne, () Jv UvCose-Ux iMe, (а) где их ,иу- новые значени  координат вращаемого вектора , (is-i)1; ) - номер квадранта, 0.0 нормализованный аргумент аектора. Дл  нахождени  аргумента и модул  вектора организуетс  дискретный поворот вектора в направлении одной из координатных осей до теХ пор, пока одна из проекций вектора не стаиет равной нулю. В это врем  друга  проекци  вектора соответствует модулю вектора. Селектор квадрантов 1 по знакам проекций определ ет значени  двух старших разр дов рц ,p)i , которые записываютс  в регистр 9, дешифрируютс  дешифратором 10 и в виде управл ющих напр жений знаков синуса и косинуса поступают на знаковые входы ЦАП 2-5. Причем работа указанных блоков представлена в следующей таблице истинности .

1 2

+ +

k

О О 1 Блок пам ти И преобразует-код угла младших разр дов, поступающих со сметчика 12 и измен ющийс  в пределах от О до 72, в код синуса это угла. На вход блока пам ти 15 .через блок 13 поступает обратный код угла Блок пам ти 15 с точностью до младшего разр да преобразует этот код в код синуса дополнительного угла, поэ тому на выходе блока пам ти 15 форми руетс  код косинуса угла, заданного кодом с регистра-счетчика 12. Коды синуса и косинуса с выходов блоков пам ти Ни 15 поступают навходы коммутаторов 16 и 17. Управление коммутаторами 16 и 17 осуществл етс  с выхода младшего разр да а. ре гистра 9 таким образом, что в нечетных квадрантах на выход коммутато ра 16 поступает код синуса, а на выход коммутатора 17 код косинуса, в четных квадрантах на выход коммутатора 17 поступает код косинуса а на выход коммутатора 17 код синуса . ЦАП 2, 3 и сумматор 6 обеспечивают реализацию уравнени  (1), а ЦАП Л 5 и сумматор 7 - реализацию уравнени (. 2) . Причем по знаку проекций Uy , Uy предлагаема  структура преобразовате координат обеспечивает начальный по ворот вектора в первый квадрант. Таким образом, в исходном состо нии после передачи на входы обратимого преобразовател  координат напр  жений DX, Uy на выходе регистра 9 формируютс  значени  двух старших разр дов кода угла вектора, на выходах дешифратора 10 - сигналы управ лени  знаковыми разр дами ЦАП 2-5 обеспечивающие поворот вектора в.первый квадрант, а на выходах сумматоров 6 и 8 .- напр жени  положительной пол рности, величина которых определ етс  кодом, поступающим с регистра счетчика 12. По сигналу Пуск генератор 11 начинает вырабатывать импульсы, каждый из которых измен ет содержимое регистра-счетиика 12 на единицу, при этом осуществл етс  последовательный поворот вектора с дискретностью младшего разр да в пределах первого квадранта до тех пор, пока напр жение на выходе сумматора 7 не станет равным нулю. В этот момент срабатывает компаратор 8, формирующий импульс конца цикла преобразовани , который запрещает генерацию импульсов генератором 11. В регистресчетчике 12 фиксируетс  код, который совместно с кодом старших разр дов f и f) образует код угла вектора , при этом на выходе сумматора 6 фиксируетс  напр жение, пропорциональное модулю вектора U( . В режиме преобразовани  пол рных координат в пр моугольные на входы преобразовател  подаетс  посто нное напр жение U(, моделирующее модуль вектора, а по входу задани  угла 18 в регистр 9 и счетчик 12 записываетс  yi -разр дный код угла в, пред-, ставл ющий аргумент вектора R. Младшие разр ды кода угла 0 преобразуютс  блоками пам ти 1+, 15 в коды синуса и косинуса этого угла и через коммутаторы кодов 16, 17 поступают на цифровые входы ЦАП 2-5, которые осуществл ют цифроаналоговое перемножение этих кодов на напр жение U) с учетом знака в зависимости от состо ни  дешифратора знака-10. Зна .чение проекции U)( ±.ORcoS(9 может быть сн то с выходов ЦАП 2 или ЦАП 4, значение проекции Оу - t(jR5iM& с выходов ЦАП 3 или ЦАП 5, причем пол рность выходных напр жений определ етс  старшими разр дами угла б, записанными в регистре 3. Предлагаемый обратимый преобразователь координат обеспечивает кодирование угловых положений синуснокосинусных датчиков информации. Кроме того, предлаагемый преобразователь может работать в режиме генератора квадратурных гармонических колебаний. Такие генераторы наход т широкое применение в преобразовател х код-фаза, фаза-код, в генераторах круговых и спиральных разверток , в устройствах отображени  окружностей и дуг, и т.д. В этом режиме на входы 20, 21 преобразовател  подаетс  посто нное напр жение UR, а на вход задани  угла 18 поступает линейно-измен ющийс h -разр дный код. Обратимый преобразователь координат обеспечивает высокую точность преобразовани  координат, определ емую разр дностью ПКН и блоков пам ти , котора  при использовании современных серийно выпускаемых узлов соответственно может быть получена дл  ПКН-12 разр дов, дл  блоков па7103 м ти-16 разр дов, высокую надежность и стабильность работы в различных эксплуатационных услови х за счет исключени  аналоговых блоков, таких как схемы выбьрки-хранени , инвертирующие усилители, аналоговые ключи, значительное упрощение устройства за счет исключени  прецизионных цифро20 Пцск & 15

Л 17 управл емых сопротивлений, требующих индивидуальной постройки, р да аналоговых блоков и сложного устройства управлени , при этом предлагаемый преобразователь может быть полностью выполнен на стандартных интегральных микросхемах и не требует настройки. 13 7

Claims (1)

1. ОБРАТИМЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КООРДИНАТ, содержащий четыре цифроаналоговых преобразователя, выходы первого и второго из которых соединены с входами первого сумматора, а выходы третьего и четвертого - с входами второго сумматора, выход которого соединен с входом компаратора, входы задания первой и второй ортогональных координат преобразователя соединены с соответствующими входами селектора квадрантов, и регистр старшСк разрядов, первый и второй входы которого подключены к входу задания кода угла преобразователя и к соответствующим выходам селектора квадрантов отлучающийся тем, что, с целью упрощения и повышения точности, преобразователь содердит генератор импульсов, счетчик, дешифратор, блок инвертирования .кода, два блока памяти и два коммутатора кодов, при этом вход задания первой ортогональной координаты преобразователя соединен с аналоговыми входами первого и четвертого цифроаналоговых преобразователей, вход задания второй ортогональной координаты преобразователя соединен с аналоговыми входами второго и третьего цифроаналоговых преобразователей, первый выход дешифратора соединен со знаковыми входами первого и третьего цифроаналоговых преобразователей, второй выход дешифратора соединен со знаковыми входами второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей, „запускающий вход гене ратора импульсов подключен к шине пуска преобразователя, управляющий вход - к выходу компаратора, выход генератора импульсов соединен со счетным входом счетчика, кодовый вход которого соединен с входом задания кода угла преобразователя, выход счетчика соединен с входом первого блока памяти и через блок инвертиро- вания кода - с входом втдрого блока памяти, выходы первого и второго блоков памяти через первый коммутатор кодов соединены с кодовыми входами первого и третьего цифроаналогового преобразователей, а через второй коммутатор кодов - с кодовыми входа? ми второго и четвертого цифроаналоговых преобразователей, управляющие входы коммутаторов кодов соединены с одним из выходов регистра старших разрядов.

   I