SU384115A1 - Многоканальный аналого-цифровой преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области вычислительной те.хннк и может быть нснользовано в системах управлени  дл  ввода аналоговой информации. В системах автоматического управлени  с цифровыми вычислительными машинами используетс  многоканальный аналого-цифровой преобразователь, содержащий фазовращатели , блок формировани  синусоидального напр жени , генератор импульсов, синхронизатор , формирователи фазовых импульсов, коммутатор , триггер временного интервала, вентиль, счетчик, накапливающий сумматор , регистр и блок управлени . Преобразователь осуществл ет преобразование угловых величин в цифровой код и масштабирование путем умножени  кода на масштабные коэффициенты. Однако этот преобразователь не может осуществл ть преобразование пол рных координат в пр моугольные. В системах управлени  часто встречаютс  случаи, когда угловые параметры источников и информации выражены в пол рных координатах, а цифровые параметры , поступающие к потребител м информации , должны быть выражены в пр моугольных координатах. В этих случа х преобразование координат осуществл етс  в цифровых вычислительных мащинах по специальной программе . При большом количестве каналов и высоКОЙ частоте их опроса, цифрова  вычислительна  машина затрачивает значительную часть рабочего времени на выполнение программ преобразовани  координат. Вследствие этого к цифровым вычислительным машинам систем управлени  предъ вл ютс  повышенные требовани  по быстродействию. Иногда в таких системах унравлени  используют преобразователи пол рных координат в пр моугольные, выполненные на базе вращающихс  трансформаторов, с последуюидим преобразованием выходного напр жени  в код или с промежуточным преобразованием кода в угловые величины. В этих случа х дл  каждого канала используетс  отдельный аналоговый преобразователь координат и отдельный преобразователь напр жени  в код или напр жени  в угол, в результате чего объем системы управлени  сильно возрастает. Цель предлагаемого изобретени  - расщиреиие функциональных возможностей устройства , т. е. обеспечение возможности преобразовани  пол рных координат в пр моугольные в многоканальном аналого-цифровом преобразователе и разгрузка ЦВМ системы. Дл  этого в преобразователь введен регистр операций , дешифратор функций, триггер, дещифратор и шифратор констант, при этом второй, третий и четвертый входы регистра операций соединены соответственно с четвертым выходом синхронизатора, п тым выходом блока управлени  и единичным и нулевым выходами триггера, а первый, второй, третий, четвертый и п тый выходы регистра операци подключены соответственно первому выходу дешифратора функций, четвертому входу счетчика, четвертому входу сумматора, третьему входу регистра и первому входу дешифратора. Второй вход последнего соединен со вторым выходом счетчика, второй выход коммутатора и третий выход счетчика подключены соответственно к второму и третьему выходам дешифратора функций, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к единичным и нулевым входам триггера и п тому входу сумматора; вход шифратора копстапт соединен с выходом дешифратора, а первый и второй выходы шифратора в констант подключены соответственно к четвертому входу регистра и шестому входу сумматора.

На чертеже представлена схема предлагаемого многоканального аналого-цифрового преобразовател .

Преобразователь содержит генератор импульсов 1, выход которого подключен ко входам синхронизатора 2 и вентил  3. Другой вход вентил  соединен с выходом триггера временного интервала 4, нулевой вход которого подключеи ко второму выходу синхронизатора 2. Остальные выходы синхронизатора соедииены со входом блока управлени  5, предназначенного дл  выработк; управл юпдих команд при выполнении операций преобразовани  угол-код и масштабироваии , входом блока формировани  синусоидального напр жени  6, питающего блока фазовраш;ателей 7 и входом регистра операций 8, предназначенного дл  выработки управл ющих команд при выполнении операций преобразовани  пол рных координат в пр моугольные. Выходы фазовращателей 7 подключены ко входам соответствующих формирователей фазовых импульсов 9, выходы которых соединены с первыми входами коммутатора 10. Выходы блока управлени  5 подключены к соответствующим входам регистра 11, сумматора 12, счетчика 13, регистра операций 8 и коммутатора 10, выходы которого соединены соответственно с единичным входом триггера временного интервала 4 и со входами дешифратора функций 14 (дешифратора знака и вида функций). Остальные входы дешифратора функций 14 соединены соответственно с выходами регистра операций 8 и двух старших разр дов счетчика 13, а выходы подключены ко входам знанового разр да сумматора 12 и триггера (признака функций) 15, выходы которого соединены со входами регистра операций 8. Выходы регистра операций 8 соединены также с соответствующими входами регистра /У, сумматора 12, счетчика 13 и дешифратора 16 (дешифратора номера интервала интерполировани ), остальные входы которого соединены с выходами средних разр дов счетчика 13, а выходы иодключены

ко входа.м шифратора констант 17, предназначенного дл  формировани  коэффициентов при Бычислепии тригонометрических функций методом линейного интерполировани . Выходы шифратора констант 17 подключены ко входам соответствующих разр дов регистра И и сум .матора 12. Кроме того входы и выходы сумматора 12 соединены с соответствующими входами и выходами регистра // и счетчика 13, вход которого подключен к выходу ве ГРИЛЯ 3.

Преобразователь работает следующим образом . Геиератор импульсов 1 вырабатывает импульсы частоты /, которые поступают на счетный вход синхронизатора 2 и на один из входов вентил  3. Синхронизатор 2 осуществл ет деление входной частоты //2 (где п - число разр дов пересчетной схемы синхронизатора ), а также вырабатывает промежуточные частоты, необходимые дл  синхронизации совместной работы всех блоков преобразовател . На нулевой вход триггера врелгенного интервала 4 поступают импульсы с выхода синхронизатора 2 с частотой //2.

Блок формировани  синусоидального напр жени  6 вырабатывает синусоидальное напр жение частоты //2, которое синхронизировано по фазе с импульсами генератора. Это напр жение  вл етс  напр жение.м иитани  фазовращателей 7. Фаза выходного напр жеии  каждого из фазовращателей пропорциональна угловому положению входного вала. Каждый из формирователей фазовых импульсов 9 формирует импульсы с частотой //2, фаза которых соответствует фазе входного синусоидального напр жени . Коммутатор 10 но команде из блока управлени  5 осуществл ет подключение выхода соответствующего формировател  фазовых импульсов к единичному входу триггера временного интервала 4. Триггер временного интервала 4 и вентиль 3 осуществл ют преобразование фазы импульсов , поступающих с выхода коммутатора 10, в число импульсов, формирующихс  на выходе вентил  3. Счетчик 13, счита  эти импульсы, формирует двоичный код углового положени  соответствующего фазовращател . При у.множении па масштабный коэффициент по команде из блока управлени  5 в регистр 11 записываетс  двоичный код масштабного коэффициента и выполи етс  операци  умножени  содержимого регистра 11 на содержимое счетчика 13, а произведение формируетс  в накапливающем сумматоре 12.

Преобразование пол рных координат в пр моугольные в преобразователе осуществл етс  в соответствии со следующими выражени ми

A r-sincp, y r-cosff, где г - радиус-вектор;

Ф - пол рный угол.

Величина пол рпого угла может принимать любое значение в диапазоне 0-f 360°. Вычисление всех значений sinip и созф с помощью формул приведени  сводитс  к вычислению фупкцип синуса, аргумент которого может принимать значени  в диапазоне 0-г90°. Ниже поме ,щены формулы приведени . Аргумент Функци  Перобразование величины угла ф в код осуществл етс  согласно описанному. Двоичный код угла ф формируетс  в счетчике 13. Значение кода ф можно представить в виде суммы Ф т- -f-cc , где т - значение кода в двух старши.х разр дах счетчика; а - значение кода в остальных разр дах счетчика. Такое представление позвол ет реализовать формулы приведени . После преобразовани  угла ф в код из блока управлени  5 в регистр операций 8 поступает команда на включение программы преобразовани  координат. Эта программа начинаетс  с опроса дешифратора ф)ункции 14. В результате опроса дешифруетс  число т {код двух старших разр дов счетчика) и признак вычисл емой координаты , в знаковый разр д накапливающего сумматора 12 записываетс  знак координаты, а триггер функций 15 устанавливаетс  в единичное или нулевое положение. Состо ние этого триггера определ ет вид тригонометрической функции (Sina или Cosa), подлежащей вычислению. Вычисление значени  Сола сводитс  к вычислению значени  Sin ( --а). при этом код угла есть дополнительный код угла а. Вследствие этого программа вычислени  косинуса отличаетс  от программы вычислени  синуса только одной простой операцией - формированием кода, дополнительного к коду а. Вычисление значени  функции синуса в преобразователе осуществл етс  методом линейного интерполировани  согласно следующему выражению. о- о-ASlna ,; ., ,.--. (а - а,- ) , П где k - номер интервала интерполировани ; Л - длина интервала интерполировани ; Sina л- - значение функции синуса в начале интервала интерполировани ; ASina - - величина разности между значени ми функции синуса в конце и начале интервала интерполировани ; а - текущее значение аргумента, принимающее любое значение в интервале интерпо .лировани . Если текущее значение а представить в виде суммы(a av +а-а,, ), то код а ,; в соответствующем масштабе в средних разр дах счетчика /5, выходы которых подключены ко входам дешифратора 16 (дешифратора иомера интервала интерполировани ), а в остальных младших разр дах - код ( ct-a,v ). В то же врем  код в средних разр дах счетчика 13 определ ет номер интервала интерполировани  k. Вычисление значени  синуса начинаетс  с опроса дешифратора 16. При этом шифратор - Sinsft , констант 7/ формирует константу-т- котора  записываетс  в регистр //. Далее выполн етс  операци  умножени  содержимого ASino, чрегистра //- на содержимое младших разр дов счетчика 13 (а-а.-,- ). Произведение из сумматора /2 передаетс  в регистр 11. После вторичного опроса дешифратора номера интервала интерполировани  16 шифратор констант П формирует константу Sina к , котора  записываетс  в сумматор 11. и выполн ет операцию сложени . Затем вычисленное значение о- с- ASina.v ,ч Sma Sma,v,( -  ,, ) передаетс  в регистр // и осуществл етс  преобразование угловой величины г в двоичный код. Двоичный код величины г формируетс  в счетчике 13, после чего выполн етс  операци  умножени  содержимого счетчика на содержимое регистра У/. В результате этого в накапливающем сумматоре 12 формируетс  код вычисл емой координаты в пр моугольной системе координат. Аналогичным образом происходит работа аналого-цифрового преобразовател  по остальным каналам. Предмет изобретени  Многоканальный аналого-цифровой преобразователь , содержащий генератор импульсов, синхронизатор, блок формировани  синусоидального напр жени , блок фазовращателей, формирователи фазовых импульсов и коммутатор , соединенные последовательно, и триггер, временного интервала, единичный вход которого подключен к первому выходу коммутатора, нулевой вход - ко второму вы.ходу синхронизатора , выход - к первому входу вентил , второй вход которого подключен к выходу генератора нмпульсов, а выход к первому входу счетчика, первый выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу сумматора, второй выход и второй вход которого подключены соответственно к первому входу и первому выходу регистра, второй вход которого подключен к первому выходу блока управлени , второй, трет1П°, четвертый выходы и вход которого

подключены соответственно к третьему входу сумматора, третьему входу счетчика, второму входу коммутатора н третьему выходу синхронизатора , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функцио1 альных возможностей устройства, в него введены регистр операций, дешифратор функций, триггер, дешифратор   шнфратор констант, первый, второй, третий н четвертый входы регистра онерацнй соединены соответственно с четвертым выходом синхронизатора , и тым выходом блока управлени , единичным и иулевым выходами триггера, а первый, второй, третий, четвертый и п тый выходы регистра операций соответственно с первым входом дешифратора фушсций, с четвертым входом счетчика, четвертым входом сумматора , третьим входом регистра н первым входом дешифратора, второй вход которого соединен со вторым выходом счетчика, второй выход коммутатора и третий выход счетчика подключены соответственно ко второму н третьему входам дешифратора функций, нервый , второй и третий выходы которого подключены соответственно к единичному и нулевому входам триггера н п тому входу сумматора , вход шифратора констант соединен с выходом дешифратора, а первый и второй выходы шифратора констант подключены соответственно к четвертому входу регистра и ujecTOMy входу сумматора.