Экстраполирующий преобразователь кода в аналоговый сигнал

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН за) Н 03 K 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3313448/18-21 (22) 07.07.81 (46) 30.06.83. Бюл. И 24 . (72) А.П. Литвинов (53) 681.325(088.8) (56) 1. Полупроводниковые кодирую- щие и декодирующие преобразователи напряжений. Л., "Энергия". 1967, с 109, рис. 1-54.

2. Бесекерский В.А. Динамический синтез автоматического регулирования. М ., "Наука", 1970, с. 449, рис. 135 (прототип), (54)(57) ЭКСТРАПОЛИРУЮЦИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОДА В АНАЛОГОВЫЙ СИГНАЛ, содержащий первый и второй преобразователи кода в напряжение (ток), первые входы Которых подключены соответственно к первой и второй шинам входного кода, первый и второй сумматоры, элемент задержки, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - c вторыми входами преобразователей кода в напряжение (ток), аналоговый ключ, выход которого соединен с общей шиной, и интегратор, вход которого подключен к выходу пер„SU;„, 1026297 А вого сумматора, выход - к входу аналогового ключа и к первому входу второго сумматора, второй вход которо-. го соединен с выходом первого преоб" разователя кода в напряжение (ток) и первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго преобразователя кода в напряжение (ток), о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, B него введены три элемента ИЛИ и . временной распределитель, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, второй вход подключен к дине тактовых импульсов, третьи входы - к шинам регулировки, выходы - к первым вхоДам соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены с шиной тактовых импульсов, при этом выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к третьим входам соответствующих пре" образователей кода в напряжение (ток) а выход третьего элемента ИЛИ соединен с управляющим входом аналогового ключа .

1026297

Изобретение относится к цифроаналоговой вычислительной технике и может быть использовано s цифровых . системах управления, измерения N контроля.

Известен экстраполирующий преоб-. разователь (ЗП ) кода в аналоговый сигнал, содержащий источник опорного напряжения, дешифратор, два сумматора, три функциональных и два линейных преобразователя кода в напряжение 1 $

Недостаток укаэанного ЗП - сложность функциональной схемы.

Известен также экстраполирующий преобразователь кода,в аналоговый сигнал, содержащий первый и второй преобразователи кода в напряжение (ток), первые входы которых подключены соответственно к первой и второй шинам входного кода, первый и второй сумматоры, элемен задержки, вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - с- вторыми входами преобразователей кода в напряжение (ток}, аналоговый ключ, вход которого соединен с общей. шиной, и интегратор, вход которого подключен .к выходу первого сумматора, выходк входу аналогового ключа и к первому

:входу второго сумматора, второй вход которого соединен с. выходом. первого преобразователя кодд в напряжение (ток) и первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго преобразователя кода в напряжение .(ток) 2,1.

Недостатком известного устройства является его ограниченные функциональные возможности, связанные с от" сутствием варьируемых параметров, вследствие чего при заданной входной последовательности хя (например, х,=п1х„=п„, хя=з п соп; Ю- частота и др. ) форма выходного сигнала ЗП

U(t;) строго фиксирована и не может меняться в процессе эксплуатации.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в экстраполирующий преобразователь кода в аналоговый сигнал, содержащий первый и второй преобразователи кода в напряжение (ток), первые входы которых подключены соответственно к первой и второй. шинам входного кода, первый и второй сумматоры, элемент задержки, вход которого

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - одна из возможных функциональных схем временного распределителя, .входящего в состав устройства; на фиг. 3 — временная диаграмма, поясняющая работу предлагаемого устройства.

Зкстраполирующий преобразователь кода в напряжение (ток) содержит (фиг, 1) первую 1 и. вторую 2 шины входного кода, шину 3 тактовых импульсов, первый М и второй 5 преобразователи кода в напряжение (ток), включающие в себя приемный регистр, первый вход которых соединен с соответствующей шиной входного кода; первый 6 и второй 7 сумматоры, интегратор 8, аналоговый ключ 9 и элемент

10 задержки, выход которого соединен ,с вторыми. входами преобразователей

4 и 5 кода в напряжение (ток). Шина

3 тактовых импульсов подключена к входу элемента 10 задержки. Выход

55.преобразователя Ф соединен с превыми входами суйматоров 6 и 7. Выход преобразователя 5 соединен с вторым входом сумматора 6. Выход сумматора

ЗО соединен с шиной тактовых импульсов, а выход.- с вторыми входами преобразователей кода в напряжение (ток),. аналоговый ключ, выход которого соединен с общей шиной, и интегратор", вход которого подключен к выходу первого сумматора, выход - к входу аналогового ключа и к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого преобразователя кода в напряжение (ток) и первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу второго преобразователя кода в напряжение (ток), введены три элемента ИЛИ и временной распределитель, первый вход которого соединен с выходом элемента задержки, второй вход подключен к шине тактовых импульсов, третьи входы - к шинам регулировки, выходы - к первым входам соответствующих элементов ИЛИ, вторые входы которых соединеных с шиной тактовых импульсов, при этом выходы первого и второго элементов ИЛИ подключены к третьим входам соответствующих преобразователей кода в напряжение (ток)., а выход третьего элемента ИЛИ соединен с управляющим входом. аналогового ключа.

26297 з 10

7 является выходом экстраполирующего преобразователя. Выход сумматора 6 соединен с входом интегратора 8, вы" ход которого подключен к второму входу сумматора 7 и к сигнальному входу аналогового ключа 9. Выход ключа 9 подключен к шине нулевого потенциала.

Кроме того, экстраполирующий преобразователь снабжен первым 11, вторым 12 и третьим 13 элементами ИЛИ и времейным распределителем 14. Временной распределитель 14 имеет пять входов и три выхода. первый его вход (вход запуска) связан с выходом элемента 10 задержки (сигнал Ч„); второй вход (вход возврата в исходное положение) соединен с шиной 3 тактовых импульсов; три остальные входа являются настроечными и подключены к шинам настройки ул, у и у>.

Выход первого элемента ИЛИ Й подключен к третьему входу преобразователя

4, выход второго элемента ИЛИ 12 - к третьему входу преобразователя 5, выход третьего элемента ЙЛИ 13 - к .управляющему входу аналогового клю,ча 9. Первые входы элементов ИЛИ 1113 связаны с соответствующими выход,ными шинами временного распределителя 14, а вторые входы - с шиной 3 тактовых импульсов. В процессе работы, состоящем из отдельных циклов экстраполяции, временной распределитель 1 вырабатывает на своих вы- ходных шинах сигналы Z в моменты времени 1„ = пТ +Ф, где ОЯ<Т

-О 4 4 О °

i=1, 2„3. Величина интервалов времени - может регулироваться неэааи4 симо от длительности двугих интервалов при помощи соответствующих сигналов настройки у; .

Одна из возможных схем временного распределителя 14 содержит элемент

ИЛИ 15, триггер 16 со счетным входом, аналоговые ключи 17 и 18, интегратор 19, компараторы (нуль-органы)

20-22, шина 23 постоянного напряже(U0)

Временной распределитель 14 в и-м . цикле экстраполяции работает следующим образом.

Тактовый импульс R через элемент и

ИЛИ 15 устанавливает триггер 16 в состояние логического нуля, в результате чего размыкается аналоговый ключ 17, и через аналоговый ключ 18 обнуляет интегратор 19. Импульс запуска временного распределителя ц И с выхода элемента 10 задержки (фиг. 1) устанавливает триггер 16 в состояние логической единицы, в результа5 те чего напряжение (J через замкнуво шийся аналоговый ключ 17 поступает на вход интегратора 19, выходной сигнал которого I!@bl начинает изменяться по линейному закону. При достиже-!

О нии равенства У „=у„на выходе соответствующих компараторов 20-22 выра. батывается сигнал Z„(>=i, 2, 3) °

Величины промежутков времени С„- в этой схеме могут регулироваться не

15 только за счет сигналов настройки у;, но и за счет подбора величины напряжения 1 о и коэффициента передачи интегратора 19, определяющих наклон прямой 1УВь, (t ) . Возможны и другие о схемы временного распределителя, например, на базе счетчика с дешифратором на три выхода и генератора опорных импульсов, выход которого подключается к входу счетчика по сигналу запуска И„

Экстраполирующий преобразователь (ЭП ) в и-м цикле экстраполяции (т.е. при nTî t(n+1)TO п работает следующим образом.

В момент времени t=nT< по шинам

1 и 2 входного кода на вход первого преобразователя 4 поступает подлежащий преобразованию код х, а на вход второго преобразователя 5 — значение

35 этого кода в предыдушем цикле экстраполяции, взятое . с обрат ным з на ком .

Одновременно по шине 3 тактовых импульсов поступает тактовый импульс

4 В„. Шина тактовых импульсов через

40 элементы ИЛИ 11 и 12 связана с вторыми входами (входами сброса приемных регистров) преобразователей 4 и

5, с управляющим входом аналогово45

ro ключа 9 обнуления интегратора 8, с вторым входом (входом возврата в исходное положение) временного распределителя 14 и с входом элемента

10 задержки. Поэтому тактовый импульс Ви устанавливает временной рас5О пределитель 14 в исходное положение, через аналоговый ключ 9 обнуляет интегратор 8, а через элементы.ИЛИ

11 и 12 и вторые входы преобразователей 4 и 5 обнуляет приемные регистры этих преобразователей. Выход элемента 10 задержки связан с третьими входами (входами приема кода на приемные регистры) преобразовате026297

10 !

1(, ) 08сhч 2(о (<, ЕСли Z, òî

5 1 лей 4 и 5 и первым входом (входом запуска) временного распределителя

14. Поэтому через небольшой промежуток времени, определяемЫЙ элементом

10 задержки и необходимый для затухания переходных процессов обнуления приемных регистров преобразователей

4 и 5, интегратора 8 и возврата временного распределителя 14 в исходное полонЖние, задержанный тактовый импульс M запускает временной распре"

))) делитель 14 и осуществляет прием

+ входных кодов х и -х „с шин 1 и 2 входного кода соответственно на приемные регистры преобразователей 4 и

5, в результате чего (после затухания соответствующих переходных процессов) на выходах преобразователей

4 и 5 формируются постоянные (в пределах каждого цикла экстраполяции) аналоговые сигналы U<=lyx„< И =

Я.

=-1 вхд < (через х)), обозначен десятичный эквивалент кода х>1, Временной распределитель 14 выра" батывает на своих выходных шинах сигл ° налы Е в моменты времени t, = nT+ а (i 1, 2, 3), где каждый из промежут" ков времени „может регулироваться в пределах от О до Т> при помощи по.даваемого извне настроечного сигнала у временного распределителя 14. В простейшем случае настроечные сигналы устанавливаются оператором перед включением ЭП в работу, в результате чего промежутки времейи Г,, С, 0 остаются постоянными s течен е всей работы ЭП.

Пусть 1„,, „=пто+ Г п где Гщ„ и минимальный из промежутков времени

С1, ьд, Г.. Тогда при nT tat ЭП работает следующим образом.

Сигнал Ц; поступает на первые входы сумматоров 6 и 7, а сигнал

У - на второй вход сумматора 6, выходной сигнал которого 0 =0„+U =

=К ьх =К (х„-х „) подается на вход интегратора 8, коэффициент передачи которого выбран равным 1/То. Выходной сигнал интегратора 8 Ui=k gx(t% 0

-nT> )/T поступает на второй вход сумматора 7, на выходе которого формируется выходной сигнал ЭП

U(4) = 0„+0<=v„+(0„+ g y (-.-ИТ,) т ;

< < (то)<« „) „И?

При 1 1 „„и выходные сигналы Z

Е и Е временного распределителя через соответствующие элементы ИЛИ

11-13 обнуляют: в момент времени

-сигнал tJ, в момент времени t <сигнал tJ ; в момент времени t+ - сигнал tJj, вызывая исключение соответствующих членов из выходного сигнала (1) ЭП. В результате вместо формулы (1) выходной сигнал ЭП описывается выражением

U(t)lip™4 )" О )) «т )ФЬ| )(() х „-„) (т < )g.) «- 3

tELHTор То+т, 3, й) где =1-пТ - время, отсчитываемое

J от начала п-го цикла экстраполяции; так называемая единичная ступенчатая функция.

Как видно, в предлагаемом ЭП вы25 модной сигнал X(t) в отличие от прототипа зависит от трех параметров 6„, "С и ь,.значения которых можно варьировать при помощ)и сигналов настройки у, у и у . Поэтому при заданной последовательности хи Форму выходного сигнала У(1) можно, менять в широких пределах.

Некоторые из возможных вариантов показаны на фиг. 3 для случая х О, 35 х, О, Ь x ) 0. Диаграмма а соответствует тому случаю, когда сигналом

Е в момент времени t =пТО+ обнуляется только сигнал U<, а сигналы

О

Е =Е =О (в схеме на Фиг. 2 этот ре» жйм будет, обеспечен, если настроеч/

we сигналы у и у взять большими, нежели максимально возможное значение выходного напряжения U ),, интегЬЬ|Х ратора 19), при этом в Формуле (3) 1 = Г=0. Диаграмма К соответствует сбросу сигналом Е в момент t =nT + о

+ только сигнала ).) (Е, =Z =.0; в Формуле. (3) 6 = Гу=0). На Фиг. 33 изображ жен случай сброса в момент t =nT +7, о 3

50, 4 только сигнала ц(Е„=2 „=О в Формуле (3) Г1 --- =О). Комбйнируя эти три основных варианта, можно конструировать выходные сигналы ЭП самой разнообразной Формы. В качестве примера на фиг. 3 . показан случай О(Ц= Г Г с

55 сТ; а на Фиг. 3 3- случай Т .с

2r 3

Технический эффект от использования предлагаемого уст рой ст ва по сра внению с известным заключается в расг

7 1026297 ширении функциональных воэможностей ., нение формы выходного сигнала полезЭП эа счет изменения в широких преде- .но в цифровых системах управления лах формы выходного сигнала ЭП в про- и контроля, позволяя значительно упцессе эксплуатации. Ъри этом сигналы ростить цифровую часть системы. настройки ЭП у, у и у, определяю- 5 Так, применение ЭП с формой выходщие форму его .выходного сигнала, мо- ного сигнала, показанной на фиг, 3 а гут меняться как. вручную (например, . в цифровом контуре угловой стабилизаперед включением ЭП в работу), так ции самолета, позволяет получить выи автоматически,(например, от устрой- игрыш в.оборудовании на 35-403 с со. ства самонастройки), что придает ЭП to,îòâåòñòâóþùèì снижением массы, габасвойства адаптации. Указанное изме- ритов и стоимости.

1026297

1 0262/7

И-еЭ

ВЙИИПИ Занаэ 4579/48

Тираж Я6. Подписмое м«юююююююеюе юаююююеюю ю

Филиал AllA "Патент", r..Ужгород,ул.Проентмая,4