11.3. Снижение методической погрешности. Введение коррекции

Недостатком рассмотренной структуры построения (рис. 11.8) является наличие методической погрешности, которая может быть существенно умень­шена при использовании схемы, приведенной в [а, с. 1043702 (СССР)].

Отсчетное устройство (рис. 11.9) имеет синусный и косинусный входы для сигналов переменного тока. Оно состоит из коммутатора квадрантов КК, бло­ков функционального преобразования напряжений БФПН1 — БФПНЗ, суммато­раи блока управленияБУ. Коммутатор квадрантов включает в себя ком­параторы К!, К2 н переключатель П. В блок БФПН1 входят резисторыоперационный усилитель ОУ1, преобразователь код —ток ПКТ1, образованный резистивной матрицей и блоком ключей. Блок БФПИ2 состоит из резисторов операционного усилителя ОУ2 и преобразователя ПКТ2, выполненного аналогично ПКТ1. В блок БФПНЗ входят резисторы операционные усилители ОУЗ, ОУ4 и преобразователь ПКТЗ. Сумматор состоит из входных резисторов и усилителя ОУ4, а блок управления БУ — из формирователя последовательности импульсов ФПИ, блока синхронизации БС и регистра

На вход преобразователя поступают сигналы

Работа ЦПУ происходит в соответствии с зависимостью

Каждая из составляющих зависимости (11.8) формируется с помощью блоков ФПН1—ФПНЗ соответственно. Синусное и косинусное напряжения а поступают на БС, на соответствующие компараторы и на переключа­ тель П.

В этом ЦПУ используется поквадрантное преобразование, реализующее ап­проксимирующую зависимость

где

Представление этой зависимости на основе синусно-косинусных функций позволило реализовать преобразование на трех ЦАП. Введение дополнитель­ного БФПН увеличивает точность преобразователя. Методическая погрешность, приведенная к диапазону составляет т. е. не превышает

Точность преобразования может быть повышена за счет формирования кор­ректирующего кода [а. с. 328497 (СССР)]. На рис. 11.10,а представлена схема такого ЦП П.

Преобразователь содержит СКВТ, синусная н косинусная обмотки кото­рого соединены с переключателем октантов ПО. Последний имеет два выхода, один из которых соединен непосредственно со входом устройства сравнения УС АЦП я через сопротивление связи —со входом суммирующего усилителяСУ, а второй через сопротивление связи соединен со вторым входом СУ, Выход СУ соединен с шиной питания ЦАП, а выход последнего подключен ко второму входу УС.

. Выход УС соединен со схемой управления переключателем СУП, содержа­щим регистр трех старших разрядов, выходы которого соединены с выходны­ми шинами преобразователя, и дешифратор кода старших разрядов, выходы которого по цепям управления соединены с ПО, Выход УС соединен также с регистром выходы старших разрядов которого соединены со входами

схемы формирователя корректирующего кода ФКК, выполненной в виде де­шифратора со схемами ИЛИ. Блоки УС, и ЦАП образуют АЦП с по­разрядным уравновешиванием.

Преобразование текущего значения углового положения вала СКВТ в код происходит за п тактов схемой формирования тактов СФТ. Число тактов п рав­но количеству разрядов преобразователя. В первых трех тактах определяется октант, в которое находится в момент преобразования вал СКВТ, т. е. опре­деляются три старших разряда СР выходного кода.

Начиная с четвертого такта работает АЦП с ЦАП в цепи обратной связи с использованием метода поразрядного уравновешивания.

Блок СУП подключает синусную обмотку СКВТ к первому входу УС в через сопротивление связи —к первому входуСУ, ко второму входу ко­торого через ПО и сопротивление связи подключается синусная обмотка СКВТ. Напряжение с выхода СУ где m —постоянный коэффициент, подается на шину питания ЦАП, выход которого со­единен со вторым входом УС.

На выходе АЦП вырабатывается код, определяемый зависимостью Эта зависимость при определенном m яв­ляется приближенной линейной аппроксимацией функции выходного кода от угла поворота б вала СКВТ. Наилучшее приближение к линейной зависимости получается при

Для получения точной линейной зависимости формируется корректирую­щий кодкоторый является функцией кода

На рис. 11.10,б показан характер зависимостей (для наглядности кривизна увеличена).

Формирование корректирующего кода Фа выполняет ФКК, на вход кото-рого поступает код нескольких СР с RG управления ЦАП. Число разрядов определяется необходимой точностью преобразования.

Код снимаемый си код снимаемый с ФКК, поступают и*

сумматор. Код суммыпоступающий по шинам, является линейнойфункцией от угла поворота вала СКВТ в пределах одного октанта. Три стар­ших разряда, поступающих по шинам СР, и младшие разряды, поступающие по шинам МР, образуют выходной код преобразователя угла поворота вала.

Для преобразования угла от 0 до 360° ПО осуществляет переключение-выводов синусной и косинусной обмоток СКВТ по сигналам управления от трех старших разрядов, поступающих с СУП. При этом в I, 3, 5-м и 7-м октаатая с выходов сумматора снимается прямой код, а во 2, 4, 6-м и 8-м октантах обратный код.

Дальнейшее совершенствование преобразователя [а. с. 922847 (СССР)! предусматривает уравновешивание входных напряжений в соответствии со еле-

дующей зависимостью:

где —напряжения, пропорциональные синусу в косинусу угла в поворота вала;— величина кода в пределах одного октанта; и — масштабные коэффициенты.

Коэффициентывыбираются таким образом, чтобы во всем диапазоне углов в пределах одного октанта угол 8 и соответствующее значение кода были равны друг другу с высокой точностью. Например, при значении ко­эффициентаравенство обеспечивается с погрешностью не более 0,00065%.

Функциональная схема устройства представлена на рис. 11.11. Преобразо­ватель угла работает следующим образом.

На выходах СКВТ формируются прямые и инверсные напряжения, про­порциональные синусу и косинусу угла поворота вала. Эти напряжения по­ступают на ПО, на первом выходе которого формируется меньшее по модулю напряжение, а на втором — большее. Работа преобразователя происходит по тактам, вырабатываемым формирователем тактов ФТ. В первые три такта фор­мируются три старших разряда выходного кода и происходит переключение напряжения на переключателе ПО. Начиная с четвертого такта, преобразова­ние производится путем поразрядного уравновешивания напряжения, действу­ющего на первом входе устройства сравнения УС, напряжением, подключен­ным к его второму входу. Уравновешивание производится в пределах ок­танта.

Если значение преобразуемого угла находится в первом октанте, то на первый вход УС подается напряжение а на второй—напряжение, соответствующее правой части соотношения (11.9).

Каждый аз ЦАП реализует функцию умножения напряжения, поданного на его опорный вход, на значение кода поданного на его цифровой вход.

Поэтому степень кода Фр на выходах последовательно соединенных ЦАП по­степенно увеличивается. В момент равенства напряжений на входах УС при значениях масштабных коэффициентов указанных выше (и получаемых в элементах масштабирования , значение кода с высокой точностью сответствует значению угла 0 поворота вала.

Три старших разряда выходного кода преобразователя снимаются с ко­довых шип блока управления БУ ПО, а младшие разряды снимаются с выхо­дов регистра управления РУ, при этом в нечетных октантах с вето снимается прямой код, а в четных — обратный. Методическая погрешность преобразова­ния не превышает