DE1537049B2

DE1537049B2 - Digital-analog-umsetzerschaltung zur lieferung von analogspannungen, die funktionen eines durch digitale eingangssignale dargestellten winkels sind

Info

Publication number: DE1537049B2
Application number: DE1967C0042777
Authority: DE
Inventors: Jean; Bonnal Andre; Paris Girault
Original assignee: CSF-Compagnie Generale de Telegraphie Sans FiI, Paris
Priority date: 1966-07-05
Filing date: 1967-07-04
Publication date: 1977-02-10
Also published as: FR1500892A; GB1174688A; US3566393A; DE1537049A1

Description

Us₁ _ Ue₁ Q₁ (1 + β Q₂) Us₂ ~ Ue₂ Q₂ (1 + β Q₁) '

worin Q₂ der Komplementwinkel des Winkels θι und β ein Parameter sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaltungszweige vorgesehen sind, von denen jeder einen digital gesteuerten linearen Decoder mit konstanter Impedanz (Z_c) enthält, der einen Analogspannungseingang, einen Analogspannungsausgang und digitale Steuereingänge für die Steuerung seines Übertragungsfaktors aufweist, daß jeder Schaltungszweig ferner einen Rechenverstärker enthält, dessen Ausgang mit dem Analogspannungseingang des im gleichen Schaltungszweig liegenden Decoders verbunden ist, daß den digitalen Steuereingängen der beiden linearen Decoder digitale Eingangssignale zugeführt werden, welche den Winkel 0i bzw. den Winkel Θ2 darstellen, daß die digitalen Decoder so ausgeführt sind, daß sie unter der Steuerung durch die digitalen Eingangssignale den Übertragungsfaktor kQ\ bzw. k Q₂ annehmen, wobei k eine Konstante ist, daß der Eingang des einen Rechenverstärkers jeweils über einen Widerstand mit dem ersten Eingang der Umsetzerschaltung, mit seinem eigenen Ausgang und mit dem Ausgang eines der beiden Decoder verbunden ist, daß der Ausgang des anderen Rechenverstärkers mit dem zweiten Eingang der Umsetzerschaltung, mit seinem eigenen Ausgang und mit dem Ausgang des anderen Decoders verbunden ist, und daß die Analogspannungsausgänge der beiden Decoder die Ausgänge der Umsetzerschaltung sind.

2. Umsetzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der .Eingang jedes Rechenverstärkers mit dem Ausgang des im gleichen Schaltungszweig liegenden Decoders verbunden ist.

3. Umsetzerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang jedes Rechenverstärkers mit dem Ausgang des im anderen Schaltungszweig liegenden Decoders verbunden ist.

4. Umsetzerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Steuereingänge von wenigstens einem der Decoder (n—2) Klemmen aufweisen, wobei π eine ganze Zahl ist, die größer als 2 ist, daß diese Klemmen die (n—2) Binärziffern des einen Winkels α darstellenden codierten digitalen Signals zugeführt werden, und daß der Decoder einen zusätzlichen Eingang aufweist, dem eine zusätzliche Binärziffer so zugeführt wird, daß dem Decoder bei dem einen Wert dieser zusätzlichen Binärziffer der Verstärkungsfaktor k α und beim anderen Wert der zusätzlichen Binärziffer der Verstärkungsfaktor k(<x+oco/2") erteilt wird, je nachdem, ob der Winkel α dem dem Decoder zugeordneten Winkel Θ oder dem Winkel θ—<Xo/2" entspricht, wobei α, Θ und oco in den gleichen Einheiten ausgedrückt sind und
rechten Winkeln entspricht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Digital-Analog-Umsetzerschaltung zur Lieferung von Analogspannungen, die Funktionen eines durch digitale Eingangssignale dargestellten Winkels sind, mit zwei Spannungseingängen, denen Eingangsspannungen Lfei bzw. Ue₂ zugeführt werden, Spannungsausgängen, an denen Ausgangsspannungen Us\ bzw. Us₂ abgegeben werden, und mit zwei Decodern, deren Übertragungsfaktoren durch die einen zwischen 0° und 90° liegenden Winkel Θι darstellenden digitalen Eingangssignale derart gesteuert werden, daß für die Ausgangsspannungen die folgende Beziehung gilt:

IZs₁
Us₇

Ue-,

(l+ß&₂)
(1 + β Q₁)

worin Θ₂ der Komplementwinkel des Winkels 0i und β ein Parameter sind.

Wenn in der zuvor angegebenen Gleichung β geeignet gewählt wird (nämlich gleich 6,165/10³, wenn 0i und Θ2 in Graden ausgedrückt sind), ist das Verhältnis:

gleich dem Ausdruck

Q₂ ί+βθ,

tg01+6.

Darin ist ε ein Glied, das sich mit dem Wert von ©i ändert, dessen Absolutwert jedoch kleiner als 1,8 Bogenminuten bleibt. Die Genauigkeit kann verbessert werden, wenn β mit 0i veränderlich gemacht wird.

Wenn man das Glied ε vernachlässigt, können die Spannungen Us\ und Us₂ folgendermaßen geschrieben werden:

Us₁ = Ue₁K(Q₁)Sm Q₁, Us₂ = IZ

worin K(Qi) von θι abhängt.

Eine Umsetzerschaltung der eingangs angegebenen Art liefert also Ausgangsspannungen, die näherungsweise dem Sinus bzw. dem Cosinus eines durch digitale Signale dargestellten Winkels proportional sind. Die Schaltung wirkt also ähnlich wie ein Funktionsdrehmelder (Resolver), jedoch mit dem Unterschied, daß bei einem Resolver der Winkel durch die Winkelstellung einer Welle gegeben ist, während er bei der Umsetzerschaltung durch digitale Signale dargestellt ist.

Eine solche Digital-Analog-Umsetzerschaltung kann daher vorteilhaft als Geber in Drehmeldersystemen immer dann eingesetzt werden, wenn der zu übertragende Winkel durch digitale Signale dargestellt ist, die beispielsweise von einem Speicher oder Aufzeichnungsträger stammen können.

Bei solchen Drehmeldersystemen erscheint die Winkelabhängigkeit des Faktors K(Qi) nur als Änderung der Steifigkeit der Kopplung; sie wirkt sich nicht

so daß die Spannung und der nach Masse fließende Strom am Eingang 10 praktisch Null sind. Daraus folgt:

Us₁

= 0

(2)

Dies ergibt unter Berücksichtigung der Gleichung (1):

Us₁ Ue₁

Jk

β Θ,

Ι+βΘ,

β = k

R₂

Der zweite Schaltungszweig, der für den Betrieb mit einer Eingangsspannung Ue₂ und einem digitalen Eingangssignal P₂ bestimmt ist, wobei das digitale Eingangssignal aus den Bits d$ bis d„ besteht, und entweder den Winkel Q₂ oder den Winkel 02-36O^o/2" darstellt, ist dem ersten Schaltungszweig gleich, mit der Ausnahme, daß der lineare Decoder geringfügig von dem linearen Decoder des ersten Schaltungszweigs verschieden sein kann, wenn P_x den Winkel Q_x und P₂ den Winkel 02—360°/2ⁿ darstellen, oder wenn umgekehrt P_x den Winkel 0i -360°/2" und P₂ den Winkel 0₂ darstellen. Diese beiden Fälle sind besonders interessant, weil J₃ bis d„ dann mit den Bits b$ bis b„ identisch sind, die zu den Bits b$ bis b_n komplementär sind.

Der zweite Schaltungszweig gibt somit eine Ausgangsspannung Us₂ ab, für die gilt:

U S-, Rn β Θ-,

Ue₂ R₁ 1 + β Θ₂ '

worin β den gleichen Ausdruck wie zuvor entspricht, so daß gilt:

Us₁ _ Ue₁ 0j_ ί+βΘ₂

~e>2~ ι + ß ©ι

Us₂

Ue₁

F i g. 2 zeigt drei mögliche Arten von linearen Decodern mit konstanten Ausgangsimpedanzen Z₀, die in jedem der beiden Schaltungszweige der zuvor beschriebenen Schaltung verwendet werden können. Bei der Ausführungsform von F i g. 2a werden Schalter /3 bis I_n jeweils durch eine der Binärziffern fc bis b_n bzw. dk bis d„ gesteuert.

Je nachdem, ob die steuernde Ziffer bi bzw. d-, den Wert 0 oder den Wert 1 hat, verbindet der Schalter I₁ (i zwischen 3 und ri) den bewerteten Widerstandd 2'- ³R entweder mit dem Eingang 7, der auf einem konstanten Gleichspannungspotential Uo gehalten wird und für die Betriebsfrequenz des Decoders an Masse liegt, oder mit dem Eingang 8, der die Eingangsspannung U_x in bezug auf das Potential Uo empfängt.

Das andere Ende jedes Widerstands 2'~⁵R ist mit dem Ausgang 9 verbunden, der die Ausgangsspannung U₅ liefert.

Der Schalter I₂ verbindet einen zusätzlichen Widerstand 2"-³A entweder mit dem Eingang 7 oder mit dem Eingang 8 in Abhängigkeit davon, ob das digitale Eingangssignal den Winkel Qj (j= 1 oder 2) oder den Winkel Qj-360°/2" darstellt, denn dieser zusätzliche Widerstand komponsiert den fehlenden Teil des digitalen Eingangssignals. In F i g. 2 sind mechanische Schalter der Klarheit wegen dargestellt, doch können natürlich elektromechanische oder elektronische Schalter vorteilhaft verwendet werden.

F i g. 2b zeigt einen sogenannten Abzweig-Decoder (Leiternetzwerk-Decoder).

Die Schalter h bis /„ und I₂ werden in der gleichen Weise wie zuvor betätigt. Jedoch haben alle mit Hilfe der Schalter I₃ bis /„ umgeschalteten Widerstände den gleichen Wert 2R, und sie sind miteinander über Widerstände des Werts R verbunden. Der mit Hilfe des Schalters I₂ geschaltete zusätzliche Widerstand hat den Wert 2R.

Fig.2c zeigt einen kombinierten Decoder (»compound decoder«). Bei dem dargestellten Beispiel sind die umgeschalteten Widerstände zu Gruppen von jeweils 3 Binärziffern zusammengefaßt. Damit jede Gruppe die gleichen Widerstände R, 2R und 4R enthält, müssen die Kopplungswiderstände zwischen den Gruppen, wie sich berechnen läßt, den Wert 7R/2 haben. Der durch den Schalter I₂ umgeschaltete zusätzliche Widerstand hat den Wert AR.

Der Decoder von F i g. 2a ist der einfachste, er weist aber den Nachteil auf, daß hohe Widerstandswerte 2"~³R benötigt werden, die schwierig zu erzielen sind.

Deshalb werden die Decoder von Fig.2b und 2c

vorgezogen, wobei insbesondere der kombinierte Decoder von F i g. 2c einen Kompromiß zwischen der Zahl der benötigten Widerstände und dem größten erforderlichen Widerstandswert ergibt.

Wenn natürlich beispielsweise P_x stets den Winkel 0i darstellt, können der Schalter I₂ und das davon umgeschaltete zusätzliche Schaltungselement fortgelassen werden, und wenn P_x stets den Winkel 0i —360°/2" darstellt, wird zwar das zusätzliche Schaltungselement beibehalten, doch braucht ihm kein Schalter zugeordnet zu werden.

F i g. 3 zeigt das Schaltbild eines ersten Anwendungsbeispiels der Umsetzerschaltung für den Aufbau eines völlig statischen Drehmeldergebers.

Im allgemeinen muß ein Drehmeldergeber über eine Zweidrahtverbindung Spannungen liefern, die den Werten sin 0 und cos θ proportional sind, wobei 0 der zu übertragende Winkel ist und zwischen 0° und 360° liegen kann.

In digitaler Form wird ein solcher Winkel folgendermaßen ausgedrückt:

0 = 360 Σ

fl|--2-' = 0o

03-

Darin ist 03 ein Winkel, der kleiner als 90° ist und durch die Binärziffern a$ bis a„ gegeben ist, während a_x und a₂ die Binärziffern sind, die den Quadranten kennzeichnen, in welchem der Winkel 0 enthalten ist.

Die nachfolgende Tabelle zeigt, wie die Werte von sin 0 und cos 0 aus den Werten von sin Θ3 und cos Θ3 und den Werten der Binärziffern a_x und a₂ abgeleitet werden.

sin θ

cos β

0	0	03	sin 03	COS 03
0	1	90 + 03	COS 03	— sin 03
1	0	180 + 03	— sin 03	— COS 03
1	1	270 + 03	— COS 03	sin 03

Der Drehmeldergeber von Fig.3 enthält zwei Schaltungszweige 24 und 25, die in gleicher Weise wie der Schaltungszweig von F i g. 1 ausgeführt sind, wobei jeder der Decoder einen durch einen Schalter geschalteten zusätzlichen Widerstand enthält, wie bei der Beschreibung von F i g. 2 erläutert wurde.

auf die Genauigkeit des Systems aus, da die Drehrnelderinformation durch die Tangensfunktion gegeben ist, also durch den Quotient aus der Sinusfunktion und der Cosinusfunktion, aus dem sich der Faktor K(Qi) eliminiert

Eine Digital-Analog-Umsetzerschaltung der eingangs angegebenen Art mit zwei Decodern, in Form von Netzwerken aus bewerteten Widerständen, die mit Hilfe von durch die digitalen Eingangssignale gesteuerten Schaltern parallel geschaltet werden, ist in der älteren Patentanmeldung P 13 02 155.1-31 vorgeschlagen worden. Bei dieser Umsetzerschaltung sind die geschalteten Klemmen der Netzwerkwiderstände, deren Schalter geschlossen sind, mit Masse verbunden, während die geschalteten Klemmen der Netzwerkwiderstände, deren Schalter offen sind, in der Luft hängen. Jedes Netzwerk hat daher eine veränderliche Impedanz und bildet deshalb einen nichtlinearen Decoder. Ferner sind die in der Luft hängenden Klemmen der Netzwerkwiderstände durch unvermeidliehe Streukapazitäten mit Masse gekoppelt, wodurch die maximale Betriebsfrequenz der Netzwerke für einen gegebenen Genauigkeitsgrad begrenzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Digital-Analog-Umsetzerschaltung der eingangs angegebenen Art mit erhöhter Genauigkeit und erweitertem Frequenzbereich.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwei Schaltunszweige vorgesehen sind, von denen jeder einen digital gesteuerten linearen Decoder mit konstanter Impedanz enthält, der einen Analogspannungseingang, einen Analogspannungsausgang und digitale Steuereingänge für die Steuerung seines Übertragungsfaktors aufweist, daß jeder Schaltungszweig ferner einen Rechenverstärker enthält, dessen Ausgang mit dem Analogspannungseingang des im gleichen Schaltungszweig liegenden Decoders verbunden ist, daß den digitalen Steuereingängen der beiden linearen Decoder digitale Eingangssignale zugeführt werden, welche den Winkel Θι bzw. dem Winkel Θ2 darstellen, daß die digitalen Decoder so ausgeführt sind, daß sie unter der Steuerung durch die digitalen Eingangssignale den Übertragungsfaktor k Θι bzw. k Θ2 annehmen, wobei k eine Konstante ist, daß der Eingang des einen Rechenverstärkers jeweils über einen Widerstand mit dem ersten Eingang der Umsetzerschaltung, mit seinem eigenen Ausgang und mit dem Ausgang eines der.beiden Decoder verbunden ist, daß der Ausgang des anderen Rechenverstärkers mit dem zweiten Eingang der Umsetzerschaltung, mit seinem eigenen Ausgang und mit dem Ausgang des anderen Decoders verbunden ist, und daß die Analogspannungsausgänge der beiden Decoder die Ausgänge der Umsetzerschaltung sind.

Digitale lineare Decoder mit konstanter Impedanz sind an sich in verschiedenen Ausführungen bekannt; bei ihnen werden die Netzwerkwiderstände zwischen zwei auf verschiedenen Potentialen liegenden Klemmen umgeschaltet, so daß die Umschaltungen mit konstanter Impedanz von niedrigem Wert durchgeführt werden können. Dadurch werden die Schwierigkeiten vermieden, die durch die hohe Impedanz der unterbrochenen Widerstandszweige in der zuvor erwähnten älteren Umsetzerschaltung auftreten. Die Erfindung macht es durch die angegebenen besonderen Rückkopplungen möglich, die erforderlichen Beziehungen zwischen den Eingangsspannungen und Ausgangsspannungen mit solchen linearen Decodern zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Teils der Digital-Analog-Umsetzerschaltung nach der Erfindung,

F i g. 2 verschiedene Ausführungsformen von linearen Decodern, die bei der erfindungsgemäßen Umsetzerschaltung verwendet werden können,

Fig.3 eine Ausführungsform eines Drehmeldergebers mit einer Umsetzerschaltung nach der Erfindung und

Fig.4 das Blockschaltbild eines digital gesteuerten Systems zur Steuerung der Stellung einer Welle mit einer über Kreuz gekoppelten Ausführungsform der Umsetzerschaltung nach der Erfindung.

Die vollständige Digital-Analog-Umsetzerschaltung enthält zwei Schaltungszweige, von denen der eine Schaltungszweig die Spannung Ue\ empfängt und die Spannung Us\ abgibt, während der zweite Schaltungszweig die Spannung Uei empfängt und die Spannung Us2 abgibt.

F i g. 1 zeigt den ersten dieser beiden Schaltungszweige mit dem ersten Eingang der Umsetzerschaltung, der die Klemmen 3 und 4 aufweist, sowie mit dem ersten Ausgang der Umsetzerschaltung, der die Klemmen 5 und 6 aufweist, wobei die Klemmen 4 und 6 an Masse liegen.

Der Eingang 10 eines Rechenverstärkers 1 ist über einen Widerstand R\ mit der Klemme 3 verbunden, während sein Ausgang mit dem Spannungseingang eines linearen Decoders 2 verbunden ist, dessen Ausgang an die Klemme 5 angeschlossen ist. Der Eingang 10 des Verstärkers 1 ist mit dessen Ausgang über einen Widerstand R3 und mit der Klemme 5 über einen Widerstand /?2 verbunden.

Der lineare Decoder 2 hat eine konstante ohmsche Ausgangsimpedanz Z_c\ er besitzt einen Digitaleingang zum Empfang eines codierten binären Signals Pi, das aus Bits Ö3 bis b„ besteht, die irgendeinen zwischen 0° und 90° enthaltenen Winkel Θι darstellen, also:

B₁ = 360 'Σ M"''

i= 3

oder den gleichen Winkel verringert um 360° 12".

Der lineare Decoder ist so aufgebaut, daß ihm durch das codierte binäre Signal P\ in jedem Fall der Übertragungsfaktor kQ\ erteilt wird, worin k eine Konstante ist. Der Decoder gibt also in jedem Fall eine Ausgangsspannung Us\ ab, die gleich der ihm zugeführten Eingangsspannung Ui, multipliziert mit dem durch das codierte binäre Signal P\ bestimmten Übertragungsfaktor kΘ ι ist:

Us_x = k®\ ■ Uu

Die ganze Anordnung arbeitet somit in folgender Weise:

An die Klemmen 3 und 4 wird eine Eingangswechselspannung Ue\ angelegt, die am Eingang des Decoders 2 eine Spannung Ui hervorruft, so daß der Decoder die folgende Ausgangsspannung abgibt:

Us₁ = Jk-O₁- Ue₁

Da der Verstärker 1 ein Rechenverstärker ist, sind sein Verstärkungsfaktor und das Produkt des Verstärkungsfaktors mit seiner Eingangsimpedanz sehr groß,

Die Bezugsspannung Ur wird zwischen den Klemmen 210 und 211 der Primärwicklung eines Transformators 21 angelegt. Die Sekundärwicklung des Transformators 21 hat eine mit Masse verbundene Mittelanzapfung, und die zwischen den Klemmen 212 bzw. 213 und Masse abgegriffenen Spannungen sind gleichphasig bzw. gegenphasig mit der Spannung Ur.

Der Eingang des Schaltungszweigs 24 wird durch den Kontaktarm 220 eines mit einem Steuereingang 221 versehenen Schalters 22 entweder mit der Klemme 212 oder mit der Klemme 213 verbunden. Der Schaltungszweig 24 ist mit digitalen Steuereingängen 240 und 241 zur Steuerung des darin enthaltenen linearen Decoders des Netzwerkes 24 versehen.

Der Eingang des Schaltungszweigs 25 wird durch den Kontaktarm 230 eines mit einem Steuereingang 231 versehenen Schalters 23 entweder mit der Klemme 213 oder mit der Klemme 212 verbunden. Der Schaltungszweig 25 ist mit digitalen Steuereingängen 250 und 251 zur Steuerung des darin enthaltenen linearen Decoders versehen.

An den Ausgängen 242 und 252 sollen eine sin Θ-Spannung bzw. eine cos Θ-Spannung abgenommen werden.

Die verschiedenen binären Steuerziffern werden mit Hilfe einer logischen Schaltung aus den Binärziffern a\ bis a„ abgeleitet, die den zu übertragenden Winkel Θ darstellen. ■

Unter Bezugnahme auf die zuvor angegebene Tabelle arbeitet diese Schaltung in folgender Weise:

Jeder der Schaltungszweige 24 und 25 hat Spannungen zu liefern, deren Amplituden je nach dem Wert der Binärziffer a₂ dem Wert sin Θ3 oder dem Wert cos Θ3 proportional sind; d. h., daß der den Übertragungsfaktor des Decoders des Schaltungszweigs 24 steuernde Winkel 0i entweder dem Winkel Θ3 oder dem Winkel 90° — Θ3 gleich sein muß, je nachdem, ob a₂ den Wert 0 oder den Wert 1 hat. Zu diesem Zweck werden die Schalter /3 bis I_n im Decoder des Schaltungszweigs 24 jeweils durch eine der Binärziffern

i— ar a₂ + ar a₂

45

gesteuert, und der Schalter I₂ dieses Decoders wird durch die Binärziffer a₂ gesteuert.

In gleicher Weise werden der Decoder des Schaltungszweigs_25 und dessen Schalter I₂ durch die Binärziffern 6/bzw. a₂ gesteuert.

Das richtige Vorzeichen + oder — für die Spannungen an den Ausgängen 242 und 252 entsprechend der obenstehenden Tabelle wird dadurch erhalten, daß den Eingängen der Schaltungszweige 24 und 25 Spannungen zugeführt werden, die entweder gleichphasig oder gegenphasig mit der Spannung Ur sind. Zu diesem Zweck wird der Schalter 22 durch die Binärziffer a\ gesteuert, und der Schalter 23 wird durch die Binärziffer c gesteuert, wobei c gleich dem Ausdruck T\ · T₂ + a\ ■ a₂'ist.

In der Darstellung von F i g. 3 sind die beiden Schalter 22 und 23 in der Stellung für das »positive Vorzeichen« gezeigt, d. h., daß angenommen wird, daß der Winkel Θ im ersten Quadranten liegtfai = O, a₂ = 0). Die an den Ausgängen 242 und 252 abgenommenen Spannungen haben, die Werte Κ(Θή Ur sin Θ bzw. K{®\) Ur cos β, wobei Κ(Θ\) eine Funktion von 0i ist.

Wenn eine Dreidraht-Drehmelderverbindung benötigt wird, ist es nur erforderlich, die Ausgänge 242 und 252 mit einem sogenannten Scott-Transformator zu verbinden, der die Umsetzung von Zweiphasenspannungen in Dreiphasenspannungen und umgekehrt ermöglicht.

F i g. 4 zeigt eine Ausführungsform einer digital gesteuerten Anordnung zur Einstellung einer Welle, bei welcher eine Abänderung der Digital-Analog-Umsetzerschaltung nach der Erfindung verwendet wird, wobei der Ausgang des ersten linearen Decoders mit dem Eingang des zweiten Rechenverstärkers und der Ausgang des zweiten linearen Decoders mit dem Eingang des ersten Rechenverstärkers verbunden sind.

Zwei gegenphasige Spannungen gleicher Amplitude werden an den Klemmen der mit einer an Masse liegenden Mittelanzapfung versehenen Sekundärwicklung eines Transformators 40 abgegriffen. Diese Klemmen sind mit einer Wählschaltung 41 verbunden, die durch die ihrem Steuereingang 410 zugeführten Binärziffern a_t und a₂ gesteuert wird. Diese Binärziffern a\ und a₂ sind die Ziffern des größten Stellenwerts in einer Ziffernfolge a\ bis a„, die einen Winkel Θ darstellt, der beispielsweise von einem Speicherregister geliefert wird. Es gilt wieder 0 = 0o + 03, wobei ©3 durch die Ziffern a₃ bis a„ dargestellt ist. Die Ausgänge der Wählschaltung 41 sind mit den Statorwicklungen 420 und 421 eines Resolvers 42 verbunden. Die Rotorwicklungen 422 und 423 des Resolvers 42 sind mit den Eingangswiderständen 43 bzw. 44 einer Digital-Analog-Umsetzerschaltung der zuvor beschriebenen Art verbunden.

Der Widerstand 43 ist mit einem Rechenverstärker 45 verbunden, der mit seinem Gegenkopplungswiderstand 47 dargestellt ist.

Der Ausgang des Rechenverstärkers 45 ist mit einem linearen Decoder 51 verbunden, der durch die seinem Eingang 510 zugeführten Binärziffern a₃ bis a„ so gesteuert wird, daß er den Verstärkungsfaktor IcQ₃ hat. Dieser Decoder benötigt kein von einem Schalter I₂ betätigtes zusätzliches Schaltungselement (Fig.2), da er stets durch das den Winkel 03 darstellende digitale Eingangssignal P\ gesteuert wird.

In gleicher Weise ist der Widerstand 44 mit einem Rechenverstärker 45 verbunden, der mit einem Gegenkopplungswiderstand 48 versehen ist Der Ausgang des Rechenverstärkers 46 ist mit einem linearen Decoder 52 verbunden, der durch die Binärziffern äi bis T_n so gesteuert wird, daß er einen Verstärkungsfaktor k (90 — Θ3) hat. Da dieses digitale Eingangssignal /ξ. stets den Winkel 90°-0₃-360°/2" darstellt, enthält der Decoder 52 das zusätzliche Schaltungselement, welches das fehlende Glied 360° /2" kompensiert, doch ist natürlich kein Schalter I₂ (F i g. 2) erforderlich.

Die Gegenkopplungskreise zwischen den Ausgängen 51 und 52 der bei der Anordnung von Fig.4 verwendeten Umsetzerschaltung und den Eingängen dieser Schaltung sind gekreuzt, denn der Widerstand 49 ist zwischen dem Ausgang des Decoders 52 und dem Eingang des Rechenverstärkers 45 angeschlossen, während der Widerstand 50 zwischen dem Ausgang des Decoders 51 und dem Eingang des Rechenverstärkers 46 angeschlossen ist.

Die Ausgänge der Decoder 51 und 52 sind mit den Klemmen der Primärwicklung eines Transformators 53 verbunden, dessen Sekundärwicklung zu einem Verstärker 54 eine Spannung liefert, welche der Differenz der an die Primärwicklung angelegten Spannungen Us\ und Us₂ proportional ist.

609 586/327

Die Ausgangsspannung des Verstärkers 54 steuert einen Motor 55, welcher die Welle 424 des Resolvers 42 in eine Winkelstellung 0_e in bezug auf eine feststehende Bezugsachse einstellt. Ein Generator 56, dessen Welle fest mit der Welle des Motors 55 verbunden ist, ergibt eine stetige Dämpfung der gebildeten Regelschleife.
Diese Anordnung arbeitet in folgnder Weise:
Die Binärziffern a\ und a₂ bestimmen den Quadranten, in welchem der Winkel des Resolvers eingestellt werden soll, in dem sie die durch den Stator gebildete Bezugsachse um ein Vielfaches von 90° verändern. Die Wicklungen 422 und 423 liefern somit die Spannungen

Ue3= Vcos β ^bzw. Ue₂ = Vsin Θ es,

wobei der Winkel Θ ez weniger 90° die gleiche Beziehung zu dem Winkel Θ e hat, wie der Winkel 0₃ zu dem Winkel Θ.

Wenn die Regelschleife tätig war, d. h. das Fehlerglied ε zwischen den Ausgangsspannungen Us\ und Us₂ der Decoder 51 und 52 vernachlässigbar ist, ist die Bedingung Us\ = Us₂ erfüllt.

Wenn also der Wert der Kopplungswiderstände richtig gewählt wird, können die gleichen Beziehungen zwischen Us\ und Lfei einerseits und zwischen Us₂ und Ue₂ anderseits erhalten werden, wie bei der ersten Ausführungsform der Umsetzerschaltung nach der

10

Erfindung; d. h., daß bei Vernachlässigung des Fehlerglieds ε in der Näherung

= tg 6J₁ + ε

cos Oe₁ sin O₁

O₂ 1+/Si
folgendes erhalten wird:
Us₁ _ Ue₁ Us₂ Ue₂ * sin Oe₁ cos O₁

Da ferner Us\ = Us₂ gilt:

sin O₁ cos Oe₁ = sin Oe₁ cos O₁,
d.h.

sin (O₁ — Oe₁) = 0

O₁ = Oe₁.

Die Winkelstellung Qe der Welle 424 bildet also den Winkel β mit großer Genauigkeit nach.

Diese Ausführungsform der Schaltung mit Kreuzkopplung eignet sich jedoch nicht für alle Fälle.

Durch Berechnung läßt sich zeigen, daß diese Schaltung außer in dem Fall, in welchem sie einen Teil eines Regelsystems bildet, in dem die Regelabweichung dem Ausdruck Us— Us₂ entspricht, beispielsweise auch dann geeignet ist, wenn Ue\ gleich Ue₂ ist und Phasenumkehrschaltungen in Serie mit den beiden Kreuzkopplungswiderständen geschaltet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digital-Analog-Umsetzerschaltung zur Lieferung von Analogspannungen, die Funktionen eines durch digitale Eingangssignale dargestellten Winkels sind, mit zwei Spannungseingängen, denen Eingangsspannungen Ue\ bzw. Ue₂ zugeführt werden, Spannungsausgängen, an denen Ausgangsspannungen Us\ bzw. Us₂ abgegeben werden, und mit zwei Decodern, deren Übertragungsfaktoren durch die einen zwischen 0° und 90° liegenden Winkel 0i darstellenden digitalen Eingangssignale derart gesteuert werden, daß für die Ausgangsspannungen die folgende Beziehung gilt: