Экспоненциальный функциональный преобразователь

 

(72) АеФоуаа иэобретеииа

T. М. Трокашвили и А, М. Самтеладзе

Институт систем управления АН Грузинской ССР (71) Заявитель (5 ) ЭКСПОНКН1РИЛЬНЫй фУНКЦИОНАЛЬНЫй

БРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено gna преобразования входного аналогового сигнала в напряжение, изменяющееся по экспоненциальному закону.

Известен экспоненциальный функциональ, ный преобразователь, содержащий операционный усилитель с токоизмерительньпи резистором в цепи обратной связи, подключенный к одному входу управляемого генератора тока, ко второ,10 му входу которого подключен источник опорного напряжения, а выход генератора соединен с одноименными электродами двух логарифмирующих диодов, другой электрод одного из них соединен со входом операционного усилителя f1).

Однако этот преобразователь не обеспечивает высокой тбчностн в широком диапазоне входного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предложенноМу изобретению является преобразователь, который содержит последовательно включенные компаратор и триггер, неинвертирующий выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, и интегратор, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя и первым информационным входом первого ключа, выход которого через сглаживающий фильтр соединен с выходом преобразователя (21, Однако этот преобразователь также не обеспечивает достаточной точности в широком диапазоне изменения входного сигнала.

Цель изобретения — повышение точности работы преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что преобразо-. ватель содержит дополнительньй интегратор, вход а выход которбго,подсоединены соответственно к выходу и первому входу компаратора, первый и второй элементы И-НЕ, подключенные первыми входами к неинвертирующему выходу триггера, и второй, третий и четвертый ключи, второй информационный вход первого ключа соединен с инвертирующим выходом триггера, информационный вход второго ключа является входом преобразователя, à его управляющий вход и выход подсоединены соответственно к выходу и второму вхо. ду компаратора, информационный вход третьего ключа подключен к выходу суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выхоб90ж дом компаратора и со вторым входом первого элемента И-НЕ, подключенного выходом ко второму входу второго элемента И-НГ и к управляющему входу третьего ключа, выход которого соединен со входом основного интегратора и с выходом четвертого ключа, управляющий и информационный входы которого подключены соответственно к выходу второго элемента И-HE и выэаэду основного цйтегратора.

Блок-схема экспоненциального функционального преобразователя приведена на чертеже.

Преобразователь содержит ключ 1, компаратор

2, интегратор 3, триггер 4, элемент И-НЕ 5, суммирующий усилитель б, интегратор 7, ключ 8, сглаживающий фильтр 9, элемент И-HE 10, ключ 11 и ключ 12, Преобразователь работает следующим образом. 2О

При поступлении аналогового напряжения "Х" на вход ключа 1 компаратор 2 устанавливается в "единичное" состояние, соответствующее состоянию, при котором на выходе компаратора

2 фиксируется напряжение "Mt". Интегратор 3 вырабатывает напряжение "Mt",êîòîðîå сравнивается с величиной входного сигнала "Х" на компараторе 2. В момент равенства этих напряжений компаратор 2 перебрасывается в состояние

"0", ключ 1 запирается и интегратор 3 нашнает компенсировать напряжение - Mt". Когда на ийтеграторе 3 выходное напряжение становится больше нуля, компаратор 2 перебрасывается в "единичное" состояние, отпирается ключ 1 и процесс циклически повторяется. При этом на выходе компаратора 2 формируются прямоугольные импульсы с равной скважностью, длительность t которых пропорциональна величине входного сигнала "Х" (1 = Х/М - КХ, где К = 1/М— постоянный коэффициент), которые поступают на счетный вход триггера 4. Триггер 4 перебрасывается отрицательным фронтом каждого импульса и s момент, когда на его неинвертирующем выходе устанавливается "единичное" со-стояние, отпирается ключ 12, управляемый элементом И-HE 10, и происходит разряд интегратора 7. В момент эапирания ключа 12 отпирается ключ 11, управляемый от элемента И-НЕ 5.

При этом состоянии ключей 11 и 12 суммирующий усилитель 6 с интегратором 7 включены по схеме апериодического звена первого порядка, на выходе интегратора 7 которого формируется экспонента вида "е" — 1", при поступлении на вход усилителя б амплитуды М полки переключения компаратора 2. В этом случае длительность нарастания экспоненты 0 равна длительности t = КХ импульсов переключения.

Таким образом на выходе апериодического эве на в течение времени t длительности импульсов переключения форMHруется экспонента c .-- 1.

Последующий отрицательный фронт импульсов переключения компаратора 2 вновь перебрасывает триггер 4 в такое состояние, при котором на его неинвертирующем выходе устанавливается нулевой потенциал. В этом случае запирается ключ 11 и отпирается ключ 8, на аналоговые входы которого поступают напряжение с выхода апериодического звена е — 1 и едикх ничное положительное напряжение с инвертиру-! ющего выхода триггера 4. Просуммированнъ|й сигнал "е " поступает на вход фильтра 9. При последующем переключении триггера 4 запирается ключ 8 и на фильтре 9 фиксируется значение преобразованного напряжения. Одновременно с этим отпирается ключ 12, осуществляющий сброс интегратора 7 в исходное состояние и подготавливающий преобразователь к новому шагу преобразования.

Формула изобретения

Экспоненциальный функциональный преобразователь, содержащий последовательно включенные компаратор и триггер, неинвертирующий выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, и интегратор, выход которого соединен с первым входом суммирующего усилителя и первым информационным входом первого ключа, выход которого через сглаживающий фильтр соединен с выходом нреобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности работы преобразователя, он содержит дополнительный интегратор, вход и выход которого подсоединены соответственно к выходу и первому входу компаратора, первый и второй элементы И-НЕ, подключенные первыми входами к неинвертирующему выходу триггера, н второй, третий и четвертый ключи, второй информационный вход первого ключа соединен с инвертирующим выходом триггера, информационный вход второго ключа является входом преобразователя, à его управляющий вход и выход подсоединены соответственно к выходу и второму входу компаратора, информационный вход третьего ключа подключен к выходу суммирующего усилителя, второй вход которого соединен с выходом компаратора и со вторым входом первого элемента И-НЕ, подключенного выходом ко второму входу второго элемента И-НЕ и к управляющему входу третьего ключа, выход которого соединен со входом основного интегратора и с выходом четвертого ключа, управляющий и информационный входы которого подключены соответственно к выходу второго элемента И-НЕ и выходу основного интегратора.

690506

Составитель Г. Сорокин

Редактор Il. Зубов Техред Сжигай Корректор Н. Горват

Заказ 6486/58 Тираж 780 . - . - Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР К" 542203, кл. G 06 6 7/24, 1977.

2. Справочник по аналоговой вычислительной технике, под ред. Г. Е, Пухова, Киев, 1975, с. 186- 187, рис. 3.40 и с. 56, рис. 1.25 (прототип) .