Генератор логарифмической функции

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1, /7 у Ф

- ."/ (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.12.76 (21) 2433525!18 24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

/ (5! )М. Кл .

G 06 G 7/24

Гесударствеикый комитет

СССР ае делам изобретений н открытий

ОпУбляковано 05.02.80. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 15.02.80 (5З) УДК 681.335 (088.8) (72) Автор изобретения

10. П..Сердюков (7l ) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ЛОГ4РИФМИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ

Изобретение относится к области электрических вычислительных устройств и может быть использовано в вычислительных машинах.

Одно из известных устройств, предназначенных для генерирования логарифмической функции содержит генератор прямоугольных импульсов, компаратор, интегратор (1l .

Это устройство имеет низкую точность воспроизведения логарифмической функции.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является генератор логарифмической функции, мдержащий генератор пилообразного напряжения, к входу которого подключен хронизатор, соединенные последовательно компаратор, ключевой эле15 мент, зарядно-разрядный блок, выход которого подключен ко входу накопительного элемента, повторитель напряжения, выходной интегратор;, источник опорного напряжения, к вйходу ко26 торого подключен делитель напряжения (2).

Это устройство также имеет сравнительно невысокую точность работы.

Целью изобретения — повышение точности.

Предложенное устройство отличается от известных тем, что в него введены перемножитель и блок задержки, вход которого соединен с выходом хронизатора, а выход подключен ко входу запуска выходного интегратора, сигнальный вход которого соединен с выходом повторителя напряжения и с одним входом перемножителя, другой вход которого присоединен к выходу генератора пилообразного напряжения, ко входам компаратора подключены выходы соответственно перемножите| ля и делителя напряжения, вь|ход накопительного элемента соединен со входом повторителя напряжения, выход источника опорного напряжения подключен к дополнительным входам генератора пилообразного напряжения и повторителя напряжения.

Функциональная схема предложенного генератора логарифмической функции изображена на чертеже, где обозначены хронизатор 1, источник опорного напряжения 2, генератор пилообразного напряжения 3, перемножитель 4, делитель напряжения 5, комларатор 6, ключевой элемент 7, зарядно-разрядный блок 8, на о

0з=т т

Ъ где 0з — напряжение на выходе генератора пи-. лообразного напряжейия, Ео — напряжение источника опорного напряжения 2;

Тэ — постоянная времени времязадающей цепи генератора пилообразного напряжения 3.

Выходное напряжение выходного интегратора 12 за время действия импульса с хронизатора 1: +

2С J(12 а. где 0,1 — выходное напряжение выходного интегратора 12;

С з — зарщхная емкость выходного интегратора 12;

1эар зарядный ток.

Учтем, что:

« "Вх(+ (3) .

Ъсф й„. где 0вх(т) — напряжение сйгнала, поступающее на сигнальный вход выходного интегратора 1 2; . То есть зарядный ток является функцией

40 времени.

Тогда выражение (2) можно записать с учетом выражения (3) как

fu,„< )at (<)

112 12 35

Таким образом, напряжение выходного интегратора 12, т. е. его форма и параметры, определяются напряжением, поданным иа сигнальный вход, а длительность — действием импульса управления от хронизатора 1.

S0

Для определения закона изменения напряжения в цепи сигнального входа выходного инте20 гратора 12 рассмотрим процесс его формирования.

Выходное напряжение генератора пилообраэ 55 ,ного напряжения 3, описываемое вйражением (1), поступает на вход перемножителя 4 и на его выходе формируется сигнал;

04 010 03 (я

3 71441 копительный элемент 9, повторитель напряжения 10, блок задержки 11, выходной интегратор 12.

Устройство работает следующим образом.

До момента поступления импульса запуска с хронизатора 1 на выходах генератора пилообразного напряжения .3, зарядно-разрядного блока 8, наконительного элемента 9, выходного интегратора 12 и повторителя напряжения

10 напряжение равно "нулю™. 10

В момент поступления аапускаюшего импульса с хронизатора 1 на выходе генератора пилообразного напряжения 3 формируется напряжение: о ц

4 Т (9)

Иэ вышесказанного следует, что перемножитель 4, компаратор 6, ключевой элемент 7, зарядно-разрядный блок 8 с накопительным элементом 9, повторитель напряжения 10 — через

6 где 04 выходное напряжение перемножителя 4;

U p — выходное напряжение повторителя напряжения 10.

С учетом выражения (1) запишем:

Ео

04 = 0>o т, (e}

Выходное напряжение перемножителя 4 подается на вход компаратора 6, на выходе кото,рого напряжение может принимать значения: пор

+Е, пРи 04 ) Епо

Ug = 0, при 0 E

4 пор

-Е, пРи U4 (Епор .где Ue — выходное напряжение компаратора 6;

+Е -Е

Е; -Е, Π— значения выходного напряжения компаратора 6 в зависимости от соотношения входного сигнала с порогом сравнения.

Выходное напряжение компараторов через ключевой элемент 7 управляет зарядно-разрядным блоком 8, на выходе которого включен накопительный элемент 9, таким образом, что при выходном напряжении перемножителя 4, большем порога срабатывания компаратора 6 (см. выражение (7), напряжение на накопительном элементе 9 уменыдается вследствие его разряда через эарядно-разрядный блок 8.

При выходном напряжении перемножителя 4 меньшем порога срабатывания компаратора 6, напряжение на накопительном элементе 9 увеличивается благодаря заряду через зарядно-разрядный блок 8. При равенстве выходного на-пряжения перемножителя 4 величине порога срабатывания компаратора 6 напряжение на накопительном элементе 9 остается постоянным.

Вышесказанное можно записать в виде:

Uq = Ео11-exp(- — T)1, при Ua (О

1 1 = U = Canst, при Ua = О щ

U9 = U9 exp (-. a ),ïðè0a)0

Т9 б (8) где U> — напряжение на накопительном элементе 9;

T9 — постоянная в ремени зарядно-разряд,ного блока 8; та — момент времени сравнения.

У 1апряжение на выходе повторителя напряжения 10 1эавно напряжению яа накопительном элементе 9.С учетом этого и выражений (6) и (8) можно записать: пРР з (11)

10 E

К . 15

1 1 о

1 (12) .

Ее,р т«

Ео

С учетом того, что с выхода повторителя напряжения 10 поступает напряжение на сигналь-20 ный вход выходного интегратора 12 и, имея в виду выражение (4), можно записать:

К c3t К где Т 1, — постоянная времени выходного интегратора 12.

Выражение {14) можно записать в виде: (живых = U(2 = m fnf (б1

Гает =ея Ъ К

Т

Eo

Таким образом, при поступлении импульса запуска от хронизатора 1, на выходе повторителя напряжения 10 установится напряженйе за время определяемое постоянной времени зарядно-разрядного блока 8. Постоянная времени этого блока выбирается малой, так как вмомент появления запускающего импульса напряжение на выходе повторителя напряжения 1О равно нулю и напряжение на выходе генератора

40 пилообразного напряжения 3 также равно нулю.

Таким образом, выходное напряжение перемножителя 4, определяемое выражением (6), будет равно нулю, т. е. меньше порогового. напряжения., В этом случае на выходе компаратора б появится напряжение, воздействующее на зарядно-разрядный блок 8 таким образом, что накопительный элемент 9 быстро зарядится, так как

50 постоянная времени зарядно-разрядного блока

8 значительно меньше постоянных времени выходного интегратора 12 и генератора пилообразного напряжения 3. Затем при росте напряжения на выходе генератора пилообразного напряжения 3 по закону, определяемому выражением (I), напряжение на выходе повторителя или

5 71441 обратную связь с выхода повторителя напряжения 10 на вход перемножителя 4, образуют замкнутую систему регулирования и поэтому в такой системе напряжение на выходе перемножителя 4 будет поддерживаться постоянным и равным пороговому напряжению, т. е.

Eî

Епор = U4 = — - + Uig = Const (1О) тэ

Таким образом, напряжение на выходе повторителя напряжения 10 будет изменяться по за- 10 кону

6 6 йапряжения 10 будет изменяться по закону, в соответствии с выражением (15).

Использование данного принципа форми1йвания сигнала, закон изменения которого имеет логарифмический харак ер, позволяет получить выражение идеальной математической записи логарифмического закона.

При равенстве постоянных времени генераroра пилообразного напряжения 3 и выходного интегратора 12 выражение (16) принимает вид:

Е прр — (471

Ео и не зависит от нестабильности напряжения источйика опорного напряжения 2, так как величина коэффициента по выражению (17) зависит только от отношения указанныхнапряжений, Варьирование величины коэффициента m (17) позволяет менять скорость нарастания выходно. го напряжения при сохранении высокой точности моделирования логарифмического закона.

Формула изобретения

Генератор логарифмической функции, содержащий генератор пилообразного напряжения ко входу которого подключен хронизатор, соединенные последовательно компаратор, ключевой элемент, зарядно-разрядный блок, выход которого подключен ко входу накопительного элемента, повторитель напряжения, выходной интегратор, источник опорного напряжения, к выходу которого подключен делитель напряжения; отл ич а ющийс я тем, что, с целью повышения точности, в него введены перемножитель и блок задержки, вход которого соединен с выходом хронизатора, а выход подключен к входу запуска выходного интегратора, сигнальный вход которого соединен с выходом повторителя напряжения и с одним входом перемножителя, другой вход которого присоединен к выходу генератора пилообразного напряжения, ко входам компаратора подключены выходы соответственно перемножителя и делителя напряжения, выход йакопительного элемента соединен со входом повторителя напряжения, выход ис точника опорного напряжения подключен к дополнительным входам генератора пилообразно1

ro напряжения и повторителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CIIIA Р 3648043, кл. 235 — 197, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР М 450190, кл. G 06 G 7/24, 1973 (прототип), е