Логарифмический преобразователь отношения сигналов

 

° 1 г

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик н1 723602

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010378(21) 2585306/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Опубликовано 25.0380. Бюллетень 9 11

Дата опубликования описания 25.0380 (51)М. Кл. а 06 6 7/24

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681 335 .813(088.8) (72) Авторы изсбрЕтЕния

В. Г. Зубов и A. П. Крышев (71) ЗаяентЕЛЬ Физико-механический институт АН СССР (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ OTHO(IIEHHH

СИГНАЛОВ

Изобретение от нос итс я к выч ислительной технике.

Известен логарифмический преобразователь аналогового типа, в котором сравнивается логарифм входного напряжения с логарифмом эталонного напряжения (1).

Недостатком преобразователя является низкая точность выполнения операции.

Наиболее близким техническим решением является устройство для вычисления логарифма отношения, которое содержит ключи, два интегратора с соответствующими разрядными ключами и сопротивлениями, схему сравнения, реверсивный счетчик генератор счетных импульсов, блок управления, блок анализа нуля и переключатель (21.

Недостаток устройства — невысокая точность преобразования, которая обусловлена неидентичностью постоянных времени заряда двух интеграторов и влиянием ненулевого порога срабатывания схемы сравнения.

Цель изобретения — повышение точности работы преобразователя. цель достигается тем, что логарифмический преобразователь отношения сигналов, содержащий интегратор, в обратной связи которого включены последовательно соединенные токозадающий резистор и первый управляемый ключ, управляют;ий вход которого подключен к первому выходу блока уПравления, вход интегратора через второй и третий управляемые ключи соединен соответственно с первым и вторым входами преобразователя, управляющие входы второго и третьего управляемых ключей подключены соответственно ко второму и третьему выходам блока управления, выход интегратора соединен с первым ходом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а третий вход-к выходу реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управ— ления, входы реверсивного„.счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых подключены соответственно к пятому и шестому выходам блока управления, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора счетных

723602 импульсов, дополнительно содержит одновибратор, четвертый управляемый ключ, суммирующий счетчик и третий элемент И, входы которого подключены к выходу генератора счетных импульсон и седьмому выходу блока управления, выход третьего элемента И непосредственно соединен со вторым входом второго элемента И и через суммирующий счетчик — с четвертым входом блока управления, управляющий вход суммирующего счетчика соединен с восьмым выходом блока упранления, четвертый управляемый ключ включен в обратную связь интегратора, а его управляющий вход через одновибратор соединен с выходом блока сранне- 15 ния .

На фиг. 1 представлена схема логарифмического преобразователя отношения сигналов; на фиг, 2 — эпюры напряжений. О

Преобразователь содержит управляемые ключи 1, 2, 3 и 4, интегратор

5, токоэадающий резистор 6, источник

7 опорного напряжения, генератор 8 тактовых импульсов, одновибратор 9, р5 блок 10 сравнения, блок 11 управления, генератор 12 счетных импульсов, элементы 13, 14 и 15 И, ренерсивный счетчик 16 и суммирующий счетчик 17.

В состав блока 11 управления входят триггеры 18-20 и элемент 21 И, триггеры 22-24.

Эпюры напряжений представлены в следующих точках схемы: а) на выходе интегратора 5; б) на выходе генератора 8; в) на единичном выходе триггера 18; г) на единичном выходе триггера 19; д) на единичном выходе триггера 2() е) на выходе элемента И 21; ж) на выходе блока 10 сравнения;

3) на выходе одновибратора 9; и) на суммирующем и вычитающем входах реверсивного счетчика 16; к) на входе суммирующего счетчика 17. 45

Логарифмический преобразователь отношения сигналов работает, следующим образом.

В момент времени t тактовый импульс генератора 8 тактовых импуль- 5р сон поступает на вход блока 11 управления и переводит триггер 18, например, в единичное состояние (фиг.

2 б, в), в результате чего триггеры

19 и 22 устанавливаются в единичное, а триггер 24 н нулевое состояние (здесь принято, что переброс триггера осуществляется положительным фронтом входного импульса). управляемым триггером 19 ключ 1 замыкается, подсоединяя ко входу интегратора 5 первый 60 источник сигнала П„. Одновременно выходной импульс триггера 18 осуществляет сброс реверсивного счетчика 16, на суммирующий вход которого через элемент 13 И начинают поступать счет- 65 ные импульсы генератора 12 (фиг. 2 и), Выходное напряжение интегратора 5 с момента времени t, начинает изменяться по линейному закону. При заполнении счетчика 16 следующий счетный импульс в момент времени t проиэ2 водит .автоматический сброс счетчика

16, а также вырабатывает импульс переноса, который поступает и блок 11 управления, где он переводит триггер

19 в нулевое положение. В результате в момент времени t2 управляемый ключ 1 размыкается, а управляемый ключ 4 замыкается, и осуществляется разряд конденсатора интегратора 5 через токозадающий резистор 6. В момент времени t экспоненциально-спаЪ дающее напряжение интегратора 5 становится равным опорному напряжению источника 7, и на выходе блока

1 0 сравнения появляется импульс (фиг.

2 ж), устанавливающий триггер 22 в нулевое состояние, благодаря чему элемент И 13 закрывается и прекращается поступление счетных импульсов на суммирующий вход счетчика 16. Одновременно выходной импульс блока

10 сравнения запускает одновибратор

9, замыкающий на короткое время третий управляемый ключ 3, в результате чего в интеграторе 5 до прихода следующего тактового импульса устанавливаются нулевые начальные условия. Отрезок времени (t — t ) опреде3 2 ляется выражением: где — постоянная времени разряда

Р интегратора 5„. с — постоянная времени заряда интегратора 5 °

Число импульсов М, зафиксированное

1 в счетчике 16 в момент нремени равно:

0 з 2 2) где f — частота следования счетных о импульсов генератора l 2.

С приходом в момент времени следующего тактового импульса триггер 18 устанавливается в нулевое, а триггеры 20 и 23 — в единичное состояние, одновременно осуществляется сброс счетчика 17. В результате триггер 20 замыкает ключ 2, подсоединяя ко входу интегратора 5 второй источник сигнала Uä, а триггер 23 открывает элемент 15 И, и на вход счетчика 17 начинают проходить счетные импульсы (фиг. 2 к). При заполнении счетчика 17, емкость N которого такая же, как и счетчика 16, следующий счетный импульс в момент времени

t вырабатывает импульс переноса, который устанавливает триггер 20 в нулевое, а триггер 24 — н единое состояние. Ключ 2 размыкается, а ключ 4

723602 замыкается и начинается экспоненциальный разряд кснденсатора интегратора 5. Одновременно в момент времени t> счетные импульсы начинают проходить на вычитающий вход счетчика

16 через открывшийся элемент 14 И. В момент времени t блок 10 сравнения вырабатывает импульс, устанавливающий триггер 23 в нулевое состояние, в результате элементы И 15 и 14 закрываются. Выходной импульс блока

10 сравнения через одновибратор 9 осуществляет также форсированный разряд конденсатора интегратора 5.

На этом цикл преобразования заканчивается.

На вычитающий вход счетчика 16 15 аа Время (t4 -1з) Поступает N импульсов, причем ° 5 и,dt ф 3 4 (3) gg

Число импульсов:

N = N — N

Л 2 (4) зафиксированное в реверсивном счетчике 16, в момент окончания цикла преобразования после подстановки (1)- д (3) в (4), определяется выражением:

Л+ Mî

N «f xxPn

J Uм

Л

2. приходом следующего тактового импульса в момент времени t процесс преобразования повторяется. 35

В логарифмическом преобразователе используется один интегратор, благодаря чему в нем отсутствуют погрешности от неидентичности и нестабильности постоянных времени заряда и разряда. Кроме того, на точность 4() работы устройства не оказывает влияния наличие ненулевого порога срабатывания блока сравнения при условии, что этот порог срабатывания остается постоянным в течение одного 45 цикла преобразования, что на практике всегда выполняется.

Формула изобретения

Логарифмическ ий преобразователь отношения сигналов, содержащий интегратор, в обратной связи которого включены последовательно соединенные токозадающий резистор и первый управляемый ключ, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, вход интегратора через второй и третий управляемые ключи соединен соответственно с первым и вторым входами преобразователя, управляющие входы второго и третьего управляемых ключей подключены соответственно ко второму и третьему выходам блока управления, выход интегратора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорноно напряжения, выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а третий вход — к выходу реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, входы реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых подключены соответственно к пятому и шестому выходам блока управления, второй вход первого элемента И подключен к выходу генератора счетных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит одновибратор, четвертый управляемый ключ, суммирующий счетчик и третий элемент И, входы которого подключены к выходу генератора счетных импульсов и седьмому выходу блока управления, выход третьего элемента

И непосредственно соединен со вторым входом второго элемента И и через суммирующий счетчик — с четвертым входом блока управления, управляющий вход суммирующего счетчика соединен с восьмым выходом блока управления, четвертый управляемый ключ включен в обратную связь интегратора, а его управляющий вход через одновибратор соединен с выходом блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 9 34088484, кл. 235-197,опублик 1970, 2. Авторское свидетельство СССР

М 486325, кл. G 06 G 7/24, 1975 (прототип).

723602 д)

Г)

P) ж)

3) и

Составитель О. Сахаров

Редактор М. Недолуженко Техред М.Петко Корре ктор Г. Решет ник

Заказ 929/15 Тираж 7 51 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

Филиал ЛЛП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4