Антилогарифмический преобразователь

 

Союз Советских

Соцналнстнческнх

Республнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (n)858012

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12,12.79 (21) 2850028/18-24 с присоединением заявки Йо (23) Приоритет

Опубликовано 2 30881. вкзллетеиь 49 ч

Дата опубликования описания 230881

G 06 G 7/24

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытн и (53) УДК 681.335 (088. 8) (54) АНТИЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к устройствам функционального преобразования сигналов, в частности к устройствам преобразования сигналов по экспонен-. циальному закону, и может быть ис польэовано в вычислительных машинах.

Известен антилогарифмнческий функциональный преобразователь, содержащий генератор импульсов и RC-цепь, соеди- 10 ненную через диод с источником напряжения заряда и через управляемый ключ - со сглаживающим фильтром, блок вычитания, входы которого подключены к источнику и к генератору импульсов, и дополнительный управляемый 15 ключ, через который резистор RC-цепи связан с шиной нулевого потенциала, причем управляющий вход дополнительного ключа соединен с выходом блока вычитания, а управляющий вход пер- 20 вого ключа — c выходом генератора импульсов 5l) .

Недостаток - пониженная точность иэ-эа паразитного разряда конденсатора

RC-цепи через сопротивление закрытого диода и низкое быстродействие, обусловленноеФ наличием сглаживающего, фильтра на выходе.

Наиболее близким к предложенному являеггя антилогарифмический преобра- 30 зователь, содержащий стабилизатор амплитуды опорных импульсов, генератор линейного напряжения, дифференциальный усилитель, первый формь. ватель экспоненциального напряжения, первую и вторую схемы сравнения, первый элемент И, зарядный и разрядный ключи, первый, второй, третий н четвертый ключи, выход зарядного ключа соединен с входом первого формирователя экспоненциального напряжения, овыход которого подключен к входу разрядного ключа, выход генератора линейного напряжения присоединен к первому входу первой схеьы сравнения, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к -управляющему входу заряд- ного ключа, выход второй схемы сравнения присоединен к входу стабили-. затора амплитуды опорных импульсов 2 1, Недостатком этого устройства также является низкая точность работы.

Цель изобретения — повышение точности работы.

Поставленная цель достигается тем, что в известный антилогарифмический преобразователь введены °

8580 12 амплитудный модулятор, интегратор, инвертор, элемент ИЛИ, второй, треTH A и четв ертый эл емен ты И, в торой формирователь экспоненциального напряжения и дополнительные зарядный и разрядный ключи, третья схема сравнения, выход амплитудного модулятора соединен с вторым входом первой схе мы сравнения, инверсный выход ко,торой подключен к первому входу второго элемента И, выход кото10 рого присоединен к управляющему входу дополнительного зарядного ключа, выход которого подключен к входу второго формирователя экспоненциального напряжения, выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов соединен с первыми входами амплитудного модулятора второй схемы сравнения, третьего элемента И, с входом первого ключа, с управляющим входом четвертого ключа и инвертирующим входом 20 дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, первый вход третьей схема сравнения присоединен к шине нулевого потенциала, выход интегратора соединен с 25 вторыми входами второй и третьей схем сравнения, выход первого ключа присоединен к входам второго ключа и генератора линейного напряжения, к выходу которого подключен выход второго ключа, выход третьей схемы сравнения соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, инверсный выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов подключен к второму входу амплитудного модулятора, к первому входу четвертого элемента И, к входам зарядного ключа и дополнительного зарядного ключа и к управляющему входу третьего ключа, выход второго формирователя экспоненциального напря-.40 жения соединен с входами «ретьего ключа и дополнительного разрядного ключа, выход которого присоединен к выходу разрядного ключа и к шине, нулевого потенциала, инверсный выход 4» третьей схемы сравнения соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к управляющему входу дополнительного разрядного ключа и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого присоединен к выходу четвертого элемента И и к управляю. щему входу разрядного ключа, выход элемента ИЛИ соединен с входом инвертора и управляющим входом первого ключа, выход инвертора подключен к управляющему входу второго ключа, третий вход амплитудного модулятора является входом антилогарифмического преобразователя, выходы третьего Щ и четвертого ключей присоединены к

; еинвертирующему входу дифференциального усилителя, вход четвертого ключа соединен с выходом первого Формирователя экспоненциального напряжения. Я выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов является выходом антилогарифмического преобразователя.

На фиг.1 изображена функциональная схема предложенного антилогарифмического преобразователя1 на фиг.2.— напряжения, действующие в преобразователе.

Преобразователь содержит амплитудный модулятор 1, интегратор 2, генератор 3 линейного напряжения, первую 4, вторую 5 и третью 6 схема сравнения, стабилизатор 7 амплитуды опорных импульсов, первый 8, второй 9 третий 10 и четвертый 11 ключи, зарядный 12 и разрядный 13 ключи, дополнительные зарядный 14 и разрядный 15 ключи, первый 16 и второй 17 формирователи экспоненциального напряжения, дифференциальный усилитель 18, первый 19, второй 20, третий 21 и четвертый 22 элементы И, элемент ИЛИ 23, инвертор

24, вход 25 и выход 26 антилогарифмического преобразователя, шина 27 нулевого потенциала.

На фиг.2 изображены напряжения: а — интегратора 2, а - стабилиS Ю затора 7 амплитуды опорных импульсов, б — генератора 3 линейного напряжения, б — амплитудного модулятора 1, в - первой схемы 4 сравнения, r — третьей схем 6 сравнения, д — первого элемента И 19, е — третьего элемента И 22, ж — первого формирователя 16 экспоненциального напряжения, 3 — второго элемента И 20, и - третьего элемента И 21, к - второго формирователя 17 экспоненциального напряжения, л — дифференциального усилителя 18.

Рассмотрим работу устройства, начиная с момента времени t (фиг.2) .

В этот момент с выхода интегратора

2 снимается положительное напряжение (фиг.2а), а на выходе второй схемы 5 сравнения и стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов устанавливается отрицательное напряжение, так как выходное напряжение интегратора

2 подано на инвертирующий вход второй схемы 5 сравнения, на первый вход которой подается отрицательное напряжение с выхода блока 7, то на выходе амплитудного модулятора 1 устанавливается положительное напряжение, первый ключ 8 размыкается, а второй ключ 9 замыкается, в результате чего на выходе генератора 3 линейного напряжения устанавливаетвя нулевой потенци- ал (фиг. 2б) .

Так как на второй вход первой схемы 4 сравнения подается положительное напряжение с выхода амплитудного модулятора 1, а на первый вход - нулевой потенциал с выхода генератора 3 линейного напряжения, то на ее выходе устанавливается положительное напряжение, а на инверсном

858012 отрицательное (на фиг.2в показана диаграмма напряжений, снимаемых с прямого выхода) .

Ча второй вход третьей схемы б сравнения подается положительное напряжение с выхода интегратора 2, а ее первый вход соединен с шиной 27 нулевого потенциала, следовательно, на выходе третьей схемы б сравнейия имеется отрицательный потенциал (фиг.2r), а на инверсном — положительный.

В момент времени 1 (фиr.2) зарядный ключ 12 разомкнут нулевым потенциалом с выхода первого элемента И

19 (фнг.2д), так как на его входах 15 действуют отрицательный потенциал с выхода третьей схемы 6 сравнения (фиг.2г) и положительный потенциал с выхода первой схемы 4 сравнения (фиг.2в) . 20

Разрядный ключ 13 также находит.ся в разомкнутом состоянии, так как на входах четвертого элемента И 22 действуют положительные сигналы с инверсных выходов третьей схемы 6 сравнения и стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фнг.2е) .

Дополнительный зарядный ключ 14 разомкнут нулевым потенциалом с выхода второго элемента И 20 (фиг.2з), на входах которого действуют отрицательный потенциал с инверсного выхода первой схемы 4 сравнения и положительный потенциал с выхода третьей схемы б сравнения.

Дополнительный разрядный ключ

15 замкнут отрицательным потенциалом с выхода третьего элемента И 21 (фиг.2и), на входах которого действуют отрицательные потенциалы. с прямых выходов третьей схемы 6 срав- 4() нения (фиг.2г) и стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фиг.2а)

Первый ключ 8 разомкнут нулевым потенциалом, снимаемым с выхода элемента ИЛИ 23, а второй ключ 9 замкнут отрицательным потенциалом с выхода инвертора 24. Четвертый ключ 11 з амыкается отрицательным потенциалом с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фиг.2а), а тре- . тий ключ 10 з амыкается положитель- О ным потенциалом с его инверсного выхода.

Таким образом, к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 18 оказывается приложенным отри- 55 цательное напряжение, снимаемое с выхода первого формирователя 16 экспоненциального напряжения (фиг.2ж), к инвертирующему входу дифференциального усилителя 18 приложено отрицательное напряжение с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов.

Под действием положительного напряжения, поступающего на вход интег-. ратора 2, последний вырабатывает .линейно спадающее напряжение (фиг.2а"л

В момент t (фиг.2) уровень напряжения интегратора 2 снижается до нуля. При этом срабатывает третья схема б сравнения,перехсщя из одно-.о устойчивого состояния в другое и меняя полярность напряжения на своих вь:ходах (фиг. 2г) на противоположную.

В результате этого оба сигнала на входах схемы второго элемента И 20 гтановятся отрицательными и вырабатывают замыкающий сигнал (фиг.2з) для дополнительного зарядного ключа

14, который замыкает цепь заряда . второго формирователя 17 экспоненциального напряжения от положительного напряжения, снимаемого с инверсного выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов.

Кроме того, в момент времени первый ключ 8 замыкается отрицательным потенциалом с выхода элемента ИЛИ

23, а второй ключ 9 размыкается нулевым потенциалом инвертора 24.

Благодаря этому генератор 3 линейного напряжения начинает вырабатывать линейно нарастающее напряжение, которое в момент времени 1 сравнивается с положительным напряжением с выхода амплитудного модулятора 1 (фиг. 2б), в результате чего срабатывает первая схема 4 сравнения, меняя полярность своих выходных сигналов на противоположную.

В результате срабатывания первой схемы 4 сравнения на вход второго элемента И 20 с инверсного выхода первой схемы 4 сравнения подается положительное напряжение, при этом второй элемент И 21 формирует на выходе нулевой потенциал и дополнительный зарядный ключ 14 разьы ается (фиг.2з), фиксируя определенное напряжение второго формирователя 17 экспоненциального напряжения (фиг.2к).

В момент времени tg (фиг.2) значение линейно спадающего напряжения интегратора 2 достигает равенства с опорным напряжением (фиг. 2а, . При этом вторая схема 5 сравнения лавинообразно переходит из одного устойчивого состояния в другое, меняя полярность напряжения на выходах стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов.

При этом на его выходе устанавливается положительный потенциал (фиг. 2а) а на инверсном - отрицательный.

- После опрокидывания второй схемы 5 сравнения начинается следующий цикл преобразования, при этом в результате изменения,полярности управляющих сигналов, снимаемых с выходов стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов на входах амплитудного модулятора 1, на его выходе устанавливается отрицательное напряжение, равное входному напряжению (фиг.2б) .

Разрядный ключ 13 завыкается, обнулля

858О12 первый формирователь 16 экспоненциального напряжения,Первый ключ 8 размыкается, а второй ключ 9 заьыкается, в результате чего генератор

3 линейного напряжения также приводится в исходное нулевое состояние (Фиг. 2б) . Четвертый ключ 11 размыкается положительным сигналом с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фиг.2а), а третий ключ 10 замыкается отрицательным напряжением с его инверсного выхода

1 в результате к неинвертирующему входу оказывается приложенным положительное напряжение, зафиксированное в первом палупериоде преобразования на выходе второго формирователя 17 экспоненциального напряжения (фиг. 2к) .

К инвертирующему входу дифференциального усилителя 18 в этот момент прикладывается положительное напряжение с прямого выхода стабилизатора 7 Я0 амплитуды опорных импульсов. На выходе дифференциального усилителя 18 формируется отрицательное напряжение (фиг.2л), под действием которого интегратор 2 начинает формировать линейно нарастающее напряжение (фиг. 2а) .

В момент времени t (фиг.2) напряжение на выходе интегратора 2 вновь достигает нулевого уровня, при этом опрокидывается третья схема 6 сравнени я, мен яя полярность напр яжени я на своих выходах (фиг.2г) . Благодаря этому первый элемент И 19 вырабатывает отрицательное напряжение (фиr.2д), замыкающее зарядный ключ 12, Четвертый элемент И 22 вырабатывает нулевой потенциал (фиг.2е), в результате чего первый ключ 8 замыкается а второй ключ 9 размыкается и на 40 выходе генератора 3 линей ого напряжения под действием положительного напряжения с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов появляетс я линейно спадающее напряжение (фиг. 2б) 4

В момент времени t5 (фиг.2) линейно спадающее напряжение сравнивается с отрицательным уровнем входного напряжения, при этом опрокидывается ур первая схема 4 сравнения (фиг.2в), в результате чего первый элемент И 19 вырабатыв ает нулевой потенциал, размыкающий зарядный ключ 12.

В момент времени 6- напряжение на

И выходе интегратора 2 достигает уровня, при котором вторая ñõåç.а 5 сравнения опрокидывается (фиг.2а), преобразователь возвращается в исходное состояние (рассмотренное для момента 40

t ) таким образом заканчивается полный период Т колебаний преобразователя. Далее в преобразователе происходят автоколебательные процессы, аналогичные описанным выше. 65

Период колебаний на выходе 26 антилогарифмического преобразователя равен:

Жвх ()) („(r,) и (1) где З„ — постоянная времени интегратора 2; () — значение напряжения на входе

25; () — значение опорного напряжения с инверсного выхода блока 7; постоянная времени генератог ра 3 линейного напряжения;

Тз — постоянная времени формирователей 16 и 17 экспоненциального напряжения.

Амплитуда импульсов с выхода дифференциального усилителя 18 равна, (((Us@ IUD) (с г1 э) э о (2)

Технико-экономическим преимуществом предлагаемого изобретения перед известными преобразователями является повышение точности благодаря практически полной компенсации погрешности (обусловленной смещением порогов срабатывания схем сравнения), так как в нем в течение периода колебаний сравнение напряжений на всех схемах сравнения происходит при подходе линейно изменяющего напряжения снизу и сверху. При этом погрешности каждого из полупериодов имеют при абсолютном равенстве значений противоположные знаки и при сложении взаимно уничтожаются. Таким образом, период колебаний не зависит от дрейфа напряжения смещения.

Формула изобретения

Антил огарифмичес кий пр еобр азов атель, содержащий стабилизатор амплитуды опорных импульсов, генератор линейного напряжения, дифференциальный усилитель, первый формирователь . экспотенциального напряжения, первую и вторую схемы сравнения, первый элемент И, зарядный и разрядный ключи, первый, второй, третий и четвертый ключи, выход зарядного ключа со-. единен со входом первого Формирователя экспоненциального напряжения, выход которого подключен к входу разрядного ключа, выход генератора линейного напряжения присоединен к первому входу первой схемы сравнения, прямой выход которой соединен с первым входом первого элемента И> выход которого подключен к управляю" щему входу зарядного ключа, выход второй схеьж сравнения присоединен к входу стабилизатора амплитуды опорных импульсов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены

858012 амплитудный модулятор, интегратор, инвертор, элемент ИЛИ, второй, третий и четвертый элементы И, второй формирователь экспоненциального напряжения и дополнительные зарядный и разрядный ключи, третья схема сравнения, выход амплитудногс модулятора соединен с вторым входом первой схеьы сравнения, инверсный выход которой подключен к и рвому входу

1 второго элемента И, выход которого присоединен к управляющему входу дополнительного зарядного ключа, выход которого подключен к входу второго формирователя экспоненциального напряжения, выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов соединен f5 с первыми входами амплитудного модулятора, второй схемы сравнения, третьего элемента И, с входом первого ключа, с управляющим входом четвертого ключа и ннвертирующим входом Щ дифференциального усилителя, выход которого п цключен к входу интегратора, первый вход третьей схеьы сравнения присоединен к шине нулевого потенциала, выход интегратора соеди-. нен с вторыми входам второй и третьей схем сравнения, выход первого ключа присоединен к входам второго ключа и генератора линейного напряжения, к выходу которого подключен выход второго ключа, выход третьей схемы сравнения соединен с вторыми входами первого и третьего элементов

И, инверсный выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов подключен к второму входу амплитудного моду- 5 лятора, к первому входу четвертого элемента И, к входам зарядного ключа и дополнительного зарядного ключа и к управляющему входу третьего ключа, выход второго формирователя экспотенциального напряжения соединены с входами третьего ключа и дополнительного разрядного ключа, выход которого при- соединен к выходу разрядного ключа и к шине нулевого потенциала, инверсный выход третьей схемы сравнения соединен с вторыми;входами второго и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к управляющему входу дополнительного разрядного ключа и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого присоединен к выходу четвертого эле-. мента И и к управляющему входу разрядного ключа, выход элемента ViJIH соединен с входом инвертора и управ" ляющим входом первого ключа, выход инвертора подключен к управляющему входу второго ключа, третий вход амплитудного модулятора является входом антилогарифмического преобразователя, выходы третьего и четвертогэ ключей . присоединены к неинвертирующему входу дифференциального усилителя, вход четвертого ключа соединен с выходом первого формирователя экспоненциального напряжения, выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов является выходом антилогарифмического преобразователя, Источники информации, принятые во внимание при эксиертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9. 304575, кл ° G 06 G 7/24, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 444207,.кл. G 06 G 7/24, 1972 (прототип) .

858012

a"

Составитель О. Отраднов

Редактор О.Половка Техред З,фанта Корректор Г .Решетннк

Заказ 7246/80 Тирак 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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