Логарифмический аналого-цифровой преобразователь

 

Союз Соаетсинк

Соцналнстнческнк

Реслублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«>947874 (51) М. Кл.з (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0901.81 (21) 3237272/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано Зц07.82. Бюллетень ¹28

Дата опубликования описания 300782

G 06 G 7/24

G 06 J 3/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

{53) УДК 681. 335 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А.Ф. ЮРченко и Г.С. Окунькова (71) Заявитель (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычисли- тельной технике, .а именно к нелинейным аналого-цифровым преобразователям, и может. быть использовано в измерительной технике.

Известен логарифмический преоб разователь, в котором логарифмическое преобразование осуществляется на основе разряда емкости через резистор по экспоненциальному закону, содержащее интеграторы, ключи, масш табные и токозадающие резисторы, модулятор и сумматор (1).

Недостатками этого преобразователя являются сложность, невысокая точность и ограниченный диапазон преобразования уровней входных.сигналов

Наиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь с двойным интегрированием, состоящий из интегратора, выполненного на операционном усилителе, блока сравнения, эталонного источника, первого и.второго ключа, последовательно соединенных генератора счетных импульсов, третьего ключа счетчика, блока управления коммутацией, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам первого и второго ключей (2) .

Недостатком известного преобра- . зователя является небольшой динамический диапазон преобразования.

Цель,изобретения — расширение динамического диапазона входного сигнала путем получения логарифмического закона преобразования стабильного в температуре.

Поставленная цель достигается тем, что в логарифмический аналогоцифровой преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, в цепь отрицательгой обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, первый и второй токозадающие резисторы, первые выводы которых соответственно подключены к инвертирующему и неинвертирукщему входам .первого операционного усилителя, источник эталонного сигнала, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу первого операционного уси25 лителя, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, первый ключ, счетчик импульсов, блок управления коммутацией, второй и третий ключи, управляющие входы которых

3О подключены соответственно к первому

947874

65 и второму выходам блока управления коммутацией, управляющий вход первого ключа подключен к выходу порогового элемента, введены второй и третий операционные усилители, третий и четвертый токозадакщие резисторы, три логарифмирующих транзистора и источник опорного сигнала, выход которого подключен к второму выводу второго токозадающего резистора, неинвертирующий вход первoro операционного усилителя подключен к эмиттеру первого логарифмирующеro транзистора, база и коллектор которого объединены и подключены к шине нулевого потенциала, первый вывод третьего токозадаюшего резистора является входом преобразователя, второй вывод третьего токозадающего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилителя и к коллектору второго логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу второго операционного усилителя и к информационному входу второго ключа, первый вывод четвертого токозадающего резистора подключен к выходу источника эталонного сигнала, второй вывод четвертого токоЭадающего резистора подключен к инвертируюцему входу третьего операционного усилителя и к коллектору третьего логарифмируюшего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу третьего бперационного усилителя и к информационному входу третьего ключа, неинвертирующие входы второго и третьего операционных усилителей подключены к шине нулевого потенциала, выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к второму выводу первого токозадаюшего резистора.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого преобразователя.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь содержит операционные усилители 1 — 3, токозадающие резисторы 4 — 7, логарифмирующие транзисторы 8 - 10, интегрирующий конденсатор 11, источник 12 эталонного сигнала, источник 13 опорного сигнала, ключи 14 — 16, пороговый элемент 17, генератор 18 счетных импульсов, счетчик 19 импульсов, блок

20 управления ключами, шину 21 нулевого потенциала.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает с ледуюшим образом.

Сигналы с выходов операционных усилителей 2 и 3, зависящие по логарифмическому закону: от уровня входного сигнала и эталонного источника

12 соответственно, попеременно через ключи 15 и 16 подключаются к инвертирующему входу операционного усилителя 1, к неинвертирующему входу которого подключен логарифмирующий транзистор 8. Цикл заряда интегрирующего конденсатора состоит из двух тактов. В первом такте ключ 1 5 закрыт, . а ключ 16 открыт и конденсатор 11 заряжается в течение фиксированного интервала времени Т„ током, пропорциональным логарифму отношения напряжения источника 12 эталонного сигнала к напряжению источника 13 опорного сигнала с коэффициентом пропорциональности к, зависящим линейно от. температуры. В течение второго такта ключ 15 открыт, а ключ 16 закрыт и конденсатор 11 разряжается до нулевого уровня током, пропорциональным логарифму отношения напряжения входного сигнала

US„ и напряжения источника 13 опорного сигнала с тем же коэффициентом пропорциональности к, после чего цикл заканчивается. В течение второго такта в счетчике записывается число, пропорциональное его длительности Т, которое определяется произведением длительности первого такта на отношение зарядового и разрядового тока интегрирукщего конденсатора, при этом температурно зависимый коэффициент к сокращается.

Таким образом, число, записываемоее в счетчик, устанавливается пропорциональным логарифму напряжения входного сигнала и не зависит от температуры с точностью, определяемой идентичностью логарифмируюших элементов. Применение в качестве логарифмируюших элементов интегральных транзисторов позволяет реализовать логарифмический закон преобра зования в большом диапазоне уровней входного сигнала, который практически не зависит от температуры.

Предлагаемый логарифмический аналого-цифровой преобразователь позволяет достичь расширения динамического диапазона входного сигнала по сравнению с известными на один-два порядка.

Формула изобретения

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, первый и второй токозадающие резисторы, первые выводы которых соответственно подключены к инвертируюшему и неинвертирующему входам первого операционного усилителя, источ947874

ВНИИПИ Заказ 5653/73 Тираж 731 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ник эталонного сигнала, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, первый ключ, счетчик импульсов, блок управления коммутацией, второй и третий ключи, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления коммутацией, управляющий вход первого10 ключа подключен к выходу порогового элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона входного сигнала, в него введены второй и третий 5 операционные усилители, третий и четвертый токозадающие резисторы, три логарифмирующих транзистора и источник опорного сигнала, выход которого подключен к второму выводу второго токозадающего резистора, неинвертирующий вход первorо операционного усилителя подключен к эмиттеру первого логарифмирующего транзистора, база и коллектор которого объединены и подключены к шине нулевого потенциала, первый вывод третьего токозадающего резистора является входом преобразователя, второй вывод третьего токозадающего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилиФ теля и к коллектору второго логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу второго операционного усилителя и к информационному входу второго ключа, первый вывод четвертого токозадающего резистора подключен к выходу источника эталонного сигнала, второй вывод четвертого токозадающего резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и к коллектору третьего логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключеH к выходу третьего операционного усилителя и к информационному входу третьего ключа, неинвертирующие входы второго и третьего операционных усилителей подключены к шине нулевого потенциала, выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к второму выводу пс И ого токозадающего резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспер..нз«

1. Авторское св идет ель с т во СО. Р

Р 550653, кл. G 06 G 7/24, 1975.

2. Балакай В. Г. и др. Интегральные АЦП и ЦАП. М., Энергия,1978, с. 62-69 (прототип) .