Логарифмический преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к преобразователям электрических сигналов в длительность импульсов по логарифми ческому закону и может быть использо вано в аналоговых вычислительных ма шинах , Известен логарифмический преобра зователь содержащий компараторы, инвертор, счетчик, делитель частоты и генератор тактовых импульсов 1. Недостатком устройства является узкий диапазон величин входного сиг нала . Наиболее близким к предложенному является логарифмический преобразователь, содержащий первый и второй формирователи экспоненциального напряжения, входы которых являются пе вым и вторым входами преобразователя, выход первого формирователя экспоненциального напряжения подклю чен к первому входу компаратора, второй вход которого является треть им входом преобразователя, выход ко паратора соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен кВЫХОДУ блока синхронизации и к управляющим входам формирова.телей экспоненциальных напряжений, выход второго формирователя-: экспоненциального напряжения соединен с первым входом фильтрующего блока, к второму входу которого подключен выход компаратора, -выход триггера соединен с первым .входом элемента -И к второму входу которого подключен генератор тактовых.импульсов, выход элемента И соединен с вводом счетчи .ка 2.Недостатком известного преобразователя является небольшой диапазон изменения входного сигнала, ограниченный сверху амплитудой экспоненциального напряжения, а снизу - конечной величиной, до которой уменьшается это напряжение.. Целью изобретения является расширение диапазона входного сигнала. Цель достигается тем, что в логарифь ческий преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого, элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, формирователь экспоненциального напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого является аналоговым выходом логарифмического преоб разователя, входом - второй вход ком паратора, выход счетчика является цифровым выходом логарифмического преобразователя, триггер, введены делитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инв,ертор, второй и третий элементы И, эле мент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифратор, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элементов К подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход счетчика соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к входу формирователя ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является .выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмического преобразователя, выход ключа подключен к входу формирователя экспоненциального напряжения, который выполнен в виде дифференцирующей резистивно-емкостной цепи, выходы второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является знаковым выходом логарифмического преобразователя. На фиг. 1 представлена функциональная схема логарифмического преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя. Логарифмический преобразователь . содержит генератор 1 тактовых: импульсов, делитель 2 частоты, ключ 3, дифференцирующую резистивно-емкостную цепь 4, компаратор 5, интегратор 6, формирователь 7 ступенчатого напряжения, инвертор 8, элемент ИСКЛЮЧАЮ ЩЕЕ ИЛИ 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, счетчик 13, дешифратор 14, триггер 15, вход 16, аналоговый 17 и цифровой 18 выходы преобразователя, выход 19 амплитуды экспоненциального напряжения и знаковый выход 20 преобразователя. Устройство работает следующим образом. Напряжение с входа 16 поступает на один вход компаратора 5, на другой вход которого поступаю биполярные экспоненциальные импульсы (фиг. 2, а), вырабатываеьме цепью 4, На выходе цепи 4 напряжение описывается в виде: U(;(t)K l-fexp(-T/2t) exp(-t/t)пpи 0«t4T/2;,(1) и; (t)-KTl-bexp(-T/2t)exp(-t/t) при ,(2) где V - постоянная времени цепи 4; Т - период следования импульсов на выходе делителя 2 часто ты; . К - число ступеней по Ud. Пусть напряжение на входе 16 положительное. Компаратор 5 настроен так, что если выходное напряжение ; L цепи 4 больше напряжения с входа 16 то на выходе компаратора 5 формируе ся положительный уровень.Если выход . ное напряжение цепи 4 меньше входно то на выходе компаратора 5 напряжение нулевое. В момен.т равенства напряжений срабатывает компаратор 5 и на его выходе формируется импульс напряжения (фиг. 2, б). Подставляя в выражение (1) значение входного напряже НИН, получаем значение длительности формируемого импульса: . UexEl+exp (-T/2t)/ . - . /К и, , . (3) где Uft - напряжение на входе 16. Выходйой импульс компаратора 5 п дается на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 на другой вход которого поступают импульсы с делителя 2 частоты (фиг. 2, в). На выходе элемента ; ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 формируется импульс (фиг. 2f д), длительность которого равна: At K--ti Этот импульс поступаетна -входы первого 10, второго 11 и третьего 12 элементов И. На другой вход первого элемента И 10 постоянно.-поступают тактовые импульсы, которые при совпадении по времени с выходным импульсом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ ;9 заполняют счетчик 13. Поскольку длительность импульса, описываемого выражением (4), пропорциональна логарифму напряжения с входа 16, то и число импульсов, заполняющих счет чик 13 за это-время, пропорционально логарифму. При отрицательн-ом входном сигнал компаратор 5 срабатывает (фиг. 2, е на время, указанное в выражений (2) С учетом выражения (2) получаем значение длительности импульса на выходе когшаратора 5 (фиг. 2, ж): t5 v -tin Пбу tl+exp(-T/2t:)/ . /К и, .(5 . На выходе элемента ИСКЛЮ1ЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 длительность импульса равна:. д-1 Т--Ь2(б) Сравнивая выражения (4) и (6), можно отметить их аналогичность. что. позволяет логарифмическому преобразователю работать при входном сигнале любой полярности: число импульсов в счетчике 13 всегда пропорционально логарифму входного сигнала.Для различения знака служат второй} и третий 12 элементы И. Если входной сигнал положителен, то на входе второго элемента И 11 сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАКЯЦЕЕ ИЛИ 9 (фиг. 2,д) появляется одновременно с тактовым импульсом (фиг. 2, в), второй элемент И 11 переводит триггер 15 в положение , соответствующее положительной полярности входного сигнала. Если входной сигнал имеет отрицательную полярность, то совпадение происходит на входах третьего элемента И.12 (фиг. 2, к, и), выходной импульс которого переводит триггер 15 в положение О, соответствующее отрицательной полярности. Положение счетчика 13 заносится в дешифратор 14, работгиощий так, что если число импульсов в счетчике 13 превышает установленный предел,т.е. входное напряжение близко подходит к амплитуде выходного импульса формирователя 7 ступенчатого напряжения, то дешифратор 14 переводит его на одну ступеньку вверх, повышая таким образом амплитуду экспоненциального импульса. Если число имйульсов ,в счетчике 13 ниже определенного предела, то дешифратор 14 переводит формирователь 7 ступенчатого напряжения на одну ступеньку вниз, уменьшая амплитуду экспоненциального импульса. Это позволяет всегда держать входной сигнал в пределах участка экспоненциального напряжения, на котором достигается максимальная точность преобразования, и выбором необходимого числа ступеней расширить диапазон входного сигнала. На выходе интегратора 6 формируется аналоговое напряжение, пропорциональное логарифму входного сигнала. По сравнению с известным устройством предложенный логарифмический преобразователь обладает более широ КИМ диапазоном изменения входного сигнала.

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, вых.рд которого соединен с входом счетчика, формирователь экспоненциального напряжения, выход которого подключен, к первому входу компаратора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого является аналоговым выходом логарифмического преобразователя, входом второй вход компаратора, выход счетчика является цифровым выходом логарифмического преобразователя, триггер, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона входного сигнала, в него введены делитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инвертор, второй и третий.элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифратор, причем выход гечератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход, инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элемен.тов И подключены к выходу элемента ИСЮВОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход счетчика сое- g динен с входом дешифратора, выход ко. (Л торого подключен к входу формирователя, ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмическо- S го преобразователя, выход ключа подключен к в ход у формирователя экспоненциального напря кения, KOTOfubO выполнен в виде дифференцирующей резистиво: эо но-емкостной цепи, выходы второго и третьего элементов И соединены с со-. ответствующими входами триггера, вых ход которого является знаковым выходом логарифмического преобразователя ел