Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G06G7/24 

ствующих компараторов дополнительной группы, фа3СИнвертирующие выходы которьк соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, /прямые выходы компараторов дополнительной группы подключены к соответствующим входам второго шифратора, прямой выход каждого компаратора дополнительной группы, кроме последнего, подключен к второму входу следующего по номеру элемента.И группы, выходы элементов И группы соединены с управляющими входами соответствующих ключей группы, выход источника опорного, напряжения подключен к вторым входам компараторов дополнительной группы и к входу многозвенного делителя напряжения, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих компараторов группы, первый выход синхронизатора подключен к стробирующим входам компараторов дополнительной группы, второй выход синхронизатора подклю,чен к стробирующим входам компараторов группы, входы масштабирующих блоков группы объединены и являются информационным входом устройства, второй вход первого элемента И группы соединен с шиной логической единицы устройства, выходы первого и втрого шифраторов являются-соответственн выходами младших и старших разрядов выходного двоичного кода устройства.

1. Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, состоящий в том, что формируют ряд опорных напряжений, лежащих внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с рядом опорных напряжений, фиксируют количество опорньгх напряжений ряда, на превысивших выбранное масштабированное значение входного напряжения, и преобра зуют это количество в двоичный код мантиссы логарифма, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения, повышения скорости и точности преобразования, формируют набор напряжений по числу поддиапазонов путем одновременного масштабирования входного напряжения с соответствукщими масштабными коэффициентами, каждый из которых равен значению показательной функции с основа-, нием, равным основанию логарифма. и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов, сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнения формируют двоичный код характеристики логарифма, в качестве выбранного масштабированного значения входного напряжения принимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые не превысили верхнего граничного значения напряжения рабочего поддиапазона. (Л 2. Устройство для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, содержащее группу клю-чей, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов задержки группы, группу компараторов, первые входы .которых объединены и подключеныК выходам ключей группы, о выходы компараторов группы подклю4; чены к соответствующим входам первого шифратора, источник опорного 4: напряжения, синхронизатор, о т л ич а ю щ е еС я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения, повьшгения скорости и точности преобразования, в него введены группа масштабирующих блоков, дополнительная группа компараторов, группа элементов И, второй шифратор и многозвенньй делитёль напряжения, причем выходы масштабирующих, блоков группы подключены к входам соответствующих элементов задержки группы и к первым входам соответ

Изобретение относится к способа преобразования электрического сигнала по логарифмическому закону и может быть использовано в вычис.лительной технике. . I ----.Целью изобретения является рас|ШИрение диапазона величины входног напряжения, повьш1ение скорости и точности преобразования. На фиг. 1 изображена диаграмма, поясняющая предложенный способ лотарифмического преобразования напряжения в двоичный код на фиг. 2 функциональная схема устройства для логарифмического преобразования напряжения в двоичньй код. : На фиг. 2 обозначены группа масшт.абирующих блоков 1-1, 1-2,...1-Р дополнительная группа компараторов 2--1, 2-2,.. ., 2- Р группа элементо .задержки 3-1, 3-2,...j 3-Р, синхрони.затор 4, источник опорного напряжения 5, второй шифратор 6, груп па элементов И 7-1, 7-2,..., 7-Е, группа, ключей 8-1, 8-2,..., 8-С, многозвенный делитель напряжения 9 группы компараторов 10-1, 10-2,... 10-|,-.первый шифратор 11, вход 12, первый и второй выходы 13 и 14, шина логической единицы 15. Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичньй код определяется следующей последовательностью действий. Формируют ряд опорных напряжений, лежащий внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с -рядом опорных напряжений, фиксируют количество опорньк напряжений ряда, не превысивших выбранное масштабированное значение входного напряжения, преобразуют фиксированное количество. опорных напряжений ряда в двоичньй код мантиссы логарифма, формируют наборнапряжений по числу поддиапазонов путем одновременного-масштабирования входного напряжения .с соответствующими коэффи.циентами, каждьй ИЗ которых.равен .значению показательной функции с основани.ем, равным основанию логарифма, и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов , сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнен ия формируют двоичньй код характеристики логарифма, в качестве выбранного масштабированного значений входного напряжения пр инимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые не превысили верхнее граничное значение напряжения рабочего поддиапазона.. Условия разбивки диапазона вхо ного напряжения на поддиапазоны, .выбор масштабирующих коэффициент и опорных напряжений определяютс следующим образом. Область функции у Ео ах разб вают на равные поддиапазоны Л ;, где ,2,.,. S - порядковый номер поддиапазона (фиг. 1). Шаг разбивки.на поддиапазоны выбираю равным 1 или J . . где р . 1,2,... При этом область аргумента разбивается на поддиапазоны ;vX;-x:.,.aM(a). (1) Поддиапазон Л|-; выбирают в каче ве рабочей зоны второй ступени преобразования. . Тогда uj.qn-Vo - , -. Все поддиапазоны, в которых р щается заданный диапазон входног напряжения масштабируют в рабочий поддиапазон. Масштабный коэффициент вычисл по формуле: (i-)u (2) -1 ; где 1 - порядковый номер масшта руемого поддиапазонаi j - порядковый номер рабоче поддиапазона , Q - основание логарифма. Граничные значения напряжений рабочего поддиапазона вычисляют по формулам: ., Uoa Оц-UoXi UoOC , где UQ - номирующее напряжение (Uo- и,, ,„,„). Рабочий поддлапа.зон в области функции л; Д разбивают на 2 равных участка, где П - разрядно второй ступени преобразования. Пусть С) шаг разбивки (фиг при этом в области аргумента X чий поддиапазон &: разбивается участки: (,(., 44 где(() - величина участка рабочего поддиапазона J в области арг.умента Л (к) - верхнее граничное значение аргумента X, ( нижнее граничное значение аргумента х участки р в рабочем поддиапазоне ;/, X : , - нижнее граничное значение аргумента X в рабочем поддиапазоне j -1.2,. - порядковый номер участка рабочего поддиапазона. Значения опорных напряжений второй ступени преобразования вычисляются по формуле ,c,. Устройство для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код работает следующим образом. Входное напряжение со входа 12 поступает одновременно на входы группы масштабирующих блоков 1-1, 1-2,... 1- 8 , имеющих различные коэффициенты передачи. Б соответствии с (2) величина коэффициента передачи будет самой большой для масштабирующего блока 1-1 и самой малой для масштабирующего блока 1-В, т.е. входное напряжение лреобразуется в набор из 2 напряжений, амплитуда которых убывает. В целях предохранения электронных схем от перегрузки вводится ограничение вьЕходного напряжения масштабирующих блоков 1-1,.,. I-В, на уровне, несколько превышающем верхнее граничное напряжение рабочего поддиапазона О JJ , При поступлении на стробирующие входы дополнительной группы компараторов 2-1 ,,. ,-2-6 первого из пары синхроимпульсов, формируемьк в синхронизаторе 4, на прямых выходах компараторов 2-1,,,. 2-6 бу- дет зафиксирован унитарньш код, соответствующий результату, сравнения масштабированных напряжений с опорным напряжением. Этот код фиксируется на все время действия импульса и с помощью второго шифратора 6 преобразуется в двоичньй код, представляющий старшие разряды выходного,, напряжения кода.

5

Состояние выходов дополнительной группы компараторов (2-1,..., 2-6) анализируется с помощью группы элементов И 7-1, 7-2,..., 7-Р. Выходные напряжения группы элементов И 7-1,7- управляют работой соответствующих ключей 8-1,..., 8-, если напряжение соответствует логической 1 - ключ замкнут, если напряжение соответствует логическому .О - ключ разомкнут. На вход каждого ключа 8-1,... .8-В поступает соответствующее масштабированное напряжение, задержанное элементами . задержки :i-1, ..., З-В,Таким образом, при поступлении на дополнительную группу, компараторов 2-1,..., 2-В первого синхроимпульса происходит фиксация состояний компараторов и с помощью второго шифратора 6 формируются старшие разряды выходного кода -(код характеристики логарифма при )Напряжение., наибольшее из масштабированных напряжений, не превысивших опорное напряжение, с выходов клюУ 1одх

474-4 .6

чей 8-1, 8- Р поступает на входы группы компараторов 10-1,..., 10-t на другие входы которых подаются опорные напряжения, формируемые с 5 помощью многозвенного делителя

напряжения 9. Величины.опорных напря жений подсчитываются по формуле (6). При поступлении на стробируюгций вход компараторов 10-1, ...,10- . второго синхроимпульса, формируемого в синхронизаторе 4, на выходах компараторов 10-1,..., 10- будет зафиксирован унитарный код, соответствующий результату сравнения подключенного масшт.абированного напряжения с опорными напряжениями. Этот кбд с помощью первого шифратора 11 преобразуется в двоичный код, представляющий младшие разряды выходного кода (код мантиссы логарифма). Время задержки между первым и вторым -синхроимпульсами равна времени задержки элементов задержки 3-1 , ... 3-2, а их длительность 6г ределяется временем, необходимым для хранения зафиксированной информации.

ipusj