Логарифмический преобразователь (его варианты) Советский патент 1987 года по МПК G06G7/24 

Ю

11290367

Изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 и 2 приведены функциональные схемы логарифмического преобразователя по первому и,второму варианту, , Преобразователь содержит логарифмический усилитель 1, первьй 2 и второй 3 сумматоры, термокомпенси- рующий элемент 4, источник 5 опорного сигнала, первый 6 и второй 7 ки умножения.

Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

Выходной сигнал логарифмического усилителя 1, осуществляющего с масштабом kT логарифмическое преобразование входного сигнала х, k-T-lnx зависит от.абсолютной температуры Т. Для любой температуры рабочего диапа k-To . с

Io &Т

(5)

Тогда при произвольной температуре логарифмирующего усилителя 1 вьпсод- ное напряжение первого сумматора 3

и k ST . (6)

В схеме преобразователя компенсация заЕ1Исящей от температуры составляющей выходного сигнала логарифмического усилителя 1 осуществляется во втором сумматоре 2 выходным сиг- - бло- налом первого блока 6, умножения,

осуществляющего перемножение выходных сигналов логарифмического усилителя 1 и первого сумматора 4.

20

.rnx(T(+ ST) K.6 T.k

(7)

25

и в. орого блока 7 умножения, перемно- уалщего выходные сигналы первого блока 6 умножения и первого сумматора 4:

зона (Тд-йТ , ) справедливо

и, k.-T-tnx k()lnx, (1) где Tg - произвольное фиксированное значение температуры, например, средняя температура рабочего диапазона. Тогда составляющая этого си Нала k не завит от температуры и является желаемым результатом преобразования. Компенсация зависящей от изменения температуры SТ составляющей k, ST lnx производится во втором сумматоре 2, где к выходному сигналу блока логарифмирования добавляется компенсирующий сигнал, Выходной сигнал термокомпенсирующе- го элемента 4 пропорциональный температуре логарифмического усилителя 1:

U4 -kT -k(T,-ST ) (2) и сигнал С источника 5 опорного напряжения .суммируются с масштабным коэффициентами k, величину которых выбирают из условия обеспечения наиболее благоприятного для точной работы блоков 6 и 7 умножения уровня входных сигналов, соотве ствукицего, например, при крайних значениях температуры рабочего диапзона (&Т ьЛ уровню - kTjj

и, (TO+ ST)+K5.C -k.Tg(3) что удовлетворяется при

К, -Ь , (4)

k-To с

Io &Т

(5)

Тогда при произвольной температуре логарифмирующего усилителя 1 вьпсод- ное напряжение первого сумматора 3

и k ST . (6)

20

.rnx(T(+ ST) K.6 T.k

(7)

25

30

и в. орого блока 7 умножения, перемно- уалщего выходные сигналы первого блока 6 умножения и первого сумматора 4:

и k-1пх (1 +51 ). k(8)

Сигнал на выходе второго суммато- ipa, являющегося выходом преобразователя, с учетом коэффициентов передачи по его первому, второму и третьему входам К , К g и K.J

.k(T. +8Т) fnx-K K А(Т„+8Т)пх-х

i 1 ОО Ч О

X ST-k + ,(To +8T).k

(9)

Если масштабные коэффициенты по второму и третьему входам второго сумматора выбрать из условия

0

Кв

Ь

к,

,

лТ о TO

1 йТ

(10)

(11)

то вькодной сигнал преобразователя

и, к

Inx

-V

(12)

т,е. максимальная температурная ошибка логарифмического усилителя 1 при ST йТ уменьшается во много раз, по,, rp

скольку --- « 1, так при аТ

о

температурная ошибка уменьшается в 100 раз. Вьфажения (10) и (11) показывают, что коэффициенты передачи второго сумматора по второму и третьему входам при k-TQ 1 составляют

дТ

, часть от масштабного коэффици0

ента по первому входу, соответственно и погрешность блоков умножения

Т

уменьшается в --° раз, т.е. в преоб- U1

разователе уменьшена чувствительность результата преобразования и погрешности применяемых блоков умножения.

Во втором варианте выполнения логарифмического преобразователя корректирующий сигнал формируется .блоком 6 умножения как произведение выходного сигнала устройства К -Т inx (выход второго сумматора 2) и выход- иоРо сигнала первого сумматора:

и K,-k..K,k.8T. (13)

Выходной сигнал преобразователя равен сумме выходных сигналов логариф- мическогр усилителя 1 и блока 6 умножения.

U2 K,-k(To + ST)lnx - Kg-K, х X K -k-ST, (14)

Р К - -i- - (15) k T Т„ /

не зависит от изменения температуры логарифмического усилителя;

и K,.k.

(16)

чувствительность результата преоб- разрвания в погрешности блока умножения,

j:

снижена в --- раз, что следует 45 ul

из выражения (6).

Таким образом, в первом его варианте влияние мультипликативной температурной погрешности логарифмического усилителя снижено по крайXмере в (---) раз. При использовании

Л1

в логарифмическом усилителе естественной логарифмической зависимости вольт-амперной характеристики полупроводниковых элементов его мультипликативная температурная ошибка, составляющая 0,33% /°С, может быть снижения до уровня 0,01% /°С в диапазоне температур Т + 55 С.

fO Формула изобретения

5

0 5

0

5

0

5

0

1. Логарифмический преобразователь, содержащий логарифмический усилитель, соединенный входом с инфор- - мационным входом преобразователя, выходом подключенный к первому входу выходного сумматора, выход которого является ВЫХОДОМ преобразователя, дополнительный сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу термочувствительного элемента и к выходу источника опорного сигнала, о т л. и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьш1е- ния точности в него введены первый и второй блоки умножения, выходы которых подключены соответственно к второму и третьему входам выходного сумматора, первые входы блоков умножения подключены к выходу дополнительного сумматора, а вторые входы подключены соответственно к выходу логарифмического усилителя и второму входу выходного сумматора.

2. Логарифмический преобразователь, содержащий логарифмический усилитель, соединенньюн входом с информационным входом преобразователя, выходом подключенный к первому входу выходного сумматора, выход которого является выходом преобразователя, дополнительный сумматор, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу термочувствительного элемента и к выходу источника опорного сигнала, о т л и- чающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введен блок умножения, выход которого подключен к второму входу выходного сумматора, соединенного выходом с первым входом блока умножения, подключенного вторым входом и к выходу дополнительного сумматора.

Редактор Э.Слиган

Составитель Н.Фирсов

Техред М.Ходанич Корректор С.Черни

Заказ 7905/49Тираж 673Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к анало- говой вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повьшение точности, что достигается введением первого и второго блоков умножения, которые формируют температурную поправку, пропорциональную соответственно первой и второй степени приращения температуры. В выходном сумматоре температурная поправка вычитается из выходного сигнала логарифмического усилителя и позволяет достигнуть высокой степени компенсации температурной погрешности.. 2 ил. сл ND СО 00