Логарифмический преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G06G7/24 

113

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных функциональных устройствах вычислительных, информацион- ных и моделирующих систем.

Цель изобретения - повьпиение быстродействия при заданной точности.

На чертеже представлена схема логарифмического преобразователя.

Логарифмический преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор 2 импульсов, трехпозиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряже- ния, реверсивный счетчик 5, масштабны усилитель 6, блок 7 логарифмирования, дешифратор 8, второй цифроаналоговый преобразователь 9, сумматор 10.

Преобразователь относится к уст- ройствам, воспроизводящим функции с большим диапазоном изменения абсолютной величины первой производной. Он реализует принцип груботочных систем и состоит из двух параллельных кана- лов.

Преобразователь работает следую- щим образом.

Дискретная система обратной связи, включающая генератор 2 импульсов, трехпозиционный переключатель 3, реверсивный счетчик 5, дешифратор 8, подключенный к цифровому входу ЦЛП 1, и реализующая принцип регулируемого коэффициента передачи, поддерживает напряжение на входе блока 7 в постоянных ограниченных пределах во всем диапазоне изменения входного сигнала преобразователя.

Изменение входного напряжения в два раза сопровождается изменением числа, записанного в реверсивном счетчике 5, на единицу . Посредством дешифратора 8 это число импульсов преобразуется в номер включенного разря- да ЦАП 1. При этом коэффициент передачи ЦАП 1 также изменяется вдвое, но так, чтобы напряжение Uy на вькоде масштабного усилителя 6 изменялось в постоянных пределах, oгpaн rчeнныx зна чениями порогов срабатывания трехпо- зкционного переключателя 3. Это возможно, если минимальному значению U,, соответствует максимальное значение коэффициента передачи ЦАП 1 и наобо- рот.

При такой организации работы цифровой части цреобразователя, когда число октав, в пределах которых из152

меняется входное напряжение, номер включенного разряда ILAIT, 1 и число записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов совпадают, потребная емкость счетчика резко снижается. Это, в свою очередь, способствует увеличению быстродействия преобразователя. За счет соответствующего выбора режимов диапазон изменения выходного напряжения блока 7 может быть смещен в ту часть шкалы, где вычисление выходной функции происходит с минимальной погрешностью. Так формируется непрерывная составляющая выходного сигнала преобразователя .

Ступенчатая часть выходного сигнала формируется на выходе ЦАП 9, аналоговый вход которого подклю ген к источнику 4 опорного напряжения, а цифровой вход непосредственно связан с выходом реверсивного счетчика 5. Изменение числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов на единицу, соответствующее изменению входного сигнала преобразователя на октаву, вызывает скачкообразное изменение напряжения на выходе ЦАП 9 на некоторую величину /1U. Она определяется значением опорного напряжения; U и числом разрядов п реверсивног о счетчика 5:- ли 1)/2. Изменение напряжения и на фиксированную величину

и соответствует изменению двоичного логарифма входного сигналг на единицу.

При суммировании напряжений U с выхода блока 7 и U, с выхода ЦАП 9 необходимо, чтобы между этими напряжениями выдерживалось соотношение, при котором максимальное зна сение U.j в точке суммирования равнялось бы приращению (.изменению) U4 при переходе Ug с одной октавы на соседнюю, а следовательно, при изменении загГисанного в реверсивном счетчике 5 числа на единицу.

Суммирование с одновременным изменением масштаба и смещением ровня так, чтобы выходное напряжен1- е преобразователя изменялось в определенных пределах (например, от -10 до +10 В), производится с помощью сумматора 10.

Поскольку в предлагаемом устройстве методическая погрешность отсутствует, его точностные характег1истики определяются инструментальными погрешностями входящих в него элементов.

313452

ошер1ие отдельных параметров показано на примере двухде- логарифмического преобразоДля такого блока логарифмм- +0,1 В ( и В, а

и

6ИХ

+10 В. При этом значению и 5,х - 1 R соответствует значение Ug, 0. Значения U соответствуют значениям чисел в диапазоне от 0,1 до 10, а коэффициент наклона характеристики - f(Ugj) равен К 10 В/дек.

Для получения минимальной погрешности преобразования напряжение U. на входе блока 7 логарифмирования должно находиться в диапазоне максимальных значений из числа возможных. Применительно к принятым значениям Ujj и с учетом параметров элементной базы этим условиям соответствуют зна- -чения Uj и 5-10 В.

При использовании десятиразрядных ЦАП коэффициент передачи ДАЙ 1 должен соответствовать его включенному чет- вертому разряду, т.е. ;u, 0,0078125 Это соответствует наличию в счетчике четырех записанных импульсов. Весь диапазон изменения числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов составляет от 4 до 10.

У ЦАП 9 функционируют четыре старших разряда, начиная с седьмого. При этом одному импульсу с реверсивного счетчика 5 соответствует число /и 1/2 1/16 0,0625 (число р азрядов п 4). Запись в счетчике 5 импульсов соответствует коэффициенту передачи 10/16 0,625. Таким образом, для двухдекадного блока лога- рифмирования при Ug 0,1 В, , 0,5 и 0,625, а при Ug 10 В /;, 0,0078125 и ;Uj 0,25.

Если ПЕГинять, что и п 5 В и Uflj 10 В, и иметь ввиду,, что V Ug, „,, д, коэффициент, усит ления масштабного усилителя 6 определяется как

К, 8х Mdicc iмин 128v Дри использовании в составе преоб- разователя ЦАП, рассчитанных н.а совместную работу с интегральными операционными усилителями, необходимо, чтобы напряжения U и U имели отрицательную полярность.

Поскольку при значениях напряжений на входе преобразователя, равных 0,1 и 10 В, напряжения на выходе ЦАД 9 и блока 7 составляют соответственно

15

+6,25 и +2,5 В и -3,55 и -10 В. Диапазон изменения суммы напряжений и,/2 и и в данном примере равен 4,15 В. Коэффициент усиления сумматора 10 равен Кз 1201/4,15 - 4,8 (здесь и далее К, К и К - коэффициенты передачи сумматора 10 по входам, подключенным соответственно к выходам блока 7, ДАП 9 и источника 4 опорного напряжения). С учетом указанных рассуждений относительно соотношения напряжений Ug и 11 при их суммировании К, 0,3. Значения коэффициентов Kj и К, включают в себя и составляющую, связанную с переходом от двоичных логарифмов к десятичным.

Из уравнения для выходного напряжения преобразователя Ug(| + KjU + (,, после подстановки в него числовых значений напряжений (например, для Ug, 0,1 В) и коэффициентов с учетом знаков следует, что К 1,9.

Формула изобретения

Догарифмический преобразователь, содержащий генератор импульсов, выход которого через трехпозиционный переключатель соединен с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, первый цифроаналоговый преобразователь, аналоговый вход которого является информационным входом преобразователя, а выход соединен с входом масштабного усилителя, и источник опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при заданйо точности преобразования, преобразова таль содержит второй цифроаналоговый преобразователь, дешифратор, блок логарифмирования и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом блока логарифмирования, второго цифроаналогового преобразователя и источника опорного напряжения, а выход сумматора является выходом преобразователя, при этом выход реверсивного счетчика соединен с цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя и через дешифратор - с цифровым входом первого цифроаналогового преобразователя, выход масштабного усилителя соединен с управляющим входом трехпозиционного переключателя и с входом блока логариф 51345215®

мирования, а выход источника опорно- входом второго цифроаналогового пре- го напряжения соединен с аналоговым образователя.

Изобретение относится к вьп1ис- лительной технике и может быть исполь зовано в различных функциональных уст ройствах вычислительных, информацион ных и моделирующих систем. Цель изобретения - повьшение быстродействия при заданной точности. Преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор импульсов 2, трехпозиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряжения, реверсивный счетчик 5, масштабный усилитель 6, блок 7 логарифмирования, дешифратор 8, второй ЦАП 9, сумматор 10. Преобразователь имеет два канала. Аналоговое напряжение, соответствующее изменению логарифма в пределах одной октавы, формируется на выходе блока 7 за счет работы дискретной системы обратной связи, включающей реверсивный счетчик и дешифратор. Ступенчатая часть выходного сигнала формируется на выходе ЦАП 9. 1 ил. S (Л г/л/дг