Логарифмический аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в устройствах информационно-измерительной и вычислительной техники,

Цель изобретения - повышение точности и быстродействия.

На чер геже приведена фун1сциональ- ная схема логарифмического аналого- цифрового преобразователя

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь содержит компаратор 1, одновибратор 2, генератор 3 тактовых импульсов, инвертор 4, счетчик 5 результата, два триггера 6 и 7, два накопительных конденсатора. 8 и 9, три элемента И 10-12,, коммутирующий элемент 13 и два ключевых элемента 14 и 15„ Коммутирующий элемент 13 содержит инвертор 16, операционный усили- тель 17 J, три ключа 18-20,

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

При включении преобразователя на выходе операционного усилителя 17 появляется импульс, так как в начальный момент напряжение на накопительном конденсаторе 8 равно нулю и меньше входного напряжения. Этот импульс запускает одновибратор 2j выходной импульс которого включает ключи 18 и 19 и опрокидывает триггер 6 в состояние логической его выходе, Через замкнутый ключ 18 накопительный конденсатор 8 разряжается до уровня напряжения, равного опорному напряже- -нию. После окончания импульса одно- вибратора 2 размыкаются ключи 18 и 19, а ключ 20 замыкается, и пришедший импульс с элемента И 11 замыкает ключ подключающий второй накопительный конденсатор 9 к первому накопительному конденсатору 8„ Посл,едний отдает часть .заряда и напряжение на нем понижается. После окончания импульса на управляющем входе ключевого элемента 14 он размыкается и после паузы, достаточной для его размыкания, импульсом с элемента И 12 замыкается ключевой элемен-т 15, через который происходит разряд накопительного конденсатора 9, Затем после достаточной для размыкания ключевого элемента 15 паузы элемент И 11 опять формирует импульс, включанлдий ключевой элемент 14, накопительный конденсатор 8 опять отдает часть заряда на-.

копительному конденсатору 9. Импуль - сами с выходов элементов И 1V и 12 обеспечивается периодическое по,п- ключение накопительного конденсатора 9 к накопительному конденсатору 8 и разряд накопительного конденсатора 9. В результате напряжение на накопительном конденсаторе 8 понижается до уровня напряжения на втором входе компаратора 1, т.е. до входного Ug. В момент равенства этих уровней срабатывает компаратор 1, запускает одновибратор 2 и опять начинается заряд накопительного конденсатора 8.

Далее процесс заряда --разряда накопительного конденсатора 8 периодически повторяется. Количество импульсов, поступившее на ключевой элемент .14 и одновременно на счет- чик 5 результата за время разряда накопительного конденсатора 8, пропорционально логарифму входного напряжения

1

log

Cl

С, + Cg ;

т Uex log ---С - емкость накопительного конденсатора 9;

Cg - емкость накопительного/конденсатора 8.

Поскольку в преобразователе уровень напряжения на накопительном конденсаторе 8 полностью воспроизводится во время заряда на инвертирующем входе операционного усилителя 17 посредством замкнутого ключа 19, то при этом имеет место 100%- ная отрицательная обратная связь по напряжению, которая уменьшает выходное сопротивление охваченного ею тракта в (1+К) раз. Здесь К - коэффициент передачи напряжения тракта при разомкнутой цепи обратной связи.

в нашем случае К совпадает с коэффициентом усиления операционного усилителя 17,

Следовательно, в преобразователе постоянная времени заряда накопительного конденсатора 8 равна

(Rj- + RKA )Св

-- -

н. сопротивление замкнутого ключа;

К„ - выходное сопротивление

операционного усилителя 17, т.е. намного уменьшена постоянная времени заряда накопительного конденсатора, в результате чего существенно повьтаено быстродействие. Кроме того, исключено влияние конечного времени срабатывания ключей на дозировку электричества в процессе образования, благодаря чему значительно повышена точность преобразователя.