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

10

1U291362

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствам ин- i формационно-измерительной техники. Цель изобретения - повышение быстродействия ,

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого логарифмического аналого-цифрового преобразователя; на фиг.2 - эпюра выходного напряжения масштабирующего усилителя; на фиг.З - таблица значений выходного напряжения масштабирздощего усилителя, соответствующих приведенной эпюре.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь (фиг.1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, элемент |И 2, одновибратор 3, блок 4 формирования показательной функции, регистр 2Q 5 результата, компаратор 6, счетчик 7, причем блок 4 формирования показательной функции содержит триггер 8, пять ключей 9-13, два накапливающих конденсатора 14 и 15, регулируемый 25 масштабный преобразователь 16, выполненный на дешифраторе 17, буферном усилителе 18, коммутаторе 19 и масштабном усилителе 20, информационный вход 21 преобразователя, вход 22 запуска преобразователя.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

По сигналу Пуск одновибратор 3 масштабного усилителя 20 U.U,, вырабатывает импульс, который замыка-дэ „ i м

ет ключ 9, обнуляет счетчик 7 и постоянная величина, 1 (выбор величины определя ется требуемой точностью), Следовательно, после первого импульса генератора 1 на выходе масштабного усилителя 20 напряжение

и, .

Это напряжение сравнивается компа ратором 6 с входным сигналом Ug . Второй импульс генератора 1 записывает состояние выхода компаратора 6 в регистре 5 результата, в старшем разряде регистра. В зависимости от 15 состояния компаратора 6 элемент И 2 разрешает или запрещает переключени триггера 8 и тем самым переключение ключей 10, 12 и 11, 13.

Если напряжеиие на выходе масштабирующего усилителя 20 U U , то на выходе компаратора имеется уровен логической единицы. Тогда элемент И 2 разрешает переключение триггера 8 и второй импульс генератора 1 опро кидывает триггер 8 и ключи 10 и 12 размыкаются, а ключи 11 и 13 замыкаются. Этот же импульс -генератора 1 изменяет состояние счетчика 7 и дешифратор 17 подключает посредством коммутатора 19 второй вход масштабного усилителя 20 к выходу буферного усилителя 18.

Допустим, что после первого импульса генератора 1 напряжение на вы

30

Тогда на выходе компаратора 6 имеется уровень логического нуля, запрещающий прохождение импульсов генератора 1 через элемент И 2. Поэтому второй импульс генератора 1 записывает в старший разряд регистра 5 результата нуль, подключает к выходу буферного усилителя 9 второй вход масштабного усилителя 20, обеспечива ющий коэффициент передачи . По скольку состояние триггера не изменилось, то ключи 12 и далее остаются замкнутыми. Следовательно, к входу буферного усилителя 19 подводится напряжение Uo записан ное на конденсаторе 14, а на выходе масштабного усилителя 20 напряжение

регистр 5 результата, устанавливает на прямом выходе триггера 8 уровень логической единицы, которым замыкаются ключи 10 и 12.

После окончания импульса одновиб- ратора 3 первый импульс генератора 1 переключает счетчик 7 и дешифратор 17, подключает через коммутатор 19 первый вход масштабирующего усилител 20 к выходу буфферного усилителя 18, который повторяет уровень напряжения записанный на конденсаторе 14. Коэффициенты передачи напряжения К t по входам масштабирующего усилителя 20 выбраны согласно формуле

./4 ч

KI

где i - номер входа масштабирующего

усилителя 20, ,2,3; N - номинальное значение выходного сигнала;

0

Q 5

масштабного усилителя 20 U.U,, э „ i м

- постоянная величина, 1 (выбор величины определяется требуемой точностью), Следовательно, после первого импульса генератора 1 на выходе масштабного усилителя 20 напряжение

и, .

Это напряжение сравнивается компаратором 6 с входным сигналом Ug . Второй импульс генератора 1 записывает состояние выхода компаратора 6 в регистре 5 результата, в старшем разряде регистра. В зависимости от 5 состояния компаратора 6 элемент И 2 разрешает или запрещает переключение триггера 8 и тем самым переключение ключей 10, 12 и 11, 13.

Если напряжеиие на выходе масштабирующего усилителя 20 U U , то на выходе компаратора имеется уровень логической единицы. Тогда элемент И 2 разрешает переключение триггера 8 и второй импульс генератора 1 опрокидывает триггер 8 и ключи 10 и 12 размыкаются, а ключи 11 и 13 замыкаются. Этот же импульс -генератора 1 изменяет состояние счетчика 7 и дешифратор 17 подключает посредством коммутатора 19 второй вход масштабного усилителя 20 к выходу буферного усилителя 18.

Допустим, что после первого импульса генератора 1 напряжение на вы0

масштабного усилителя 20 U.U,, э „ i м

0

5

0

5

Тогда на выходе компаратора 6 имеется уровень логического нуля, запрещающий прохождение импульсов генератора 1 через элемент И 2. Поэтому второй импульс генератора 1 записывает в старший разряд регистра 5 результата нуль, подключает к выходу буферного усилителя 9 второй вход масштабного усилителя 20, обеспечивающий коэффициент передачи . По скольку состояние триггера не изменилось, то ключи 12 и далее остаются замкнутыми. Следовательно, к входу буферного усилителя 19 подводится напряжение Uo записанное на конденсаторе 14, а на выходе масштабного усилителя 20 напряжение

и, и.

Это напряжение записывается через ключ 12 на втором конденсаторе 15 и сравнивается компаратором 6 с входным Uj . Если Uj Uj , то на выходе компаратора 6 имеется уровень логи- ческой единицы, который разрешает

31429136

прохождение импульсов генератора 1 через элемент И 2, Поэтому третий импульс геиератора 1 записывает единицу в следующий разряд регистра 5 результата, подключает к выходу буферного усилителя третий вход масштабного усилителя 20 и переключает триггер 8. Последний размыкает ключи 10 и 12 и включает ключи 11 и 13. Следовательно, к входу буферного усилителя 18 подведено напряжение U

,+

Uo « , снимаемое с второго конденсатора 15, а выходное напряжение масштабного усилителя 20

,i, т.е. . .

После поступления п импульсов генератора 1 на счетчик 7 напряжение на выходе масштабного усилителя 20

вания, отсутствуют составляющие

с А , /s г «/зг

5 , И ( , соответствующие коэффициентам передачи масштабного уси- 5 лителя 20 по 1,3 и 5-м входам.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь существенно повышает быстродействие, поскольку изменение коэффициента передачи регулируемого масштабного преобразования 16 по казательному закону х позволило

реализовать метод поразрядного преобразования.

10

15

Формула изобретения

и.

н-1

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий компара- 20 тор, подключенный первым входом к информационному входу преобразователя, а вторым входом соединенный с выходом блока формирования покаяа- тельной функции, содержащего регули- в каждом 1-такте преобразо- ос s. „о„„„ „...„.„„„ 1 „„„ п руемый масштабный преобразовйтель,

пять ключей, два накопительных где А; - коэффициент, принимающий к

вания значение 1 или О в зависимости от состояния компаратора 6 1 или О соответственно.

При этом в регистре 5 результата записано число (двоичное)

t -А;

ё

денсатора и триггер, вход установки в 1 которого соединен с управлякяцим входом первого ключа, подключенного 30 к входу запуска блока формирования, соединенного с входом одковибратора, вход задания опорного напряжения блока формирования показательной функции подключен к информационному входу 35 первого ключа, выход которого объеди нен с информационным входом второго ключа и выходом третьего ключа и через первый накопительный конденсатор подключен к шине нулевого -потенциа- 40 ла, выход четвертого ключа обьединев с информационным входом пятого ключа и через второй накопительный конденсатор подключен к пшне нулевого потенциала, выходы второго и пятого ложены такты преобразования с перво- дк ключей объединены и подключены к ин- го по седьмой. На фиг.З приведена формационному входу регулируемого таблица значений напряжений U; на масштабного преобразователя, информаt -t

пропорциональное логарифму входного напряжения

т ч Ub L г-т log ---.

1о§4 Uo

Изменение напряжения на выходе масштабного усилителя 20 в процессе преобразования показано на фиг.2. По оси ординат отложены напряжения Ue , Ug и напряжения U; в i-такте преобразования, а по оси абсцисс отвыходе масштабного усилителя 20, соответствзпощих эпюре.

Как видно из эпюры (фиг.2), напря-CQ жение на выходе масштабного усилителя 20 в 1,3 и 5 тактах преобразования и, и и Uj меньше входного Ua, . Следовательно, этим тактам соответстцконные входы третьего и четвертого ключей объединены, соединены с выходом блока формирования показательной функции и подключены к выходу регулируемого масштабного преобразоватв ля, управляющие входы второго и четвертого ключей обьединены и подключевания, отсутствуют составляющие

с А , /s г «/зг

5 , И ( , соответствующие коэффициентам передачи масштабного уси- лителя 20 по 1,3 и 5-м входам.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь существенно повышает быстродействие, поскольку изменение коэффициента передачи регулируемого масштабного преобразования 16 по казательному закону х позволило

реализовать метод поразрядного преобразования.

Формула изобретения

цконные входы третьего и четвертого ключей объединены, соединены с выходом блока формирования показательной функции и подключены к выходу регулируемого масштабного преобразоватв ля, управляющие входы второго и четвертого ключей обьединены и подключе

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в устройствах информационно-измерительной техники. Целью изобретения является повышение быстродействия, что достигается за счет изменения коэффициента передепи регулируемого масштабного преобразователя 16 по показательному закону с Г и позволяет реализовать метод поразрядного преобразования, результаты которого отражаются в введенном регистре результата 5. 3 ил.

вует нулевое состояние выхода компа- gg ни к прямому выходу триггера,управ- ратора 6, коэффициент А также равен ляющие входы третьего и пятого ключей

обьединены и подключены к инверсному выходу триггера, счетный вход котороиулю и поэтому в выходном напряжении масштабного усилителя 20, приведенном в таблице для семи тактов преобразого соединен с тактовым входом блока -- г

го соединен с тактовым входом блока -- г

формирования показательной функции, э|1емент И, вход которого подключен к ВЫХОДУ генератора тактовых импульсов, счетчик, отличаюцнй- с|я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен регистр результата, соединенный тактовым вхо- д|эм с выходом генератора тактовых ийпульсов И Счетным входом счетчике, в|лход которого подключен к управляю- |фму входу регулируемого масштабного

Такты преобразования Фиг, 2

преобразователя блока формирования показательной функции, вход обнуления счетчика подключен к выходу одновиб- ратора и входу обнуления регистра результата, соединенного информационным входом с выходом компаратора и вторым входом элемента И, выход которого подключен к тактовому входу блока формирования показательной функции, вход одновибратора соединен с входом запуска преобразователя.

Фиг. 3