ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Советский патент 1970 года по МПК H03M1/58 G06G7/24 

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной технике.

Известны логарифмические время-импульсные преобразователи, содержащие генератор, формирователь экспоненциального напрял еиия, устройство сравнения и триггер, которые выполняют операцию преобразования постоянного напряжения в длительность импульсов или постоянное напряжение, пропорциональное .логарифму входного сигнала. Недостатком таких устройств является их низкая точность преобразования из-за влияния дрейфа нуля пороговых элементов.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем дополнительно установлен модулятор, один из входов которого соединен с генератором, а выход через формирователь двухполярного экспоненциального напряжения и устройство сравнения подключен к триггеру. -Это повышает точность преобразования из-за уменьшения дрейфа нуля пороговых элементов, выполненных на переменном токе.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграммы напряжений.

Устройство содержит модулятор 1, формирователь 2 двухполярного экспоненциального напряжения, устройство сравнения (усилительограничитель) 3, триггер 4, фильтр 5 и генератор 6.

Выход модулятора / последовательно с формирователем 2 двухполярного экспоненциального напряжения подключен ко входу усилителя-ограничителя 3. Нагрузкой усилителяограничителя является триггер 4, вы.од которого подключен к фильтру 5. Периодизация схемы осуществляется геиератором 6.

Кроме того, на фиг. 2 приведены следующие обозначения:

Ui - напряжение на выходе модулятора, - напряжение с формирователя экспоненциального напряжения, Ьз - сигнал на выходе усилителя-ограничителя и L4 - импульсы, формируемые триггером.

Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

Постоянное напряжение, поданное на вход UBX , преобразуется модулятором / в прямоугольные импульсы с амплитудой U-, пропорциональной t/Bx, и частотой, определяемой генератором 6. Формирователь экспоненциального напряжения выдает на выходе две экспоненты за период: одну - положительной полярности, другую - отрицательной:

и,±и,(1)

где Us -экспоненциальное напряжение; Ь« - амплитуда экспоненты; к -степень затухания экспоненты; 30t - текущее время. Последовательное соединение выходов модулятора 1 и формирователя 2 двухполярного экспоненциального напряжения обеспечивает получение на входе усилителя-ограничителя 3 разностного сигнала. В момент начала формирования эксноненты положительной или отрицательной нолярности триггер 4 сбрасывается в состояние «О сигналом с генератора 6. При смене знака напряжения на входе усилителя-ограничителя 3 сигнал с его выхода ириводит триггер 4 в состояние «1. Таким образом, в течение периода формируются два импульса. Длительность каждого определяется от начала экспоненты и до момента равенства напряжения на входе усилителя-ограничителя нулю из соотношения: {/ое- и /а,(2) t - 1 In ° (3) (и -1.11 kШвх

где f/a - амплигуда прямоугольных импульсов

с модулятора, и -длительность импульса,

и.,

л - коэффициент ироиорциональности.

и.

т. е. выходные величины или Ufn

-U -п иропорциоиальны логарифму входного напряжения,

где п - коэффициент заполнения нмиульсов; Т - нериод; и -амплитуда импульсов на входе

фильтра среднего значения; t/cp- среднее значение импульсов с триггера.

Использование модулятора на входе времяимпульсного преобразователя, а также ирименение двухполярного формирователя экспоненциального напряжения позволяет нерейти от сравнения ностоянных напряжений к сравненню переменных.

В этом случае иросто решается вопрос об уменьшении влияния дрейфа нороговых элементов, о повышении чувствительности, о преобразовании сигналов низкого уровня до 0,1 - 0,05 в путем использования усилителей неременного нанряжения. Если иснользовать усилитель с достаточно большим коэффициентом .иления, погрешность от наличия уровня срабатывания у порогового элемента (триггера) ничтожно мала.

Наличие значительного входного сигнала нри большом коэффициенте усиления вызывает ограничение обеих нолуволн сигнала.

Поэтому усилитель-ограничитель делается так, чтобы несимметричность ограничения была минимальной, так как она вызывает смещение нулевой линии и неравенство длительностей первого и второго имнульсов в течение периода. Смеш;ение нулевой линии V эквивалентно изменению амплитуды положительной и отрицательной полуволн импульсов с модулятора, поэтому

ешность от наличия смещения нулевой находится из выражения

Af/CM , ,

.

In 1-f

-.(7)

7(,

2In

i/я

Если использовать разлолсение в ряд Тейлора, можно пренебрегая малыми высоких порядков, записать:

и„

(8)

8;

2Гп

С/а

Из выражения (8) видно, что даже при значительных смещениях нулевой линии ДОсм относительная погрешность преобразователя невелика:

f/a П; Af/cM 50 мв; и - lOff.

А С/см

-4

С/а

25-10

0,53-10-3 0,05%.

jC/ 2-2,34

21п

С/а

При обеспечении достаточной щирокополосности усилителе логарифмический время-импульсный преобразователь может иметь частоту периодизации в несколько десятков килогерц и точность 0,1-0,2%.

Предмет изобретения

Логарифмический время-импульсный преобразователь, содержащий генератор, формирователь экспоненциального напряжения, устройство сравнения и триггер, отличающийся 60 тем, что, с целью повышения точности преоб-. разования, в нем дополнительно установлен модулятор, один из входов которого соединен с генератором, а выход через формирователь экспоненциального напряжения и устройство 65 сравнения подключен к триггеру. /,/„ + Д/; :: J- In k f/a-l-Af/cM L rL-Д/,™ J-ln С/а - A f/cM 1 и 2 - длительности первого и второго импульсов, At-cM - смещение нулевой линии из-за несимметрии иолуволн, и - приращения длительностей импульсов от наличия ДОсм 7 0ыходная величина преобразователя - коициент заполнения п определяется соотением, + ТkT Xrin(l + )+In(l-A). L /V-a /J

V.U,

хЛ

V/

Ч з (

to.

1 n-fr

«.f

«.

-«-