Устройство для определения логарифма отношения двух напряжений Советский патент 1978 года по МПК G06G7/12 

Предлагаемое устройство относится к областн вычислительной техники и может быть использовано в частности, для оценки параметров элементов акустических, ироводных, радиорелейных систем связи (неравномерность амилитудно-частотиы.х характеристик, уровень шума, фоиа, усиление, для определения лотарифмического декремента затухания и т. д.).

Пзвестиы устройства для определения логарифма отноиления двух напряжений.

Одно из таких устройств, основанное на время-импульсном методе, заключаюпдемся в измерении времени разряда конденсатора от одного из сравниваемых напряжений до др того через образцовый резистор, и содержащее переключатели, компаратор и счетчик, позволяет определять логарифм отношения только одного знака, что является его недостатком 1.

Паиболсе близким из технических решений к данному изобретению является устройство для оиределения логарифма отношения двух напряжений, содержаидее аттенюатор, два логарифмических усилителя, выходы которых подключены через блок вычитания к первому входу нуль-органа, реверсивный счетчик, входы которого подключены соответственно к выходу нуль-органа, к выходу первого элемента И и к генератору тактовых импульсов, а выход реверсивного счетчика через преобразователь

кода в напряжение подключен ко второму входу нуль-органа, блок индикации знака, первый и второй входы которого соединены еоот15етствеиио с выходом нуль-органа и с генератором тактовых нмпульсов, декадный счетчик, выход которого подсоединен ко входу блока цифровой индикации, а входы подключены соответственно к генератору тактовых импульсов н к выходу второго элемента II, п генератор счетных импульсов, подсоединенный к нервом} входу первого элемента П 2.

Недостатками устройства являются погрешности, получаемые благодаря неи. ешичмости характеристнк логар :фмнческих усилнтелей и благодаря неполной комненсацпи изменеиия характеристик логарифмических усилителей от темиергалры. Динамический диапазон входиых сигналов при использовании такой схемы ограиичеи вoз ioжиocтями логарифмических усилителей. Кроме того, сложно получать логарнфмнческне усилители с идентнчными характеристиками.

Пелью настоящего изобретеиия является повьлпепие точности, расшнренне днапазона ypOBHCii спгналов па входе устройства и повышен i: я быстродействия.

Поставлеииая цель достигается тем, что устройство содержит коммутатор, блок выде.тения тактов и блок с регулируемым коэффициентом передачи, ииформациоииый вход котоporo подключен через коммутатор ко входам устроиетва, первый-упрапляюгцип вход соединен с заправляющим входом коммутатора п с первым выходом блока выделения тактов, второй управляющий вход - с выходо-т рсперемвного ечетчика, а первый н птсрсп подсосднпепы еоответствепао ко К-;од первого злемепта Н и ко входу первого логаршрмического уеплителя, два входа блока вы/селеипя тактов подключены еоответетвеппо к BBIходу пуль-оргапа и к генератору тактовв1х пмиульсов, а его второй и третий ввпходы еоедннены соответственно с первым входом второго н е третьнм входом первого элепенто ; Г1, второй вхо/1 второго элемента М соедннен е выходом первого элемента И, вход i выход aiTCнюатора подключены соответственно к одному из входов устройства н ко входу второго логарифмического усилителя.

На чертеже представлена блок-схема нредложенного уетройства.

Устройство для определепня логарнфма отпошекия двух иапряженпй содержит коммутатор 1, вхо,т;в которого служат входами измерителя, а выход подключен к ииформаппопному вхо/ху блока с регулируемым коэффициентом передачи 2, выход его через перввп логарифмический усилитель 3 соединен с одним из входов блока вычитания 4, другой вход которого соединен с ввьходом второго логарифмического усилителя 5, i;a вход .последнего иодключей аттенюатор 6, вход которого подключен иараллельпо одному из входов коммА-татора 1. Выход блока вычитания 4 подключен на первый вход нуль-органа 7, па второй вход которого ноступает выходное напряжение преобразователя 8 кода в напряжение. Ввтход н}мь-оргаиа 7 подключен ко входу блока выделепня тактов 9, к первому входу блока индикации знака 10 и к одному из входов реверсивпого счетчика П. Выход генератора счетных импульсов 12 подключен к первому входу первого элемента И 13, ко второму входу которого подключен нервый выход с регулируемым коэффициентом передачи 2, а к третьему - третий выход блока 1;ыделепня тактов. 3ыход первого элемента И 13 подключен ко входу реверсивного счетчпка 11 и ко второму входу второго элемента И 14, на первый вход которого подключен второй ввьход блока выделения тактов 9. Выход второго эле,1ента PI 14 подключен ко входу декадного счетчика 15, пыход которого подключен ко входу блока цифровой индикацнн 16. Первый выход блока выделения тактов 9 подключен к первому унравляющему входу блока с регулируемым коэффициентом передачи 2 и к управляющему входу коммутатора 1.

Выход реверсивного счетчнка 11 подключен ко входу преобразователя 8 код в напряжение и ко второму управляющему входу блока с регулцруемым коэффициентом передачи 2. генератора тактовых импульсов 17 еоедииеп ео входами ревереивпого И п декадного 15 счетчиков, со входом блока индикации

знака 10 и со входом блоха выделения тактов 9.

Работа устро; ства д.1я отгределения отношения логарг фма двух нанряжеицй осущест15ляется за два такта, определяемые генератором тактовых 11мн)льсов (ГТИ) 17 и блоком 1 ыделепня тактов, (J5BT) 9. Перед ;ий фронт имггулвсов на выходе ГТИ 17 определяет начало исргюго такта работы с:емы, приводя в .сходное состояпне реверсивный счетчик (PC) 11, декадиый ечетчик (ДС) 15 н блок индикации знака (ВИЗ) 10.

Б.ч а года ря воздейс1впю управляющего наиряжеьчя е первого выход.а 9 на }Ч7рав.чяющий коммутато)а (К), иаиряжение со BTOpoiO ;;хо,;,а ко.мм татора 1 пост ч1ает чепез блок с регулируемым коэффициентом нередачи (БРКП) 2 и нервы .тогарифмпческий усилитель (ЛУ) 3 на один из входов блока вычитания (ВВ) 4, на другой вход которого это же ианряжение иостояиио ностуиает через второй 5 п аттенюатор 6, причем коэффиниент ослабления аттенюатора 6 таков, что ианряжение, ностуиающее с выхода J5B 4 на однн нз входов нуль-органа (НО) 7, в течение 1-го такта близко пли равно начальному ианряженпю с выхода преобразователя код в напряжеипе (ПКН) 8, постунаюигего па дру1ой вход НО 7.

Начальпое иаиряжеине на выходе ПКН 8 соответствует записи ьгачального чнела на PC 1 при ебросе его в исходгюе еостояиие. Начальное число 1;ыбирается исходя из емкости PC 1I и необходимости измерить требуемую г,еличпиу логарифма отиотнеиия с по/южительпым п отрниат: тьиым знаком. с выхода ЪЮ 7 ностуиает на вход ч равления реверсом PC 11, ири этом счетиые имиульеы, ностуиающ.ие на вход PC 11 от генератора ечетгых нмпульсов (РСИ) 12 через нервый элемент Н 13, записывается i-a PC 11 таким образом, что напряжеипе на выходе ПКН 8 стремится ера впяться с панряженнем на выходе

084, нри достижении такого равенства ВВТ

9получает с выхода НО 7 сигнал окончания 1-го такга измерения п выдает с 1-io выхода сигнал начала 2-io такта на нервый управляющий вход БРКП 2-й иа управляющий вход коммутатора 1. Но этому сигналу напряжение с 1-го входа ко мутатора 1 через блок 2 и ЛУ 3 поступает на БВ 4. Аналогичго 1-му такту начинается заипсь счетных импульсов ца PC 11 таким образом, чтобы умепьщить еущеетвующую в начале 2-го такта разпость напряжений на входах НО 7.

В момент начала 2-го такта со второго выхода БВТ 9 иа первый вход второго элемента Н ностугает сиг-нал, разрещающпй прохождение счетных нмиульсов одновременно на PC И и иа Л С 15.

При достнжеипп равенства напряжений на входах НО 7, иа его выходе вырабатывается сигнал окончания 2-го такта, но которому ерабатываег ВНЗ 10, БВТ 9 вырабатывает на третьем выходе сигнал, запрещающий прохождение счетных импульсов через первый элемент И 13 на PC-ll и ДС 13, с-ос;оян ;с второго выхода в момент окончания 2-го такта не изменяется.

Таким образом, в момент окончания 2-го такта па ДС 15 записывается число, пропорциональное разности логарифмов иаиряжений числителя и знаменателя, которое отображается на табло с помощью блока цифровой индикации (БЦИ) 16.

Для получения максимального диапазона измеряемых отношений, не увеличивая разрядность PC 11 и соответственно не усложняя ПКН 8 и НО 7, введен блок с регулируемым ко 1фф|1Ц11Сптом передачи 2, который необходим, чтобы иолуч1 ть в начале 1-го такта разницу напряжении на входах ПО 7, соответствующую записи на PC 11 в 1-ом такте не более определенного числа счетных импульсов, устанавливаемого исхода из емкости PC 11 и требуемого диаиазона определяемых логарифмов отношений 2-х напряжений.

В случае заииси на PC 11 числа импульсов больше установленного, соответствующим образом меняется коэффициент передачи БРКП 2, который одновременно выдает сигнал на второй вход первого элемента И, запрещающий дальнейшее прохождение импульсов на PC 11. Такое состояние схемы выдерживается до прихода следующего тактового импульса с ГТИ 17. Разница напряжений на входах НО 7 в начале 1-го такта, соответствующая записи на PC 11 в 1-ом такте больше установленного числа счетных импульсов, может получиться в результате неполной компенсации температурного ухода логарифмической характеристики ЛУ 3 логарифмическим усилителем 5, а также в результате изменения напряжения на втором входе коммутатора 1, учитывая, что логарифмические характеристики ЛУ 3 и ЛУ 5 могут, при использоваггии данной схемы, быть не идентичны.

Техническая эффективность заключается в том, что приведенное включение коммутатора 1 позволяет обеспечить повышение точности измерения за счет получения логарифма числителя и знаменателя с номощью одного логарифмического усилителя 3, что устраияет погрешиость, обусловленную неидентичностью логарифмических усилителей.

Точность увеличивается также за счет температурной компенсации. Ошибка измерения, иолучаемая в 1-ом такте работы измерителя, в результате неиолной комненсации температурного изменения логарифмической характеристики иервого логарифмического усилителя 3 включением второго логарифмического усилителя 5, компенсируется во втором такте.

Включение блока с регулируемым коэффициентом передачи 2 дает возможность использовать логарифмические усилители с нечдентичными характеристиками. Это позволяет использовать более простые логарифмические усилители, не требующие сложной настройки.

B.-jOK 2 c,iy/KiiT также для расширения дпна. anaiKisona сигналов на входе измеpi:iiMH, обесиечиБ;;я нодач} сигнала на вход ntMiRoro Л У 3 в диапазоне, соответствующем изменениям выходного напряжения ПКН 8.

JMcnbnicHHe времени измерения происходит за счет уменьшенмя продолжнтельностп 1-го такта, в результате того, что разница напряжений на входе НО 7 в начале 1-го такта устанавливается с по.мощью схемы 2 не более онрсдсленной величины.

Ф о р м л а и 3 о б р е т с н н я

Устройство для определения логарифма отиошеиия двух нанряжений, содержащее аттенюатор, два логарифмических усилителя, выходы которых подключены через блок вычитаиия к первому входу нуль-органа, реверсивный счетчик, входы которого подключены соответственно к выходу нуль-органа, к выходу первого элемента И и к генератору тактовых имиульсов, а выход реверсивного счетчика через преобразователь кода в напряжение подключен ко второму входу нуль-органа, блок нндикации зиака, первый н второй входы которого

соединены соответственно с выходом нуль-органа и с геиератором тактовых имиульсов, декадный счетчик, выход которого цодсоединен ко входу блока цифровой индикации, а входы нодключены соответственно к генератору тактовых импу.льсов и к выходу второго элемента Н, и генератор счетных импульсов, нодсоед ;ненный к первому входу первого элемента И, от л и чающееся тем, что, с целью повышения точности н быстродействия устройства, оно

содержит коммутатор, блок выделения тактов и блок с рег лир емым коэффициентом передачи, информационный вход которого нодключси через коммутатор ко входам устройства, нервый управляющий вход соединен с унравЛЯ1О1ЦИМ ходом коммутатора и с первым выходом блока выделения тактов, второй управляюни)й вход - с выходом реверсивного счетчика, а псрвьп и второй выходы подсоед нены соответственно ко входу первого элемента Н

н ко входу первого логарифмического усилителя, два входа блока выделения тактов иодключены соответственно к выходу 1;уль-органа и к генератору тактовых импульсов, а его второй н третий выходы соединеиы соответстBCHiio с первым входом второго и с третьим входом первого элементов Н, второй вход второго элемента Н соедпнен с выходом первого элемента Н, вход и выход аттенюатора нодключены соответственно к одному из входов

устройства и ко входу второго логарифмического усилителя.

Нсточники информации, принятые во внимание нри экспертизе 1. Натент США № 3878383, кл. 235-183, опублпк. 15.05.75.

7

2. Измеритель отношения двух напряжений для целей контроля ЛЧХ передатчика. Ж.

8

«Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРС, № 6, 1974.

:

7f

г

1