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

1

Изобретение относится к электроизмерительной и вычислительной технике и быть использовано при построении устройств для вычисления логарифмов, децибелметров, а также при построении множительно-делительных устройств.

Известны устройства, позволяющие определять логарифм отношения двух постоянных напряжений, работающие в широком динамическом диапазоне измеряемых отношений, которые могут быть как больше, так и меньше единицы 1, 2.

Из известных устройств данного типа наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для определения логарифма отношения двух сигналов 2, содержащее дифференцирующие блоки, входы которых подсоединены к входам устройства соответственно через первый и второй ключи, два блока сравнения, последовательно включенные элемент И, счетчик и блок цифровой индикации, первый и второй триггеры, генератор тактовых импульсов, выходом соединенный с зшравляющимп входами первого и второго ключей, счетчика и с нулевым входом первого триггера, счетный вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ. Входы элемента И соединены соответственно с генератором счетных импульсов и с выходом первого триггера, выход второго триггера - с первым управляющим входом блока цифровой индикации. Кроме того, устройство имеет источник опорного папряженпя.

Работа этого устройства основана на том, что в зависимости от знака измеряемого логарифма двух сигналов срабатывает тот из элементов сравнения, который производит компарирование экспоненциально-спадающего (по абсолютной величине) напряжения, начальное значение которого равно большему по

абсолютной величине входному сигналу, с нанряжением, равным меньшему по абсолютной

величине входному сигналу.

Недостаток такого устройства заключается

в невысокой точности измерения, что обусловлено, в основном, влиянием норога срабатывания элементов сравнения на результат вычисления. Цель изобретения - повышение точности

работы устройства.

Это достигается тем, что в устройство введены два переключателя, третнй и четвертый ключи, третий, четвертый и пятый триггеры. Первые входы блоков сравнения через соответствующпе переключатели подключены к выходам соответствующнх дифференцирующих блоков, а вторые входы блоков сравнения - к источнику опорного сигнала. Выход первого блока сравнения через третий ключ

соединен с единичным входом второго и счетным входом третьего триггеров, выход второго блока сравнения через четвертый ключ - с единичным входом четвертого и счетным входом пятого триггеров. Нулевые входы второго, третьего, четвертого, нятого триггеров соединены с генератором тактовых импульсов, управляющие входы переключателей -с выходами третьего и пятого триггеров, а управляющие входы третьего и четвертого ключей - с выходами соответственно четвертого и второго триггеров. Второй управляющий вход блока цифровой индикации подключен к выходу четвертого триггера, а входы элемента ИЛИ -к выходам третьего и четвертого ключей.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ключи 1, 2, дифференцирующие блоки 3 и 4, переключатели 5 и 6, источник 7 опорного напряжения, блоки 8 и 9 сравнения, ключи 10, 11, генератор 12 тактовых импульсов, элемент ИЛИ 13, триггеры 14-18, генератор 19 счетных импульсов, элемент И 20, счетчик 21 и блок 22 цифровой индикации.

Работает устройство следующим образом.

В момент времени тактовый импульс генератора 12 замыкает ключи 1 и 2, а также устанавливает своим передним фронтом все триггеры в нулевое состояние и осуществляет сброс показаний счетчика 21.

Установка триггеров в нулевое состояние обеспечивает замыкание ключей 10 и 11, а также нахождение переключателей 5 и 6 в положении «1.

Выходные напряжения блоков 3 и 4 начинают изменяться во времени по законам

и, ехр {- и ехр (

соответственно, где Ui и 1/2 - входные напряжения, прикладываемые к сигнальным входам ключей 1 и 2 соответственно; т - постоянная времени дифференцирующих блоков 3 и 4. Через переключатели 5 и 6 эти напряжения прикладываются к вторым входам блоков 8 и 9 сравнения, на первые входы которых подается опорное напряжение f/o источника 7. Пусть, например |t/i| | L2|. Тогда в момент времени

2

г.1п

и,,

срабатывает блок 9 сравнения и своим выходным импульсом через ключ 11 перебрасывает триггеры 16 и 17, а также триггер 18 через элемент ИЛИ 13 ,в единичное состояние. В результате через элемент И 20 с выхода генератора 19 на вход счетчика 21 начинают проходить счетные имнульсы. Изменение состояния триггеров 16 и 17, кроме того, приводит к размыканию ключа 10 и переводу переключателя 6 в положение «2. В результате к второму входу блока 9 сравнения оказывается подключенным

вход дифференцирующего блока 3. В MOMerii времени

,г.1пи,

блок 9 срабатывает второй раз и выходным импульсом перебрасывает триггеры 17 и 18 со счетными входами в нулевое состояние. Переключатель 6 снова переводится в положение «1, с единичного входа триггера 18 на вход элемента И 20 разрещающий сигнал больще не поступает, в результате прекращается прохождение счетных импульсов на вход счетчика 21. На этом преобразование заканчивается. В счетчике оказывается зафиксированным число импульсов, прощедщих на его вход за промежуток времени (), т. е.

N f,(f,-f) f..ln.(1)

и.

Результат вычисления (1) высвечивается в блоке 22 цифровой индикации с указанием знака логарифма (для рассмотренного примера знак «-f- задается триггером 16).

В случае, когда |t/i| |t/2|, преобразование происходит аналогично с той разницей, что моменты равенства напряжений фиксируются блоком 8 сравнения, а триггер 15, устанавливаемый в момент первого срабатывания блока 8 в единичное состояние, высвечивает в блоке 22 знак «-.

Введение новых элементов в устройство и осуществление указанных связей позволило определить логарифм отнощения двух сигналов по промежзтку времени между двумя срабатываниями одного и того же блока сравнения, производящего сравнение двух экспоненциально-затухающих с одной и той же ностоянной времени напряжений, начальные

значения которых равны входным сигналам, с опорным напряжением. В результате в отличие от известного устройства на точность работы нредложенного устройства не влияет наличие ненулевого порога срабатывания блоков

сравнения (при условии, что этот порог срабатывания не успевает измениться за время преобразования, на практике это выполняется). Такие же невысокие требования - сохранение постоянной величины выходного напряжения в течение цикла преобразования - предъявляются к источнику опорного напряжения.

Формула изобретения

Устройство для определения логарифма отношения двух сигналов, содержащее дифференцирующие блоки, входы которых подсоединены к входам Зстройства соответственно

через первый и второй ключи, два блока сравнения, последовательно включенные элемент И, счетчик и блок цифровой индикации, первый и второй триггеры, генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющими входами первого и второго ключей.

счетчика и с нулевым входом Первого триггера, счетный вход которого нодключен к выходу элемента ИЛИ, входы элемента И соединены соответственно с генератором счетных имнульсов и с выходом первого триггера, выход второго триггера соединен с нервым унравляющим входом блока цифровой индикации, и источник онорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два переключателя, третий и четвертый ключи, третий, четвертый и пятый триггеры, первые входы блоков сравнения через соответствующие переключатели соединены с выходами соответствующих дифференцирующих блоков, а вторые входы блоков сравнения соединены с источником опорного сигнала, выход первого блока сравнения через третий ключ соединен с единичным входом второго и счетным входом третьего триггеров, выход второго блока сравнения через

четвертый ключ соединен с единичным входом четвертого и счетным входом пятого триггеров, нулевые входы второго, третьего, четвертого, пятого триггеров соединены с генератором тактовых импульсов, управляющие входы переключателей соединены с выходами третьего и пятого триггеров, а управляющие входы третьего и четвертого ключей соединены с выходами соответственно четвертого и

второго триггеров, причем второй управляющий вход блока цифровой индикации соединен с выходом четвертого триггера, а входы элемента ИЛИ подключены к выходам третьего и четвертого ключей.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.АвторскоесвидетельствоСССР № 401891, кл. G 06G, 1973.

2.АвторскоесвидетельствоСССР № 547786, кл. G 06G 7/12, 1976.