Аналого-цифровой логарифмический преобразователь Советский патент 1978 года по МПК G06J1/00 G06G7/24 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для реалшзашга зависимости Видау

Y -K.g«:p7

о

где входные переменные X . X д моделируются напряжениями постоянного тока, а выходная величина Y представлена в виде кода.

Преобразователь может найти применение при построении гибридных вычислительных устройств, информаииовно-измеритвль ных и вычислительных систем и комплексов в оптических спектральных анализаторах, широко используемых в биохимических и МЕдицински: исследованиях, а также для пос роения специализированных вычислителей различных систем автоматического управления.

Известны ан ого-цифровые логарифмические преобразователи, вьшолнекные на основе развертывающих систем fll .

К их достоинствам следует отнести от сутствие методической погрешности прос ту перехода от выходной величины, преп

ставленной временным интервалом, к коду, которая осуществляется заполнением интер1вала импульсами с ПJCлeдyюIIШм их подсчеттом. Однако при работе в широком темпеg ратурном диапазоне из-за нестабильности номиналов элементов схемы и частоты J долняющих импульсов существенно увелич, вается погрешность работы преобразователи. Наиболее близким техническим решением t к изобретению является аналого-цифровой логарифмический преобразователь, содержа- ншй операаионвь й усилитель, параллельно которому подключены конденсатор} блок иачальной установки и последовательно сов

iy диненные ключ и масштабный ра жстор, компаратор, неинвертируюший вход которого сбей динен с выходом операпионного усилителя а выход - с входом блока управления и с входом установ1Ш нуля триггера, первый

0 элемент И, два входа которого подключены соответственно к генератору импульсов я к единичному выходу триггера, и первый счетчик, вход которого подсоединен к выходу первого элемента И, а выход является выходом преобразователя 2 . Цепью изобретения является повышение точности работы преобразователя. Достигается это тем, что преобразователь сод9рж1гг второй счетчик с подключен(Ным к его выходам цифровым управляемым резистором, элемент НЕ, второй элемент И и четыре дополнительных ключа, два из которых включень между обшим выводом масш , такого резкстора и основного ключа и сортветственно между входом опорного напряжения преобразователя и входом цифрового управляемого резистора, а два других между инвертирукицим входомкомпаратор и jcooT eTCTBeHHo между информационным вяодом преобразователя и шиной нулевого потенциала, вход второго счетчика подключен к выходу второго элемента И, три входа которого соединены соответственно с гв нератором импульсов, с единичным выходок триггера и через элемент НЕ с выходом блока управления и третьим входом первого элемента И, выход цифрового управляемого резистора подключен к входу операционного усилителя, управпяилцие входы ключей подсоединены к соответствующим выходам блока управления. На чертеже приведена схема преобразователя. Преобразователь содеришт операционный усилитель 1, компаратор 2,. масштабный .резистор 3, конденсатор 4,блок 5 начальной установки, ключи 6-10. цифровой управляемый резистор 11, первый счетчик 12, триг гер 13, элемент НЕ 14, генератор импульсов 15, первый и вто{5Ьй элементы И 16, 17, блок управления 18 и второй счетчик 19. Вход 2О преобразователя опорного на пряжения подсоединен к входу блока 5 начальной установки и через ключ 6 к резистору 3, при этом другой вывод резистора соединен с входом операционного усилителя 1. Операционный усилитель 1, конденсатор 4 и блок 5 включены параллельно, а основной ключ 8 соединяет выход операционного усилителя 1 с общим выводом ключа бирезисюра 3. Ключ 7 и цифровой управляе резисггор 11, соединенные последовательно, подключены параллельно масштабному резистору 3, при этом ключ 7 соединен с общи выводом ключа 6 и масштабного резистора 3, Выход операционного усилителя 1 соединен с неинвертируюшим входом компаратора 2, инвертирующий вход которого подшоочен к шине нулевого потенциала и входу Ui логарифмического преобразователя через ключи 1О и 9 соответственно, кроме того, выход компаратора подключен к входу блока управления 18 и входу установки нуля триггера 13. Входы элемента И 16 соединены с выходом генератора 15, выхо« ом триггера 13 и выходол блока управлеия 18, который также подключен к входу лемента НЕ 14. Выход элемента НЕ 14, ыход генератора 15 и единичный выход риггера 13 подсоединены к входам элемена И 17, а выход того элемента соединен о счетным входом счетчика 19, выходы которого подсоединены к управляющим входам цифрового управляемо х) резистора 11. Выход элемента И 16 подключен к суммирующему входу,счетчика 12, при этом выход счетчика 12 подсоединен к цифровому выходу преобразователя. Кроме того, выходы блока управления 18 соединены с входами установки нуля счетчиков 12 и 19, управляющим входом блока 5, входом установки единицы триггера 13 и цепями управления ключей 6-10. Преобразователь работает следующим образом. Работа преобразователя состоит из двух режимов работы - режима автокоррекции и рабочего режима. Режим автокоррекции состоит из двух тактов - такта установки начальных условий и такта коррекции. В первом из этих тактов счетчик 19 сбрасывается в нуль, все ключи размыкаются, а на интеграторе, образованном усилителем 1 и конденсатором 4, блоком начальной установки 5 задается некоторое напряжение 1Г. 6 такте , коррекции замыкаются ключи 6 и 10, на выходе интегратора формируется н пряжениеи,,-,,; гдeTp 3CJ - реальная постоянная времени интегратора. Для момента равенства входных напряжений компаратора 2 справедливо выражение t - О , откуда t Тр. Одновременно . с началом такта коррекции триггер 13 устанавливается в единицу, а на входе элемента НЕ 14 появляется сигнал, разрешающий прохождение импульсов генератора 15 на счетный вход счетчика 19. Емкость счетчика 19 выбирается, ис« ходя из максимального значения приращения постохшной времени (где TO - некоторая постоянная времени, равная Т, ) вызванного нестабильностью Тр и частоты, таким образом, чтобы пр 4: TO состояние счетчика 19 было нулевым, тогда к моменту окончания списывания напряжения с интегратора в счетчике накапливается код разности дТ ,,.. оо Код к управляет цифровым управляемым резистором 11. Таким образом, после замыкания в рабочем режиме ключа 7 входная проводимость Vy- увеличивается на приращение, равное прирашению постоянной времени интегратора Y (U8T)-Y С/ Т .:±.J z: Y-.()Y Таким образом, автоматически подбирается значение постоянной времени интегратора, равное Тр и связанное с частотой генератора заполняющих импульсов. Рабочий режим также состоит из двух тактов: такта установки начальных условий и такта решения, В первом такте счетчик 12сбрасывается в нуль, все ключи, кроме ключа 7, размыкаются и на интеграторе блоком начальной установки 5 задается на пряжение 1Гд .В такте решения триггер 13устанавливается в единицу, ключи 8 и 9 замыкаются, на вход элемента И 16 по ступает сигнал, разрешающий прохождение счетных импульсов на счетчик 12. На вых де интегратора формируется напряжение ТТи - ХГдв . В момент равенства входных напряжений компаратор 2 вырабатывае импульс, сбрасывающий триггер 13 в нуль и заканчивающий тем самым подсчет импульсов в счетчике 12. При этом интервал времени t от начала такта решения до мо мента срабатывания компаратора 2 определяется из уравнения a,,, :t-v« При этом выходной код счетчика 12 равен , г-т. Как видно, в последнее выражение для не входят величины ,, и Т . Следовательно, их разброс и нестабильность не приводят к появлению погрешности работы логарифмического преобразователя. Экспериментальное исследование преобразователя подтвердило его работоспособность и показало, что воспроизводимая логарифмическая зависимость при испояьзоращга современной элементной базы может 5ыть реализована с погрешностыо не ботее О,1% в диапазоне температур i 6О С при времени преобразования 1 тС . Формула изобретения Аналого-цифровой логарифмический .преобразователь, содержащий операционный усилитель, параллельно которому подключены конденсатор, блок начальной установки и последовательно соединенные ключ и масштабный резистор, компаратор, неннвертируюший вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а выход - с входом блока управления и с входом установки нуля триггера, первый элемент И, два входа которого подключены соответственно к генератору импульсов и к единижому выходу триггера, и первый счетчик, вход которого подсоединен к выходу первого элемента И, а выход является выходом преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности работы преобразователя, он содержит второй счетчик с подключенным к его выходам цифровым управляемым резистором, элемент НЕ, второй элемент И и четыре дополнительных ключа, два из которых включены между общим выводом масштабного резистора и основного ключа и соответственно между входом опорного напряжения преобразователя и входом цифрового управляемого резистора, а два других - между инвертирующим входом компаратора и соответствейно между информационным входом преобразователя и шиной нулевого потенциала, вход второгх счетчика подключен к выходу второго элемента И, три входа которого соединены соответственно с генератором импульсов, с единичным выходом триггера и через элемент НЕ с выходом блока управления и третьим I входом первого элемента И, выход цифрового управляемого резистора подключен к входу операционного усилителя, управляющие входы ключей подсоединены к соответствующим выходам блока управле-ния. Источники информации, принятые во вниание при экспертизе: li Патент Франции N° 2170198, л. 0)06 (7/24, 1973. 2. Полупроводниковые кодирующие и кодирующие преобразователи , под ред. молова В. Б. и Смирнова Н. А., Л., Энергия , 1967, с. 171-176.

Л