Логарифмический функциональный преобразователь Советский патент 1979 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в аналоговых и аналогоцифровых вычислительных устройствах. Известны логарифмические функциональные преобразователи, выполненные на основе логарифмического элемента и линейных усилителей fLJ. Недостатком таких преобразователей является ограниченный Динамический диапазон преобразования, не превышающий динамического диапазона используе мого лог арифмического элемента. Известен логарифмический функциональный преобразователь, содержащий логарифмический элемент, вход которог через посЛедоватбльно соединенные управляемые делители напряжения подключен ко входу преобразователя, а выход соединен с одним их входов сумматора, и пороговые элементы, входы которых связань с входом преобразователя, а вы ходы - с управляющими входами соотве ствующих управляемых делителей напряжения 2, Такой логарифмический функциональный преобразователь позволяет получить лишь прерывистую (периодическую) функциональную характеристику, соответствующую логарифмической зависимости только внутри каждого периода изменения входной переменной, что ограничивает применение преобразователя. Целью настоящего изобретения является повышение точности и расширение динамического диапазона преобразования. Поставленная цель достигается тем, что в известный логарифмический функциональный преобразователь введены источник постоянного напряжения и ключи, включенные между источником постоянного напряжения и соответствующими входами сумматора, а управляющие входы ключей соединены с выходами соответствующих, пороговых элементов. На чертеже представлена блок-схема преобразователя, 3 Преобразователь содержит логарнф; мическйй элемент 1, последовательно соединенные управляемые делители иапр жения 2, 3, 4, пороговые элементы 5, 6, 7, источник постоянного напряжения 8, ключи 9, 1О, 11 и сумматор 12. Управляемые делители 2, 3, 4 включены между входом преобразователя и входом логарифмического элемента 1, соединённого выходом с одним из входов сумматора 12, вьгход которого явйЯ1е ся выходом преобразователя. Осталь Htie входы сумШтора через ключи 9, 10, 11 связаны с выходом источника постоянного напряжения 8, Пороговые элементы 5, 6, 7 подключены Входами ко входу преобразователя, а вы7;одами - к управляющим входам соответствующих Упр19Йл емы с делителей и ключей. Порог срабатывания первого порогово го элемента 5 установлен раЪньгм значе нию, соответствующему верхней границе aHiJraiMMHecKorb диапазона логарифмиче кого элемента, а остальные пороговые элементы настроены на пороги срабатывания, возрастающие от элемента к элементу в число раз, соответствующее величине этого динамического диапазона. Коэффициенты передачи управляемых делителей 2, 3, 4 при срабатывании соответствующих порого1вых элементов изМеняются в число раз, равное динамичес кому диапавону логарифмического элемента. . Преобразователь работает следующим образой. При изменении входного напряжения преобразователя от начального значения ° значения U Uyd где d - динамический диапазон логариф мического элемента (по входному сигналу), поёлёдннй работает в своем динамическом диапазоне. При этбм все пОрогоBbie элементы находятся в исходном сос тоянии, коэффициент передачи всей цепи управляемых делителей напряжения име- W максимальную величину К, а выходное напряжение преобразователя изменяется по зависимости Bbu-V Sr где UQ - постоянная величина, опреде- ляемая коэффициентом переда чи логарифмического элемен- .- . При достижении входным цапря)|(ением преобразователя величины (J 2 соответ0ствующеи верхней границе динамического диапазона логарифмического,элемента, cpaбaт Iвaeт первый пороговый элемент 5, выходной сигнал которого уменьшает коэффициент передачи управляемого делителя 2 вв раз, в-результате чего сигнал на входе логарифмического элемента уменьщается цо значения, соответствующего нижней границе его динамического диапазона, и при дальнейшем росте входного; напряжений преобразователя от UB- U до и d логарифмический элемент повторно работает в своем динамическом диапазоне,. Одновременно выходной сигнал порогового элемента 5 открывает ключ 9, и поэтому на указанном втором участке изменения входного напряжения вь1ходное напряжение преобразователя формируется суммированием выходного напряжения логарифмического элемента 1 с напряжением идоп исто-шика 8 и изк аняется в соот- . ветствии с законом, )(.о Если идор UoKogrd, то эта зависимость совпадаете предыдущей, то есть на втором участке продолжается прежняя непрерывная логарифмическая зависимость с повторным использованием характеристики логарифмического элемента; при этом, в частности, сохраняется величина выходного напряжения вблизи граничного значения. . При равенстве входного напряжения следующему граничному значению з соответствующему повторному достижению верхней Границы динамического диапазона логарифмического элемента, срабатывает второй пороговый элемент 6, уменьшая в d раз коэффициент передачи делителя 3 и открывая ключ 1О. В результате на третьем участке от UQ и J ДО UB 1)4 Ц d логарифмический элемент по-прежнему работает в своем динамическом диапазоне, а, благодаря суммированию выходного напряжения логарифмического элемента с напряжением 2 идор-Ц Во с выходное напряжение преобразователя на этом участке продолжает изменяться по непрерывной логарифмической зависимости. Каждый раз, когда входное напряжение преобразов1ателя достигает значений , при которых 1-й раз достигается верхняя граница динамическо- го диапазона логарифмического элемента,

срабатывает i-и пороговый элемент, уменьшая в d раз коэффициент передачи соответствующего управляемого делителя и открывая соответствующий ключ. В результате в эти моменты сигнал на входе логарифмического элемента уменьшается до нижней границы его динамического диапазона, чем обеспечивается постоянная работа логарифмического элемента в его динамическом диапазоне, а на (i +1)-й вход сумматора подается напряжение, ОдоП i благодаря суммированию выходного напряжения логарифмического мента с напряжением i Одоп UgRog d,, выходное напряжение преобразователя на ( h+1)-м участке продолжает изменяться с ростом U|sx по той же непрерывной логарифмической зависимости.

В процессе уменьшения напряжения Оцч достижении им тех же граничных значений описанные переключения и вызываемые ими изменения сигналов реализуются в обратном порядке.

Если в преобразователь включены п. соответствующих групп пороговый элементуправляемый делитель напряжения - ключ, то логарифмический элемент используется tl+l раз, и динамический диапазон преобразователя по входному сигналу равен

то есть динамический диапазон предложенного преобразователя по его входному сигналу в логарифмических единицах при сохранений непрерывной логарифмической . зависимости расширяется по сравнению с динамическим диапазоном логарифмического элемента в п -ь 1 раз,

С помощью предложенного преобразователя на основе использования логарифмического элемента, имеющего требуемую характеристику в ограниченном динамическом диапазоне соответствующем, н/апример, одному порядку, реализовать воспроизведенггелоГарифмической зависимости в значительно более широком динамическом диапазоне npw сохранении точности, свойственной логарифмическому элементу.

Формул.а изобретения

Логарифмический функциональный преобразователь, содержащий логарифмический элемент, вход которого через после-

довательно соединенные управляемые дё- ители напря.жейия подключен ко преобразователя, а выход соединен с одним из входов сумматора, и пороговые элементы, входы которых связаны с входом преобразователя, а выходы - с управляющими входами соответствующих управ-

ляемых делителей напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения динами-

ческого диапазона преобразования, в него введены источник постоянного напряжения и ключи, включенные между источником постоянного напряжения и соответствующими входами сумматора, а управля-

ющие входы ключей соединены с выходами соответствующих пороговых элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Хьюз Р. С, Логарифмические видеоусилители, М., Энергия, 1976, с. 2330.

2. EScwiKOB В. М. функциональные элек- 40 тронные усилители с широким динамичес КИМ диапазоном, Киее, 1967, с. 84, . рис. 22в (прототип).