Логарифмический преобразователь отношения сигналов Советский патент 1980 года по МПК G06G7/24 

1

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известен логарифмический преобразователь аналогового типа, в котором сравнивается логарифм входного напряжения с логарифмом эталонного напряжения 1 .

Недостатком преобразователя является низкая точность выполнения операции.

Наиболее близким техническим решением является устройство для вычисления логарифма отношения, которое содержит КЛЮЧИ, два интегратора с соответствующими разрядными ключами и сопротивлениями, схему сравнения, реверсивный счетчик, генератор счетных импульсов, блок управления, блок анализа нуля и переключатель 2

Недостаток устройства - невысокая точность преобразования, которая обусловлена неидентичностью постоянных времени заряда двух интеграторов и влиянием ненулевого порога срабатывания схемы сравнения.

Цель изобретения - повышение точности работы преобразователя.

Цель достигается тем, что логарифмический преобраз.ователь отношения сигналов, содержащий интегратор, в

обратной связи которого включены последовательно соединенные токозадающий резистор и первый управляемый КЛЮЧ, управляюв;ий вход которого подключен к первому выходу блока управления, вход интегратора через второй и третий управляемые ключи соединен соответственно с первым и вторым вхоцами преобразователя, управляющие

0 входы второго и третьего управляемых ключей подключены соответственно ко второму и третьему выходам блока управления, выход интегратора соединен с первым ггходом блока сравнения,

5 второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения, выход блока сравнения соединен с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу

0 генератора тактовых импульсов, а третий вход-к выходу реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, входы реверсивного, счетчика

5 соединены с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых подключены соответственно к пятому и шестому выходам блока управления, второй вход первого элемента И под0ключен к выходу генератора

импульсов, дополнительно содержит одновибратор, четвертый управляемый ключ, суммирующий счетчик и третий элемент И, входы которого подключены к выходу генератора счетных импульсов и седьмому выходу блока управления, выход третьего элемента И непосредственно соединен со вторым входом второго элемента И и через суммирующий счетчик - с четвертым входом блока-управления, управляющий вход суммирующего счетчика соединен с восьмым выходом блока управления, четвертый управляемый ключ включен в обратную связь интегратора, а его управляющий вход через одновибратор соединен с выходом блока сравнения . .

На фиг. 1 представлена схема логарифмического преобразователя отношения сигналов; на фиг. 2 - эпюры напряжений,f

Преобразователь содержит управляемые ключи 1, 2, 3 и 4, интегратор 5, токозадающий резистор 6, источник

7опорного напряжения, генератор 8 тактовых импульсов, одновибратор 9, блок 10 сравнения, блок 11 управления, генератор 12 счетных импульсов, элементы. 13, 14 и-15 И, реверсивный счетчик 16 и суммирующий счетчик 17.

8сослав блока 11 управления входят триггеры 18-20 и элемент 21 И, триггеры 22-24.

Эпюры напряжений представлены в следующих точках схемы:

а)на выходе интегратора 5;

б)на выходе генератора 8;

в)на единичном выходе триггера 18

г)на единичном выходе триггера 19

д)на единичном выходе триггера 2в

е)на выходе элемента И 21;

ж)на выходе блока 10 сравнения;

з)на выходе одновибратора 9; и) на суммирующем и вычитающем

входах реверсивного счетчика 16

к) на входе суммирующего счетчика 17.

Логарифмический преобразователь отношения сигналов работает,следующим образом.

В момент времени t. тактовый импульс генератора 8 тактовых импульсов поступает на вход блока 11 управления и переводит триггер 18, например, в единичное состояние (фиг. 2 б, в), в результате чего триггеры 19 и 22 устанавливаются в единичное, а триггер 24 в нулевое состояние (здесь принято, что переброс триггера осуществляется положительным фронтом входного импульса). Управляемым триггером 19 ключ 1 замыкается, подсоединяя ко входу интегратора 5 первый источник сигнала U;, . Одновременно выходной импульс триггера 18 осуществляет сброс реверсивного счетчика 16 на суммирующий вход которого через элемент 13 И начинают поступать счетные импульсы генератора 12 (фиг. 2 и Выходное напряжение интегратора 5 с момента времени t начинает изменяться по линейному закону. При заполнении счетчика 16 следующий счетный импульс в момент времени t, производит .автоматический сброс счетчика 16, а также вырабатывает импульс переноса, который поступает в блок 11 управления, где он переводит триггер 19 в нулевое положение. В результате в момент времени tg управляемый ключ 1 размыкается, а управляемый ключ 4 замыкается, и осуществляется разряд конденсатора интегратора 5 через токозадающий резистор 6. В момент времени экспоненциально-спадающее напряжение интегратора 5 становится равным опорному напряжению UQ источника 7, и на выходе блока 10 сравнения появляется импульс (фиг 2 ж), устанавливающий триггер 22 в нулевое состояние, благодаря чему элемент И 13 закрывается и прекращается поступление счетных импульсов на суммирующий вход счетчика 16. Одновременно выходной импульс блока 10 сравнения запускает одновибратор 9, замыкающий на короткое время третий управляемый ключ 3, в результате чего в интеграторе 5 до прихода следующего тактового импульса устанавливаются нулевые начальные условия. Отрезок времени (t -t.) определяется выражением:

i Ju,5i

(1)

4-V%«.i-

где tip - постоянная времени разряда

интегратора 5; С - постоянная времени заряда

интегратора 5Число импульсов N, зафиксированное в счетчике 16 в момент времени t, равно:

N ,), I 2) где fjj- частота следования счетньЕХ импульсов генератора 12.

С приходом в момент времени t следующего тактового импульса триггер 18 устанавливается в нулевое, а триггеры 20 и 23 - в единичное состояние, одновременно осуществляется сброс счетчика 17. В результате триггер 20 замыкает ключ 2, подсоединяя ко входу интегратора 5 второй источник сигнала Ug, а триггер 23 открывает элемент 15 И, и на вход счетчика 17 начинают проходить счетные импульсы (фиг. 2 к). При заполйении счетчика 17, емкость NQ которо такая же, как и счетчика 16, следующий счетный импульс в момент времени tg. вырабатывает импульс переноса, который устанавливает триггер 20 в нулевое, а триггер 24 - в единое состоние. Ключ 2 размыкается, а ключ 4 замыкается и начинается экспоненциальный разряд конденсатора интегратора 5. Одновременно в момент вре мени tg счетные импульсы начинают п ходить на вычитающий вход счетчика 16 через открывшийся элемент 14 И. момент времени tg блок 10 сравнения вырабатывает импульс, устанавливающий триггер 23 в нулевое состояние в результате элементы И 15 и 14 закрываются. Выходной импульс блока 10 сравнения через одновибратор 9 осуществляет также форсированный разряд конденсатора интегратора 5. На этом цикл преобразования заканчи вается . На вычитающий вход счетчика 16 за время () поступает N импул сов, причем: г- оСЧ-ЧК- Р Число импульсов: N „2зафиксированное в реверсивном счет чике 16, в момент окончания цикла преобразования после подстановки ( (3) в (4) , определяется выражением t. . с приходом следующего тактового импульса в момент времени t процес преобразования повторяется. В логарифмическом преобразовател Используется один интегратор, блаУодаря чему в нем отсутствуют погрешности от неидентичности и нестабильности постоянных времени заряда и разряда. Кроме того, на точность работы устройства не оказывает влия ния наличие ненулевого порога срабатывания блока сравнения при условии, что этот порог срабатывания ос тается постоянным в течение одного цикла преобразования, что на практике всегда выполняется. Формула изобретения Логарифмический преобразователь отношения сигналов, содержащий интегратор, в обратной связи которого включены последовательно соединенные токозадающий резистор и первый управляемый ключ, управляющий вход которого подключен к первому выходу блока управления, вход интегратора через Ьторой и третийуправляемыеключи соединен соответственно с первым и вторым входами преобразователя, управляющие входы второго и третьего управляемых ключей подключены соответственно ко второму и третьему выходам блока управления, выход интегратора соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к выходу источника опорноно напряжения, выход блока сравнения соединен} с первым входом блока управления, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а третий вход - к выходу реверсивного счетчика, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, входы реверсивного счетчика соединены с выходами первого и второго элементов И, первые входы которых подключены соответственно к пятому и шестому выходам блока управления, вторюй вход первого элемента И подключен к выходу генератора счетных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он содержит одновибратор, четвертый управляемый ключ, суммирующий счетчик и третий элемент И, входы которого подключены к генератора счетных импульсов и седьмому выходу блока управления, выход третьего элемента И непосредственно соединен со вторым входом второго элемента И и через суммирующий счетчик - с четвертым входом блока упр)авления, управляющий вход суммирующего счетчика соединен с восьмым выходом блока управления, четвертый управляемый ключ включен в обратную связь интегратора, а его управляющий вход через одновибратор соединен с выходом блока сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США 34088484, кл. 235-197,опублик 1970, 2.Авторское свидетельство СССР № 486325, кл. G 06 G 7/24, 1975 (прототип).