Логарифмический аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к функциональ ным преобразователям электрических си налов и может быть использовано в аналоговых; вычислительных: машинах. Один из известных функциональных преобразователей аналоговых сигналов содержит интегратор, ключевые элементы, компаратор, генератор тактовых сиг налов, блок управления, блок цифровой индикации ij , Это устройство характеризуется относительно низкой точностью функциональ ного преобразования сигналов. Наиболее близким к предлагаемому яв ляется логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилительный блок, инвертирующий вход которого через шунтирующий ключевой элемент соединен с шиной нулевого потенциала, вход устройства через последовательно соединенные входной ключевой элемент и масштабирующий резистор подключен к инвертирующему входу усилител ного блока, между неинвергирующим BSDдом которого и шиной нулевого потенциала включен запоминающий элемент, между инвертирующим входом и выходом усилительного блока подключены интегрирующий конденсатор, а также соединенные последовательно разрядный резистор и разрядный ключ, выход усилительного блока присоединен к одному входу компаратора, другой вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход компаратора подключен ко входу триггера, а через ключевой элемент обратной связи к неинвертирующему входу усилительного блока, выход триггера присоединен ко вхо- цу блока цифровой индикации, выход генератора тактовых сигналов подключен ко входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом входного ключевого элемента, второй выход блока управления подключен к цопоянительному входу блока цифровой индикации 2. Это устройство имеет невысокую точность работы погрешности, вызван- ной ложным срабатыванием компаратора при малых значениях выходного напряжения интегрирующего узла. Цель изобретения - повышение точнос ти работы. Поставленная цель достигается тем, что в него введены модулятор и генератор опорной частоты вход которого соединен с выходом блока цифровой индикации, выход генератора опорной частоты через модулятор подключен к дополнитель ному входу усилительного блока, третий выход блока управления присоединен к управляющим входам шунтирующего ключевого элемента и ключевого элементаобратной связи, четвертый выход блока управления подключен к управляющему входу разрядного ключевого элемента и второму входу триггера. Функциональная схема логарифмичес- кого аналого-цифрового преобразователя изображена на чертеже. Устройство содержит входной ключевой элемент 1, шунтирующий ключевой элемент 2, ключевой элемент 3 обрат- ной связи, разрядный ключевой элемент 4, усилительный блок 5, компаратор 6, запоминающий элемент 7, триггер 8, блок 9 цифровой индикации, блок 10 управления, генератор 11 тактовых сигналов, модулятор 12 генератор 13 опорной частоты, масштабирующий резистор 14j разрядный резистор 15, интегрирующий конденсатор 16, вход 17 устройства Устройство работает следующим образом. Цикл работы устройства разбит на че тыре равных по времени такта, определя емых блоком Ю управления, который по сигналам генератора 11 тактовых сигна лоЬ в определенной последовательности формирует сигналы yJ paвлeния, подаваемые на связанные с ним функциональные блоки. В такте измерения входной сигнал, со входа 17 устройства через замкнуты входной ключевой элемент 1 поступает н вход усилительного блока 5, и интегрируется на интегрирующем конденсаторе 16. При этом шунтирующий ключевой элемент 2, ключевой элемент 3 обратной связи и разрядный ключевой элемент 4 разомкнуты. Интегрирующий конденсатор 16 заряжается до напряжения, величина которого прямо пропорциональна вели чине входного сигнала устройства, арелени такта измерения и обратна пропорциональна постоянной времени интегрирующей цепи, образованной масштабирующим резистором 14 и интегрирующим конденсат ором 16. В следующем такте работы устройства, такте преобразования, сигналами с блока Ю управления размыкается входрой ключевой элемент 1, шунтирующий ключевой элемент 2 и ключевой элемент 3 обратной связи остаются в разомкнутом состоянии, триггер 8 устанавливает.ся в исходное состояние, а разрядный ключевой элемент 4 замыкается. На выходе усилительного блока 5 формируется убывающее напряжение экспоненциальной формы, определяемое разрядом интегрирующего конденсатора 16 через разрядные резистор и ключевой элемент 15 и 4. Напряжение на интегрирующем конденсаторе 16 убывает До нулевого уровня; при этом на выходе компаратора 6 формируется нарастающее автоколебательное напряжение. Амплитуда выходного напряжения компаратора 6 и время достижения его максимального значения зависит от величины выходного напряжения усилительного блока 5. Триггер 8 отмечает начало генерации выходного напряжения компаратора 6 и конец преобразования. Длительность импульса на выходе триггера 8 соответствует началу к концу преобразования ипропорциональна произведению постоянной времени разрядной цепи, образованной разрядным резистором 15 и интегрирующим конденсатором 16 на логарифм от выходного напряжения усилительного блока 5 {интегрирующего узла). Блок 9 цифровой индикации регистрирует результат преобразования. При работе устройства в такте компенсации блок 10 управления формирует сигналы, согласно которым входной ключевой элемент 1 и разрядный ключевой элемент 4 разомкнуты, а шунтирующий , ключевой элемент 2 и ключевой элемент обратной связи 3 замкнуты. На запоминающем элементе 7 Происходит запоминание напряжения дрейфа нуля усилительного блока 5 к компаратора 6 сточностью до произведения их коэффициентов усиления (передачи). В такте измерения из общего нйпряжения (измертемое напряжение плюс напряжение дрейфа) вычитается напряже-, sue дрейфа нуля. В четвертом такте работы устройства подготовительном такте, устанавливается Ь исходное состояние блок 8 цифровой индикации. При больших значениях сигнала на входе 17 устройства увеличивается время преобразования и время близкого рас положения около нуля хвоста экспонен циального убывающего напряжения на вы ходе усилительного блока 5, При таких значениях входного сигнал генератор 13 опорной частоты через мо дулятор 12 осуществляет подмодуляцию выходного напряжения усилительного бло ка 5. Вследствие этого уменьшается вер ятность ложного срабатывания компарато ра 6, т. е. уменьшаете я погрешность логарифмического преобразования входного сигнала. Таким образом, предлагаемый логари мический аналого-цифровой преобразователь обладает более высокой точностью работы. Формула изобретения Логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилительный блок, инвертирующий вход которого через шунтирующий ключевой элемент соединен с шиной нулевого потенциала, вход устройства через последовательно соединенные входной ключевой элемент и масштабирующий резистор подключен к инвертирующему входу усилительного блока, между неинвертирующим входом которого и шиной нулевого потенциала включен запоминающий элемент, между инвертирующим входом и выходом усилительного блока подключены интегрирующий конденсатор, а также соединенные последовательно разрядный резистор и разрядный ключевой элемент, выход усилительного блока присоединен к одному входу компаратора, другой вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход компаратора подключен ко входу триггера, а через ключевой элемент обратной связи - к неинвертирующему входу усилительного блока, выход триггера присоединен ко входу блока цифровой индикации, выход генератора тактовых сигналов подключен ко входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим вход ом входного ключевого элемента, второй выход блока управления подключен к дополнительному входу блока Цифровой индикации, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены модулятор и Генератор опорной частоты, вход которого соединен с выходом блока цифровой индикации, выход генератора опорной частоты через модулятор подключен к дополнительному входу усилительного блока, третий выход блока управления присоединен к управляющим входам шунтирующего ключевого элемента и ключевого элемента обратной связи, четвертый выход блока управления подключен к управляющему входу, разрядного ключевого элемента и второму входу триггера . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Цифровые электроизмерительные приборы. Под ред. Шлянндина Н. М. М., Энергия, 1972, с. 161-164, рис. 3-1, 2.Электроника, Мир, 1973, № 14, с. 57-58 (прототип).