Устройство для логарифмированияОТНОшЕНия дВуХ СигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G06G7/24 

f

Изобретение относится к электрическим устройствам, предназначенным для преобразования сигналов по логарифмическому закону, и может быть использовано в аналоговых вычислителных машинах.

Известно устройство логарифмирования отношения сигналов, содержащее логарифмирующие усилители, дифференциальный усилитель 1 .

Однако это устройство характеризуется низкой точностью вследствие нендентичности характеристик логарифкшруихцих усилителей.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для логарифмирования отношения двух сигналов, содержащее логарифмирукхций блок, вход которого через первый ключевой элемент соединен с первым входом устройства, а через второй ключевой элемент соединен со вторым входом устройства, блок масштабирования, вход которого подключен ко второму входу устройства, выход блока масштабирования чере третий ключевой элемент присоединен ко входу логарифмирующего блока, четвертый ключевой элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом пятого ключевого элемента, второй вывод которого через первый блок памяти подключен к первому вход первого дифференциального усилителя, элемент с переменным коэффициентом передачи, источник опорного напряжения, выход которого присоединен к первому входу второго дифференциального усилителя, второй блок памти, шестой ключевой элемент и генератор импульсов, выходы которого соединены с управляющими входгши первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого ключевых элементов 2 .

Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие, обусловленное запаздыванием по цепи преобразования входного сигнала и большим временем установления параметра элемента с переменным коэффициентом. пер1едачи, а также невысокая точность вследствие сложной функциональной схем:.

Цель изобретения - повышение точности, быстродействия и упрощение устройства..

Поставленная цель достигается тем что в предлагаемом устройстве выход логарифмирующего блока через четвертый ключевой элемент соединен со вторым входом первого дифференциального усилителя, выход которого через элемент с переменным коэффициентом передачи подключен ко второму входу второго дифференциального усилителя выход которого через последовательно соединенные шестой ключевой элемент и второй блок памяти присоединен к управляющему входу элемента с переменным Коэффициентом передачи, выход которого является выходом устройства На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройст ва для логарифмирования отношения двух сигналов. Устройство содержит логарифмирую щий блок 1, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой ключевые элементы 2-7, блок 8 масштабирования первый и второй блоки 9 и 10 памяти элемент 11 с переменным коэффициенто передачи, первый и второй дифференциальные усилители 12 и 13, источник 14 опорного напряжения, генератор 15 импульсов, первый и второй входы 16 и 17 и выход 18 устройства Устройство для логарифмирования отношения двух сигналов работает следующим образом. Предполагается, что все ключевые элементы 2-7 не вносят ошибки в преобразование сигналов. В первый такт работы генератора 15 импульсов замкнуты второй и пятый ключевые элементы 3 и 6 и происходит логарифмирование сигнала со второго входа 17, результат которого через пятый ключевой элемент б записывается в первом блоке 9 памяти, выполненном по схеме с запоминанием мгновенного зна чения сигнала. Во второй такт второй и пятый ключевые элементы 3 и 6 размыкаются и замыкаются третий, чет вертый и шестой ключевые элементы 4,5 и 7. При этом результат преобразования сигнала со второго входа 17 в блоке 8 масштабирования через третий ключевой элемент 4 поступает на логарифмирующий блок 1, выходной сигнал которого через четвертый ключевой элемент 5 поступает на вход первого дифференциального усилителя 12, на выходе которого формируется напряжение 1 где К И N - мультипликативная и аддитивная погрешности логарифмирующего блока 1 коэффициент преобразования первого блока 9 памяти;коэффициент блока 8 масш табирования; напряжение на втором вхо де 17 устройства. При единичном значении коэффициента преобразования первого блока 9 памяти получаем U,,2.a Keoga. (2) Выходное напряжение элемента 11 с переменным коэффициентом передачи во втором такте равно %ы«2. (3) где К - коэффициент передачи элемента 11 с переменным коэффициентом передачи. Это напряжение поступает на вход второго дифференциального усилителя 13. Выходное напряжение второго дифференцисшьного усилителя 13 через шестой ключевой элемент 7 и второй блок 10 памяти, выполненный по схеме с запоминанием мгновенного значения сигнала, изменяет коэффициен г передачи элемента 11 с переменным коэффициентом передачи таким образом, чтобы разность входных сигналов второго дифференциального усилителя 13 была равна нулю K,KEoga-Uon 0, где напряжение источника 14 опорного напряжения. Из равенства (4) следует 1 Ц°п k В третий такт третий и шестой ключевые элементы 4 и 7 размыкаются и замыкается первый ключевой элемент 2. При этом во втором блоке 10 памяти фиксируется значение выходного напряжения второго дифференциального усилителя 13 на конец второго такта и тем самым фиксируется значение коэффициента передачи элемента 11 с переменным коэффициентом передачи на время последующих тактов работы. Сигнал с первого входа 16 устройства через первый ключевой элемент 2, логарифмирующий блок 1, четвертый ключевой элемент 5 поступает на вход первого дифференциального усилителя 12, выходное напряжение которого равно ,,j K8ogUeK,N-{KeogUBK/NbKeog r (6) бых%, где Ц,,, - напряжение на первом вхо 4 л,. де 16 устройства. Выходное напряжение элемента 11 с переменным коэффициентом передачи с учетом выражения 5 равно iT Boga fc 0,2 Из выражения (7) следует, что выходное напряжение не зависит от аддитивной и мультипликативной ошибок логарифмирующего блока 1. Преимуществом предлагаемого устройства для логарифмирования отношения двух сигналов является большое быстродействие при работе с одним входным переменным сигналом, что обусловлено отсутствием запоминающих элементов по цепи его преобразования. В случае определения логарифма отношения переменный сигнал с малой скоростью следует подавать на второй вход 17, Кроме того, функционгшъ ная схема, проще, чем схема известного устройства, что приводитк более высокой точности работы. Формула изобретения Устройство для логарифмирования отношения двух сигналов, содержащее логарифмирующий блок, вход которого через первый ключевой элемент соединен с первым входом устройства, а через второй ключевой элемент соединен со вторым входом устройства, бло масштабирования, вход которого подкл чеи ко второму входу устройства, выход блока масштабирования через третий ключевой элемент присоединен ко входу логарифмирующего блока, четвер тый ключевой элемент, первый вывод которого соединен с первым выводом пятого ключевого элемента, второй вывод которого через первый блок памяти подключен к первому входу первого дифференцигтьного усилителя, элемент с переменным коэффициентом передачи, источник опорного напряжения, выход которого присоединен к первому входу второго дифференциал ного усилителя, второй блок памяти. шестой ключевой элемент и генератор импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого ключевых элементов, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности, быстродействия и упрощения, выход логарифмирующего блока через четвертый ключевой элемент соединен со вторым входом, первого дифференциального усилителя, выход которого через элемент с переменным коэффициентом передачи подключен ко второму входу второго дифференциального усилителя, выход которого через последовательно соединенные шестой ключевсЛ элемент и второй блок памяти присоединен к управляющему входу элемента с переменным коэффициентом передачи, выход которого является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.Шейнголда. М., Мир, 1977, с.468, фиг.4.2.8/ 2.Авторское свидетельство СССР 503250, кЛ. G 06 G 7/14, 1976 (прототип).