Логарифмический аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G06G7/24 G06J3/00 

(54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к нелинейным аналого-цифровым преобразова телям/ и может быть использовано в измерительной технике. Известен логарифмический преобразователь, некотором логарифмическое преобразование осуществляется на основе разряда емкости через резистор по экспоненциальному закону, содержащее интеграторы, ключи, масш табные и токозадающие резисторы, модулятор и сумматор 1. Недостатками этого преобразовата ля являются сложность, невысокая точность и ограниченный диапазон преобразования уровней входных сигналовНаиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь с двойным интегрированием, состоящий из интегратора, выполненного на операционном усилителе, бло ка сравнения, эталонного источника, первого и . второго к.точа, последовательно соединенных генератора счетных импульсов, третьего ключа счетчика, блока управления коммутацией, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам первого и второго ключей 2. Недостатком известного преобра- . зователя является небольшой динамический диапазон преобразования. Цель, изобретения - расширение динамического диапазона входного сигнала путем получения логарифмического закона преобразования стабильного в температуре. Поставленная цель достигается тем, что в логарифмическийаналогоцифровой преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, в цепь отрицательгой обратной связи которого включен интегрирующий конденсатор, первый и второй токозадающие резисторы, первые выводы которых соответственно подключены к инвертируклцему и неинвертируквдему входам первого операционного усилителя, источник эталонного сигнала, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, первый ключ, счетчик импульсов, блок управления коммутацией, второй и третий ключи, управляющие входы которых подключены соответственно к первому

И второму выходам блока управления коммутацией, управляющий вход первого ключа подключен к выходу порогового элемента, введены второй и третий операционные усилители, третий и четвертый токоэадаисцие резисторы, три логарифмирующих транзистора и источник опорного сигнала, выход которого подключен к второму выводу второго токозадающего резистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к эмиттеру первого логарифмирующего транзистора, база и коллектор которого объединены и подключены к шине нулевого потенциала, первый вывод третьего токозадающего резистора является входом преобразователя, второй вывод-третьего токозадающего резистора подключен к инвертирующем входу второго операционного усилителя и к коллектору второго логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу второго операционного усилителя и к информационному входу второго ключа, первый вьюод четвертого токозадающего.резистора подключен к выходу источника эталонного сигнала второй вывод четвертого токойадаюЩего резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционного усилителя и к коллектору третьго логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу третьего операционного усилителя и к информационному входу третьего ключа, неинвертирующие входы второго и третьего операционных усилителей подключены к шине нулевого потенциала, выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к второму выводу первого токозадающего резистора.

На чертеже показана функциональная схема предлагаемого преобразователя .

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь содержит операционные усилители 1-3, токозадаквдие резисторы 4-7, логарифмирующие транзисторы 8-10, интегрирующий конденсатор 11, источник 12 эталонного сигнала, источник 13 опорного сигнала, ключи 14 - 16, пороговый элемент 17, генератор 18 счетных импул |сов, счетчик 19 импульсов, блок 20 управления ключами, шину 21 нулевого потенциала.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

Сигнсшы с выходов операционных усилителей 2 и 3, зависящие по логарифмическому закону-от уровня входного сигнала и эталонного источника 12 соответственно, попеременно через ключи 15 и 16 подключаются к инвертирующему входу операционного усилителя 1, к неинвертирующему входу которого подключен логарифмирующий транзистор 8. Цикл заряда интегрирующего конденсатора состоит из двух тактов. В первом такте ключ 15 закрыт,.а ключ 16 открыт и конденсатор 11 заряжается в течение фиксированного интервала времени Т током, пропорциональным логарифму отношения напряжения источника 12 эталонного сигнала к напряжению источника 13 опорного сигнала с коэффициентам пропорциональности к, зависящим линейно ОТ- температуры. В течение второго такта ключ 15 открыт, а ключ 16 закрыт и конденсатор 11

j, разряжается до нулевого уровня током, пропорциональным логарифму отношения напряжения входного сигнала Ugx и напряжения источника 13 опорного сигнала с тем же коэффициентом пропорциональности к, после чего цикл заканчивается. В течение второго такта в счетчике записывается .число, пропорциональное его длительности Т/2, которое определяется произведением длительности первого

такта на отношение зарядового и разрядового тока интегрирующего конденсатора, при этом температурно зависимый коэффициент к сокращается. Таким образом, число, записываемое в счетчик, устанавливается пропорциональным логарифму напряжения входного сигнала и не зависит от температуры с точностью, определяемой идентичностью логарифмирующих

0 элементов. Применение в качестве

логарифмирующих элементов интегральных транзисторов позволяет реализовать логарифмический закон преобразования в большом диапазоне уровней

5 входного сигнала, который практически не зависит от температуры.

Предлагаемый логарифмический аналого-цифровой преобразователь позволяет достичь расширения динамического диапазона входного сигнала по сравнению с известными на один-два порядка.

Формула изобретения

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий первый операционный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи которого

включен интегрирующий конденсатор, первый и второй токозадающие резисторы, первые выводы которых соответственно подключены к инвертирующему и неинвертирующему входам пер.вого операционного усилителя, источ