Способ определения логарифма Советский патент 1982 года по МПК G06G7/24 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах информационно-измерительной и вычислительной техники.

Известен способ определения логарифма, основанньгй на использовании естественных электрических характеристик элементов, например на использовании логарифмической зависимости выходного напряжения диода, включенного в цепь обратной связи операционного усилителя, от напряжения на его взсоде 1.

Однако указанный способ имеет недостаточную точность вследствие существенного влияния дестабилизирукщих факторов, на характеристики элементов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения логарифма, заключающийся в периодическом накоплении заряда до получения соответствующего ему уровня напряжения, равного заданному уровню эталонного напряжения, и в последующем уменьшении этого заряда С2.

Известный способ характеризуется недостаточной точностью, обуславленной нестабильностью параметров эле; ментов разрядной цепи, поскольку 1 логарифм определяют по дпктельнорти времени преобразования

5t RClnilil,

(1)

и о

где t - время преобразования,

т.е. время разряда конденсатора разрядной цепи; R и С - сопротивление и емкость

разрядной цепи; - входное напряжение; Uo . - заданное напряжение. Как следует из формулы (1), относи15 тельная погрешность времени преобразования (Л равна сумме относительных погрешностей сопротивления «Лд и емкости еЛс разрядной цепи. Кроме того, при измерении времени преобразования t неизбежно возникает ошибка от несовпадения начала и конЬа интервала времени t с импульсами генератора образцовой частоты, т.е. ошибка от несинхронности, сЛнс . Следовательно, методическая погрешность способа равна сумме относительных погрешностей сопротивления и емкости разрядной цепи и ошибки от нес|%3(ронностн.

30

и имеет относительно большую величину.

Цель изобретения - повышение точности определения логарифма.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения лога- 5 рифма, заключающемся в периодическом накоплении заряда до получения соответствующего ему уровня напряжения, равного заданному уровню эталонного напряжения, и в последующем уменьше- 10 НИИ этого заряда, уменьшение заряда производят периодически повторяющимися дозированными количествами электричества, заряд уменьшают до момента равенства соответствующего ему уровня з напряисения входному сигналу и подсчитывают число дозировок.

Период повторения дозированных количеств электричества выбирают большим, чем время накопления заря- jn да, а число дозировок подсчитывают от момента началу накопления заряда до момента равенства соответствующего ему уровня напряжения входног лу сигналу.

На чертеже изображена примерная .-, функциональная схема устройства, иллюстрирующая предлагаемый способ. Определяют логарифм с помощью . функциональной схемы, состоящей из конденсатора 1, ключей 2 и 3, дозирующего конденсатора 4, ключа 5 и ком- 30 паратора 6.

Заряжают конденсатор 1 до заданного уровня напряжения UQ (это соответствует накоплению заряда до получения соответствующего ему уровня 35 напряжения, равного эталонному напряжению) , замыкая на достаточное для заряда время кЛюч 2. Затем разряжают конденсатор 1 дозированными количествами электричества, т.е. уменьшают 40 накопленный заряд периодически повторяюй имися дозированными количествами электричества.

Дозированные количества электричества образуются путем периодическо- з го подключения к конденсатору 1 посредством ключа 3 дозирующего конденсатора 4, Задают частоту повторения импульсов кo Ф yтaции ключа 3, причем с точки зрения быстродействия выби- п рают период повторения этих-импульсов большим времени, необходимого для заряда конденсатора 1 (т.е. период повторения дозировок выбирается большим, чем время накопления заряда). В паузах между импульсами заданной 5 частоты,-когда ключ 3 разомкнут, замыкают ключ 5 и разряягиот дозирующий конденсатор 4. Компаратором 6 сравнивают уровни напряжения на конденсаторе 1 и напряжения, пропорционального 60 входному сигналу. Когда эти уровни сравняются, опять производят-заряд конденсатора 1 до заданного уровня напряжения К и далее повторяют вышеописанный процесс.65

Логарифм определяют по количеству П импульсов заданной частоты (коммутации ключа 3), подсчитанному за время, равное периоду повторения процесса заряда-разряда конденсатора 1 (упомянутое время определяется компаратором 6)

(2)

где f С + С.

С - емкость конденсатора 1 С - емкость дозирующего конденсатора 4.

Существование логарифмической зависимости между количеством импульсов п и входным сигналом Ug можно объяснить следующим образом. При каждом замыкании ключа 3, т.е. при поступлении иктульсов заданной частоты дозирующий конденсатор 4 отбирает часть заряда конденсатора 1. В результате напряжение на конденсаторе 1 убывает дискретными уровнями, ступеньками.

Uli - f Uo и f-(f - 1)Uo,

где и - напряжение на конденсаторе 1 и его приращение после воздействия i-ro импульса заданной частоты. Методическая погрешность предлагаемого способа может быть определена так. Из формулы (2) следует, что относительная погрешность определения количества импульсов п равна относительной погрешности логарифма logf

сЛ„ 4.

Абсолютная погрешность логарифма, как известно, равна относительной погрешности числа, находящегося под знаком логарифма,

.

Учитывая, что емкость дозирующего конденсатора 4 намного меньше емкости конденсатора 1

С4 « С

-t

получаем

Г,

и, следовательно

1

предлагаемом способе определения логарифма срабатывания компаратора 6 происходят синхронно с заданной частотой, и поэтому при подсчете количества импульсов п за время, определяемое компаратором 6, погрешность от несйнхронности не возникает. Таким образом, методическая по-грешность предлагаемого способа сЛ„ + о нс«« и намного меньше методической погрешности известного способа. Использование предлагаемого спосо ба определения логарифма обеспечивает по сравнению с известными большую точность, уменьшение влияния дестабилизирунЕцих факторов на точность, в результате, больший диапазон рабочих температур, увеличение надежности работы, исключение индивидуальной настройки устройств, реализующих спо . что особенно важно в условиях их серийного производства, поскольку уменьшаются затраты времени и издерж ки производства. Формула изобретения 1. Способ определения логарифма, заключающийся в периодическом накоплении заряда до получения соответствующего eiviy уровня напряжения, равного заданному уровню эталонного напряжения, и в последующем уменьшении этого заряда, отличаю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, уменьшение заряда производят периодически повторяющимися дозированнЕлми количествами злектричества, заряд уменьшают до момента равенства соответствующего ему уровня -напряжения входному сигналу и подсчитывают число дозировок. 2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что период повторения . дозированных количеств электричества выбирают большим, чем время накопления заряда, а число дозировок подсчитывают от момента начала накопления заряда до момента равенства соответствующего ему уровня напряжения .входному сигналу. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Справочник по нелинейным схемам. Под ред. Д.Шейнголда, М., Мир, 1977, с. 181-182. . 2.Авторское свидетельство СССР 669484, кл. Н 03 К 13/02, 1979 (прототип) .

А

V/ V

-о

о

/ж