Логарифмический преобразователь

 

1. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий генератор управляющих импульсов, основной дифференциальный усилитель, основной элемент с управляемым коэффициентом передачи, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены первый и второй блоки логарифмирования отношения сигналов, первый и второй модуляторы, дополнительные дифференциальный усилитель и элемент с управляемым коэффициентом передачи, первый и второй демодуляторы и сумматор, выход которого является выходом логарифмического преобразователя, входы первого и второго модуляторов являются соответственно первым и вторым входами логарифмического преобразователя, выход первого модулятора соединен с первым входом первого блока логарифмирования отношения сигналов, выход которого соединен с входом основного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к входу первого демодулятора и к первому входу сумматора, выход второго модулятора соединен с первым входом второго блока логарифмирования отношения сигналов,, выход которого соединен с входом дополнительного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к входу второго демодулятора и ко второму входу сумматора, выходы первого и второго демодуляторов соединены с первыми .входами основного и дополнительного дифференциальных усилителей, вторые входы которых соединены и являются третьим входом логарифмического преобразователя, четвертым и пятым входами которого являюгс.я вторые входы соответственного первого и второго блоков логарифмирования отношения сигналов, выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам первого л второго модуляторов и первого и второго демодуляторов . 2. Преобразователь по п. 1, о т-i л и ч а ю щ и и с я тем, что блок логарифмирования отношения сигналов содержит первый и второй операционные усилители и первый и второй логарифмирующие транзисторы, выход О5 первого операционного усилителя соединен с базой первого логарифмирую4 щего транзистора, эмиттер которого ГС соединен с эмиттером второго логарифмирующего транзистора и с первым 00 выводом развязывающего резистора, вта со рой вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя , коллекторы первого и второго . логарифмирующих транзисторов соеди нены с инвертирующими входами соответственно второго и первого операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом блока логарифмирования отношения

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5)) G Об G 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3456918/18-24 (22) 23.06.82 (46) 30.12.83. Бюл. Р 48 (72) К.И. Запоцовников и В.В. Само- киш (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного

Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 681.335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

)) 822210, кл. 5 06 6 7/24, 1979.

- 2 . Авторское свидетельство СССР

Р 809230, кл. G 06 G 7/24, 1979 (прототип ). (54) (57 ) 1. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРА-

ЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор уп равляющих импульсов, основной дифференциальный усилитель, основной элемент с управляемым коэффициентом передачи, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в него введены первый и второй блоки логарифмирования отношения сигналов, первый и второй модуляторы, дополнительные дифференциальный усилитель и элемент с управляемым коэффициентом передачи, первый и второй демодуляторы и сумматор, выход которого является выходом логарифмического преобразователя, входы первого и второго модуляторов являются соответственно первым и вторым входами логарифмического преобразователя, выход первого модулятора соединен с первым входом первого блока логарифмирования отношения сигналов, выход которого соединен с входом основного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к входу первого демодулятора и к первому входу сумматора, выход второго модулятора соединен с первым входом второго блока логарифми. рования отношения сигналов,, выход

„,Я0„„1064283 А которого соединен с входом дополнительного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход кото- рого подключен к входу второго демодулятора и ко второму входу сумматора, выходы первого и второго демодуляторов соединены с первыми входами основного и дополнительного дифференциальных усилителей, вторые входы которых соединены и являются третьим входом логарифмического преобразователя, четвертым и пятым входами которого являются вторые входы соответственного первого и второго блоков логарифмирования отношения сигналов, выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам первого и второго модуляторов и первого и второго демодуляторов.

С:

2. Преобразователь по и. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что блок логарифмирования отношения сигналов содержит первый и второй операцион ные усилители и первый и второй логарифмирующие транзисторы, выход (а Р первого операционного усилителя сое- © динен с базой первого логарифмиручщего транзистора, эмиттер которого 4 соединен с эмиттером второго логариф Я мирующего транзистора и с первым выводом развязывающего резистора, в рой вывод которого подключен к вы- (ф ходу второго операционного усилителя, коллекторы первого и второго ,логарифмирующих транзисторов соединены с инвертирующими входами соот.ветственно второго и первого операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом блока логарифмирования отношения

1064283

30 сигналов, инвертирующий вход второго операционного усилителя соединен с первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого

Изобретение относится к устройствам преобразования сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.

Известен логарифмический преобразователь, содержащий логарифматор, ключи, элемент с управляемым коэффициентом передачи, генератор управляющих импульсов, усилители (1).

Указанное устройство характеризуется низким быстродействием.

Наиболее близким к предлагаемому является логарифмический преобразователь, содержащий первый и второй усилители, логарифмирующих и термокомпенсирующий транзисторы, источник образцового тока, дифференциальный усилитель, токозадающий и масштабный резисторы, источник опорного напряжения, ключевой элемент, накопительный конденсатор, элемент с управляемым коэффициентом передачи и генератор тактовых им-. пульсов, база логарифмирующего транзистора подключена к шине нулевого потенциала, а коллектор соединен с инвертирующим входом первого усилителя, выход которого присоединен к эмиттерам логарифмирующего и термокомпенсирующего транзисторов, выход источника образцового тока соединен с коллектором и базой термокомпенсирующего транзистора и с неинвертирующим входом второго усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен масштабный резистор, инвертирующий вход второго усилителя через элемент с управляемым коэффициентом передачи соединен с шиной нулевого потенциала, выход второго усилителя является выходом и подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, к неинвертирующему входу которого присоединен источник опорного напряжения, выход дифференциального усилителя через ключевой элемент соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход генератора тактовых импульсов присоединен к управляющему входу ключевого элемента, рдин вывод токозадающего резистора соединен с входом логарифявляется вторым входом блока логарифмирования отношения сигналов, выходом которого является выход гервого операционного усилителя. мирующего устройства, неинвертирующий вход первого усилителя подключен к шине нулевого потенциала 2 i.

Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие и точность, обусловленные необходимостью периодическэй коррекции логарифмического блока и его значительной мультипликативной ошибкой.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности.

Поставленная цель достигается тем, что в логарифмический преобразователь, содержащий генератор управляющих импульсов, основной дифференциальный усилитель, основной элемент с управляемым коэффициентом передачи, введены первый и второй блоки логарифмирования отношения сигналов, первый и второй модуляторы, дополнительные дифференциальный усилитель и элемент с управляемым коэффициентом передачи, первый и второй демодуляторы и сумматор, выход которого является выходом логарифмического преобразователя, входы первого и второго модуляторов являются соответственно первым и вторым входами логарифмического преобразователя, выход первого модулятора соединен с первым входом первого блока логарифмирования отношения сигналов, выход которого соединен с входом основного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к входу первого демодулятора и к первому входу сумматора, выход второго модулятора соединен с первым

40 входом второго блока логарифмирования отношения сигналов, выход ко-. торого соединен с входом дополнительного элемента с управляемым ко, эффициентом передачи, выход которого подключен к входу второго демодуля 5 тора и к второму входу сумматора, выходы первого и второго демодуляторов соединены с первыми входами основного и дополнительного дифференциальных усилителей, вторые входы

50 которых соединены и являются третьим входом логарифмического преобразователя,-четвертым и пятым входами которого являются вторые входы соответственно первого и второго блоков

1064283 осуществляют логарифмическое преобразование отношения двух сигналов, поступающих на их входы в соответствии с выражения ли — для первого блока 3 логарифмирования отношения

5 сигналов ь Х1 х

2 к ppï-—

2- 2 Ъ Х5 (2) логарифмирования отношения сигналов, выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам первого и второго модуляторов и первого и второго демодуляторов.

Блок логарифмирования отношения сигналов содержит первый и второй операционные усилители и первый и второй логарифмирующие транзисторы, выход первого операционного усилителя соединен с базой первого логарифмирующего транзистора, эмиттер которого соединен с эмиттером второго логарифмирующего транзистора и с первым выводом развязывающего резистора, второй вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя, коллекторы первого и второго логарифмирующих транзисторов соединены с инвертирующими входами соответственно второго и первого операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом блока логарифмирования отношения сигналов, инвертирующий вход второго операционного усилителя .соединен с первым выводом второго масштабного резистора, второй вывод которого является вторым входом блока логарифмирования отношения сигналов, выходом которого является выход первого операционного усилителя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема логарифмического преобразователя; на фиг. 2 — функциональная схема блока логарифмирования 40 отношения сигналов. устройство содержит первый и второй модуляторы 1 и 2, первый и второй блоки 3 и 4 логарифмирования отношения сигналов, генератор 5 управляющих импульсов, основной и дополнительный элементы с управляемым коэффициентом передачи 6 и 7, основной и дополнительный дифференциальные усилителя 8 и 9, первый и второй демодуляторы 10 и 11, сумматор 12, первый, второй, третий, четвертый и пятый входы 13-17 и выход 18 логарифмического преобразователя., первый и второй операционные усилители 19 и 20, первый и. вто- 55. рой логарифмирующие транзисторы 21 и 22, развязывающий резистор 23, первый и второй масштабные резисторы 24 и 25, первый и второй входы

26 и 27 и выход 28, шина 29 нулевого 60 потенциала.

Логарифмический преобразователь.. работает следующим образом.

Первый и второй блоки 3 и 4 логарифмирования отношения сигналов

) где к, — мультипликативная ошибка преобразования;

x „„õ4- сигналы соответственно с первого 13 и четвертого 16 входов.

Для второго блока 4 логарифмирования отношения сигналов где 2 — мультипликативная ошибка преобразования; х,х - сигналы соответственно с второго 14 и пятого 17 вхо;, дов.

Сигналы в первом и втором модуляторах 1 и 2 умножаются на коэффициенты, имеющие два дискретных значе° ния а z y а2, одинаковые для модуляторов, которые периодически изменяются с частотой, задаваемой генера тором 5 управляющих импульсов. Компенсацию мультиплекативной ошибки каждого из логарифмических блоков

3 и 4 осуществляют соответственно основной и дополнительный элементы с управляемым коэффициентом передачи 6 и 7. Коэффициенты передачи этих элементов, обратные величине ошибки, поддерживают контуры регулирования: первый демодулятор 10, основной дифференциальный усилитель

8 для основного элемента с управляемым коэффициентом передачи б и второй демодулятор 11, дополнительный дифференциальный усилитель 9 для дополнительного элемента с управляемым коэффициентом передачи 7.

Первый и второй демодуляторы 10 и 11 выделяют составляющую, обусловленную работой первого и второго модуляторов 1 и 2 и преобразуют ее в напряжение постоянного тока. Величина этого сигнала пропорционаЛьна разнице выходных сигналов основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом передачи б и 7 при двух значениях коэффициента передачи первого и второго модуляторов 1 и 2.

Условием работы контуров регули» рования коэффициентов передачи основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом передачи б и 7 являются равенство выходных сигналов первого и второго демодуляторов 10 и 11 сигналу с третьего входа 15. Для основного элемента с

1064283 х

Ео „, -Ео „ )=х, х2а х2 " З

ВНИИПИ Заказ 10533/50 Тираж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул. Проектная, 4 управляемым коэффициентом передачи 6:

Xqa О (Ео — - Ео

6 1д„ х4 Х4 / З где 1 — коэффициент передачи основ6 ного элемента с управляемым коэффициентом передачи 6, 10 коэффициент передачи перво 1

ro демодулятора 10, х — сигнал с третьего входа 15.

Для дополнительного элемента с управляемым коэффициентом передачи 15 где k — коэффициент передачи дополз нительного элемента с уп- 20 равляемым коэффициентом передачи 7; — коэффициент передачи второго демодулятора 11; х — сигнал с пятого входа 17. 25

При формировании линейной комбинации выходных сигналов основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом. передачи 6 и

7 одновременно осуществляется ком- ЗО пенсация последствий модуляции входных сигналов в первом и втором модуляторах 1 и 2, что достигается соответствующий их фазировкой.

Так, при суммировании сигналов с одинаковыми знаками первый и второй модуляторы 1 и 2 должны работать в фазе, т.е. в любой момент времени должны иметь одинаковые коэффициенты передачи. Отделив значения коэффициентов передачи основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом передачи 6 и 7 иэ выражений (3 ) и (4), считая равным коэффициенты передачи первого и второго демодуляторов 10 и 11, сигнал на выходе 18 равен х с4 х хз =,к е "„ "

1 к ео —, 1 5

Х е Я- х4Х2 (ц

Из выражения 51 следует, что в результате преобразования исключены мультипликативные ошибки первого и второго блоков 3 и 4 логарифмиро вания отношения сигналов, кроме того, обеспечена возможность непрерывного преобразования входных сигналов, т.е. без отключения на время коррекции, что повышает быстродействие.

Таким образом, предлагаемый логарифмический преобразователь по сравнению с устройством-прототипом обладает новым качеством — более высокой точностью и быстродействием.