Логарифмический преобразователь

 

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, вых.рд которого соединен с входом счетчика, формирователь экспоненциального напряжения, выход которого подключен, к первому входу компаратора , выход которого соединен с входом интегратора, выход которого является аналоговым выходом логарифмического преобразователя, входом второй вход компаратора, выход счетчика является цифровым выходом логарифмического преобразователя, триггер , отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона входного сигнала, в него введены делитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инвертор, второй и третий.элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифратор, причем выход гечератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход, инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элемен .тов И подключены к выходу элемента ИСЮВОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход счетчика сое- g динен с входом дешифратора, выход ко. (Л торого подключен к входу формирователя , ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмическо- S го преобразователя, выход ключа подключен к в ход у формирователя экспоненциального напря кения, KOTOfubO выполнен в виде дифференцирующей резистиво: эо но-емкостной цепи, выходы второго и третьего элементов И соединены с со-. ответствующими входами триггера, вых ход которого является знаковым выходом логарифмического преобразователя ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (ll) 3(5И G 06 G 7 24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3502825/18-24 (22) 22.10.82 (46) 23.01.84, Бюл ° 9 3 (72) В.E.Êîðåïàíîâ и Л.Д.Шевченко (71) Физико-механический институт им. Г.В.Карпенко(АН Украинской CCP (53) 681 ° 335(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 769562,.кл. G G 7/24, 1978.

2 . Смолов В.Б. Время †.импульсные вычислительные устройства. Л., Энергия, 1968, с. 79-. 81, рис. 43 б (прототип) . (54) (57) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, формирователь экспоненциального напряжения,-выход кото- . рого подключен, к первому входу компаратора, выход которого соединен с входом интегратора, выход которого является аналогово выходом логарифмического преобразователя, входомвторой вход компаратора, выход счетчика является цифровым выходом логарифмического преобразователя, триггер, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона вхоцного сигнала, в него введены делитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инвертор, второй и третий .элементы И, элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифратор, причем выход re(ератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход.инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены к выходу элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход счетчика сое- g

С динен с входом дешифратора, выхсд ко. торого подключен к входу формирователя ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмическо- Я го преобразователя, выход ключа подключен к входуформирователя экспоненциального напря)кения, который выпол- нен в виде дифференцирующей резистив. но-емкостной цепи, .выходы второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является знаковым выходом логариФмического преобразовател

1068950

Изобретение относится к преобразователям электрических сигналов в длительность импульсов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. 5

Изв естен логарифмический преобразователь содержащий компараторы, инвертор, счетчик, делитель частоты и генератор тактовых импульсов (1) .

Недостатком устройства является 0 узкий диапазон величин входного сигнала.

Наиболее близким к предложенному является логарифмический преобразователь, содержащий первый и второй 15 формирователи экспоненциального напряжения, входы которых являются первым и вторым входами преобразователя, выход первого формирователя экспоненциального напряжения подклю- 20 чен к первому входу компаратора, второй вход которого является третьим входом преобразователя, выход компаратора соединен с первым входом триггера, второй вход которого подключен к выходу блока синхронизации и к управляющим входам формирователей экспоненциальных напряжений, выход второго формирователя.:. экспоненциального напряжения соединен с первым входом фильтрующего блока, к второму входу которого подключен выход компаратора, -выход триггера соединен с первым .входом элемента -И, к второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов, выход 35 элемента И соединен с входом счетчика (2) .

Недостатком известного преобразователя является небольшой диапазон изменения входного сигнала, ограни- 40 ченный сверху амплитудой экспоненциального напряжения, а снизу — конечной величиной, до которой уменьшается это напряжение.

Целью изобретения является расши- 45 рение диапазона входного сигнала.

Цель достигается тем, что в логарифмический преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого. элемента И, выход которого соединен с входом счетчика, формирователь экспоненциального напряжения, выход которого подключен к первому входу компаратора, выход которого соединен с входом интегра- 55 тора, выход которого является аналоговым выходом логарифмического преобразователя, входом — второй вход ком. паратора, выход счетчика является цифровым выходом логарифмического Я) преобразователя, триггер, введены делитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инвертор, второй и третий элемента| И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифратор, причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход счетчика соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к входу формирователя ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является .выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмического преобразователя, выход ключа подключен к входу формирователя экспоненциального напряжения, который выполнен в виде дифференцирующей резистивно-емкостной це" пи, выходы второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является знаковым выходом логарифмического преобразователя.

На фиг. 1 представлена функциональная схема логарифмического преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы работы преобразователя.

Логарифмический преобразователь . содержит генератор 1 тактовых импульсов,делитель 2 частоты, ключ 3, дифференцирующую резистивно-емкостную цепь 4, компаратор 5, интегратор 6, формирователь 7 ступенчатого напряжения, инвертор 8, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, счетчик 13, дешифратор 14, григгер 15, вход 16, аналоговый 17 и цифровой 18 выходы преобразователя, выход 19 амплитуды экспоненциального напряжения и зна" ковый выход 20 преобразователя.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с входа 16 поступает на один вход компаратора 5, на другой вход которого поступаюТ биполярные экспоненциальные импульсы (фиг. 2, а), вырабатываемые цепью 4.

На выхбде цепи 4 напряжение описывается в виде:

Ц() =K 1+åõð (-T/2 ) exp (-t/Ñ) при

0 1 Т/2; (1)

О„" (t) = — К /1+ехр(-Т/2Г) ехр(-t/t) при

Т/2 « Т, (2) где - постоянная времени цепи 4у

Т вЂ” период следования импульсов на выходе делителя 2 частоты;.

К- — число ступеней по U .

Пусть напряжение на входе 16 по- ложительное. Компаратор 5 настроен так, что если выходное напряжение.1068950 цепи 4 больше напряжения с входа 16, то на выходе компаратора 5 формируется положительный уровень. Если выход. ное напряжение цепи 4 меньше входного, то на выходе компаратора 5 напряжение нулевое.

В момент равенства напряжений срабатывает компаратор 5 и на его выходе формируется импульс напряжения (фиг. 2, б). Подставляя в выражение (1) значение входного напряжения, получаем значение длительности формируемого импульса: „=-Eln П „(1+ехр (-T/21) )/

/K Па q (3) где Ug» напряжение на входе 16. 15

Выходиой импульс компаратора 5 подается на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, на другой вход которого поступают импульсы с делителя 2 частоты (фиг. 2, в) . На выходе элемента 2() ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 формируется импульс (фиг. 2, д), длительность которого равна: дА =-- (") 25

На выходе интегратора 6 формируется аналоговое напряжение, пропорциональное логарифму входного сигнала °

По сравнению с известным устройством предложенный логарифмический преобразователь обладает более широким диапазоном изменения входного сигнала.

Этот импульс поступает на .входы первого 10, второго 11 и третьего

12 элементов И. На другой вход первого элемента И 10 постоянно..поступают тактовые импульсы, которые при совпадении по времени с выходным импульсом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

;9 заполняют счетчик 13. Поскольку длительность импульса, описываемого 35 выражением (4), пропорциональна логарифму напряжения с входа 16 то и число импульсов, заполняющих счет. чик 13 за это.время, пропорционально логарифму. 40

При отрицательном входном сигнале компаратор 5 срабатывает (фиг. 2, е) на время, укаэанное в выражении (2) .

С учетом выражения (2) получаем значенне длительности импульса на выходе компаратора 5 (фиг . 2, ж): ! — -Wln П » (1+ехр (-Т/2 ) ) /

/К U.. (5)

На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 9 длительность импульса равна:

50 ь - (61 . Сравнивая выражения (4) и (6), можно отметить их аналогичность, что.позволяет логарифмическому преобразователю работать при входном сигнале любой полярности: число импульсов в счетчике 13 всегда пропорционально логарифму входного сигнала.Для различения знака служат второй11 и третий 12 элементы И. Если входной сигнал положителен, то на входе второго. элемента И 11 сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 (фиг. 2,д) появляется одновременно с тактовым импульсом (фиг. 2, в), второй элемент И 11 переводит триггер 15 в положение 1, соответствующее положительной полярности входного сигнала. Если входной сигнал имеет отрицательную полярность, то совпадение происходит на входах третьего элемента И.12 (фиг. 2, к, и), выходной импульс которого переводит триггер 15 в положение 0, соответствующее отрицательной полярности.

Положение счетчика 13 заносится в дешифратор 14, работающий так, что если число импульсов в счетчике 13 превйаает установленный предел,т.е.. входное напряжение близко подходит к амплитуде выходного импульса формирователя 7 ступенчатого напряжения, то дешифратор 14 переводит его на одну ступеньку вверх, повышая таким образом амплитуду экспоненциального импульса..Если число имйульсов ,в счетчике 13 ниже определенного предела, то дешифратор 14 переводит формнрователь 1 ступенчатого напряжения на одну ступеньку вниз, уменьшая амплитуду экспоненциального импульса. Это позволяет всегда держать входной сигнал в пределах участка экспоненциального напряжения, на котором достигается максимальная точность преобразования, и выбором необходимого числа ступеней расширить диапазон входного сигнала.

Фае. 1 а

u) у

BHaNIIH Закаэ 11473/45

Тирам 703 Подписное ф

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4