Логарифмический преобразователь (его варианты)
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3ДД G 06 С 7/24... 1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3457491/18-24 (22) 23.06,82 (46) 07.03.84. Бил. Р 9 (72) I<.È. Заподовников и В.В.Самокиш (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
Р 822211, кл. 0 06 0 7/24, 1979, 2. Авторское свидетельство СССР
Р 822210, кл, 0 06 0 7/24, 1979 (прототип). (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ) (57) 1. Логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей, выход блока логарифмирования соединен с первым выводом четвертого ключа, первый операционный усилитель, выход которого через пятый ключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти и второй операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подклр>чен второй вывод четвертого ключа, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, иасштабирующий блок, вход которого соединен с вторым выводом второго ключа, выход масштабирующего блока подключен к второму выводу первого ключа, генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого:ключей,управляющий вход второго ключа подключен к второму выходу генератора управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, второй вывод которого является информационным входом-выходом логарифмического пре-. (19) SU (11> A образователя, первым дополнительным информационным входом которого является второй вывод второго ключа, отличающийся тем, что, с целью повышения его точности и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения антилогарифмического преобразования, в него введены седьмой и восьмой ключи, первый и второй масштабные резисторы, блок управления, содержащий инвертор, первый и второй переключатели, источник сигнала логического нуля, выход инвертора соединен с пер .вым входом первого переключателя, выход источника сигнала логического нулю соединен с первым входом второго переключателя, блок логарифмирования выполнен обратимьнл, выход блока логарифмирования через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход первого блока памяти через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и с первым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй вывод которого через шестой ключ подключен к выходу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя через седьмой ключ подключен к входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением, инвертирующий вход второго операционного усилителя является вторым дополнительным информационным входом логарифмического преобразователя, информационным выходомвходом которого является первый вывод восьмого ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй и третий выходы генера.
1078442 тора управляющих импульсов подключены к управляющим входам соответственно седьмого и восьмого ключей, первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя и с вторым входом второго переключателя, выходы первого и второго переключателей подключены соответственно к управляющим входам четвертого и шестого ключей..
2, Логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей, выход блока логарифмирования соединен с первым выводом четвертого ключа, первый операционный усилитель, выход которого через пятый ключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти и второй операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен второй вывод четвертого ключа, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, масштабирующий блок, вход которого соединен с вторым выводом второго ключа, выход масштабирующего блока подключен к второму выводу первого ключа, генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, управляющий вход второго ключа подключен к второму выходу генератора управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, второй вывод которого является информационным входом-выходом логарифмического преобразователя, дверным дополнительным информацион- чм входом которого является второй вывод второго ключа, о т л и а ю шийся тем, что, с целью повышения его точности и расширения функциональных возможностей а счет обеспечения антилогарифми;еского преобразования, в него введены седьмой, восьмой и девятый ключи, первый, второй и третий масштабные резисторы„ блок управления, содержащий инвертор, первый изобретение относится к устройствам преобразования электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано н аналоговых машинах.
Один из известных логарифмических преобр-.зователей содержит логарифмаи второй переключатели, источник сигнала логического нуля, выход инвертора соединен с первым входом первого переключателя, выход источника сигнала логического нуля соединен с первым входом второго переключателя, блок логарифмирования выполнен обратитым, выход блока логарифмирования через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход первого блока памяти через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и с первым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй вывод которого через шестой ключ подключен к выходу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя через седьмой ключ подключен к входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением, инвертирующий вход второго операционного усилителя является вторым дополнительным информационным входом логарифмического преобразователя, информационным входом-выходом которого является первый вывод восьмого ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй и третий выходы г HBDrlT0,. управляющих импульсов подключены к управляющим входам соответственно седьмого и воСьмого ключей, инвертирующий вход первого операционного усилителя через последовательно соединенные третий масштабный резистор и девятый ключ подключен к шине нулевого потенциала, первый выход генератора управляющих импульсов соединен с управляющим входом девятого ключа, первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя и с вторым входом второго переключателя, выходы второго и первого переключателей подключены соответственно к управляющим входам четвертого и шестого ключей. тор, ключевые элементы, блоки памяти, операционные усилители, генератор управляющих импульсов (1) .
Известное устройство характеризуется низкой точностью работы.
1078442
Наиболее близким к предлагаемому является логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей вывод первого ключа является первым входом устройства и через масштабирующий блок соединен с вторым выводом второго ключа, второй вывод третьего ключа является вторым входом устройства, выход блока логарифмирования через четвертый ключ соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, вход которого 15 через пятый ключ соединен с выходом блока логарифмирования, выход первого дифференциального усилителя подключен к входу элемента с управляемым сопротивлением, выход которого 70 является выходом устройства и подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, выход которого через соединенные последовательно шестой ключ и второй блок 75 памяти подключен к управляющему входу элемента с управляемым сопротивлением, к второму входу второго дифференциального усилителя подключен выход источника опорного напряжения, первый выход генератора управ ляющих импульсов соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, управляющие входы второго и шестого ключей подключены к второму выходу генератора управляющих
35 импульсов, третий выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей (2g .
Недостатками устройства являются невысокая точность за счет большого количества последовательно включенных элементов по цепи преобразования входного сигнала и невозможность обратного преобразования сигналов.
Цель изобретения — повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения 50 антилогарифмического преобразования.
Поставленная цель достигается тем, что в логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей, выход блока логариф. мирования соединен с первым выводом четвертого ключа, первый операционный усилитель, выход которого через 60 пятый ключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти и второй операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен второй вывод четвертого ключа, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, масштабирующий блок, вход которого соединен с вторым выводом второго ключа, выход масштабирующего блока, подключен к ,второму выводу первого ключа,генера-чтор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, управляющий вход второго ключа подключен к второму выходу генератора управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющйм входом третьего ключа, второй выход которого является информационным входом-выходом логарифмического преобразователя, первым дополнительным информационным входом которого является второй вывод второго ключа, введены седьмой и восьмой ключи,первый и второй масштабные резисторы, блок управления, содержащий инвертор, первый и второй переключатели, источник сигнала логического нуля
Г выход инвертора соединен с первым входом первого переключателя, выход источника сигнала логического нуля соединен с первым входом второго переключателя, блок логарифмирования выполнен обратимым, выход блока логарифмирования через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход первого блока памяти через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и с первым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй вывод которого через шестой ключ подключен к выходу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя через седьмой ключ подключен к входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением, инвер. тирующий вход второго операционного усилителя является вторым дополнительным информационным входом логарифмического преобразователя, информационным выходом-входом которого является первый вывод восьмого ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй и тре. тий выходы генератора управляющих импульсов подключены к управляющим входам соответственно седьмого и восьмого ключей, первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя и с вторым входом второго переключателя, выходы первого и второго переключателей подключены соответственно к управ1078442 ляющим входам четвертого и шестого ключей, По второму варианту в известный логарифмический преобразователь,, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей, выход блока логарифмирования соединен с первым выводом четвер. того ключа, первый операционный усилитель, выход которого через пятый ключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти и второй операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен второй вывод четвертого 95 ключа, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, масштабирую щий блок, вход которого соединен с вторым выводом второго ключа, выход масштабирующего блока подключен к 70 второму выводу первого ключа, гене.— ратор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, управляющий вход второго 75 ключа подключен к второму выходу генератора управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, второй вывод которого является информационным входом-выходом логариф:. мического преобразователя, первым дополнительным информационным входом которого является второи вывод второго ключа, введены седьмой вось
F мой и девятый ключи, первый, второй и третий масштабные резисторы, блок управления, содержащий инвертор, первый и второй переключатели,источник сигнала логического нуля, выход инвертора соединен с первым входом первого переключателя, выход источника сигнала логического нуля соединен с первым входом второго переключателя,. блок логарифмирования =-ыг:олнен обратиытм, выход блока логарифми— р-.:íàния через первый масштабный реэ:-стор i: ;,. êëþ÷åí к инвертирующему вх:. †.." первого операционного усилителя, выход первого блока памяти через BTopQA масштабный резистор 5Î соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и с первым выводом элемента с управляе" мым сопротивлением, второй =.ûàîä которого через шестой ключ подклю- 55 чен к выходу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя через седьмой ключ подключен к входу второго блока памяти, выход которого соединен с 60 управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением, инвертирующи вход второго операционного усилителя является вторым дополнительным информационным входом логариф- 6э ми-:.åñ,îãî преобразователя, информационным выходом-входом которого яв. ляется первый вывод восьмого ключа, второй вывод которого соединен с вторым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй и третий выходы генератора управляющих импуль. сов подключен к управляющим входам соответственно седьмого и восьмого ключей, инвертирующий вход первого операционного усилителя через последовательно соединенные третий масштабный резистор и девятый ключ подключен к шине нулевого потенциала, первый выход генератора управляющих импульсов соединен с управляющим входом девятого ключа, первый, второй и третий выходы генератора управ ляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя и с BTGpbIM входом второго переключателя,выходы второго и первого переключателей подключены соответственно к управляющим входам четвертого и шестого ключей, На фиг. 1 изображена функциональная схема первого варианта логарифмического преобразователя; на фиг,2 функциональная схема второго варианта логарифмического преобразователя; на фиг, 3 — таблица состояний ключей логарифмического преобразователя.
Логарифмический преобразователь (фиг, 1) содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой ключи 1-8, блок 9 логарифмирования, первый 10 и второй 11 операционные усилители, первый 12 и второй 13 блоки памяти, масштабирующий блок 14, первый 15 и второй 16 масштабные резисторы, элемент с управляемым сопротивлением 17, блок 18 управления, генератор 19 управляющих импульсов, информационный вход-выход 20, информационный выход-вход 21, первый 22 и второй 23 дополнительные информационные входы, первый 24 и второй
25 переключатели, инвертор 26, источник 27 сигнала логического нуля, Логарифмический преобразователь (фиг, 2) содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой,. седьмой и восьмой ключи 1-8, блок
9 логарифмирования, первый 10 и второй 11 операционные усилители, первый 12 и второй 13 блоки памяти, масштабирующий блок 14, первый 15 и второй 16 масштабные резисторы, элемент с управляемым сопротивлением 17, блок 18 управления, генератор 19 управляющих импульсов,информационный вход-выход 20, информа. ционный выход-вход 21, первый 22 и второй 23 дополнительные информаци1078442.5 — — (Kloof ГВ +N), г(-а Px» — (КЕоО-,U,„+Í )- — " "(КЕо Си +q)3u О
16 22 Я> Я Si» Д 61 3 онные входы, первый 24 и второй 25 переключатели, иннертор 26, источник 27 сигнала логического нуля, девятый ключ 28, третий масштабный резистор 29, шину 30 нулевого потенциала.
Принцип действия логарифмического преобразователя (фиг. 1) заключается в следующем.
Генератор 19 управляющих импуль сов формирует управляющие сигналы поочередно на первом, втором и третьем выходах . Положение подвижных контактов первого 24 и второго
25 переключателей соответствуют режиму логарифмирования и обеспечивает разомкнутое состояние четвертого кхпоча 4 во все такты a,S о (фиг. 3) и замкнутое состояние шестого ключа б во второй и третий такты о и Ь . В положении подвижных контактов первого 24 и второго
25 переключателей, противоположном изображенному обеспечивается режим антилогарифмирования, четвертый ключ
4 замкнут в третьем такте 6, а шестой ключ — во нтором такте о (фиг.3)
При логарифмическом преобразовании в первый такт G работы генератора 19 управляющих импульсов замкнуты первый и пятый ключи 1 и 5.
Входной сигнал поступает на первый дополнительный информационный вход
22,масштабируется н масштабирующемблоке 14 и через замкнутый первый ключ 1 поступает на вход блока 9 логарифмирования.
Результат логарифмирования сигнала через первый масштабный резистор
15 поступает на вход первого orieрационного усилителя 10, цепь обрат. ной снязи которого в первом такте образуют замкнутый пятый ключ 5, где B, — сопротивление элемента с управляемым сопротивлением
17; сигнал на втором дополни<3 тельном информационном входе 23.
По окончании процесса регулиронания величины сопротивления элемента с управляемым сопротивлением
17 коэффициент передачи от первого масштабного резистора 15 к выходу второго операционного усилителя 11 равен
Я у,/ у д в„= к о .1/с (3)
Это значение коэффициента передачи фиксируется но втором блоке 13 первый блок 12 памяти и нторой масштабный резистор 16. В первом блоке
12 памяти к концу первого такта фиксируется сигнал где Г< и 1 — сопротивления перного и второго масштаб1О ных резисторов 15 и
16;
C — - коэффициент подечи масштабного блока 14;
08„ — сигнал на первом до» полнительном информационном входе 22;
К, И вЂ” мультипликативная и аддитинная погрешности блока 9 логарифмирования.
2() Во второй такт Я работы генератора 19 управляющих импульсов замкнуты второй, шестой и седьмой ключи 2, 6 и 7. Входной сигнал через второй ключ 2 поступает на вход
25 блока логарифмирования, сигнал с которого через первый масштабирующий резистор 15 поступает на вход первого операционного усилителя 10.
При этом цепь обратной связи образонана замкнутым шестым ключом б и элементом с управляемым сопротивлением 17, В течение второго такта работает контур автоматического регулирования коэффициента передачи первого операционного усилителя 10, цепь отрицательной обратной связи которого образуют первый масштабный резистор 15 и элемент с управляемым сопротивлением 17. Услонием работы
4О контура является равенство нулю алгебраической суммы входных сигналов второго операционного усилителя 11
1 памяти и хранится н течение третьего о и первого а тактов, 50 В третий такт о работы генератора 19 управляющих импульсов замкнуты третий, шестой и восьмой ключи 3, б и 8, а первый 12 и второй
13 блоки памяти находятся в режиме
55 хранения. Сигнал с информационного входа-выхода 20 через третий ключ
3 поступает на блок 9 логарифмирования. Первый операционный усилитель 10 обеспечивает точное суммироание с выходным сигналом первого блока 12 памяти. Результирующий сигнал на информационном выходевходе 21 равен
Рх
U 1- Px20 и - Цк
e iv 1„8 1 0 8 (") 1078442
10 где U3„, — сигнал на входе-выходе 20.
В режиме антилогарифмирования первые два такта аналогичны описанным. B третьем такте замыкается четвертый ключ 4 и размыкается шестой ключ 6. Входной сигнал через замкнутый восьмой ключ 8 подается на информационный выход-вход 21 и суммируется на входе первого операционного усилителя 10 с выходным сигналом первого блока 12 памяти и на блок логарифмирования 9 поступает сигнал
Kloof 1/С + Kloof
После антилогарифмирования в обратном блоке 9 логарифмирования на информационном входе-выходе 21 формируется сигнал
-„—" ео(."lc Ю
Ц = 00:. " (C)
ВЫХ z 6Х2
Из выражений (4) и (6) следует, что результат как,прямого, так и обратного преобразований не зависит от аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности блока 9 логарифмирования, Ошибка за счет работы второго операционного усилителя 11 уменьшается во втором варианте логарифмического преобразователя, В первом такте работы замкнут девятый ключ 28, когда происходит запись сигнала в первом блоке 12 памяти. При этом в третьем также происходит вычитание из напряжения смещения первого операционного усилителя 10 такой же величины, хранящейся в первом блоке 12 памяти
Таким образом, по сравнению с устройством-прототипом предложенные варианты логарифмического преобразователя характеризуются более высокой точностью работы и возможностью антилогарифмического преобразования входных сигналов °
1078442
ВНИИПО Закав 9б5/43 Тираж 699 Подписное
Филиал IIIIII "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4
