Логарифмический аналого-цифровой преобразователь

 

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий накопительньй конденсатор, первая обкладка которого через разрядный резистор соединена с шиной нулевого потенциала, источник опорного напряжения , выход которого через первый ключ подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого подключен к тактирующему входу блока синхронизации , первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа,к входу передачи импульсов блока синхронизации подключен выход генератора импульсов, второй выход блока синхронизации подключен к входу запуска реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, второй и третий ключи, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона входного сигнала и упрощения преобразователя , в него введены запоминающий конденсатор, токоограничительный резистор , первьй и второй масштабные резисторы.и пороговый элемент, причем первый вывод первого масштабного резистора является входом преобразователя , второй вывод соединен с первым выводом второго масштабного резистора, с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом токоограничительного резистора,второй вывод которого через запоминающий конденсатор подключен к неинвертирующему входу операционного усили§ теля, второй вывод токоограничительного резистора через второй ключ (Л соединен с шиной нулевого .потенциала, с неинвертирующий вход операционного усилителя через третий ключ соединен с шиной нулевого потенциала, между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя подключен пороговый злемент, управляющий вход второго ключа соединен с четвертым выходом блока синхронизации,первый 00 4;: выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход переноса реверсивного счетчика под00 ключен к входу останова блока синхронизации , установочный вход реверсивного счетчика является входом начального кода преобразователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

О9) и(и) 1 1

g g С 06 G 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К A8TOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВЪ( (21) 3434682/18-24 (22) 03.05.82 (46) 07.07.84. Бюл. Р 25 (72) Н.С. Федосимов (53) 1. Авторское свидетельство СССР

У 209073, кл . Н 03 К 13/02, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

У 729840, кл. Н 03 К 13/02, 1980 (прототип). (54)(57) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАЛОГО;ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий накопительный конденсатор, первая обкладка которого через разрядный резистор соединена с шиной нулевого потенциала, источник опорного напряжения, выход которого через первый ключ подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого подключен к тактирующему входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа,к входу передачи импульсов блока синхронизации подключен выход генератора импульсов, второй выход блока синхронизации подключен к входу запуска реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, второй и третий ключи, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона входного сигнала и упрощения преобра- зователя, в него введены запоминающий конденсатор, токоограничительный резистор, первый и второй масштабные резисторы и пороговый элемент, причем первый вывод первого масштабного резистора является входом преобразователя, второй вывод соединен с первым выводом второго масштабного резистора, с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом токоограничительного резистора, второй вывод которого через запоминающий конденсатор подключен к неинвертирующему входу операционного усилиИ теля, второи вывод токоограничительного резистора через второй ключ соединен с шиной нулевого .потенциала, неинвертирующий вход операционного усилителя через третий ключ соединен с шиной нулевого потенциала, между инвертирующим входом и выходом one рационного усилителя подключен пороговый элемент, управляющий вход второго ключа соединен с четвертым выходом блока синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу останова блока синхронизации, установочный вход ре-! версивного счетчика является входом начального кода преобразователя.

1 1161

Изобретение относится к .устройствам, предназначенным для логарифмического преобразования сигналов, и может быть использовано в аналаговых вычислительных машинах.

Известен логарифмический аналогоцифровой преобразователь, содержащий генератор экспоненциального напряжения, компаратор, блок синхронизации f13. !

О

Недостатком этого устройства является малый диапазон входного сигнала.

Наиболее близким к предложенному является логарифмический аналого5 цифровой преобразователь, содержащий KC-цепь, между резистором которой и общей шиной включен первый ключ, источник опорного напряжения, соединенный через второй ключ с

RC-цепью и неинвертирующим входом буферного усилителя, выход которого соединен с его инвертирующим входом и первым входом компаратора, выход которого подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен с генератором импульсов,, первый и второй выходы блока управления соответственно подключены к управляющим входам первого и второго

30 ключа, третий и четвертый выход— соответственно к входу счетчика старших и младших разрядов, пятый выход — к установочному входу счетчика, а шестой выход — к разрядному ключу интегратора, выход интегратора подключен кпервому входу сумматора, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход подключен к первому входу компаратара, второй вход которого подключен к первому входу дифференциального усилителя через дополнительный усилитель, а к второму входу — непосредственно, вход интегратора соединен с выходом дифференциального усилителя (2 3.

Однако известное устройство обладает узким диапазоном величин входного сигнала и сложной функциональной схемой, Целью изобретения является расширение диапазона входного сигнала и упрощение преобразователя.

Эта цель достигается тем, что в логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий накопительный конденсатор, первая обкладка которого через разрядный резистор соединена с шиной нулевого потенциала,. источник опорного .пряжения, выход которого через первый ключ подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шикай нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого подключен к тактирующему входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, к входу передачи импульсов блока синхронизации подключен выход генератора импульсов, второй выход блока синхронизации подключен к входу запуска реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, второй и третий ключи„ введены запоминающий конденсатор, такоаграничительный резистор, первый и второй масштабные резисторы и пороговый элемент, причем первый вывод первого масштабного резистора является входом преобразователя, а второй вывод соединен с первым выводам второго масштабного резистора, с инвертирующим входом операционного усилителя и с первым выводом токоограничительного резистора,втарой вывод которого через запоминающий конденсатор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод такоограничительного резистора через второй ключ соединен с шиной нулевого потенциала, неинвертирующий вход операционного усилителя через третий ключ соединен с шиной нулевого потенциалаа, между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя подключен пороговый элемент, управляющий вход второго ключа соединен с четвертым выходом блока синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу останова блока синхронизации, установочный вход реверсивного счетчика является входом начального кода преобразователя .

На чертеже изображена функциональная схема логарифмического аналого-цифрового преобразователя.

Устройство содержит первый, второй и третий ключи 1-3, разрядный резистор ч, накопительный конденсатор 5, первый и второй масштабные резисторы

6 и 7, запоминающий конденсатор 8, 1101848

45

3 токоограничительный резистор 9, операционный усилитель 10, пороговый элемент 11, выполненный на стабилитроне, генератор 12 импульсов, блок 13 синхронизации, реверсивный счетчик шину 15 нулевого потенциала, 5 источник 16 опорного напряжения, вход 17, вход 18 начального кода.

Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает следующим образом.

В исходном положении первый и третий ключи 1 и 3 замкнуты, а второй ключ 2 разомкнут. Напряжение на накопительном конденсаторе 5 равно опорному напряжению. Это напряжение через второй масштабный резистор 7 приложено к неинвертирующему входу, операционного усилителя 10, используемому в качестве компаратора, а

20 напряжение с входа 17 через первый масштабный резистор 6 приложено к инвертирующему входу операционного усилителя 10 полярностью, противоположной опорному напряжению. Операционный усилитель 10 пороговым элементом 11, в качестве которого можно использовать, например, стабилитрон, установлен в активный режим, чем обеспечивается на его инвертирующем входе потенциал, близкий к нулю.

Напряжение смещения нуля на инвертирующем входе операционного усилителя

10 запоминается на запоминающем конденсаторе 8.

По команде "Пуск" производится З5 установка начального кода реверсивного счетчика 14 и перевод его в режим вычитания, первый и третий ключи 1 и 3 размыкаются, второй ключ

2 замыкается и начинается экспоненциальный разряд запоминающего конденсатора 5 через разрядный 4 и второй масштабный 7 резисторы. При этом операционный усилитель 10 производит сравнение токов по цепи второго масштабного резистора 7 со стороны экспоненциального напряжения и первого масштабного резистора

6 со стороны напряжения с входа 17.

За счет переключения второго и треть-5О его ключей 2 и 3 по сигналу "Пуск" на неинвептирующий вход операционного усилителя 10 прикладывается напряжение, равное напряжению смещения нуля, но противоположное по знаку, 55 чем обеспечивается его компенсация за счет активного режима работы операционного усилителя 10.

По достижению баланса токов в цепи первого и второго масштабных резисторов 6 и 7 происходит смена знака тока компенсации по цепи порогового .элемента 11 блоком 13 синхронизации и осуществляется перевод преобразователя в исходное положение, при этом от момента подачи сигнала "Пуск" до выработки перепада на выходе операционного усилителя

iO блоком 13 синхронизации формируется временной интервал, пропорциональный логарифму входного напряжения.

Во время экспоненциального разряда накопительного конденсатора 5 сигнал с выхода генератора 12 импульсов поступает на реверсивньп счетчик 14 до момента завершения преобразования. При этом в реверсивном счетчике 14 запишется число, эквивалентное значению напряжения. В зависимости от уровня входного напряжения возможны два вида преобразования .

Если логарифм входного напряжения больше нуля, то реверсивньп счетчик

14 работает на вычитание без смены направления счета. Если логарифм меньше нуля, то по достижению в реверсивном счетчике 14 »улевого значения кода происходит смена направления счета (переход на режим сложения).

При этом в реверсивном счетчике

14 по завершению преобразова»ия фиксируется число, пропорциональное значению логарифма входного напряжения. Знак полученного цифрового значения логарифма всегда противоположен знаку (направлению) счета реверсивного счетчика 14 »а конец преобразования. При равных величинах первого и второго масштабных резисторов 6 и 7 установочный код реверсивного счетчика 14 равен значению логарифма опорного напряжения.

За счет уменьшения в предлагаемом логарифмическом аналого-..;-ровом преобразователе активных элементов расширяется диапазон преобразуемых напряжений в сторону больших величин, а эа счет компенсации смещения нуля операционного усилителя обеспечивается преобразование входного напряженя в области малых величин.

Кроме того, предложенньп» логарифмический аналого-цифровой преобразователь имеет более простую функциональную схему.

1101848

Составитель О. Отраднов

Техред Ж. Кастелевич КорреКТор0 Вип«

Редактор Л. Гратилло

Заказ 4770/34

Тираж 699 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная,4

Путем изменения постоянной времени цепи экспоненциального разряда накопительного конденсатора обеспечивается автоматическое получение знака и значения логарифма при любом

его основании.

Таким образом, по сравнению с известным предложенный логарифмический аналого-цифровой преобразователь обладает более широким диапазоном величин входного сигнала и более простой функциональной схемой.