Логарифмический преобразователь

 

Изобретение относится к вьп1ислительной технике и может быть исполь зовано в различных функциональных уст ройствах вычислительных, информацион ных и моделирующих систем. Цель изобретения - повьшение быстродействия при заданной точности. Преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор импульсов 2, трехпозиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряжения , реверсивный счетчик 5, масштабный усилитель 6, блок 7 логарифмирования , дешифратор 8, второй ЦАП 9, сумматор 10. Преобразователь имеет два канала. Аналоговое напряжение, соответствующее изменению логарифма в пределах одной октавы, формируется на выходе блока 7 за счет работы дискретной системы обратной связи, включающей реверсивный счетчик и дешифратор. Ступенчатая часть выходного сигнала формируется на выходе ЦАП 9. 1 ил. S (Л г/л/дг

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (so 4 С 06 С 7/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;т; г, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 403 1 85 1/2 4-24 (22) 04.03.86 (46) 15.10.87, Бюл. Ф 38 (71) Московский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе. (72) А.А.Маслов, В.И.Русланов и В.И.Русланов (53) 681.3(088.8) (56) Шило В.Л. Функциональные аналоговые интегральные микросхемы. N.:

Радио и связь, 1982, с. 33-34. . Авторское свидетельство СССР

В 955 110, кл. С 06 .С 7/24, 1981, (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в различных функциональных устройствах вычислительных, информационSU 1345215 A1 ных и моделирующих систем. Цель изобретения — повышение быстродействия при заданной точности. Преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор импульсов 2, трехпоэиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряжения, реверсивный счетчик 5, масштабный усилитель 6, блок 7 логарифмирования, дешифратор 8, второй ЦАП 9, сумматор 10. Преобразователь имеет два канала. Аналоговое напряжение, соответствующее изменению логарифма в пределах одной октавы, формируется на выходе блока 7 эа счет работы дискретной системы обратной связи, включаю- а щей реверсивный счетчик и дешифратор.

Ступенчатая часть выходного сигнала формируется на выходе ЦАП 9. 1 ил.

1345? 15

Изобретение относится к вычисли— тельной технике и может быть использовано в различных функциональных устройствах вычислительных, информационных и моделирующих систем.

Цель изобретения — повышение быстродействия при заданной точности.

На чертеже представлена схема логарифмического преобразователя. 1О

Логарифмический преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор 2 импульсов, трехпоэиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряже- )5 ния, реверсивный счетчик 5, масштабный усилитель 6, блок 7 логарифмирования, дешифратор 8, второй цифроаналоговый преобразователь 9, сумматор 10.

Преобразователь относится к уст- 20 роиствам, воспроизводящим функции большим диапазоном изменения абсолютной величины первой производной. Он реализует принцип груботочных систем и состоит из двух параллельных кана- 25 лов.

Преобразователь работает следую- щим образом.

Дискретная система обратной связи, включающая генератор 2 импульсов, зО трехпоэиционный переключатель 3, реверсивный счетчик 5, дешифратор 8, подключенный к цифровому входу ЦАП 1, и реализующая принцип регулируемого коэффициента передачи, поддерживает напряжение на входе блока 7 в постоянных ограниченных пределах во всем диапазоне изменения входного сигнала преобразователя.

Изменение входного напряжения в 4р два раза сопровождается изменением числа, записанного в реверсивном счетчике 5„ на единицу, Посредством дешифратора 8 зто число импульсов преобразуется в номер включенного разря — 4б да ЦАП При этом коэффициент передачи ЦАП 1 также изменяется вдвое, но так, чтобы напряжение U на вьг<оде масштабного усилителя 6 изменялось в постоянных пределах, ограниченных зна-б0 чениями порогов срабатывания трехпозиционного переключателя 3. Это возможно, если минимальному значению U„„ соответствует максимальное значение коэффициента передачи ЦАП 1 и наоборот.

" При такой организации работы цифровои части преобразователя, когда число октав, в пределах которых из— меняется входное напряжение, номер включенного разряда ЦАП.1 и число записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов совпадают, потребная емкость счетчика резко снижается. Это, в свою очередь, способствует увеличению быстродействия преобразователя. . 3» счет соответствующего выбора режимов диапазон изменений выходного напряжения блока 7 может быть смещен и гу часть шкалы, где вычисление выходной функции происходит с минимальной погрешностью, Так формируется непрерывная составляющая выходного сигнала преобразователя °

Ступенчатая часть выходного сигнала формируется на выходе ЦАП 9, аналоговый вход которого подключен к источнику 4 опорного напряжения, а цифровой вход непосредственно связан с выходом реверсивного счетчика 5.

Изменение числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов на единицу, соответствующее изменению входного сигнала преобразователя н» октаву, вызывает скачкообразное изменение напряжения на выходе ЦАП 9 н» некоторую величину d U . Она определяется значением опорного напряжения U и числом разрядов п реверсивного счетчика 5: ° dU< = U /2 . Изменение напряжения U4 на фиксированную E:еличину

dU соответствует изменению двоично4 го логарифма входного сигнала на единицу, При суммировании напряжений U> с выхода блока 7 и U4 с выхода ЦАП 9 необходимо, чтобы между этими напряжениями выдерживалось соотношение, при котором максимальное значение U.1 в точке суммирования равнялось бы приращению изменению) V < при переходе

U „ ñ одной октавы на соседнюю, а следовательно, при изменении записанного в реверсивном счетчике 5 числа на единицу.

Суммирование с одновремен:bIM изменением масштаба и смещением уровня так, чтобы выходное напряжение преобразователя изменялось в определенных пределах (например, от — 10 дс + 10 В), производится с помощью сумматора 10.

Поскольку в предлагаемом устройстве методическая погрешность отсутствует, его точностные характеристики определяются инструментальными погрешностями входящих в него элементов.

1345215

Соотношение отдельных параметров в схеме показано на примере двухдекадного логарифмического преобразователя, Для такого блока логариАмирования +О, 1 В < U „ а +10 В, а

-t0 В = U ц,, +10 R. При этом значению U „= 1 В соответствует значение U = О. Значения U „соответствуют значениям чисел в диапазоне от

0,1 до 10, а коэфАициент наклона характеристики U>ц„= f(U а„) равен К =

10 В/дек.

Для получения минимальной погрешности преобразования напряжение U на входе блока 7 логарифмирования должно находиться в диапазоне макси— мальных значений из числа возможных.

Применительно к принятым значениям

U и с учетом параметров элементной ьх базы этим условиям соответствуют зна.чения U = U = 5-10 В. я,q

При использовании десятиразрядных

ЦАП коэффициент передачи ЦАП 1 должен соответствовать его включенному четвертому разряду, т.е. р, = 0,0078125.

Это соответствует наличию в счетчике четырех записанных импульсов. Весь диапазон изменения числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов составляет от 4 до 10.

У ЦАП 9 Аункционируют четыре старших разряда, начиная с седьмого, При этом одному импульсу с реверсивного счетчика 5 соответствует число р = и

21/2 = 1/16 = 0,0625 (число разрядов n = 4) . Запись в счетчике 5 импульсов соответствует коэААициенту передачи (= 10/ 16 = 0,625. Таким образом, для двухдекадного блока логарифмирования при U „ = 0,1 В, р.„= 0,5 и р = 0,625, а при U6 10 В

0,0078125 и = 0,25, Если принять, что U „ = 5 В и

Uq = 10 В, и иметь ввиду,, что U „

= U „„„„4, „„К,, то коэАфициент, уси-. ления масштабного усилителя 6 определяется как

Цу /П ьх макс Р, „„„= 128 ° и

При использовании в составе преобразователя ЦАП, рассчитанных на совместную работу с интегральными операционными усилителями, необходимо, чтобы напряжения U u U имели отрицательную полярность.

Поскольку при значениях. напряжений на входе преобразователя, равных 0,1 и 10 В, напряжения на выходе ЦАП 9 и блока 7 составляют соответственно

+6,?.5 и +2,5 В и -3,55 и — 10 В ° Диапазон изменения суммы напряжений

U,/? и U< в данном примере равен

4, 15 В. КоэАфициент усиления сумматора 10 равен К = !20)/4,15 = 4,8 далее К2 КЗ и К4 коэффи циенты передачи сумматора 10 bio входам, подключенным соответственно к выходам блока 7, ЦАП 9 и источника 4 опорного напряжения). С учетом указанных рассуждений относительно соотношения напряжений Uq и U< при их суммировании К = К,/2" 0,3. Значения коэААициентов К и К3 включают в себя и составляющую, связанную с переходом от двоичных логарифмов к десятичным.

Из уравнения для выходного напряжения преобразователя U = К U + быХ

+ K U4 + 4U » после подстановки в него числовых значений напряжений (например, для U „ = 0,1 В) и коэффициентов с учетом знаков следует, что

К =1,9.

Формула изобретения

Логарифмиче ский преобразователь, содержащий генератор импульсов, выход которого через трехпозиционный переключатель соединен с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, первый циАроаналоговьп»преобразователь, аналоговый вход которого является инАормационным входом преобразователя, а выход соединен с входом масштабного усилителя, и источник опорного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия при заданйой точности преобразования, преобразова тель содержит второй цифроаналоговый преобразователь, дешиАратор, блок логарифмирования и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом блока логарифмирования, второго цифроаналогового преобразователя и источника опорного напряжения, а выход сумматора является выходом преобразователя, при этом выход реверсивного счетчика соединен с циАровым входом второго цифроаналогового преобразователя и через дешифратор — с цифровым входом первого циАроаналогового преобразователя, выход масштабного усилителя соединен с управляющим входом трехпозиционного переключателя и с входом блока логарифСоставитель Г,Осипов

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор И.Касарда

Заказ 4922/48

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная, 4 6 1345215 в мирования, а выход источника опорно- входом второго цифроаналогового преro напряжения соединен с аналоговым образователя.