Аналого-цифровой логарифматор-антилогарифматор

 

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может использоваться в информационноизмерительных устройствах и системах автоматического управления. Цель изобретения - расширение диапазона преобразования . Устройство содержит последовательно соединенные старший каскад преобразования, группу m каскадов первой группы, группу п каскадов второй группы, младший каскад преобразования, а также дешифратор старшего каскада, m дешифраторов первой группы п дешифраторов второй группы, шифратор и блок памяти значений логарифмов Логарифмический АЦП работает по принципу последовательно-параллельного преобразования, в каждом из каскадов производится параллельное квантование входной аналоговой величины в соответствии со шкалой логарифмического преобразования каскада путем сравнения входного напряжения с эталонным напряжением на компараторах каскада Выходные унитарные коды каскадов преобразования, работающих в троичной системе счисления (за исключением старшего каскада использующего 6- ричную систему счисления), подаются на дешифраторы и далее шифратор, который вырабатывает адресный код для считывания значения логарифма из блока памяти. Расширение динамического диапазона достигается применением усилителей в старшем каскаде и каскадов преобразования разных типов 5 ил. 00 С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4115628/24 (22) 22.05.86 (46) 07.12.91, Бюл. N 45 (71) Бешкекский политехнический институт (72) Н,А.Филиппов и Л.Н.Филиппова (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 752788, кл. Н 03 М 1/34, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 819732, кл. G 01 R 21/06, 1979. (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ЛОГАРИФМАТОР-АНТИЛОГАРИФMATOP (57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может использоваться в информационноизмерительных устройствах и системах автоматического управления. Цель изобретения — расширение диапазона преобразования. Устройство содержит последовательно соединенные старший каскад преобразования, группу m каскадов первой группы, группу и каскадов второй группы, младший каскад преобразования, а также

Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может использоваться в информационноизмерительных устройствах, а также в системах автоматического управления и

ЭВМ, работающих на технических целочисленных логарифмах, Цель изобретения — расширение диапазона преобразования.

На фиг,1 приведена функциональная схема устройства; нэ фиг.2 — 5 представлены блок-схемы каскадов преобразования раз» Ы „1697089 А1 (я)5 G 06 G 7/24, Н 03 М 1/62

2 е дешифратор старшего каскада, m дешифраторов первой группы и дешифраторов второй группы, шифратор и блок памяти значений логарифмов. Логарифмический

АЦП работает по принципу последовательно-параллельного преобразования, в каждом из каскадов производится параллельное квантование входной аналоговой величины в соответствии со шкалой логарифмического преобразования каскада путем сравнения входного напряжения с эталонным HBflpsl>KBHHBM на компараторах каскада. Выходные унитарные коды каскадов преобразования, работающих в троичной системе счисления (эа исключением старшего каскада, использующего 6ричную систему счисления), подаются.на дешифраторы и далее шифратор, который вырабатывает адресный код для считывания значения логарифма из блока памяти.

Расширение динамического диапазона достигается применением усилителей в ста ршем каскаде и каскадов преобразования разных типов. 5 ил. личных типов: старшего каскада, каскада преобразования первой группы, каскада преобразования второй группы и младшего каскада соответственно.

Устройство содержит последовательно соединенные каскады параллельного преобразования: старший каскад 1 преобразования, каскады 21-2 преобразования первой группы, каскады 31-3п преобразования второй группы, и младший каскад 4 преобразования, а также дешифратор 5 старшего каскада, дешифрэторы 61 — 6 и пер1697089 вой группы, дешифраторы 7>-7 и второй группы, шифратор 8, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 9, вход 10 эталонного напряжения, аналоговый информационный вход 11 и выходную шину

12 цифрового кода.

Старший каскад 1 преобразования (фиг,2) содержит усилители 13-15 с постоянными коэффициентами усиления, делители

16 и 17 напряжения, компараторы 18 — 22, ключи 23 — 28, вход 29 эталонного напряжения, аналоговый информационный вход 30, выходную шину 31 сигналов компараторов, .Входнук управляющую шину 32 и аналогоВый Выход 33.

Каскад 21 преобразования первой груп, пы (I = 1, 2,...,m) (фиг.3) состоит из делителей

34, 35 напряжения, компараторов 36 и 37, ключей 38 — 40, делителя 41 эталонного напряжения, входа 42 эталонного напряжения, аналогового информационного входа

43, выхода 44 эталонного напряжения, аналогового выхода 45, выходной шины 46 сигналов компараторов каскада и входной управляющей шины 47.

Каскад 3 преобразования второй группы (j = 1, 2...„п)(фиг.4) содержит делители 48, 49 напряжения, компараторы 50, 51, ключи

52 — 54, аналоговый информационный вход . 55, вход 56 эталонного напряжения, выход

57 эталонного напряжения, входную управляющую шину 58, выходную шину 59 сигналов компараторов.

* Младший каскад 4 преобразования (фиг,5) включает в себя делители 60, 61 напряжения, компараторы 62, 63, вход 64 эталонного напряжения, аналоговый информационный вход 65 и выходную шину

66 сигналов компараторов, Устройство работает следующим образом, На аналоговый информационный вход

11 поступает преобразуемое напряжение

Ux, а на вход 10 подается эталонное напряжение Uo.

Устройство является преобразователем последовательно-параллельного типа, при этом в каждом из каскадов 1-4 преобразования производится параллельное сравнение входного сигнала каскада в соответствии с установленным диапазоном и шкалой логарифмического преобразования каскада с эталонным напряжением на компараторах каскада и анализ дешифратором 5, 6 или 7 своего каскада результатов сравнения.

Разрядность и основание системы счисления выходного кода разных каскадов преобразования можно выбирать либо одинаковыми, либо различными, в зависи10

20

25 16 и 17 с постоянным коэффициентами усиления /ослабления формируется набор промасштабированных напряжений

Ох М<к (К = 1, 2,...,6), каждое из которых

UxM>«Uo (2) 35

55 мости от технико-экономических требований к устройству. В предложенном варианте исполнения используется смешанная система счисления 6-3 —...-3. т.е. старший каскад использует 6-ричный код, и поэтому имеет пять компараторов, остальные каскады преобразования 2 — 4 работают в троичном коде и содержат по два компаратора

Каскады преобразования разных типов устройства имеют различные способы формирования шкалы квантования каскада, вытекающие из возможного двоякого подхода к процессу сравнения: либо входное напряжение каскада Ux, сравнивается с набором эталонных напряжений, либо набор промасштабированных по шкале квантования входных напряжений, полученных из одного входного напряжения каскада Ux, сравнивается с одним единственным эталонным напряжением каскада. Возможны также промежуточные варианты.

B старшем каскаде 1 преобразования (фиг.2) из входного напряжения Ux с помощью усилителей 13-15 и делителей сравнивается на своем компараторе 18-22 с эталонным напряжением Ощ с целью проверки условия

Если условие (1) выполняется, компаратор вырабатывает сигнал, равный "О". В ином случае вырабатывается "единичный" сигнал.

Общий результат сравнения в виде сигналов компараторов на выходной шине 31 каскада, образующих унитарный код, преобразуется в дешифраторе 5 в позиционный код, который поступает на входную шину 32 старшего каскада и управляет коммутацией ключей 23-28, При этом на аналоговый выход 33 каскада поступает наибольшее промасштабированное напряжение UxMy, для которого еще выполняется условие (1), с выхода соответствующего усилителя/делителя 13-17 или с входной шины 30.

В. каскадах 2 преобразования первой группы (фиг.3) также производится формирование набора промасштабированных напряжений Ux21.М2К (К =- 1, 2, 3; i — номер каскада) из входного напряжения каскада.

Однако при этом изменяется масштаб эталонного напряжения Uo21 Мэ2, и сравнение набора входных напряжений производится с этим эталонным напряжением

Ux21 М2к< U021 Мэ21

1697089 компаратора старшего каскада преобразования, входами первого и второго делителей напряжения и информационным входом первого ключа, выход первого делителя напряжения соединен с первым входом второго компаратора и информационным входом второго ключа, выход второго делителя напряжения соединен с информационным входом третьего ключа, управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены с входной управляющей шиной старшего каскада преобразования, вход эталонного напряжения которого соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, выходы которых подключены к выходной цифровой шине старшего каскада преобразования, аналоговый выход старшего каскада преобразования соединен с аналоговым информационным входом первого каскада преобразования первой группы, аналоговый информационный вход каждого I+1-ro (i = 1, 2, З,...,m) каскада преобразования первой группы соединен саналоговым выходом I-ro каскада преобразования первой группы, вход эталонного напряжения каждого i+1-го каскада преобразования первой группы соединен с выходом эталонного напряжения i-ro каскада преобразования первой группы, содержащего первый, второй и третий делители напряжения, первый и второй компараторы, первый, второй и третий ключи, выходы которых объединены и соединены с аналоговым выходом каскада преобразования, аналоговый информационный вход в каждом каскаде преобразования первой группы соединен с первым входом первого компаратора каскада преобразования, входами первого и второго делителей напряжения и информационным входом первого ключа, выход первого делителя напряжения соединен с первым входом второго компаратора и информационным входом второго ключа, выход второго делителя напряжения соединен с информационным входом третьего ключа, управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены с входной управляющей шиной каскада преобразования, вход эталонного напряжения каскада преобразования соединен с входом третьего делителя напряжения, выход которого подключен к выходу эталонного напряжения каскада преобразования и вторым входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены с выходной цифровой шиной каскада преобразования, младший каскад преобразования содержит первый, второй делители напряжения и первый, второй компараторы, выходы которых соединены с выходной

15

25, усилителей напряжения старшего каскада преобразования, выход первого усилителя напряжения соединен с первым входом

55 цифровой шиной младшего каскада преобразования, аналоговый вход младшего каскада преобразования соединен с первыми входами первого и второго компараторов младшего каскада преобразования, вторые выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго делителей напряжения, входы которых подключены к входу эталонного напряжения младшего каскада преобразования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, в него введены вторая группа из и каскадов преобразования, дешифратор старшего каскада, первая группа из mдешифраторов,,вторая группа из и дешифраторов, а в старший каскад преобразования введены первый, второй и третий усилители напряжения, четвертый, пятый и шестой ключи, а также третий, четвертый и пятый коммутаторы, выходы которых соединены с выходной цифровой шиной старшего каскада, преобразования, аналоговый информационный вход которого соединен с входами первого, второго и третьего третьего компаратора и информационным входом четвертого ключа, выход второго усилителя напряжения соединен с первым входом четвертого компаратора и информационным ВхОдОм пятОГО ключа, выход третьего усилителя напряжения соединен с первым входом пятого компаратора и информационным входом шестого ключа, выходы четвертого, пятого и шестого ключей объединены и соединены с аналоговым выходом старшего каскада преобразования, вход эталонного напряжения преобразователя соединен с вторыми входами третьего, четвертого и пятого компараторов старшего каскада преобразования, управляющие входы четвертого, пятого и шестого ключей подключены к входной управляющей шине старшего каскада преобразования, аналоговый выход m-ro каскада преобразования первой группы соединен с аналоговыми информационными входами всех и каскадов преобразования второй группы и аналоговым информационным входом младшего каскада преобразования, выход эталонного напряжения m-ro каскада преобразования первой группы соединен с входом эталонного напряжения первого каскада преобразования второй группы, вход эталонного напряжения каждого )+1-ro (j = 1, 2,3...,n) каскада преобразования второй группы соединен с выходом эталонного напряжения

j-ro каскада преобразования второй группы, содержащего первый и второй делители на1697089

10 пряжения, первый и второй компараторы, первый, второй и третий ключи, выходы которых обьединены и соединены с аналоговым выходом каскада преобразования, аналоговый информационный вход в каждом каскаде преобразования второй группы соединен с первыми входами компараторов каскада преобразования, вход эталонного напряжения каскада преобразования соединен с входами первого и второго делителей напряжения и информационным входом первого ключа, выход первого делителя напряжения соединен с вторым входом первого компаратора и информационным входом второго ключа, выход второго делителя напряжения соединен с вторыми входом второго компаратора и информационным входом третьего ключа, управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены с входной управляющей шиной каскада преобразования, выходы компараторов соединены с выходной цифровой шиной каскада преобразования, выход эталонного напряжения и-го каскада преобразования второй группы соединен с входом эталонного напряжения младшего каскада преобразования, выходная цифровая шина старшего каскада преобразования соединена с цифровым входом дешифратора старшего

5 каскада преобразования, цифровой выход которого соединен с входной управл ющей шиной старшего каскада преобразования и первой группой входов шифратора, выходная цифровая шина каждого i-ro каскада

10 преобразования первой группы соединена с цифровым входом i-го дешифратора первой группы, цифровой выход которого соединен с входной управляющей шиной i-го каскада преобразования первой группы и с

15 1+1-ой группой входов шифратора, выходная цифровая шина каждого J-го каскада преобразования второй группы соединена с цифровым входом J-го дешифратора второй группы, цифровой выход которого соединен

20 с входной управляющей шиной J-го каскада преобразования второй группы и J+m+1-ой группой входов шифратора, выходная цифровая шина младшего каскада преобразования соединена с последней m+ и+ 2-ой

25 группой входов шифратора.

1697089

Ь> -РУГ. Z

Составитель Е.Телешинин

Техред М,Моргентал Корректор Т,Палий

Редактор Б,Федотов

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4307 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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