Логарифмический функциональный преобразователь

 

(») 484529

Союз Советских

Социалистических

Республик

Я (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 15.02.74 (21) 1998365, 18-24 с присоединением заявки № (51) М. Кл, 6 06 7/24

Совета Мииистров СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.09.75. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 22.01.76 (53) УДК 681.335(088.8) (72) Авторы изобретения

В. А. Тесленко и В. Д. Циделко

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Государствеииый КоМНТ6Т (23) Приоритет

Изобретение относится к области электроизмерительной техники и может быть использовано при построении децибелметров, устройств для вычисления логарифмов, а также при построении множительно-делительных устройств.

Известны логарифмические функциональные преобразователи, содержащие источник опорного напряжения, ключи, интегратор, функциональный частотный преобразователь, блок управления, блок сравнения, триггер и счетчик.

К недостаткам этих устройств следует отнести значительную временную и температурную нестабильность, а следовательно, высокие требования к интегратору и функциональному частотному преобразователю, Целью изобретения является повышение точности преобразователя при работе в широком температурном диапазоне и улучшение временной стабильности.

Эта цель достигается тем, что в устройство введены источники опорных напряжений, один из которых через первый переключатель подключен ко второму входу одного из блоков сравнения, другой — ко второму входу другого блока сравнения и через второй переключатель ко входу функционального частотного преобразователя, а третий источник опорного напряжения соединен с одним из входов введенного сумматора, выход которого подключен ко входу перво-о ключа, а другой вход сумматора через дополнительно введенные преобразователь код-напряжение, регистр и

5 триггер знака связан с выходом реверсивного счетчика.

Структурная схема логарифмического функционального преобразователя приведена иа чертеже.

Ip В предлагаемом устройстве напряжение U, подведено к одному из входов переключателя

1, выход которого через блок сравнения 2 соединен с блоком управления 3. На другой вход переключателя 1 подается напряжение U o

15 от опорного источника 4. Выход источш1ка опорного напряжения 5 через блок сравнения

6 соединен с блоком управления 3, выход которого подключен к ключу 7, интегратору 8, переключателю 9, функциональному частот2О ному преобразователю 10, ключу 11, реверсивному счетчику 12 и триггсру знака 13. Выход источника опорного напряжения 5 через переключатель 9 соединен с функциональным частотным преобразователем 10, выход которого

25 через ключ 11 и рсверсивиый счетчик 12 подключен к триггеру знака 13, Выход триггера знака сосдииси с регистром 14, выход которого через преобразователь код-напряжение 15 подключен к сумматору 16. Второй вход сум30 матора соедит|ен с источником 17 опорного иа484529 пря>кения. Выход сумматора 16 через ключ 7, интегратор 8 и переключатель 9 связан с функциональным частотным преобразователем 10. Выход интегратора 8 соединен с входами блоков сравнения 2 и 6.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии переключатель 1 находится в положении II, переключатель 9— в положении I, ключи 7 и 11 закрыты, на выходе преобразователя код-напри>кение 15 сигнал равен нулю. На вход блока сравнения 2 подается напряжение Uo, от опорного источника 4, соответствующее максимальному значению преобразуемого напряжения, а на вход функционального частотного преобразователя

10 через переключатель 9 подается напряжение Uo,, соответствующее минимальному значению преобразуемого напряжения. При этом на выходе функционального частотного преобразователя 10 — максимальная частота

f,-- К,(1+;,) Го,, (1) где К вЂ” номинальный коэффициент передачи функционального частотного преобразователя 10; yi — погрешность, вызванная нестабильностью Кв

По команде «Пуск» из блока управления 3 открывается ключ 7, и на вход интегратора 8 через сумматор 16 и ключ 7 подается напря>кение Уо„ от источника 17. На выходе интегратора напряжение U„,„èçìåíÿåòñÿ по закону

Uo, /, Ио Ка(+ () (3) При равенстве напряжений на выходе интегратора и источника опорного напряжения

4 срабатывает блок сравнения 2, фиксируя при этом момент времени t> о, 2

Up f4 (I i2) (4) При срабатывании блока сравнения 6 через блок управления 3 открывается ключ 11, а при срабатывании блока сравнения 2 кгноч 11 возвращается в исходное состояние, т. е. ключ

11 открыт в течение времени

М=/,— 1, =- ° . (5)

Up Ks(1+ Ь)

За этот промежуток времени на вход реверсивного счетчика 12 через ключ 11 поступают (вых =- (а (1 + j ) (О. (2) где Кг — номинальный коэффициент передачи интегратора 8, 7г — погрешность, вызванная нестабильностью коэффициента передачи

Кг, t — время интегрирования.

Это напряжение поступает на входы блоков сравнения 2 и 6. При равенстве напряжений на выходе интегратора и источника опорного напряжения срабатывает блок сравнения 6, фиксируя при этом момент времени импульсы с Büïoäà функционального частотного преобразоваrc.í с час готой f>. При этьен общее количество импульсов, поступивши.; на реверсивпый счетчик, равно

N, f, М:К,(1+,,)

Uo, Ка (a) =: — (1+;), К2

10 где

Uoi — Uo, а

Uo, — постоянная величина,,, — погрешность, вызванная нестабильностью коэффициентов передачи A i и Кг.

Реверсивный счетчик 12 работает в режиме вычитания, а его емкость выбрана равной

N,—:а (7)

Кя т. е. соответствует ном и и аль ны м коэффициентам передачи К lI Кг. Поэтому при 7(0 B конце времени М в реверсивном счетчике 12

25 останется число

20 (8) N, - а —

Ка т. е. Хг пропорционально погрешности )>.

При у)0 за время И полностью списываК, ется,V — — а —, реверсивный счетчик 12 переК2 ходит через нуль. При этом срабатывают триггер знака 13 и далее реверсивный счетчик 12 в ре>киме сложения. В результате в нем записывается число

Nç-и

К, 1 (9) и„н Г,,К,Л,=Up cl К 7(.,;. (IP)

Кг

При а .К, = 1 (что вполне осущестК

К2 вимо), 60 с пкн =- Uo,,". (1 1)

В результате на выходе сумматора устанавливается напряжение

Ь -- Uo, + Гпкн -=- Up, + Up,, Uo, (1+ (). (12) 65 На этом заканчивается такт калибровки, 40 причем опрокидывание триггера знака 13 свидетельствует о том, что погрешность у)0.

После окончания проме>кутка времени Ж блок управления вырабатывает команду, по которой информация из реверсивного счетчи45 ка 12 и триггера знака 13 переписывается в регистр 14. B результате на выходе преобразователя код-напряжение 15 устанавливается напря>кение, пропорциональное погрешности у и соответствующее ей по знаку. При этом ко50 эффициент преобразования преобразователя код-напряжение Кг выбран таким образом, чтобы выполнялось словие

484529

К, 1 U, Uo, — 1n

U к2 (! .!2) К

К2UO, U,In

Uo,, гдe = — -(,. 2

Ф 3

f1 и = j, 1t1 di =

К, (1п t2 Iп /1).

К 0„

X Int выра>кение значение

Подставляя в это и 12 получа1от

Во втором такте по команде с блока управления 3 переключатель 1 переводится в положение I, а переключатель 9 — в положение II.

Интегратор 8, реверсивный счетчик 12 и триггер знака 13 устанавливаются в исходное состояние. При этом на вход блока сравнения 2 поступает напряжение U,, а на вход функционального частотного преобразователя 10 — напря>кение с выхода интегратора 8.

По команде с блока управления открывается ключ 7 и напряжение U поступает на вход интегратора 8, на выходе которого напряжение изменяется по закону

С .„.,=К,(1+r.).U t. (13)

Это напря>кение поступает на вход функциопального частотного преобразователя, частота на выходе которого обратно пропорциональна

У„,х, т. е. !

"1= = " (14) у Ка(! (г)

Пренебрегая членами второго порядка малости, получают — К (15) Подставляя в уравнение (15) значение из выражения (12), получают

К1

К (о„

Когда напря>кение на выходе интегратора 8 достигает напряжения Uo,, срабатывает блок сравнения 6 и через блок управления 3 открывает ключ 11, а когда напряжение на выходе интегратора достигает уровня U,, сраоатывает блок сравнения 2 и через блок управления 3 закрывает ключ 11. В результате ключ 11 открыт от момента времени

Uo, t 1—

U,. К,(! +;,) до момента времени

I U.

К2 (! 12) В результате в реверсивном счетчике 12 записывается число

При Uo,, принятом за единицу, получают !

О ,и, т. е. полученное число прямо пропорционально значению логарифма от входного напряжения. При этом результат не зависит от песта-!

5 бильности коэффициентов преобразования интегратора 8, функционального частотного преобразователя 10 и источника 17 опорного напряжения. Требования к корректирующей цепи, которая состоит из регистра 14 п преобра20 зователя код-напряжение 15, незначительны.

Корректировка может производиться как перед каждым циклом преобразования, так п периодически по командам с блока управления по определенной программе, а также по

25 командам оператора.

Предмет изобретения

ЗО Логарифмический функциональный преобразователь, содержащий блоки сравнения, первые входы которых связаны с выходом интегратора, источник входного сигнала, подключенный через первый переключатель ко

05 второму входу первого блока сравнения, блок управления, входы которого соед1шены .с выходамп блоков сравнения, а выход — с управляющими входамп ключей, один из которых через интегратор п второй переключатель

40 связан со входом функционального частотного преобразователя, а другой включен между выходом функционального частотного преобразователя и входом реверсивного счетчика, а управляющие входы переключателей соедпне45 ны с блоком управления, отл и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и временной стабильности преобразования, в него введены источники опорных напряжений, один из которых через первый переключатель под50 ключен ко второму входу первого блока сравнения, другой — ко второму входу второго блока сравнения п через второй переключатель — ко входу функционального частотного преобразователя, а третий источник опорного

55 напряжения соединен с одним из входов введенного сумматора, выход которого подключен ко входу первого ключа, а другой вход сумматора через дополнительно введенные, соединенные последовательно преобразоваG0 тель код-цапряжenne, регистр и триггер знака связан с выходом реверсивного счетчика.

484529

Составитель С, Белан

Корректор A. Степанова

Техред 3. Тараненко

Редактор Е. Семанова

Типография, нр. Саитнова, 2

Заказ 3205/16 Изд. No 1804 Тираж 679 Подписное

Ц1-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам. изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4, 5