Устройство для вычисления разности логарифмов двух электрических сигналов

 

503250

Союз Советских

Социвл исти ческих

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИЯЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.07.73 (21) 1952780/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет .—

Опубликовано 15.02.76. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 20.10.76 (51) М.Кл С 06С 7/14

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо девам иэооретений и открытий (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н. П. Яковенко и В. А. Кулешов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ РАЗНОСТИ

ЛОГАРИФМОВ ДВУХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к аналоговым функциональным преобразователям и может быть использовано в контрольно-измерительных приборах, например в приборах для спектрального анализа.

Известно устройство для определения разности логарифмов двух электрических сигналов, содержащее логарифматор, вход которого через первый и второй ключи соединен с соответствующими входами устройства, усилитель, входы которого соединены с выходами интеграторов, входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, входы которых объединены, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами ключей. Однако известное устройство характеризуется наличием погрешности, вызванной нестабильностью коэффициента преобразования логарифматора.

Целью изобретения является повышение точности вычисления разности логарифмов двух электрических сигналов.

Это достигается тем, что в устройство дополнительно введены ключи, интегратор, усилитель, источник эталонного напряжения и элементы с постоянным и управляемым коэффициентом передачи, вход первого из которых соединен с одним из входов устройства, а выход — со входом первого дополнительного ключа, выход которого соединен со входом логарифматора, выход которого соединен с элементом с управляемым коэффициентом передачи, выход которого соединен со входами третьего и четвертого ключей и входом второ5 ro дополнительного ключа, выход которого соединен с дополнительным интегратором, выход которого соединен с первым входом дополнительного усилителя, второй вход — с источником эталонного напряжения, третий

10 вход — с выходом интегратора, соотв етствующего четвертому ключу, а выход дополнительного усилителя соединен с управляющим входом элемента с управляемым коэффициентом передачи, управляющие входы дополнитель15 ных ключей соединены с выходами генератора.

На чертеже представлена блок-схеМа устройства.

Оно содержит логарифматор 1, ключи 2 — 7, 20 элемент с постоянным коэффициентом передачи (неуправляемый аттенюатор) 8, элемент с переменным коэффициентом передачи (управляемый аттенюатор) 9, интеграторы 10 — 12, усилители 13 и 14, источник эталонного напряg5 жения 15.

Генератор 16 вырабатывает на своих выходах (а, б, в) сигналы, которые синхронно включают и отключают ключи 2 — 7. В момент времени t< включаются ключи 2 и 5. Напрязо жение U„..> через ключ 2 поступает на вход

503250

45 или

Формула изобретения

Устройство для вычисления разности логарифмов двух электрических сигналов, содер65 жащее логарифматор, вход которого через

3 логарифматора 1. Напряжение на выходе логарифматора в интервале времени to — t! определяется формулой 1 вых. 1.1 1 вых. 0.1 + К1 1П (К2 1вх. 1)1 (1) где U,„,! — напряжение на первом входе устройства;

U,, !.! — напряжение на выходе логарифматора 1, действующее в интервале времени 4 — t), U. .0. — напряжение на выходе логарифматора 1 при отсутствии напряжения на входе логарифматора;

К! — коэффициент преобразования логарифматора;

К2 — коэффициент передачи ключа 2.

Напряжение U, „,1,! через управляемый аттенюатор 9, ключ 5 и интегратор 10 поступает на первый вход разностного усилителя 13. Величина входного напряжения определяется формулой

U вх. 1.1,!3 K!p K6 К9().) вых. o.! +

+ К ° 1п(К2Увх.))), (2) где К!Π— коэффициент преобразования интегратора;

КЗ вЂ” коэффициент передачи ключа 5;

К9 — коэффициент передачи управляемоr0 аттенюатора 9.

В момент времени t! ключи 2 и 5 отключаются, а в момент времени 4 включаются ключи 3 и 6, Входное напряжение U„,.2 через ключ 3, логарифматор 1, управляемый аттенюатор 9, ключ 6 и интегратор 11 поступает на второй вход разностного усилителя 13 и на третий вход дополнительного усилителя 14. Величина напряжения, действующего на входах усилителей в моменты времени t2 + t3, определяется формулой 1 вх. 2.2.13 — 1 вх. 2.!.14 K» К6 К9 Н1 вых. 0.1 +

+ К 1n(K3 U„.2)), (3) где K» — коэффициент преобразования интегратора 11;

К6 — коэффициент передачи ключа 6;

Кз = коэффициент передачи ключа 3;

U„,2 — напряжение на втором входе устройства.

В момент времени t3 ключи 3 и 6 отключаются, а в момент времени /4 включаются ключи 4 и 7. Входное напряжение U,„„2÷åðåç неуправляемый аттенюатор 8, ключ 4, логарифматор 1, управляемый атте )юатор 9, ключ 7 и интегратор 12 поступает на первый вход дополнительного усилителя 14. Величина напряжения, действующая на втором входе усилителя 14 в момент времени t3 — t4, определяется формулой

U вх. 2.2.!4 K12 K2 К9 (Uвых. ОЛ +

+ К ° 1п (К4 ° а ° У „„2 ) ), (4) где К)2 — коэффициент преобразования интегратора 12;

Кт — коэффициент передачи ключа 7;

К4 — коэффициент передачи ключа 4; а — коэффициент передачи неуправляемого аттенюатора 8.

В момент времени t3 ключи 4 и 7 отключаются, а в момент времени 16 снова включаются ключи 2 и 5 и т, д.

На второй вход дополнительного усилителя 14 поступает опорное напряжение U „от высокостабильного источника напряжения. 15.

Напряжение на выходе разностного усилителя 13 определяется формулой 1 вых. 13 = ) вх. !.1 13 К)ЛЗ 1 вх. 2.2.!3 К2.13

1О = К).!3 К10 КЗ КЗ (1 вых. ОП +

+ К 1п (К2 1 вх. 1 ) ) — К 2,)3 К» К6 К9 (1 вых. 0.1 +

+ К ° 1п(К3 U вх. 2))з (5) где К).!3 К2,)3 коэффициенты передачи усилителя по первому и второму входу соответственно, Схема устройства настраивается так, чтобы выполнялись равенства

20 К!.!3 К!О КЗ = K2.гз К» К6 = К)з, К2 = Кз

Тогда формула (5) принимает вид О,„„!3 —— — K)3 К9 K(1nU вх 1 lnU вх. 2 ) (6)

Два аттенюатора, управляемый 9 и не25 управляемый 8, ключи 4 и 7, интегратор 12, дополнительный усилитель 14 и источник регулирования коэффициента передачи управляемого аттенюатора 9 изменяют его так, чтобы алгебраическая сумма входных сигналов

30 дополнительного усилителя 14 была равной нулю, т. е. У,х 2.1.)4 — У „2.2.14 + бвв. = 0 (7) или

К» К6 K9 (Uвых. o.) + К 1n (K3 U вых. 2 ) )

„— К„К, K9(U...„+ К 1 (К, a Usx. ))+ (8)

Система автоматического регулирования коэффициента передачи настраивается так, чтобы выполнялись равенства

40 K» К6 = К!2 К2

Кз К4

В этом случае выражение (8) принимает вид

U„„— К» ° К6 К9 ° К ° 1na = 0

К9 К= (9)

1п а К!! Кв

Подставляя формулу (9) в формулу (6), по50 луч eì 1 вых. 13 = К2 13 (1п 1вх. 1

1п а

1п 1 вх. 2 ) (10)

Таким образом, введение в устройство до55 полнительных элементов позволяет исключить зависимость выходного напряжения усилителя 13 от величины коэффициента преобразования логарифматора и повысить точность измерения разности логарифмов двух электри60 ческих сигналов.

803250

Составитель А. Наумов

Редактор Л. Тюрина Техред М. Семенов Корректоры М. Лейзерман и Л. Денискнна

Заказ 3791 Изд. Ко 1126 Тираж 679 Подписное

1НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

МОТ, Загорский филиал

5 первый и второй ключи соединен с соответствующими входами устройства, усилитель, входы которого соединены с выходами интеграторов, входы которых соединены соответственно с выходами третьего и четвертого ключей, входы которых объединены, генератор, выходы которого соединены с управляющими входами ключей, отлача ощееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство дополнительно введены ключи, интегратор, усилитель, источник эталонного напряжения и элементы с постоянным и управляемым коэффициентом передачи, вход первого из которых соединен с одним из входов устройства, а выход — со входом первого дополнительного ключа, выход которого соединен со входом логарифматора, выход которого соединен с элементом с yriравляемым коэффициентом передачи, выход которого соединен со входами третьего и четвертого ключей и входом второго дополнительного ключа, выход которого соединен с дополнительным интегратором, выход которого соединен с первым входом дополнительного усилителя, второй вход — с источником эталонного напряжения, третий вход — с выходом

10 интегратора, соответствующего четвертому ключу, а выход дополнительного усилителя соединен с управляющим входом элемента с управляемым коэффициентом передачи, уп15 равляющие входы дополнительных ключей соединены с выходами генератора.