Устройство для вычисления разности логарифмов двух электрических сигналов

5032 Ы Союз СоветскихСоцивл исти ческихРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет . -Опубликовано 15.02.76, Бюллетень6Дата опубликования описания 20.10.76 51) М.КлС 06 С 7/14 Государственный комитет Совете Министров СССР оо денем изобретений и открытий(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 второ го дополнительного ключа, выход которогосоединен с дополнительным интегратором, выход которого соединен с первым входом дополнительного усилителя, второй вход - с источником эталонного напряжения, третий 10 вход - с выходом интегратора, соответствующего четвертому ключу, а выход дополнительного усилителя соединен с управляющим входом элемента с управляемым коэффициентом передачи, управляющие входы дополнитель ных ключей соединены с выходами генератора. На чертеже представлена блок-схема устройстваОно 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 напря жения 15.Генератор 16 вырабатывает на своих выходах (а, б, в) сигналы, которые синхронно включают и отключают ключи 2 - 7. В момент времени 1 о включаются ключи 2 и 5. НапряЗО жение С,.з через ключ 2 поступает на вход503250 45или Формула изобретенияУстройство для вычисления разности логарифмов двух электрических сигналов, содер жащее логарифматор, вход которого через 3логарифматора 1, Напряжение на выходе логарифматора в интервале времени 10 - 1 определяется формулойУ вых. 1.1 Увых. 0.1 + К 11 П(К 2Увх. 1)1 (1)где У,х - напряжение на первом входе устройства;Увых, . - напряжение на выходе логарифматора 1, действующее в интервалевремени 10 - 11,У.ых,о, - НаПряжЕНИЕ На ВЫХОДЕ ЛОГарИфМатора 1 при отсутствии напряженияна входе логарифматора;К, - коэффициент преобразования логарифматора;К 2 - коэффициент передачи ключа 2.Напряжение У,ы,пл через управляемый аттенюатор 9, ключ 5 и интегратор 10 поступаетна первый вход разностного усилителя 13. Величина входного напряжения определяетсяформулойУ вх. 1.1.3 К 10КбК 9 У вых. 0.1 ++ К1 п (КЗУвх.1) , (2)где КО - коэффициент преобразования интегратора;Кб - коэффициент передачи ключа 5;К 9 - коэффициент передачи управляемого аттенюатора 9.В момент времени 1 ключи 2 и 5 отключаются, а в момент времени 12 включаются ключи 3И 6, ВХОДНОЕ НаПряжЕНИЕ У,х,2 ЧЕРЕЗ КЛЮЧ 3,логарифматор 1, управляемый аттенюатор 9,ключ 6 и интегратор 11 поступает на второйвход разностного усилителя 13 и на третийвход дополнительного усилителя 14. Величина напряжения, действующего на входах усилителей в моменты времени 12+ 13, определяется формулойУ вх. 2.2.13 - У вх. 214 К 11КбК 9 У вых. 0.1 ++ К1 п (КзУвх.2)1, (3)где К, - коэффициент преобразования интегратора 11;К, - коэффициент передачи ключа 6;К, - коэффициент передачи ключа 3;У,2 - напряжение на втором входе устройства,В момент времени 13 ключи 3 и 6 отключаются, а в момент времени 14 включаются ключи 4 и 7. Входное напряжение У,х 2 через неуправляемый аттенюатор 8, ключ 4, логарифматор 1, управляемый аттеюатор 9, ключ 7 иинтегратор 12 поступает на первый вход дополнительного усилителя 14, Величина напряжения, действующая на втором входе усилителя 14 в момент времени 13 - 14, определяетсяформулойУ вх. 2.2.4 К 12К 2К 9 Увых. 0.1 ++ К 1 п(К 4 а Ух.2)1, (4)где К 2 - коэффициент преобразования интегратора 12;Кт - коэффициент передачи ключа 7;К 4 - коэффициент передачи ключа 4;а - коэффициент передачи неуправляе.мого аттенюатора 8. 4В момент времени 13 ключи 4 и 7 отключаются, а в момент времени 1 б снова включаютсяключи 2 и 5 и т, д.На второй вход дополнительного усилите 5 ля 14 поступает опорное напряжение Уотвысокостабильного источника напряжения.15.Напряжение на выходе разностного усилителя 13 определяется формулойУ вых. 13 = У вх. 1,1 13К 1 Л 3 У вх. 2.2.13К 2.131 О = К зКоКбКзУвых.оп ++ К1 п(КзУ вх. 2)1 (5)15 где К.3, К 2 з - коэффициенты передачи усилителя по первому и второмувходу соответственно,Схема устройства настраивается так, чтобы выполнялись равенства20 К 1,3КОКб = К 2,13КпКб = К 3, К 2 = КзТОГда фсрМуЛа (5) ПрИНИМаЕт Внд Увых,13 --- К 13 К 9 К(1 ПУвх1 ПУ вх, 2 ) (6)Два аттенюатора, управляемый 9 и не 25управляемый 8, ключи 4 и 7, интегратор 12,дополнительный усилитель 14 и источник регулирования коэффициента передачи управ.ляемого аттенюатора 9 изменяют его так, чтобы алгебраическая сумма входных сигналов30дополнительного усилителя 14 была равнойнУлю, т, е. У,х 24 - У вх. 2.204 + Овв. - О (7)илиК 11КбК 9 У вых. 0.1 + К1 п (КЗ У вых. 2 )- К 2 К 7 КОУ + К1 п(К 4а У,х,2)+(8)Система автоматического регулированиякоэффициента передачи настраивается так,чтобы выполнялись равенства40 К Кб = К 2 К 2Кз К 4В этом случае выражение (8) принимаетвид У - К К, К,К1 па = О К 9 К= (9)1 па К КвПодставляя формулу (9) в формулу (6), получаемУ вых, 13 = К 213(1 пУвх. 1 1 па1 пУ вх. 2 ) (10)Таким образом, введение в устройство до полнительных элементов позволяет исключитьзависимость выходного напряжения усилителя 13 от величины коэффициента преобразования логарифматора и повысить точность измерения разности логарифмов двух электри ческих сигналов.503250 Составитель А. Наумова Техред М. Семенов Корректоры М. Лейзерман и Л. Денискина Редактор Л, Т Тираж 679тета Совета Мининий и открытийаушская наб., д. 4 Изд,1126 Государственного ком по делам изобрет 13035, Москва, Ж, Заказ 3791/5 МОТ, Загорский филиал 5первый 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, отличаощееся 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 управляемым 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 четвертомуключу, а выход дополнительного усилителя соединен с управляющим входом элемента с управляемым коэффициентом передачи, уп равляющие входы дополнительных ключейсоединены с выходами генератора.