Логарифмический аналого-цифровойпреобразователь

(51)М. Кл,03 К 13/ нем заявки РЙ ярнсоедн ударетеашвй кфмнте нтет(53) У Опубликовано 23.04,81, Бюллетень Рй 1 вв девам взееретеивв в втхвмтай681 31,088.8) Дат сания 25.04.8 нковаяня Чумак, В. Е. Ямный н В. В. йля ыння елорусский ордена Трудового Красног осударственный университет им. В. И(54)ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАПО к и о жет" О 20 Изобретение относится нф рмационно-измерительной технике и мобыть использовано в цифровых измерителях напряжения, работающих вшироком динамическом диапазоне,Известен логарифмический аналогоцифровой преобразователь, содержащийоперационный усилитель, интегрирующий конденсатор, компаратор, ключевые элементы, блок управления и ре-.гистрации 1,Недостатком данного устройстваявляется низкая точность преобразования, вызванная влиянием величины сопротивления ключевого элемента,включенного в цепь разряда.. Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсялогарифмический аналого-цифр ов ойпреобразователь, содержащий операционный усилитель, неинвертирующийвход которого через первый ключ соединен со входной шиной и через второй ключ и первый резистор - с вы 2ходом источника опорного напряжения, второй резистор, включенный меяду выходом второго ключа и выходом операционного усилителя, к которому через третий ключ подключен первый вывод конденсатора и третьего резис- . тора, второй вывод конденсатора соединен с первым выводом четвертого резистора, выход операционного усилителя и управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления и регистрации 21.Недостатком устройства является ограничение динамического диагазона, вызвванное тем, что при разряде йнтегрирующего конденсатора напряжение делится на две части (,в цепи разряда последовательно соединены два резисторф только одна нз которых подводится к компаратору. А так как динамический диапазон равен отношению максимального напряжения, подводимого к компаратору, к величине порога компаратора, то при пос"824435 50 изменяющееся напряжение на выходедифференциального усилителя пропор-ционально напряжению на выходахконденсатора 8, т, е. в процессеразряда используется все напряжение,ы накопленное на конденсаторе 8.формула изобретенияЛогарифмический аналого-цифровойпреобразователь, содержащий оператоянном пороге компаратора динамический диапазон устройства меньшединамического диапазона напряжения,которое запоминается на конденсаторе в процессе интегрирования,.Следует также отметить, что постоянная времени разряда этого устьройства рбольше постоянной врелмени интегрирования ст,поэтомувремя преобразования устройствабольшое что уменьшает быстродействне преобразователя.Цель изобретения - расширениединамического диапазона и повышениебыс тр од ейс твия лог арифмическ огоаналого-.цифрового преобразователя,Указанная цель достигается тем,что в логарифмический аналого-цифровойпреобразователь, содержащий операционный усилитель, неинвертирующийвход которого через первый ключ соединен со входной шиной и через второйключ и первый резистор - с выходомисточника опорного напряжения, второй резистор, включенный между выходом второго ключа и выходом операционного усилителя, к которому черезтретий ключ подключен первый выводконденсатора и третьего резистра,второй вывод конденсатора соединен спервым выводом четвертого резистора,выход операционнрго усилителя и управляющие входы ключей соединены свходом и выхоцами блока управления ирегистрации, введены дополнительныйоперационный усилитель, дополнительные резисторы и дополнительные ключи,через первый из которых второй выводконденсатора соединен с инвертирующимвходом операционного усилителя и выходом второго дополнительного ключа,вход которого соединен с выходом дополнительного операционного усилителяи первым выводом первого дополнительного резистора, второй вывод которогосоединен со вторым выводом третьегорезистора и инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя,неинвертирующий вход которого подключен ко второму выводу четвертогорезистора и первому выводу второгодополнительного резистора, второй вывод которого соединен с общей шиной,а управляющие входы дополнительных клключей соединены с выходами блокауправления и регистрации,Принципиальная схема аналогоцифрового преобразователя приведенана чертеже. Преобразователь содержит ключевыеэлементы 1-5, входную шику 6, операционный усилитель 7, интегрирующийконденсатор 8, блок 9 управления ирегистрации, источник 10 опорногонапряжения, резисторы 11 и 12, дифференциальный усилитель 13,. которыйсодержит резисторы 14,15,6 и 17 иоперационный усилитель 18.1 о Логарифмический АЦП работаетследующим образом.На этапе интегрирования ключевыеэлементы 1,2 и 3 замкнуты, а ключевые элементы 4 и 5 разомкнуты, 1 Напряжение с входной шины 6 поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя 7,в цепи обратнойсвязи которого включен интегрирующий конденсатор 8, Постоянная времени интегрирования. определяетсявеличиной емкости С и величинами.сопротивлений резисторов 14 и 15.В режиме преобразования ключевыеэлементы 1,2 и 3 разомкнуты, а ключевые элементы 5 и 4 замкнуты, и навходы операционного усилителя 7, который на данном этапе выполняетроль компаратора, подается постоянноенапряжение источника 10 опорного напряжения и изменяющееся по экспонен- ЗОциальному закону напряжение, вызванное разрядом интегрирующего конденсатора 8 через резисторы 14 и 16,причем выходы резисторов 14 и 16 замыкаются операционным усилителем 18, З на выходе которого и появляется указанное экспоненциальное напряжениеразряда конденсатора 8, причем постоянная времени 1,р разряда равнаср=й 14+ Й 1 ь С,Можно всегда выбрать 4 О зйачение резистора 16 таким что по)стоянная времени разряда конденсаторар меньше постоянной вРемени ин-,тегрирования ь 14,.Тем самым можноуменьшить время преобразования, т.е.45 увеличить быстродействиепреобразователя.В связи с тем, что интегрирующийконденсатор 8. приложен ко входамдифференциального усилителя 13, тоИсточники информации,щ принятые во внимание при экспертизе1. "Электроника",1973, с.57-58.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке У 2675152/21,кл. Н 03 К 13/20, 1978(прототип),5 ,82443 ционный усилитель, неинвертирующий вход которого через первый ключ соединен со входной шиной и через второй ключ и первый резистор - с выходом источника опорного напряжения, второй резистор, включенный между выходом второго ключа и выходом операционного усилителя, к которому через третий ключ подключен первый вывод конденсатора и третьего ре зистора, второй вывод конденсатора соединен с первым выводом четвертого резистора, выход операционного усилителя и управляющие входы ключей соединены с входом и выходами блока 35 управления и регистрации о т л н 1ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона и повышения быстродействия, в него введены дополнительный операционный усилитель, дополнительные резисторы и дополнительные ключи, через первый иэ которых второй вывод конденсатора соединен с инвертирующим входом операционного усилителя и выходом второго дополнительного ключа, входкоторого соединен с выходом дополнительного операционного усипителя ипервым Выводом первого. дополнительногорезистора, второй вывод которого соедииен со вторым выводом третьего резистора и с инвертирующим входом дополнительного операционного усилителя,неинвертирующий вход которого подклю.чен ко второму выводу четвертого резистора и первому выводу второго дополнительного езистора,второй выводкоторого соединен с общей шиной,а управляющие входы дополнительных ключей соединены с выходами блока управления и регистрации.