Логарифмический аналого-цифровой преобразователь

Союэ СоаетсинкСоцналнстнческнкРеслублнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 947874 51 М. Кл.з(23) ПриоритетОпубликовано 3 ц 07.82. Бюллетень 8928Дата опубликования описания 300782 С Об С 7/24 С 06 Л 3/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийИзобретение относится к вычисли- тельной технике, .а именно к нелинейным аналого-цифровым преобразователям, и может. быть использовано в измерительной технике.Известен логарифмический преоб разователь, в котором логарифмическое преобразование осуществляется на основе разряда емкости через резистор по экспоненциальному закону, содержащее интеграторы, ключи, масштабные и токозадающие резисторы, модулятор и сумматор 1. Недостатками этого преобразователя являются сложность, невысокая точность и ограниченный диапазон преобразования уровней входных сигналовНаиболее близким к предлагаемому является аналого-цифровой преобразователь с двойным интегрированием, состОящий из интегратора, выполненного на операционном усилителе, блока сравнения, эталонного источника, первого и.второго ключа, последовательно соединенных генератора счетных импульсов, третьего ключа счетчика, блока управления коммутацией, выходы которого соответственно подключены к управляющим входам первого и второго ключей 2.Недостатком известного преобра- .зователя является небольшой динамический диапазон преобразования.Цель,изобретения - расширениединамического диапазона входногосигнала путем получения логарифмического закона преобразования стабильного в температуре.Поставленная цель достигаетсятем, что в логарифмическийаналогоцифровой преобразователь, содержащийпервый операционный усилитель, вцепь отрицательгой обратной связикоторого включен интегрирующий конденсатор, первый и второй токозадающие резисторы, первые выводы которыхсоответственно подключены к инвертирующему и неинвертирукщему входам.первого операционного усилителя,источник эталонного сигнала, пороговый элемент, вход которого подключенк выходу первого операционного уси лителя, последовательно соединенныегенератор счетных импульсов, первыйключ, счетчик импульсов, блок управления коммутацией, второй и третийключи, управляющие входы которых 3 О подключены соответственно к первому947874 10 15 20 25 30 50 60 б 5 и второму выходам блока управлениякоммутацией, управляющий вход первого ключа подключен к выходу порогового элемента, введены второй и третий операционные усилители, третийи четвертый токозадаюцие резисторы,три логарифмирующих транзистора иисточник опорного сигнала, выходкоторого подключен к второму выводувторого токозадающего резистора,неинвертируюций вход первого операционного усилителя подключен кэмиттеру первого логарифмируюцеготранзистора, база и коллектор которого объединены и подключены к шиненулевого потенциала, первый выводтретьего токозадаюцего резистораявляется входом преобразователя,второй вывод третьего токозадающегорезистора подключен к инвертируюцему входу второго операционного усилителя и к коллектору второго логарифмируюцего транзистора, база которого подключена к шине нулевогопотенциала, а эмиттер подключен квыходу второго операционного усилителя и к информационному входу второго ключа, первый вывод четвертоготокозадаюцего резистора подключен квыходу источника эталонного сигнала,второй вывод четвертого токоЭадающего резистора подключен к инвертируюцему входу третьего операционного усилителя и к коллектору третьеГо логарифмируюцего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу третьего операционного усилителя и к информационному входу третьего ключа, неинвертируюцие входы второго и третьего операционных усилителей подключены к шине нулевого потенциала, выходы второго и третьего ключей объединены и подключены к второму выводу первого токозадаюцего резистора.На чертеже показана функциональная схема предлагаемого преобразователя.Логарифмический аналого-циФровой преобразователь содержит операционные усилители 1 - 3, токозадающие резисторы 4 - 7, логарифмирующие транзисторы 8 - 10, интегрирующий конденсатор 11, источник 12 эталонного сигнала, источник 13 опорного сигнала, ключи 14 - 16, пороговый элемент 17, генератор 18 счетных импульсов, счетчик 19 импульсов, блок 20 управления ключами, шину 21 нулевого потенциала. Логарифмический аналого-циФровой преобразователь работа ет с ледуюшим образом,Сигналы с выходов операционных усилителей 2 и 3, зависящие по логарифмическому закону от уровня входного сигнала и эталонного источника 12 соответственно, попеременно через ключи 15 и 16 подключаются к инвертирующему входу операционного усилителя 1, к неинвертируюцему входу которого подключен логарифмирующий транзистор 8. Цикл заряда интегрирующего конденсатора состоит из двух тактов. В первом такте ключ 15 закрыт, а ключ 1 6 открыт и конденсатор 11 заряжается в течение фиксированного интервала времени Т током, пропорциональным логарифму отношения напряжения источника 12 эталонного сигнала к напряжению источника 13 опорного сигнала с коэффициентом пропорциональности к, зависящим линейно от. температуры. В течение второго такта ключ 15 открыт, а ключ 16 закрыт и конденсатор 11 разряжается до нулевого уровня током, пропорциональным логарифму отношения напряжения входного сигнала Б и напряжения источника 13 опорного сигнала с тем же коэффициентом пропорциональности к, после чего цикл заканчивается. В течение второго такта в счетчике записывается число, пропорциональное его длительности Т, которое определяется произведением длительности первого такта на отношение зарядового и разрядового тока интегрирукщего конденсатора, при этом температурно зависимый коэффициент к сокращается,Таким образом, число, записываемоее в счетчик, устанавливается пропорциональным логарифму напряжения входного сигнала и не зависит от температуры с точностью, определяемой идентичностью логарифмируюших элементов. Применение в качестве логарифмируюцих элементов интегральных транзисторов позволяет реализовать логарифмический закон преобразования в большом диапазоне уровней входного сигнала, который практически не зависит от температуры.Предлагаемый логарифмический аналого-цифровой преобразователь позволяет достичь расширения динамического диапазона входного сигнала по сравнению с известными на один-два порядка. Формула изобретения1 Логарифмический аналого-циФровойпреобразователь, содержащий первыйоперационный усилитель, в цепь отрицательной обратной связи котороговключен интегрирующий конденсатор,первый и второй токозадающие резисторы, первые выводы которых соответственно подключены к инвертируюцему и неинвертируюцему входам первого операционного усилителя, источ947874 ВНИИПИ Заказ 5653/73 Тираж 731 Подписное Филиал ППП "Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ник эталонного сигнала, пороговый элемент, вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, последовательно соединенные генератор счетных импульсов, первый ключ, счетчик импульсов, блок уп равления коммутацией, второй и третий ключи, управляющие входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам блока управления коммутацией, управляющий вход первого 10 ключа подключен к выходу порогового элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона входного сигнала, в него введены второй и третий 15 операционные усилители, третий и четвертый токозадающие резисторы, три логарифмирующих транзистора и источник опорного сигнала, выход которого подключен к второму выводу второго токозадающего резистора, неинвертирующий вход первого операционного усилителя подключен к эмиттеру первого логарифмирующего транзистора, база и коллектор которого объединены и подключены кшине нулевого потенциала, первый вывод третьего токозадающего резистора является входом преобразователя, второй вывод третьего токозадающего резистора подключен к инвертирующему входу второго операционного усилиФ теля и к коллектору второго логарифмирующего транзистора, база которого подключена к шине нулевого потенциала, а эмиттер подключен к выходу второго операционного усилителя и к информационному входу второгоключа, первый вывод четвертого токозадающего резистора подключен квыходу источника эталонного сигнала,второй вывод четвертого токозадающего резистора подключен к инвертирующему входу третьего операционногоусилителя и к коллектору третьегологарифмирующего транзистора, базакоторого подключена к шине нулевогопотенциала, а эмиттер подключен квыходу третьего операционного усилителя и к информационному входутретьего ключа, неинвертирующиевходы второго и третьего операционных усилителей подключены к шине нулевого потенциала, выходы второго итретьего ключей объединены и под"ключены к второму выводу пс Иоготокозадающего резистора. Источники информации,принятые во внимание при экспер;н.1. Авторское свидетельство СО;РР 550653, кл. 6 06 6 7/24, 1975.2. Балакай В.Г. и др. Интеграль -ные АЦП и ЦАП. М., фЭнергия,1978,с. 62-69 (прототип) .