Логарифмический преобразователь

(5 С Об ОБРЕТЕН ОРСКОМУ СВ 21) 3456918/18-24 22) 23.06.8246) 30.12.83. Бюл. Р 72) К.И. ЗапоцовникоВ. Самобрьской Рего Красногинститут тельство СССР/24, 1979.льство СССР24, 1979 о диГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ОО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Томский ордена Октволюции и ордена ТрудовЗнамени политехническийим. С,М. Кирова(54)(57 ) 1. ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор управляющих импульсов, основной дифференциальный усилитель, основнойэлемент с управляемым коэффициентомпередачи, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения быстро"действия и точности, в него введеныпервый и второй блоки логарифмирования отношения сигналов, первый ивторой модуляторы, дополнительныедифференциальный усилитель и элемент с управляемым коэффициентомпередачи, первый и второй демодуля"торы и сумматор, выход которого является выходом логарифмическогопреобразователя, входы первого ивторого модуляторов являются соответственно первым й вторым входамилогарифмического преобразователя,выход первого модулятора соединен спервым входом первого блока логарифмирования отношения сигналов, выходкоторого соединен с входом основногэлемента с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключен к входу первого демодулятораи к первому входу сумматора, выходвторого модулятора соединен с первым входом второго блока логарифмирования отношения сигналов выход которого соединен с входом дополни" тельного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход кото- рого подключен к входу второго демодулятора и ко второму входу сумматора, выходы первого и второго демодуляторов соединены с первыми входами основного и дополнительного дифференциальных усилителей, вторые входы которых соединены и являются третьим входом логарифмического преобразователя, четвертым и пятым входами которого являются вторые входы соответственного первого и второго блоков логарифмирования отношения сигналов, выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входам первого и второго модуляторов и первого и второго демодуляторов,2. Преобразователь и и, 1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что блок логарифмирования отношения сигналов содержит первый и второй операционные усилители и первый и второй логарифмирующие транзисторы, выход мР первого операционного усилителя сое-динен с базой первого логарифмиручщего транзистора, эмиттер которого 4 фф соединен с эмиттером второго логариф Я мирующего транзистора и с первым выводом развязывающего резистора, в рой вывод которого подключен к выходу второго операционного усилителя, коллекторы первого и второго логарифмирующих транзисторов сое нены с инвертирующими входами соответственно второго и первого операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к шине нулевого потенциала, инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первым выводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом блока логарифмирования отношения1064283 5 10 15 20 25 30 сигналов, инвертирующий вход второгооперационного усилителя соединен спервым выводом второго масштабногорезистора, второй вывод которого Изобретение относится к устройствам преобразования сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известен логарифмический преобразователь, содержащий логарифматор, ключи, элемент с управляемым коэффициентом передачи, генератор управляющих импульсов, усилители 1.Указанное устройство характеризуется низким быстродействием.Наиболее близким к предлагаемому является логарифмический преобразователь, содержащий первый и вто" рой усилители, логарифмирующих и термокомпенсирующий транзисторы, источник образцового тока, дифференциальный усилитель, токозадающий и масштабный резисторы, источник опорного напряжения, ключевой элемент, накопительный конденсатор, элемент с управляемым коэффициентом передачи и генератор тактовых им-. пульсов, база логарифмирующего транзистора подключена к шине нулевого потенциала, а коллектор соединен с инвертирующим входом первого усилителя, выход которого присоединен к эмиттерам логарифмирующего и термокомпенсирующего транзисторов, выход источника образцового тока соединен с коллектором и базой термокомпенсирующего транзистора и с неинвертирующим входом второго усилителя, между инвертирующим входом и выходом которого включен масштабный резистор, инвертирующий вход второго усилителя через элемент с управляемым коэффициентом передачи соединен с шиной нулевого потенциала, выход второго усилителя является выходом и подключен к инвертирующему входу дифференциального усилителя, к неинвертирующему входу которого присоединен источник опорного напряжения, выход дифференциального усилителя через ключевой элемент соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход генератора тактовых импульсов присоединен к управляющему входу ключевого элемента, рдин вывод токозадающего резистора соединен с входом логарифявляется вторым входом блока логарифмирования отношения сигналов,выходом которого является выход гервого операционного усилителя. мирующего устройства, неинвертирующий вход первого усилителя подключен к шине нулевого потенциала Г 2 3. Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие и точность, обусловленные необходимостью периодическэй коррекции логарифмического блока и его значительной мультипликативной ошибкой.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.Поставленная цель достигается тем, что в логарифмический преобра" зователь, содержащий генератор управляющих импульсов, основной дифференциальный усилитель, основной элемент с управляемым коэффициентом передачи, введены первый и второй блоки логарифмирования отношениясигналов, первый и второй модуляторы, дополнительные дифференциальный усилитель и элемент с управляемым коэффициентом передачи, первый и второй демодуляторы и сумматор, выход которого является выходом логарифмического преобразователя, входы первого и второго модуляторов являются соответственно первым и вторым входами логарифмического преобразователя, выход первого модулятора соединен с первым входом первого блока логарифмирования отношения сигналов, выход которогосоединен с входом основного элемента с управляемым коэффициентом передачи, выход которого подключенк входу первого демодулятора и кпервому входу сумматора, выход второго модулятора соединен с первым 40 входом второго блока логарифмирования отношения сигналов, выход которого соединен с входом дополнительного элемента с управляемым ко. эффициентом передачи, выход которогоподключен к входу второго демодуля тора и к второму входу сумматора,выходы первого и второго демодуляторов соединены с первыми входамиосновного и дополнительного дифференциальных усилителей, вторые входы 50 которых соединены и являются третьим входом логарифмического преобразователя,.четвертым и пятым входами которого являются вторые входы соответственно первого и второго блоковосуществляют логарифмическое преобразование отношения двух сигналов, .поступающих на их входы в соответствии с выраженияли - для первого блока 3 логарифмирования отношения 5 сигналов Х ъ х(г) где хг - мультипликативная ошибкапреобразования;Хг,х - сигналы соответственно свторого 14 и пятого 17 вхо;дов.Сигналы в первом и втором модуляторах 1 и 2 умножаются на коэффициенты, имеющие два дискретных значения а 1 аг, одинаковые для модуляторов, которые периодически изменяются с частотой, задаваемой генератором 5 управляющих импульсов. Компенсацию мультиплекативной ошибкикаждого из логарифмических блоков 3 и 4 осуществляют соответственно основной и дополнительный элементы с управляемым коэффициентом передачи 6 и 7. Коэффициенты передачи этих элементов, обратные величине ошибки, поддерживают контуры регулирования: первый демодулятор 10, основной дифференциальный усилитель8 для основного элемента с управляемым коэффициентом передачи б и второй демодулятор 11, дополнительный дифференциальный усилитель 9 для дополнительного элемента с управляемым коэффициентом передачи 7. Первый и второй демодуляторы 10 и 11 выделяют составляющую, обусловленную работой первого и второго моду" ляторов 1 и 2 и преобразуют ее в напряжение постоянного тока. Величина этого сигнала пропорционаЛьна разнице выходных сигналов основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом передачи б и 7 при двух значениях коэффициента передачи первого и второго модулято" ров 1 и 2.Условием работы контуров регули рования коэффициентов передачи основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом передачи б и 7 являются равенство выходных сигналов первого и второго демодуляторов 10 и 11 сигналу с третьего входа 15. Для основного элемента с логарифмирования отношения сигналов,выход генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входампервого и второго модуляторов и первого и второго демодуляторов.Блок логарифмирования отношениясигналов содержит первый и второйоперационные усилители и первый ивторой логарифмирующие транзисторы,выход первого операционного усили"теля соединен с базой первого логарифмирующего транзистора, эмиттеркоторого соединен с эмиттером второго логарифмирующего транзистораи с первым выводом развязывающегорезистора, второй вывод которогоподключен к выходу второго операци"онного усилителя, коллекторы перво"го и второго логарифмирующих транзисторов соединены с инвертирующимивходами соответственно второго ипервого операционных усилителей, неинвертирующие входы которых подключены к шине нулевого потенциала,инвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с первымвыводом первого масштабного резистора, второй вывод которого является первым входом блока логарифмирования отношения сигналов, инверти"рующий вход второго операционногоусилителя, соединен с первым выводом второго масштабного резистора,второй вывод которого является вторым входом блока логарифмированияотношения сигналов, выходом которогоявляется выход первого операционного усилителя.На фиг. 1 изображена функциональная схема логарифмического преобразователя; на фиг. 2 - функциональная схема блока логарифмирования 40отношения сигналов.Устройство содержит первый и второй модуляторы 1 и 2, первый и второй блоки 3 и 4 логарифмированияотношения сигналов, генератор 5 управляющих импульсов, основной и дополнительный элементы с управляемым коэффициентом передачи б и 7,основной и дополнительный дифференциальные усилителя 8 и 9, первыйи второй демодуляторы 10 и 11,сумматор 12, первый, второй, третий,четвертый и пятый входы 13-17 и выход 18 логарифмического преобразователя., первый и второй операционные усилители 19 и 20, первый и. вто.рой логарифмирующие транзисторы 21и 22, развязывающий резистор 23,первый и второй масштабные резисторы 24 и 25, первый и второй входы26 и 27 и выход 28, шина 29 нулевого 60потенциала.Логарифмический преобразовательработает следующим образом.Первый и второй блоки 3 и 4логарифмирования отношения сигналов 5)где к., - мультипликативная ошибкапреобразования;х,х 4- сигналы соответственно спервого 13 и четвертого 16 входов,Для второго блока 4 логарифмирования отношения сигналов1064283 з 10533/50 Т ВНИИПИ 7 одпис Проектная, 4 иал ППП "Патент", г.ужгор управляемым коэффициентом передачи б: Х С( Х 1 С 42(ЕО - - ЕО :Х , (3) ,(, Х 4 / З где 1 - коэффициент передачи основ 6ного элемента с управляемым коэффициентом передачи б,10коэффициент передачи первоф 1го демодулятора 10,хз - сигнал с третьего входа 15.Для дополнительного элемента с управляемым коэффициентом передачи15 а,(,Е. -Еой , ):х, Н 1 2 22 2 ( (где 1 - коэффициент передачи доползнительного элемента с управляемым коэффициентомпередачи 7;- коэффициент передачи второго демодулятора 11;х - сигнал с пятого входа 17, 25При формировании линейной комбинации выходных сигналов основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом. передачи б и 7 одновременно осуществляется ком- З 0 пенсация последствий модуляции входных сигналов в первом и втором модуляторах 1 и 2, что достигается соответствующий их фазировкой.Так, при суммировании сигналов содинаковыми знаками первый и второймодуляторы 1 и 2 должны работать вФазе, т.е. в любой момент временидолжны иметь одинаковые коэффициенты передачи. Отделив значения коэффициентов передачи основного и дополнительного элементов с управляемым коэффициентом передачи б и 7иэ выражений (3 1 и (4), считаяравным коэффициенты передачи первогои второго демодуляторов 10 и 11,сигнал на выходе 18 равенХ с( Х ХЗУ=ТЬМЕ Я х" М,%,0 Я х, =кео - ,Х ОВ Х,Х (цИз выражения (51 следует, что врезультате преобразования исключенымультипликативные ошибки первогои второго блоков 3 и 4 логарифмирования отношения сигналов, крометого, обеспечена возможность непрерывного преобразования входныхсигналов, т.е. без отключения навремя коррекции, что повышает быстродействие.Таким образом, предлагаемый логарифмический преобразователь посравнению с устройством-прототипомобладает новым качеством - более высокой точностью и быстродействием.