Логарифмический преобразователь

(19) (11 З(5 И С 06 6 ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСИО ВИДЕТЕЛЬСТВ 25/18-24 .82 .84, Бюл. В 3 орепанов и Л.Д.Шев о-механический инсрпенко(АН Украинск35(088.8) торское свидетельс кл. 6 06 6 7/24, 1 ов В.Б. Время в .им ьные устройства, Л 8, с, 79-. 81, рис,(21) 35028 (22) 22.10 (46) 23.01 (72) В,Е,К (71) Физик им. Г.в.ка (53) 6813 (56) 1. Ав В 769562,.2. Смол вычислител гия, 196 (прототип) нкотутССР тво СССР978,пульсныеЭнер43 б ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен свходом счетчика, формирователь экспоненциального напряжения,.выход которого подключен. к первому входу компаратора, выход которого соединенс входом интегратора, выход которогоявляется аналогово выходом логарифмического преобразователя, входомвторой вход компаратора, выход счетчика является цифровым выходом логарифмического преобразователя, триггер, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения диапазонавхоцного сигнала, в него введены делитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инвертор, второй и третий .элементы И, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, дешифратор, причем выход ге)ератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входомключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента ИСКЛЮЧА)0- ЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход,инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элемен.тов И подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход счетчика сое- ЕС динен с входом дешифратора, выхсд ко. торого подключен к входу формирователя ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмическо- Я го преобразователя, выход ключа подключен к входуформирователя экспоненциального напря)кения, который выпол- нен в виде дифференцирующей резистив но-емкостной цепи, .выходы второго и третьего элементов И соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является знаковым выходом логариФмического преобразовател50 Изобретение относится к преобразователям электрических сигналов вдлительность импульсов по логарифмическому законуи может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. 5Известен логарифмический преобразователь содержащий компараторы,инвертор, счетчик, делитель частотыи генератор тактовых импульсов 1).Недостатком устройства является 10узкий диапазон величин входного сигнала.Наиболее близким к предложенномуявляется логарифмический преобразователь, содержащий первый и второй 15формирователи экспоненциального напряжения, входы которых являются первым и вторым входами преобразователя, выход первого Формирователяэкспоненциального напряжения подключен к первому входу компаратора,второй вход которого является третьим входом преобразователя, выход компаратора соединен с первым входомтриггера, второй вход которого подключен квыходу блока синхронизациии к управляющим входамформирователей экспоненциальных напряжений,выход второго формирователя:. экспоненциального напряжения соединен спервым входом фильтрующего блока, З 0к второму входу которого подключенвыход компаратора, выход триггерасоединен с первым .входом элемента И,к второму входу которого подключенгенератор тактовых импульсов, выход 35элемента И соединен с входом счетчика 2),Недостатком известного преобразователя является небольшой диапазонизменения входного сигнала, ограниченный сверху амплитудой экспоненциального напряжения, а снизу - конечной величиной, до которой уменьшается это напряжение.Целью изобретения является расширение диапазона входного сигнала.Цель достигается тем, что в лога"рифмический преобразователь, содержащий генератор тактовых импульсов,выход которого подключен к первомувходу первого. элемента И, выход которого соединен с входом счетчика,формирователь экспоненциального напряжения, выход которого подключенк первому входу компаратора, выходкоторого соединен с входом интегратора, выход которого является аналоговым выходом логарифмического преобразователя, входом - второй вход компаратора, выход счетчика являетсяцифровым выходом логарифмического 60преобразователя, триггер, введеныделитель частоты, ключ, формирователь ступенчатого напряжения, инвертор, второй и третий элементй И, элемент ИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, дешифРатоР, 65 причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу делителя частоты, выход которого соединен с управляющим входом ключа, первым входом второго элемента И, входом инвертора и первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу компаратора, выход инвертора соединен с первым входом третьего элемента И, вторые входы первого, второго и третьего элементов И подключены к выходу элемента ИСКЛЮЧАОЦЕЕ ИЛИ, выход счетчика соединен с входом дешифратора, выход которого подключен к входу формирователя ступенчатого напряжения, выход которого соединен с входом ключа и является .выходом амплитуды экспоненциального напряжения логарифмического преобразователя, выход ключа подключен к входу формирователя экспоненциального напряжения, который выполнен в виде дифференцирующей резистивно-емкостной це" пи, выходы второго и третьего элемен. тов И соединены с соответствующими входами триггера, выход которого является знаковым выходом логарифмического преобразователя.На Фиг, 1 представлена функциональная схема логарифмического преобразователя; на Фиг. 2 - временные диаграммы работы преобразователя,Логарифмический преобразователь . содержит генератор 1 тактовых: импульсов,делитель 2 частоты, ключ 3, дифференцирующую резистивно-емкостную цепь 4, компаратор 5, интегратор 6, формирователь 7 ступенчатого напряжения, инвертор 8, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, первый 10, второй 11 и третий 12 элементы И, счетчик 13, дешифратор 14, фгриггер 15, вход 16, аналоговый 17 и цифровой 18 выходы преобразователя, выход 19 амплитуды экспоненциального напряжения и зна" ковый выход 20 преобразователя.Устройство работает следующим образом.Напряжение с входа 16 поступает на один вход компаратора 5, на другой вход которого поступают биполярные экспоненциальные импульсы (фиг. 2, а), вырабатываемые цепью 4. На выходе цепи 4 напряжение описывается в виде:Ц(О =К 7 1+ехр (-Т/2 ь) ехр (-1/С) при 0 ЫТ/2; (1) О"= - К //1+ехр(-Т/2 Г) ехр(-йф) при Т/2 1 Т, (2) где- постоянная времени цепи 4;Т - период следования импульсовна выходе делителя 2 частоты;.К- - число ступеней по У.Пусть напряжение на входе 16 по- ложительное. Компаратор 5 настроен так, что если выходное напряжение .цепи 4 больше напряжения с входа 16, то на выходе компаратора 5 формируется положительный уровень. Если выход.ное напряжение цепи 4 меньше входного, то на выходе компаратора 5 напряжение нулевое.5В момент равенства напряжений срабатывает компаратор 5 и на его выходе формируется импульс напряжения (фиг. 2, б). Подставляя в выражение (1) значение входного напряжения, получаем значение длительности формируемого импульса:С =-1 п Бь 1+ехр (-Т/21) //К Ц (3) где Оф- напряжение на входе 16. 15Выходиой импульс компаратора 5 подается на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9, на другой вход которого поступают импульсы с делителя 2 частоты (фиг. 2, в) . На выходе элемента 20 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 формируется импульс (фиг. 2, д), длительность которого равна:А=-Ь И) 25Этот импульс поступаетна .входыпервого 10, второго 11 и третьего12 элементов И. На другой вход первого элемента И 10 постоянно. поступают тактовые импульсы, которые присовпадении по времени с выходнымимпульсом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ;9 заполняют счетчик 13. Посколькудлительность импульса, описываемого 35выражением (4), пропорциональна логарифму напряжения с входа 16, тои число импульсов, заполняющих счетчик 13 за это время, пропорционально логарифму. 40При отрицательном входном сигналекомпаратор 5 срабатывает (фиг. 2, е)на время, укаэанное в выражении (2) .С учетом выражения (2) получаемзначенне длительности импульса на 45выходе коьраратора 5 (фиг. 2, ж):- -с 1 п П 1+ехр(-Т/2) //К П,. (5)На выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 9 длительность импульса равна:50ь"- (61Сравнивая выражения (4) и (6),можно отметить их аналогичность,что.позволяет логарифмическому преобразователю работать при входном сигнале любой полярности: число импульсов в счетчике 13 всегда пропорционально логарифму входного сигнала,Для различения знака служат второй 11 и третий 12 элементы И. Если входной сигнал положителен, то на входе второго элемента И 11 сигнал с выхода элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 9 (фиг, 2,д) появляется одновременно с тактовым импульсом (Фиг. 2, в), второй элемент И 11 переводит триггер 15 в положение ф 1 ф, соответствующее положительной полярности входного сигнала. Если входной сигнал имеет отрицательную полярность, то совпадение происходит на входах третьего элемента И.12 (фиг. 2, к, и), выходной импульс которого переводит триггер 15 в положение ф 0 ф, соответствующее отрицательной полярности.Положение счетчика 13 заносится в дешифратор 14, работающий так, что если число импульсов в счетчике 13 превйаает установленный предел,т.е., входное напряжение близко подходит к амплитуде выходного импульса формирователя 7 ступенчатого напряжения, то дешифратор 14 переводит его на одну ступеньку вверх, повышая таким образом амплитуду экспоненциального импульса. Если число имйульсов ,в счетчике 13 ниже определенного предела, то дешифратор 14 переводит Формирователь 7 ступенчатого напряжения на одну ступеньку вниз, уменьшая амплитуду экспоненциального импульса. Это позволяет всегда держать входной сигнал в пределах участка экспоненциального напряжения, на котором достигается максимальная точность преобразования, и выбором необходимого числа ступеней расширить диапазон входного сигнала. На выходе интегратора 6 Формирует" ся аналоговое напряжение, пропорциональное логарифму входного сигналаПо сравнению с известным устройством предложенный логарифмический преобразователь обладает более широким диапазоном изменения входного сигнала.