Логарифмический аналого-цифровой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9)ЯИИ) 1 1 зд) С 06 6 7/24 ЕНИ кое свидете Н 03 К 13/О е свидетель Н 03 К 13/О вый вля ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(53) 1. Авторс льство СССР У 209073, кл . 2, 1966.2. Авторско ство СССР У 729840, кл. 2, 1980 (прототип).(54)(57) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНАЛОГО;ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий накопительный конденсатор, первая обкладка которого через разрядный резистор соединена с шиной нулевого потенциала, источник опорного напряжения, выход которого через первый ключ подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого подключен к тактирующему входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа,к входу передачи импульсов блока синхронизации подключен выход генератора импульсов, второй выход блока синхронизации подключен к входу запуска реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с третьим выходом блока синхронизации, второй и третий ключи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона входного сигнала и упрощения преобразователя, в него введены запоминающийконденсатор, токоограничительный резистор, первый и второй масштабныерезисторы и пороговый элемент, причемпервый вывод первого масштабного резистора является входом преобразователя, второй вывод соединен с первымвыводом второго масштабного резисторас инвертирующим входом операционногоусилителя и с первым выводом токоограничительного резистора, второйвывод которого через запоминающийконденсатор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод токоограничительного резистора через второй ключсоединен с шиной нулевого .потенциала,неинвертирующий вход операционногоусилителя через третий ключ соединенс шиной нулевого потенциала, междуинвертирующим входом и выходом операционного усилителя подключен пороговый элемент, управляющий входвторого ключа соединен с четвертымвыходом блока синхронизации,первыход которого подключен к упра ющему входу третьего ключа, выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу останова блока синхронизации, установочный вход реверсивного счетчика является входомначального кода преобразователя.11 О 1Изобретение относится к устройствам, предназначенным для логарифмического преобразования сигналов, и может быть использовано в аналаговых вычислительных машинах.Известен логарифмический аналогоцифровой преобразователь, содержащий генератор экспоненциального напряжения, компаратор, блок синхронизации Г 11.1 ОНедостатком этого устройства является малый диапазон входного сигна"ла.Наиболее близким к предложенномуявляется логарифмический аналого 5цифровой преобразователь, содержащий КС-цепь, между резисторам которой и общей шиной включен первыйключ, источник опорного напряжения,соединенный через второй ключ сКС-цепью и неинвертирующим входомбуферного усилителя, выход которогосоединен с его инвертирующим входоми первым входом компаратора, выходкоторого подключен к первому входублока управления, второй вход которого соединен с генератором импульсовпервый и второй выходы блока управления соответственно подключены куправляющим входам первого и второго30ключа, третий и четвертый выход -соответственно к входу счетчика старших и младших разрядов, пятый выход - к установочному входу счетчика, а шестой выход - к разрядномуключу интегратора, выход интегратора подключен кпервому входу сумматора, второй вход которого соединенс входной шиной, а выход подключенк первому входу компаратара, второйвход которого подключен к первомувходу дифференциального усилителячерез дополнительный усилитель, а квторому входу - непосредственно, входинтегратора соединен с выходом дифФеренциальнаго усилителя 2 1.Однако известное устройство обладает узким диапазоном величин входного сигнала и сложной функциональной схемой,РЦелью изобретения является расширение диапазона входного сигналаи упрощение преобразователя.Эта цель достигается тем, что влогарифмический аналого-цифровойпреобразователь, содержащий накопительный конденсатор, первая обкладкакоторого через разрядный резисторсоединена с шиной нулевого потенциала источник опорного; .пряжения, выход которого через первый ключ подключен к первой обкладке накопительного конденсатора, вторая обкладка которого соединена с шикай нулевого потенциала, операционный усилитель, выход которого подключен к тактирующему входу блока синхронизации, первый выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, к входу передачи импульсов блока синхронизации подключен выход генератора импульсов, второй выход блока синхронизации подключен к входу запуска реверсивного счетчика, счетный вход которого соединен с третьим выходам блока синхронизации, второй и третий ключи введены запоминающий конденсатор, такоаграничительный резистор, первый и второй масштабные резисторыи пороговый элемент, причем первыйвывод первого масштабного резистора является входом преаоразователя, а второй вывод соединен с первым выводом второго масштабного резистора, с инвертирующим входом операционногоусилителя и с первым выводом токоограничительного резистора,втарой вывод которого через запоминающийконденсатор подключен к неинвертирующему входу операционного усилителя, второй вывод такоограничительного резистора через второй ключ соединен с пинай нулевого потенциала, неинвертирующий вход операционного усилителя через третий ключ соединен с шиной нулевого потенциалаа, между инвертирующим входам и выходом операционного усилителя подключен пороговый элемент, управляющий вход второго ключа соединен с четвертым выходом блока синхронизации, первый выход которого подключен к управляющему входу третьего ключа, выход переноса реверсивного счетчика подключен к входу останова блока синхронизации, установочный вход реверсивного счетчика является входом начального кода преобразователя .На чертеже изображена функциональная схема лагарижческого аналого-цифрового преобразователя.Устройство содержит первый, второйи третий ключи 1-3, разрядный резистор 4, накопительный конденсатор 5, первый и второй масштабные резисторы6 и 7, запоминающий конденсатор Я,1101848 30 3токоограничительный резистор 9, операционный усилитель 10, пороговыйэлемент 11, выполненный на стабилитроне, генератор 12 импульсов, блок 13синхронизации, реверсивный счетчикшину 15 нулевого потенциала,5источник 16 опорного напряжения,вход 17, вход 18 начального кода.Логарифмический аналого-цифровойпреобразователь работает следующимобразом.В исходном положении первый и третий ключи 1 и 3 замкнуты, а второйключ 2 разомкнут. Напряжение на накопительном конденсаторе 5 равноопорному напряжению. Это напряжениечерез второй масштабный резистор 7приложено к неинвертирующему входу,операционного усилителя 10, используемому в качестве компаратора, а20напряжение с входа 17 через первыймасштабный резистор 6 приложено кинвертирующему входу операционногоусилителя 10 полярностью, противоположной опорному напряжению. Операционный усилитель 10 пороговым элементом 11, в качестве которого можноиспользовать, например, стабилитрон,установлен в активный режим, чемобеспечивается на его инвертирующемвходе потенциал, близкий к нулю.Напряжение смещения нуля на инвертирующем входе операционного усилителя10 запоминается на запоминающемконденсаторе 8.По команде "Пуск" производится 35установка начального кода реверсивного счетчика 14 и перевод его врежим вычитания, первый и третийключи 1 и 3 размыкаются, второй ключ2 замыкается и начинается экспонен- фциальный разряд запоминающего конденсатора 5 через разрядный 4 и второй масштабный 7 резисторы. Приэтом операционный усилитель 10 производит сравнение токов по цепивторого масштабного резистора 7 состороны экспоненциального напряжения и первого масштабного резистора6 со стороны напряжения с входа 17.За счет переключения второго и треть его ключей 2 и 3 по сигналу "Пуск" нанеинвертирующий вход операционногоусилителя 10 прикладывается напряжение, равное напряжению смещениянуля, но противоположное по знаку, 55чем обеспечивается его компенсацияза счет активного режима работы операционного усилителя 10. 4По достижению баланса токов в цепи первого и второго масштабных резисторов 6 и 7 происходит смена знака тока компенсации по цепи порогового .элемента 11 блоком 13 синхронизации и осуществляется перевод преобразователя в исходное пог ложение, при этом от момента подачи сигнала "Пуск" до выработки перепада на выходе операционного усилителя 10 блоком 13 синхронизации Формируется временной интервал, пропорциональный логарифму входного напряжения.Во время экспоненциального разряда накопительного конденсатора 5 сигнал с выхода генератора 12 импульсов поступает на реверсивньп счетчик 14 до момента завершения преобразования, При этом в реверсивном счетчике 14 запишется число, эквивалентное значению напряжения. В зависимости от уровня входного напряжения возможны два вида преобразования, Если логарифм входного напряжения больше нуля, то реверсивньп счетчик 14 работает на вычитание без смены направления счета. Если логарифм меньше нуля, то по достижению в реверсивном счетчике 14 нулевого значения кода происходит смена направления счета (переход на режим сложения).При этом в реверсивном счетчике 14 по завершению преобразования Фиксируется число, пропорциональное значению логариФма входного напряжения. Знак полученного цифрового значения логарифма всегда противоположен знаку (направлению) счета реверсивного счетчика 14 на конец преобразования. При равных величинах первого и второго масштабных резисторов 6 и 7 установочный код реверсивного счетчика 14 равен значению логарифма опорного напряжения.За счет уменьшения в предлагаемом логарифмическом аналого-,ровом преобразователе активных элементов расширяется диапазон преобразуемых напряжений в сторону больших величин, а эа счет компенсации смещения нуля операционного усилителя обеспечивается преобразование входного напряженя в области мальгх величин. Кроме того, предложенньп логарифмический аналого-цифровой преобразователь имеет более простую функциональную схему.1101848 Таким образом, по сравнениюс известным предложенный логарифмический аналого-цифровой преоб" разователь обладает более широким 5 диапазоном величин входного сигналаи более простой функциональной схемой. оставитель О. Отрадновехред Ж. Кастелевич КорректорО. Б едактор Л. Гратилло Заказ 4770/ Тираж 699НИИПИ Государственногопо делам изобретений и3035, Москва, Ж, Рауш атент", г, Ужгород, ул, Проектная,4 филиал Путем изменения постоянной време. ни цепи экспоненциального разряда накопительного конденсатора обеспечивается автоматическое получение знака и значения логарифма при любом его основании. Подписноеомитета СССРоткрытийская наб., д. 4