Логарифмический преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 52 6 С 7/2 ОБРЕТЕНИЯ ПИСА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Шило В.Л. Функционалговые интегральные микросРадио и связь, 1982, с, 3(54) ЛОГ (57) Иэо лите льно зовано в РИФМИЧЕСКИИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ретение относится к вычистехнике и может быть испол азличных фу ычислительн иональных устинформацион ойстваай ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ных и моделирующих систем, Цель изобретения - повышение быстродействияпри заданной точности. Преобразователь содержит первый цифроаналоговыйпреобразователь (ЦАП) 1, генератор им"пульсов 2, трехпоэиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряжения, реверсивный счетчик 5, масштабный усилитель 6, блок 7 логарифмирования, дешифратор 8, второй ЦАП 9, сумматор 10. Преобразователь имеет дваканала. Аналоговое напряжение, соответствующее изменению логарифма в пределах одной октавы, формируется навыходе блока 7 эа счет работы дискретной системы обратной связи, включающей реверсивный счетчик и дешифратор.Ступенчатая часть выходного сигналаформируется на выходе ЦАП 9. 1 ил.Изобретение относится к вычисли -тельной технике и может быть использовано в различных функциональных устройствах вычислительных, информационных и моделирующих систем.Цель изобретения - повышение быстродействия при заданной точности,На чертеже представлена схема логарифмического преобразователя, 1 ОЛогарифмический преобразовательсодержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор 2 импульсов, трехпоэиционный переключатель 3, источник 4 опорного напряжения, реверсивный счетчик 5, масштабныйусилитель 6, блок 7 логарифмирования,дешифратор 8, второй цифроаналоговыйпреобразователь 9, сумматор 10,Преобразователь относится к устройствам, воспроизводящим Функции сбольшим диапазоном изменения абсолютной величины первой производной, Онреализует принцип груботочных системи состоит из двух параллельных каналов.Преобразователь работает следующим образом,Дискретная система обратной связи,включающая генератор 2 импульсов, 30трехпоэиционный переключатель 3, реверсивный счетчик 5, дешифратор 8,подключенный к цифровому входу ЦАП 1,и реализующая принцип регулируемогокоэффициента передачи, поддерживаетнапряжение на входе блока 7 в постоянных ограниченных пределах во всем диапазоне изменения входного сигналапреобразователя.Изменение входного напряжения в 4 Одва раза сопровождается изменениемчисла, записанного в реверсивном счетчике 5 на единицу, Посредством дешифратора 8 зто число импульсов преобразуется в номер включенного разря - 4 бда ЦАП 1. При этом коэффициент передачи ЦАП 1 также изменяется вдвое,но так, чтобы напряжение Ц на вьгсодемасштабного усилителя б изменялось впостоянных пределах, ограниченных знаОчениями порогов срабатывания трехпозиционного переключателя 3. Это возможно, если минимальному значению 1)соответствует максимальное значениекоэффициента передачи ЦАП 1 и наоборот," При такой организации работы цифровой части преобразователя, когда число октав, в пределах которых из -меняется входное нагтряжение, номер включенного разряда ЦАП 1 и число записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов совпадают, потребная емкость счетчика резко снижается. Это, в свою очередь, способствует увеличению быстродействия преобразователя. Эа счет соответствующего выбора режимов диапазон изменений выходного напряжения блока 7 может быть смещен и ту часть шкалы, где вьгчисление выходной Функции происходит с минимальной погрешностью, Так Формируется непрерывная составляющая выходного сигнала преобразователяСтупенчатая часть выходного сигнала формируется на выходе ЦАП 9, аналоговый вход которого подключен к источнику 4 опорного напряжения, а цифровой вход непосредственно связан с выходом реверсивного счетчика 5. Изменение числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов на единицу, соответствующее изменению входного сигнала преобразователя н октаву, вызывает скачкообразное изменение напряжения на выходе ЦАП 9 н некоторую величину 3 Б. Она определяется значением опорного напряжения Бо и числом разрядов п реверсивного счетчика 5: л 1) = 1) /2" . Изменение напряжения Б 4 на Фиксированную величину дБ соответствует изменению двоично 4го логарифма входного сигнала на единицу,При суммировании напряжений БЗ свыхода блока 7 и 134 с выхода ЦАП 9необходимо, чтобы между этими напряжениями выдерживалось соотношение,при котором максимальное значение Гв точке суммирования равнялось бы приращению изменению) 1)4 при переходеЦ с одной октавы на соседнюю, а следовательно, при изменении записанногов реверсивном счетчике 5 числа наединицу,Суммирование с одновременным изменением масштаба и смещением уровнятак, чтобы выходное напряжение преобразователя изменялось в определенныхпределах (например, от - 10 дс + 10 В),производится с помощью сумматора 10. Поскольку в предлагаемом устройстве методическая погрешность отсутствует, его точностные характеристики определяются инструментальными погрешностями входящих в него элементов.5 10 15 20 25 Соотношение отдельных параметровв схеме показано на примере двухдекадного логариАмического преобразователя. Для такого блока логариАмирования +0,1 В0 х ( +10 В а-10 В - Ц ц +10 В, При этом значению Б ь= 1 В соответствует значение Бьх= О, Значения Б соответствуют значениям чисел в диапазоне от0,1 до 10, а коэффициент наклона характеристики Ицц= Г ах) равен К =10 В/дек,Для получения минимальной погрешности преобразования напряжение 0на входе блока 7 логарифмированиядолжно находиться в диапазоне макси -мальных значений из числа возможных.Применительно к принятым значениямБ ь и с учетом параметров элементнойЬхбазы этим условиям соответствуют зна.чения 0 = Б = 5-10 В,п,При использовании десятиразрядныхЦАП коэффициент передачи ЦАП 1 долженсоответствовать его включенному четвертому разряду, т,е. р,= 0,0078125.Это соответствует наличию в счетчикечетырех записанных импульсов, Весьдиапазон изменения числа записанныхв реверсивном счетчике 5 импульсовсоставляет от 4 до 10.У ЦАП 9 Аункционируют четыре старших разряда, начиная с седьмого, Приэтом одному импульсу с реверсивногосчетчика 5 соответствует число рь21/2 = 1/16 = 0,0625 (число разрядов и = 4) . Запись в счетчике 5 импульсов соответствует коэААициентупередачи р= 10/ 16 = 0,625. Таким образом, для двухдекадного блока логарифмирования при Б = 0,1 В, = 0,5и сс= 0,625, а при 06= 10 В0,0078125 и= 0,25.Если принять, что Б р = 5 В иБс, = 10 В, и иметь ввиду что БР хх 1" Кто коэАФициент уси-,ления масштабного усилителя 6 определяется какЦт /Ц вх максР мин=При использовании в составе преобразователя ЦАП, рассчитанных на совместную работу с интегральными операционными усилителями, необходимо, чтобы напряжения Б и Б имели отрицательную полярность.Поскольку при значениях. напряжений на входе преобразователя, равных О, 1 и 10 В, напряжения на выходе ЦАП 9 и блока 7 составляют соответственно 30 35 40 45 50 55+6,25 и +2,5 В и -3,55 и - 10 В, Диапазон изменения суммы напряжений Б,/2" и Б в данном примере равен 4, 15 В, КоэАфициент усиления сумматора 10 равен Кэ = 120/4,15 = 4,8 здесь и далее К 2 КЗ и КФ - коэффи циенты передачи сумматора 10 по входам, подключенным соответственно к выходам блока 7, ЦАП 9 и источника 4 опорного напряжения). С учетом указанных рассуждений относительно соотношения напряжений Б и Ц при их суммировании К = К /2" - 0,3. Значения коэААициентов Ки К 3 включают в себя и составляющую, связанную с переходом от двоичных логариАмов к десятичным.Из уравнения для выходного напряжения преобразователя Б = К Бз +быХ + К 104 + К 400 х после подстановки В него числовых значений напряжений (например, для Ц= 0,1 В) и коэффициентов с учетом знаков следует, что К =1,9,Формула изобретения Логарифмиче ский преобразователь, содержащий генератор импульсов, выход которого через трехпозиционный переключатель соединен с входами сложения и вычитания реверсивного счетчика, первый циАроаналоговьппреобразователь, аналоговый вход которого является инАормационным входом преобразователя, а выход соединен с входом масштабного усилителя, и источник опорного напряжения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия при заданйой точности преобразования, преобразова тель содержит второй цифроаналоговый преобразователь, дешиАратор, блок логарифмирования и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом блока логарифмирования, второго цифроаналогового преобразователя и источника опорного напряжения, а выход сумматора является выходом преобразователя, при этом выход реверсивного счетчика соединен с циАровым входом второго циАроаналогового преобразователя и через дешифратор - с цифровым входом первого циАроаналогового преобразователя, выход масштабного усилителя соединен с управляющим входом трехпозиционного переключателя и с входом блока логарифСоставитель Г,ОсиповТехред Л.Сердюкова Корректор С,Черни Редактор И.Касарда Заказ 4922/48 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 6 1345215вмирования, а выход источника опорно- входом второго цифроаналогового прего напряжения соединен с аналоговым образователя.