Логарифмическое вычислительное устройство

(5 6 С 7/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпо изоБРетениям и отнРытипРИ Гннт сссР(21) 4275887/24-24 (22) 29. 05.87 (46) 15.62.90. Бюл. У 6 (71) Учебно-научно-производственный комплекс "Кибернетика" ри Томском политехническом институте им. С.Я.Ки рова (72) К.И.Заподовников (53) 6 З 1.335(088.8) (56) Справочник по нелинейным схемам/Под ред. Д.Н 1 ейнголда. И.: Мир, 1977, с. 379-382, фиг, 3.6.2.Авторское свидетельство СССР В 1282163, кл. С 06 С 7/16, 1985, (54) ЛОГАРИФМИЧЕСКОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЦЮЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электр ческим вычислительным устройствам и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах. Целью изобретения является повышение точности Логарифмическое вычислительное устГ ройство содержит логарифмические преобразователи, первый и второй операционные усилители 3 н 4, первый и второй усилительные транзисторы 5 и 6, первый и второй ограничительныедиоды 7 и 8, первый и второй двухнолюсникн с отрицательным сопротивлением 9 и 1 О, антнлогарифмнруюшяй элемент 11, преобразователь ток-напряжение 12, блок контроля четности 13, шестьмасштабных резисторов 14-1 9, два токоограничнтельных резистора 20 н 21, шину нулевого потенциала 22, две, группы дополнительных масштабных резисторов 24,два токозадающих резистора 25 и 26, логарнфмируюший элемент 27, операционный усилитель 28, блок выделения знака сигнала 29, переключатель нолярностн 30. Работа устройства основана на реализации логарифмического алгоритма вычисления произведения н отношения сигналов в степени, 3 ил. ЕМ. Изобретение относится к электри"ческим вычислительным устройствам иможет быть использовано в аналоговыхвычислительных машинах.Цель изобретения - повышение точности,На фиг. 1 изображена функциональная схема логарифмического вычислительного устройства; на фиг. 2 и Э - 10функциональные схемы переключателяполярности и двухполюсника с отрицательным сопротивлением.Устройство содераит входы 11, логарифмические преобразователи2,2 я, первый 3 и второй 4 операционные усилители, первый 5 и второй6 усилительные транзисторы, первый7 и второй 8 ограничительные диоды,первьй 9 и второй 10 двухполюсникис отрицательным сопротивлением, антилогарифмирующий элемент 11, преобразователь 12 ток - напряжение, блок13 контроля четности, с первого пошестой масштабные резисторы 14-19, 25первый 20 и второй 21 токоограничительные резисторы, шину 22 нулевогопотенциала, выход 23, первую группудополнительных масштабных резисторов241241 цэ 1, вторую группу дополнительных масштабных резисторов24.д 124э 1, первый 25 и второй26 токозадающие резисторы, логарифмирующий элемент 27, операционный усилитель 28, блок,29 выделения знакасигнала, переключатель ЗО полярностипервый 31 и второй 32 переключат 4 ли,первый 33 н второй 34 входы,первый 35 и второй 36 выходы, управляющий вход 37, операциоищй усилитель 38, первый 39, второй 40 и третий 41 масштабные резисторы и первый42 и второй 43 выводы. Логарифмическое вычислительное устройство работает следующим образом.Предположим, что работает один сквозной канал, состоящий из логарифмического преобразователя 2, сумматора, образованного первым операционным усилителем Э с соответствующими масштабными резисторами, блока 13 контроля четности, в качестве которого можно использовать, например, постоянное заполняющее устройство, выходного антилогарифмического узла, состоящего нз усилительных транзисторов 5 и 6, ограничительных диодов 7 и 8, двухполюсников 9 и 1 О с отрицательным сопротивлением и антилогарифмирующего элемента1,При наличии на в:соде 1, положительного сигнала на выходе блока 29 выделения знака формируется "1", на выходе положительного суи нала логарифмического преобразователя 2, формируется напряжение, пропорциональное логарифму отношения сигнала с входа 11 и величины сопротивления второго токозадающего резистора 26, На выходе отрицательного сигнала логарифмического преобразователя 2, напряжение практически равно нулю, Напряжение. с этих выходов логарифмического преобразователя 2, инвертируется первым сумматором на первом операционном усилителе 3 и вторым сумматором на втором операционном усилителе 4 и к антилогарифмирующему элементу 11 прикладывается разность напряжений с первого и второго выходов. Ток антнлогарифмирующего элемента 11 является антилогарифмом от логарифма отношения, т.е. пропорционален отношению сигнала с входа 1, к величине сопротивления второго токозадающего резистора 26.Усилительные транзисторы 5 и 6 и ограничительные диоды 7 и 8 служат для передачи этого тока на вход преобразователя 12 ток - напряжение.Так, для получения положительного напряжения на выходе 23 при инвертирующем преобразователе 12 ток - напряжение с выхода блока 13 контроля четности на операционные усилители 3 и 4 через масштабные резисторы 17 и 15 подается "1". Поступая одновременно на операционные усилители 3 и 4, это напряжение не изменяет ток антилогарифмирующего элемента 11, но вызывает отрицательное смещение на выходах этих усилителей, что приводит к включению первого усилительного транзистора 5 в режим повторителя тока, Ток протекает через эмиттер и коллектор усилительного транзистора 5, ограничительный диод 7 на вход преобразователя 12 ток - напряжение. Паразитную утечку через первый токоограничительный резистор 20 компенсирует первый двухполюсник с отрицательным сопротивлением 9.При изменении полярности сигнала на входе 11 на отрицательную на вы - ходе операционного усилителя 28 также изменяется знак, что регистрируется блоком 29 выделения знака и на15его выходе устанавливается "О". Спомощью переключателя полярности 30создается цепь для прохождения сигнала: первый токозадающий резистор25, логарифмирующий элемент 27. Сигнал логарифмического преобразователя. 2, формируется на выходе отрицательного сигнала, Этот сигнал пропорционален логарифму отношения модуля величины сигнала с входа 1, ивеличины сопротивления первого токозадающего резистора 25. Разностноенапряжение между выходами логарифмического преобразователя 2, черезсумматоры поступает на антилогарифмирующнй элемент 11, не изменяя еготока,На выходе блока 29 выделения знака устанавливается "0". Являясь синфазным, это напряжение одинаковосмещает выходные сигналы операционных усилителей 3 и 4 в область положительных напряжений, что приводитк включению усилительного транзистора 6 в режим повторителя тока,Токпротекает через эмиттер и коллектори второй ограничительный диод 8 навход преобразователя 12 ток - напряжение. Так как направление тока относительно входа преобразователя 12оказывается противоположным, то знакнапряжения на выходе 23 меняетсяна противоположный.На выходе 23 формируется напряжение, пропорционапьное произведениюсигналов на их отношение в степени,определяемой числом каналов,Формула изобретенияЛогарифмическое вычислительное уетройство, содержащее первый и второй операционные усилители, к инвертирующим входам которых подключены первые выводы соответственно первого и второго масштабных резисторов, третий и четвертый масштабные резисторы, первые выводы которых соединены между собой, пятый и шестой масштабные резисторы, первые выводы которых соединены между собой, неинвертирующие входы первого и второго операционных усилителей подключены к шине нулевого потенциала, первый усилительный транзистор, эмиттер которого соединен с первым выводом первого токоограничительного резистора, второй усили" тельный транзистор, эмиттер которого 43425 6соединен с первым выводом второго токоограничительного резистора, первыйи второй ограничительные диоды, антилогарифмирующий элемент, М логарифмических преобразователей, каждый изкоторых содержит операционный усилитель, логарифмирующий элемент, первыйи второй токозадающие резисторы, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, первый вывод первого токозадающего резистора является информационным входом логарифмического преобразователя, второй вывод первоготокозадающего резистора соединен спервым выводом логарифмирующего элемента, о т л .и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности, в 2 О него введены блок контроля четности,преобразователь ток - напряжение,первый и второй двухполюсники с отрицательным сопротивлением, две группыдополнительных масштабных резисторов, 25 а в каждый логариФмический преобразователь введены блок выделения знака сигнала и переключатель цолярнос"ти, причем в каждом логарифмическомпреобразователе первый вывод первогО 30 токозадающего резистора через второйтокозадающий резистор соединен свторым выводом логарифмирующего элемента, первый и второй выводы которого соединены соответственно с первым и вторым входами переключателяполярности и являются соответственновыходами положительного и отрицательного сигналов логарифмического преобразователя, первый и второй выходы 40 переключателя полярности подключены соответственно к инвертирующемувходу и выходу операционного усилителя выход которого соединен с вхоФдом блока выделения знака сигнала,5 выход которого подключен к управляющему входу переключателя полярностии является импульсным выходом логарифмического преобразователя, первый вывод третьего масштабного резце" 50 тора соединен с инвертирующим вкодомпервого операцирнного усилителя, квыходу которого подключена база первого усилительного транзистора, первый вывод пятого масштабного резисто Ра соединен с иивертирующим входомвторого операционного усилителяквыходу которого подключена база второго усилительного транзистора, первые выводы первой группы дополнитель1543425 ставитель О.Охред И.дидык Корректор В,Гирня Редактор Л.Пчолииская Заказ 402 ВНИИПИ Государ 555 Подписноеа по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Ж, Раушская иаб д. 45 Тираленного комит13035 Иоскв роизводственно"издательский комбинат "Патент Гагарина, 101 жгоро ных масштабных резисторов соединены с инвертирующим входом первого операционного усилителя, первые выноды второй группы дополнительных масштабных резисторов соединены с иннерти 5 рующим входом второго операционного усилителя, выходы положительного сигнала логарифмических преобразователей подключены к вторым ныводам соответственно верного, третьего масштабных резисторов и соответствующих дополнительных масштабных резисторов первой группы, выходы отрицательного сигнала логарифмических преобразона 15 ,телей подключены к вторым выводам соответственно пятого, шестого масштабных резистсров и соответствующих дополнительных масштабных резисторов второй группы, импульсные выходы логарифмических преобразователей соединены с соответствующими входами блока контроля четности, выход которого подключен к вторым выводам второго и четвертого масштабных резисторов, 25 второй вывод первого токоограничительного резистора соединен с иннертирующим входом. первого операционного усилителя, второй вывод второго токоограничительного резистора соединенс инвертирующим входом второго операционного усилителя, эмиттер первогоусилительного транзистора соединен спервым выводом антилогарифмирующегоэлемента и через первый двухполюсникс отрицательным сопротивлением подключен к шине нулевого потенциалаэмиттер второго усилительного транзистора соединен с вторым выводом антилогаримирующего элемента и черезвторой двухполюсник с отрицательнымсопротивлением подключен к шине нулевого потенциала, коллектор первогоусилительного транзистора соединен скатодом первого ограничительного диода, к аноду которого подключен катодвторого ограничительного диода и входпреобразователя ток - напряжение,выход которого является выходом логарифмического нычислйтельного устройства анод второго ограничительного диода соединен с коллектором второго усилительного транзистора, информационные входы логарвЬмическихпреобразователей являются входами логарифмического вычислительного уст-ройства.