Логарифмический функциональный преобразователь

О П И С А Н И Е 11 ц 484529ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Реслублинм заявки Гасударственный комите та Министров СССРделам изобретений и открытий Опубликовано 15,09.75. Бюллетень М 34 81.335 (088. Тесленко и В. Д. Циделко евский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революцииОНАЛЬНЬ Изобретение относится к области электро- измерительной техники и может быть использовано при построении децибелметров, устройств для вычисления логарифмов, а также при построении множительно-делцтельных устройств.Известны логарифмические функциональные преобразователи, содержащие источник опорного напряжения, ключи, интегратор, функциональный частотный преобразователь, блок управления, блок сравнения, триггер и счетчик.К недостаткам этих устройств следует отнести значительную временную и температурную нестабильность, а следовательно, высокие требования к интегратору и функциональному частотному преобразователю,Целью изобретения является повышение точности преобразователя при работе в широком температурном диапазоне и улучшение временной стабильности.Эта цель достигается тем, что в устройство введены источники опорных напряжений, один из которых через первый переключатель подключен ко второму входу одного из блоков сравнения, другой - ко второму входу другого блока сравнения и через второй переключатель ко входу функционального частотного преобразователя, а третий источник опорного напряжения соединен с одним цз входов введенного сумматора, выход которого подключен ко входу первого ключа, а другой входсумматора через дополнительно введенныепреобразователь код-напряженце, регистр и5 триггер знака связан с выходом реверсивногосчетчика,Структурная схема логарифмического функционального преобразователя приведена цачертеже.10 В предлагаемом устройстве напряжение К,подведено к одному цз входов переключателя1, выход которого через блок сравнения 2 соединен с блоком управления 3. На другой входпереключателя 1 подается напряжение У о15 от опорного источника 4. Выход источникаопорного напряжения 5 через блок сравнения6 соединен с блоком управления 3, выход которого подключен к ключу 7, интегратору 8,переключателю 9, функциональному частот 20 ному преобразователю 10, ключу 11, реверсивному счетчику 12 и триггеру знака 13, Выходисточника опорного напряжения 5 через переключатель 9 соединен с функциональным частотным преобразователем 10, выход которого25 через ключ 11 ц рсверсцвцый счетчик 12 подключен к триггеру знака 13, Выход триггеразнака сосдицсц с регистром 14, выход которого через преобразователь код-цапряжецце 15подключен к сумматору 16. Второй вход сум 30 матора соединен с источником 17 опорного ца(4) вимо),пряяения, Выход сумматора 16 через ключ 7, интегратор 8 и переключатель 9 связан с функциональным частотным преобразователем 10. Выход интегратора 8 соединен с входами блоков сравнения 2 и 6.Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии переключатель 1 находится в положении 11, переключатель 9 - в положении 1, ключи 7 и 11 закрыты, на выходе преобразователя код-напряжение 15 сигнал равен нулю. На вход блока сравнения 2 подается напряжение со, от опорного источника 4, соответствующее максимальному значению преобразуемого напряжения, а на вход функционального частотного преобразователя 10 через переключатель 9 подается напряжение С/о соответствующее минимальному значению преобразуемого напряжения. При этом на выходе функционального частотного преобразователя 10 - максимальная частота,. К,(1+;,) Го (1) где К 1 - номинальный коэффициент передачи функционального частотного преобразователя 1 О; у 1 - погрешность, вызванная нестабильностью КвПо команде Пуск из блока управления 3 открывается ключ 7, и на вход интегратора 8 через сумматор 16 и ключ 7 подается напрякение ссоот источника 17. На выходе интегратора напряжение Сввизменяется по за- кону(вых: - Кг ( + "Гг)-с 0, (2)где Кг - номинальный коэффициент передачи интегратора 8, 7 г - погрешность, вызванная нестабильностью коэффициента передачи Кг, с - время интегрирования.Это напряжение поступает на входы блоков сравнения 2 и 6. При равенстве напряжений на выходе интегратора и источника опорного напряжения срабатывает блок сравнения 6, фиксируя при этом момент времени При равенстве напряжений на выходе интегратора и источника опорного напряжения 4 срабатывает блок сравнения 2, фиксируя при этом момент времени 1 г При срабатывании блока сравнения 6 через блок управления 3 открывается ключ 11, а при срабатывании блока сравнения 2 кспоч 11 возвращается в исходное состояние, т. е. ключ 11 открыт в течение времениИ=1, - 1, =-. (5)о, Кг (1+ а)За этот промежуток времени на вход реверсивного счетчика 12 через ключ 11 поступают импульсы с выхода функционального частотного преобразовагеля с часготой ),. При этом общее количество импульсов, поступивши.; на реверсивный счетчик, равно5 Л - К (1+ )С-О, Кг (1 - сг)- погрешность, вызванная нестабильностью коэффициентов передачи К 1 и Кг. Реверсивный счетчик 12 работает в режимевычитания, а его емкость выбрана равнойЛс, - .: а (7)К,т. е. соответствует ном и и аль ны м коэффициентам передачи Кс и Кг. Поэтому при 7(0 в конце времени М в реверсивном счетчике 12 25 останется число Лс, .а -К,т. е, Хз пропорционально погрешности у.При у)0 за время Ю полностью списываК,ется Юг=а - , реверсивный счетчик 12 переКгходит через нуль. При этом срабатывают триггер знака 13 и далее реверсивный счетчик 12в режиме сложения. В результате в нем записывается число 40 причем опрокидывание триггера знака 13 свидетельствует о том, что погрешность у)0.После окончания промежутка времени Жблок управления вырабатывает команду, по которой информация из реверсивного счетчи ка 12 и триггера знака 13 переписывается врегистр 14. В результате на выходе преобразователя код-напряяение 15 устанавливается напряжение, пропорциональное погрешности у и соответствующее ей по знаку, При этом ко эффициент преобразования преобразователякод-напряжение Кз выбран таким образом, чтобы выполнялосьсловие с,спкн с о,К,Л, Со, а - К (10)КгПри а К,=1 (что вполне осущестК,Кг 60Спкн =- ссог (1 1)В результате на выходе сумматора устанавливается напряжениеЬ.Го, + Гпкн. Ьо., + Ьо,; Уо,(1+ ). (12) 65 На этом заканчивается такт калибровки,)(1 п 1 выражение значение Подставляя в этои Г 2 получают Во втором такте по команде с блока управления 3 переключатель 1 переводится в положение 1, а переключатель 9 - в положение 11, Интегратор 8, реверсивный счетчик 12 и триггер знака 13 устанавливаются в исходное состояние. При этом на вход блока сравнения 2 поступает напряжение У а на вход функционального частотного преобразователя 10 - напрякение с выхода интегратора 8.По команде с блока управления открывается ключ 7 и напряжение У поступает на вход интегратора 8, на выходе которого напряжепие изменяется по закону(выхКа(1+ Г г) ( . (13) Это напряжение поступает на вход функционального частотного преобразователя, частота на выходе которого обратно пропорциональна Ух, т. е.(14)У К 2(2)(фгПренебрегая членами второго порядка малости, получают- кц, (15) Подставляя в уравнение (15) зпачснне У из выражения (12), получают К,КаГоКогда напряжение на выходе интегратора 8 достигает напряжения Уо срабатывает блок сравнения 6 и через блок управления 3 открывает ключ 11, а когда напряжение на выходе интегратора достигает уровня Е/ сраоатывает блок сравнения 2 и через блок управления 3 закрывает ключ 11, В результате ключ 11 открыт от момента временио,д:(Кг+ а) до момепта времениУ,.К 22) В результате в реверсивном счетчике 12 записывается число При Уо принятом за единицу, получаютО т. е. полученное число прямо пропорционально значению логарифма от входного напряжения. При этом результат не зависит от песта бильности коэффициентов преобразования интегратора 8, функционального частотного преобразователя 10 и источника 17 опорного напряжения. Требования к корректирующей цепи, которая состоит из регистра 14 п преобра зователя код-напряжение 15, незначительны.Корректировка может производиться как перед каждым циклом преобразования, так п периодически по командам с блока управления по определенной программе, а также по 25 командам оператора. Предмет изобретения 30 Логарифмический функциональный преобразователь, содержащий блоки сравнения, первые входы которых связаны с выходом интегратора, источник входного сигнала, подключенный через первый переключатель ко 35 второму входу первого блока сравнения, блокуправленпя, входы которого соединены с выходамп блоков сравнения, а выход - с управляющими входамп ключей, один из которых через интегратор п второй переключатель 40 связан со входом функционального частотногопреобразователя, а другой включен между выходом функционального частотного преобразователя и входом реверсивного счетчика, а управляющие входы переключателей соедпне ны с блоком управления, отличающийсятем, что, с целью повышения точности и временной стабильности преобразования, в него введены источники опорных напряжений, один из которых через первый переключатель под ключен ко второму входу первого блока сравнения, другой - ко второму входу второго блока сравнения п через второй переключатель - ко входу функционального частотного преобразователя, а третий источник опорного 55 напряжения соединен с одним из входов введенного сумматора, выход которого подключен ко входу первого ключа, а другой вход сумматора через дополнительно введенные, соединенные последовательно преобразова тель код-напряжеппе, регистр и триггер знакасвязан с выходом реверсивного счетчика.484529 Составитель С, Белан Корректор Л. Степанова Техред 3. Тараненко Редактор Е. Семанова Типография, пр. Саитнова, 2 Заказ 3205/16 Изд. Ме 1804 Тираж 679 Подписное Ц 1-1 И 11 ПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам. изобретений и открытий Москва, К, Раушская наб., д. 4,5