Генератор логарифмической функции

Союз СоеетскихСоциалистическихРеспублик ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ) Дополнительное к авт. свид-ву2) Заявлено 25.12.76 (21) 2433525 Д 8-2(5 )М, Кл, 6 06 6 7/24 с присоединением заявки М Гкуддрствеаых СССР ае делам изобретений н открытии(088.8) летень М 5 Дата опубликования описа 2.80(72) Автор изобретени 10. П, .Сердюков 2) Заявител 4) ГЕНЕРАТОР ЛОГ 4 РИФМИЧЕСКОЙ ФУНКЦИИ Изобретение относится к области электричес. ких вычислительных устройств и может быть использовано в вычислительных машинах.Одно из известных устройств, предназначенных для генерирования логарифмической функции содержит генератор прямоугольных импульсов, компаратор, интегратор 11Это устройство имеет низкую точность воспроизведения логарифмической функции. Наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению является генератор логарифмической функции, мдержащий генератор пилообразного напряжения, к входу которого подключен хронизатор, соединенные последовательно компаратор, ключевой элемент, зарядноразрядный блок, выход которого подключен ко входу накопительного элемента, повторитель напряжения, выходной интегратор;, источник опорного напряжения, к вйходу которого подключен делитель напряжения 2).Это устройство также имеет сравнительно невысокую точность работы.Целью изобретения - повышение точности. Предложенное устройство отличается от из. вестных тем, что в него введены перемножитель и блок задержки, вход которого соединен с выходом хронизатора, а выход подклю. чен ко входу запуска выходного интегратора, сигнальный вход которого соединен с выходом повторителя напряжения и с одним вхо. дом перемножителя, другой вход которого присоединен к выходу генератора пилообразного напряжения, ко входам компаратора подключены выходы соответственно перемножителя и делителя напряжения, вьход накопитель. ного элемента соединен со входом повторите. ля напряжения, выход источника опорного напряжения подключен к дополнительным вхо. дам генератора пилообразного напряжения и повторителя напряжения.Функциональная схема предложенного генератора логарифмической функции изображена на чертеже, где обозначены хронизатор 1, источник опорного напряжения 2, генератор пи лообразного напряжения 3, перемножитель 4, делитель напряжения 5, комларатор 6, ключевой элемент 7, зарядно-разрядный блок 8, на.(9)3 71441 кдпительный элемент 9, повторитель напряжения 10, блок задержки 11, выходной инте гратор 12.Устройство работает следующим образом.До момента поступления импульса запуска с хронизатора 1 на выходах генератора пило. образного напряжения 3, зарядно-разрядного блока 8, наконительного элемента 9, выходно" го интегратора 12 и повторителя напряжения 10 напряжение равно "нулю,1 ОВ момент поступления аапускаюшего импульса с хронизатора 1 на выходе генератора пи. лообразного напряжения 3 формируется напряжение: оОз=т тЭгде Оз - напряжение на выходе генератора пилообразного напряжейия;Ео - напряжение источника опорного на.пряжения 2;Тэ - постоянная времени времязадающейцепи генератора пилообразного напряжения 3,Выходное напряжение выходного интеграто.ра 12 за время действия импульса с хронизатора 1:2Г.1 а С " р)12 о.где 0,1 - выходное напряжение выходного ин.тегратора 12;С, з - зарщщая емкость выходного интегратора 12;1 зар - зарядный ток.Учтем, что:"Вд (3)Ъс 1 Р йгде Овх(т) - напряжение сйгнала, поступающее .на сигнальный вход выходногоинтегратора 12;. То есть зарядный ток является функцией40времени.Тогда выражение (2) можно записать с уче.том выражения 13) какОи а с ГЦЬ)а С)112 12 35Таким образом, напряжение выходного интегратора 12, т. е. его форма и параметры, опре. деляются напряжением, поданным иа сигнальныйвход, а длительность - действием импульса управления от хронизатора 1,50Для определения закона изменения напряжения в цепи сигнального входа выходного интегратора 12 рассмотрим процесс его формирования,6 где О- выходное напряжение перемножите.ля 4; О,о - выходное напряжение повторителянапряжения 10. С учетом выражения (1) запишем:о 04 = 01 о т, (6)3Выходное напряжение перемножителя 4 подается на вход компаратора 6, на выходе кото,рого напряжение может принимать значения: Оа = О, пРи 04 = Епорпор +Е, при 04 ) Епоп)-Е, пРи 04 ( Епор , где Оа - выходное напряжение компаратора 6; +Е -Е Е; -Е, 0 - значения выходного напряже. ния компаратора 6 в зависимости от соотношения входного сигнала с порогом сравнения. В ыходное напряжение компараторов через ключевой элемент 7 управляет зарядно-разрядным блоком 8, на выходе которого включен накопительный элемент 9, таким образом, что при выходном напряжении перемножителя 4, большем порога срабатывания компаратора 6(см, выражение (7), напряжение на накопительном элементе 9 уменьшается вследствие его разряда через эарядно-разрядный блок 8. При выходном напряжении перемножителя 4 меньшем порога срабатывания компаратора 6, напряжение на накопительном элементе 9 уве. личивается благодаря заряду через зарядно-разрядный блок 8. При равенстве выходного на. пряжения перемножителя 4 величине порога срабатывания компаратора 6 напряжение нанакопительном элементе 9 остается постоянным. Вышесказанное можно записать в виде: 09 = Ео 11-ехр(- в )3, при Оа ( 0т 09= О = Сопат, при Оа = 0 щ Ор = О ехр (- о ), при Оа ) 0Т 918) где Од - напряжение на накопительном элементе 9; Т 9 - постоянная в ремени зарядно-разряд.,ного блока 8;то - момент времени сравнения.У1 апряжение на выходе повторителя напряжения 10 1 эавно нядряжению на накопительном элементе 9.С учетом этого и выражений (6) и (8) можно записать:Выходное напряжение генератора пилообраэ.55,ного напряжения 3, описываемое вйражением1), поступает на вход перемножителя 4 и наего выходе формируется сигнал;04 010 03 (я Иэ вышесказанного следует, что перемножи. тель 4, компаратор 6, ключевой элемент 7, зарядно. разрядный блок 8 с накопительным элементом 9, повторитель напряжения 10 - черезпРР ъ (11)10 ЕФК 15О 1 о (12) .теорО)ЕоС учетом того, что с выхода повторителя напряжения 10 поступает напряжение на сигнальный вход выходного интегратора 12 и, имея в виду выражение (4), можно записать:К Ю, Кгде Т 1, - постоянная времени выходного интегратора 12.Выражение (14) можно записать в виде;Овых = 012 = т 1 пг,(61 Где,е: ПОИ Ъ. КЕ ТТ Г,(16).ЗОТаким образом, при поступлении импульса запуска от хронизатора 1, на выходе повтори теля напряжения 10 установится напряженйе за времяе определяемое постоянной времени зарядно-разрядного блока 8. Постоянная времени этого блока выбирается малой, так как в ма мент появления запускающего импульса напряжение на выходе повторителя напряжения 1 О равно нулю и напряжение на выходе генератора40 пилообразного напряжения 3 также равно нулю. Таким образом, выходное напряжение перемножителя 4, определяемое выражением (б), будет равно нулю, т. е, меньше порогового. на. пряжения.,В этом случае на выходе компаратора б по. явится напряжение, воздействующее на заряд. но.разрядный блок 8 таким образом, что нако. пительный элемент 9 быстро зарядится, так как50 постоянная времени зарядно.разрядного блока 8 значительно меньше постоянных времейи выходного интегратора 12 и генератора пилооб. разного напряжения 3. Затем при росте напря. жения на выходе генератора пилообразного напряжения 3 по закону, определяемому выражением (1), напряжение на выходе повторитейяили 5 71441 обратную связь с выхода повторителя напряже. ния 10 на вход перемножителя, 4, образуют замкнутую систему регулирования и поэтому в такой системе напряжение на выходе перемножителя 4 будет поддерживаться постоянным и равным пороговому напряжению, т. е.ЕоЕпор = О 4 = - . + Оо = Согат (101Таким образом, напряжение на выходе повторителя напряжения 10 будет изменяться по за. 10 кону б 6йапряжения 10 будет изменяться по закону, в соответствии с выражением (15).Использование данного принципа форми 1 йва. ния сигнала, закон изменения которого имеет логарифмический характер, позволяет получить выражение идеальной математической записи ло. гарифмического закона.При равенстве постоянных времени генерато ра пилообразного напряжения 3 и выходного интегратора 12 выражение (1 б) принимает вид;Епррт прр Ю)Еои не зависит от нестабильности напряжения ис. точйика опорного напряжения 2, так как величина коэффициента по выражению (17) зави сит только от отношения указанныхнапряжений,Варьирование величины коэффициента т (17)позволяет менять скорость нарастания выходного напряжения при сохранении высокой точности моделирования логарифмического закона,Формула изобретения/Генератор логарифмической функции, содер.жащий генератор пилообразного напряжения ковходу которого подключен хронизатор, соеди.пенные последовательно компаратор, ключевойэлемент, зарядно-разрядный блок, выход которого подключен ко входу накопительного элемента, повторитель напряжения, выходной интегратор, источник опорного напряжения, к выхо.ду которого подключен делитель напряжения;отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены перемножитель иблок задержки, вход которого соединен с выходом хронизатора, а выход подключен к входузапуска выходного интегратора, сигнальныйвход которого соединен с выходом повторите.ля напряжения и с одним входом перемножителя, другой вход которого присоединен к выходу генератора пилообразного напряжения, ковходам компаратора подключены выходы соот.ветственно перемножителя и делителя напряже.ния, выход йакопительного элемента соединенсо входом повторителя напряжения, выход источника опорного напряжения подключен к дополнительным входам генератора пилообразно.го напряжения и повторителя напряжения.Источники информации,принятые во вниманиепри экспертизе1, Патент США У Зб 48043, кл. 235 - 197,1972,2, Авторское свидетельство СССР Мо 450190,кл. 6 06 6 7/24, 1973 (прототип),