Логарифмический аналого-цифровой преобразователь

ФОй ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ Соизз СоветскихСоциалистическихРеспублик 1 752370 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУво делам изобретений и открытий(2) А вторы изобретения П. М. Сопрунюк и А. А. Пац физико-механический институт АН Украинской ССР1Изобретение относится к функциональным преобразователям электрических сигналов и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах,Один из известных функциональныхпреобразователей аналоговых сигналовсодержит интегратор, ключевые элементы, компаратор, генератор тактовых сигналов, блок управления, блок цифровойиндикации 1 .Это устройство характеризуется от 0носительно низкой точностью функционального преобразования сигналов,Наиболее близким к предлагаемому является логарифмический аналого-цифро 15вой преобразователь, содержащий усилительный блок, инвертирующий вход которого через шунтирующий ключевой элемент соединен с шиной нулевого потенциала, вход устройства через последовательно соединенные входной ключевойэлемент и масштабирующнй резистор подключен к инвертирующему входу усилительного блока, между неинвертирующим входом которого и шиной нулевого потенциала включен запоминающий элемент, между инвертирующим входом и выходом усилительного блока подключены интегрирующий конденсатор, а также соединенные последовательно разрядный резистор и разрядный ключ, выход усилительного блока присоединен к одному входу компаратора, другой вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход компаратора подключен ко входу триггера, а через ключевой элемент обратной связик неинвертирующему входу усилительного блока, выход триггера присоединен ко входу блока цифровой индикации, выход генератора тактовых сигналов подключен ко входу блока управления, первый выход которого соединен с управляющим входом входного ключевого элемента, второй выход блока управления подключен к допол нительному входу блока цифровой индикации (2.Это устройство имеет невысокую точность работы из- за погрешности, вызван752370рующей цепи, образованной масштабирующим резистором 14 и интегрирующимконденсатором 16.В следующем такте работы устройст 5ва такте преобразования, сигналами сблока 10 управления размыкается входной ключевой элемент 1, шунтирующийключевой элемент 2 и ключевой элемент3 обратной связи остаются в разомкну 10 гом состоянии, триггер 8 устанавливает.ся в исходное состояние, а разрядныйключевой элемент 4 замыкается. Навыходе усилительного блока 5 формируется убывающее напряжение экспоненци 15 альной формы, определяемое разрядоминтегрирующего конденсатора 16 черезразрядные резистор и ключевой элемент15 и 4,3ной ложным срабатыванием компараторапри малых значениях выходного напряжения интегрирующего узла.Цель изобретения - повышение точности работы.Поставленная цель достигается тем,что в него введены модулятор и генератор опорной частоты, вход которого соединей с выходом блока цифровой индикации, выход генератора опорной частотычерез модулятор подключен к дополнителному входу усилительного блока, третийвыход блока управления присоединен куправляющим входам шунтируюшего ключевого элемента и ключевого элемента.обратной связи, четвертый выход блокауправления подключен к управляющемувходу разрядного ключевого элемента ивторому входу триггера,функциональная схема логарифмического аналого-цифрового преобразователяизображена на чертеже.Устройство содержит входной ключевой элемент 1, шунтирующий ключевойэлемент 2, ключевой элемент 3 обрат- )5ной связи, разрядный ключевой элемент4, усилительный блок 5, компаратор 6,запоминающий элемент 7, триггер 8,блок 9 цифровой индикации, блок 10управления, генератор 1 1 тактовых сиг- з 0налов, модулятор 12, генератор 13 опорной частоты, масштабируюший резистор14 разрядный резистор 15, интегрирую)ший конденсатор 16, вход 17 устройства.Устройство работает следующим образом.Цикл работы устройства разбит на четыре равных по времени такта, определяемых блоком 10 управления, который посигналам генератора 11 тактовых сигналов в определенной последовательностиформирует сигналы урравления, подаваемые на связанные .с ним функциональныеблоки. 45В такте измерения входной сигнал, со входа 17 устройства через замкнутый входной ключевой элемент 1 поступает на вход усилительного блока 5, и интегрируется на интегрирующем конденсаторе50 16. При этом шунтируюший ключевой элемент 2, ключевой элемент 3 обратной связи и разрядный ключевой элемент 4 разомкнуты. Интегрирующий конденсатор 16 заряжается до напряжения, вели 55 чина которого прямо пропорциональна величине входного сигнала устройства, вре дени такта измерения и обратно пропорциональна. постоянной времени интегриНапряжение на интегрирующем конденсаторе 16 убывает до нулевого уровня; при этом на выходе компаратора 6формируется нарастающее автоколебательное напряжение, Амплитуда выходногонапряжения компаратора 6 и время достижения его максимального значениязависит от величины выходного напряжения усилительного блока 5, Триггер 8отмечает начало генерации выходногонапряжения компаратора 6 и конец преобразования, Длительность импульса навыходе триггера 8 соответствует началуи концу преобразования и пропорциональна произведению постоянной времени разрядной цепи, образованной разрядным резистором 15 и интегрирующим конденсатором 16 на логарифм от выходного напряжения усилительного блока 5 (интегрирующего узла).Блок 9 цифровой индикации регистрирует результат преобразования. При работе устройства в такте компенсации блок 10 управления формирует сигналы, согласно которым входной ключевой элемент 1 и разрядный ключевой элемент 4 разомкнуты, а шунтирующий ключевой элемент 2 и ключевой элемент обратной связи 3 замкнуты, На запоминающем элементе 7 происходит запоминание напряжения дрейфа нуля усилительного блока 5 и компаратора 6 сточностью до произведения их коэффициентов усиле ния (передачи).В такте измерения из общего напряжения (измеряемое напряжение плюс . напряжение дрейфа) вычитается напряже-, ние дрейфа нули.5 7523В четвертом такте работы устройства,подготовительном такте, устанавливаетсяв исходное состояние блок 8 цифровойиндикации,При больших значениях сигнала навходе 17 устройства увеличивается время преобразования и время близкого расположения около нуля хвоста экспоненциального убывающего напряжения на выходе усилительного блока 5. 1 ОПри таких значениях входного сигналагенератор 13 опорной частоты через модулятор 12 осуществляет подмодуляциювыходного напряжения усилительного блока 5. Вследствие этого уменьшается вероятность ложного срабатывания компаратора 6, т. е. уменьшается погрешностьлогарифмического преобразования входного сигнала.Таким образом, предлагаемый логарифмический аналого-цифровой преобразователь обладает более высокой точностьюработы,25формула изобретенияЛогарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий усилительный блок, инвертирующий вход которого ЗО через шунтирующий ключевой элемент соединен с шиной нулевого потенциала, вход устройства через последовательно соединенные входной ключевой элемент и масштабирующий резистор подключен к 35 инвертирующему входу усилительного блока, между неинвертирующим входом которого и шиной нулевого потенциала включен запоминающий элемент, между инвертирующим входом и выходом усили- ф 70 6тельного блока подключены интегрирующий конденсатор, а также соединенныепоследовательно разрядный резистор иразрядный ключевой элемент, выход усилительного блока присоединен к одномувходу компаратора, другой вход которого соединен с шиной нулевого потенциала,выход компаратора подключен ко входутриггера, а через ключевой элемент обратной связи - к неинвертирующему входу усилительного блока, выход триггераприсоединен ко входу блока цифровой индикации, выход генератора тактовых сигналов подключен ко входу блока управления, первый выход которого соединен суправляющимвходом входного ключевогоэлемента, второй выход блока управленияподключен к дополнительному входу блокацифровой индикации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности работы, в него введены модулятор игенератор опорной частоты, вход которого соединен с выходом блока цифровойиндикации, выход генератора опорной частоты через модулятор подключен к дополнительному входу усилительного блока,третий выход блока управления присоединен к управляющим входам шунтирующегоключевого элемента и ключевого элемента обратной связи, четвертый выход блока управления подключен к управляющему входу разрядного ключевого элементаи второму входу триггера .Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Цифровые электроизмерительныеприборы. Под ред. Шлянндина Н, М. М.,Энергия, 1972, с. 161-164, рис. 3-1,2, Электроника, Мнр, 1973,й 14, с. 57-58 прототип).ектор 750/9 Тираж 751 По ЦНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская набд.акаэ дписноеССР илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,