Логарифмический аналого-цифровойпреобразователь

О П И С А Н И Е вз 66 з 7ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическикРеспублик(22)Заявлено 04.0779 (21) 2792334/18-24с присоединением заявки Рй(5)М. Кл,6 06 6 7/24 0 06 1 3/00 Гооударстовииый комитат СССР ао делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования ойнсанип 09 06. 81 С, К. Кузовкин и А. А. ПацСпециальное конструкторско-технологически-бюро-"Физика.=.1 .механического института АН Украинской ССР(54)ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ АНА 310 ГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к преобразователям электрических сигналов по логарифмическому закону и может быть использовано в аналоговых вычислительных машинах.Известно устройство, предназначенное для логарифмического аналогоцифрового преобразования сигналов, содержащее генератор экспоненциального напряжения, компаратор, триггер и схему цифрового преобразования 1 11.Это устройство обладает низкой точностью преобразования сигналов,Из известных устройств аналогичного назначения наиболее близким к изобретению является логарифмический аналого-цифровой преобразователь, (АЦП), содержащий соединенные последовательно усилитель, компаратор, одновибратор и блок цифровой индика" ции, между инвертирующим входом и выходом усилителя включен интегрирующий конденсатор, инвертирующий вход уси-лителя через соединенные последова,тельно первый ключ и масштабный резистор подключен ко входу логарифмического АЦП, между инвертирующим входом и выходом усилителя включены соединенные последовательно разрядныйрезистор и разрядный ключевой элемент, инвертирующий вход усилителячерез второй ключ подключен к шиненулевого потенциала, неинвертирующийвход через запоминающий элемент - кшине нулевого потенциала, выход компаратора через третий ключ соединенс неинвертирующим входом усилителя,генератор опорной частоты, первыйвыход которого через модулятор подключен к дополнительному входу усилителя, второй выход - ко второму входублока цифровой индикации, выход компаратора подключен к управляющим входам модулятора и разрядного ключевогоэлемента, выход генератора тактовых;импульсов соединен со входом блокаподключен К управляющему входу первого ключа и к дополнительному управ 1 ляющему входу разрядного ключевого элемента, второй выход блока синхронизации присоединен к управляющим входам второго и третьего ключей, третий выход блока синхронизации соединен с третьим входом блока цифровой индикации, источник опорного напряже. ния 21,10Это устройство характеризуется малой линейностью преобразования и ограниченной чувствительностью.Целью изобретения является повышение чувствительности и увеличение 5 линейности преобразования.Предложенный логарифмический АЦЛ отличается от известного тем, что в . него введен коммутатор, выход которого соединен со вторым входом компаратора, первый информационный вход - с источником опорного напряжения, а второй информационный вход -с шиной нулевого потенциала,а управляющий вход коммутатора - с первым выходом блока 25 синхронизации. Функциональная схема предложенного логарифмического АЦП изображена на чертеже.30Он содержит масштабный резистор 1, первый, второй и третий ключи 2,3 и 4, разрядный резистор 5, интегрирующий конденсатор 6, усилитель , запоминающий элемент 8, разрядный ключе 35 вой элемент 9, модулятор 10, компаратор 11, коммутатор 12, генератор опорной частоты 13, одновибратор 14, блок цифровой индикации 15, генератор тактовых импульсов 16, блок синхрониза 40 ции 1, источник опорного напряжения18 и шину нулевого потенциала 19.АЦП работает следующим образом.Цикл работы АЦП состоит из трех равных по времени тактов.В первом такте преобразования сигналами с блока синхронизации 17 разомкнуты второй и третий ключи 3 и 4,замкнут первый ключ 2, а коммутатор12 установлен в положение, при кото 50ром выход источника опорного напряжения 18 подключен ко второму входу компаратора 11.Входной сигнал с входа 20 черезрезистор 1 поступает на вход усилителя 7 и интегрируется на конденсаторе 6. Последний заряжается до напря жения источника опорного напряжения,18, причем прямо пропорционально величине входного сигнала и обратно пропорционально постоянной времени интегрирующей цепи, образованной резистором 1 и конденсатором 6. При этом разрядный ключевой элемент 9 разомкнут.В момент когда напряжение на конденсаторе 6 (соответственно, на выходе усилителя 7) превысит величину потенциала источника опорного напряжения 18, компаратор 11 своим выходным сигналом одновременно замкнет разрядный ключевой элемент 9, разрешит прохождение сигнала от генератора 13 через модулятор О и установит одновибратор 14 в состояние начала преобразования.Поскольку разрядный ключевой элемент 9 замкнут, то на выходе усилителя 7 формируется убывающее напряжение экспоненциальной формы, определяемое временем разрядка конденсато" ра 6 через резистор 5 и ключевой элемент 9.В момент когда убывающее напряжение на выходе усилителя 7 будет равно или меньше величины потенциала источника опорного напряжения 18, компаратор 11 своим выходным сигналом одновременно разомкнет ключевой элемейт 9 и запретит прохождение сигнала через модулятор О.Поскольку ключевой элемент 9 разомкнут, то снова будет заряжаться конденсатор 6, и все процессы повторятся. Поэтому; на выходе компаратора 11 будет частотная последовательность импульсов, продолжающаяся на протяжении времени первого такта.Частота этой.яоследовательности прямо пропорциональна логарифму преобразуемого входного сигнала и обратно пропорциональна разрядной времени цепи, образованной конденсатором 6 и резистором 5. Одновибратор 14 возвратится в исходное состояние, отмечая конец преобразования в каждый момент повторного замыкания ключевого элемента 9. Время от начала до конца преобразования будет заполнено частотой от генератора 13. Блок цифровой индикации 15 зафиксирует результат преобразования (возможна запись в этом блоке частоты на протяжении всего первого такта),Во втором такте индикации осуществляется индикация результатов в блоке цифровой индикации 15. Блок синхрони5 8366 зации 17 формирует сигналы, которые размыкают ключ 2, ключевой элемент 9, а коммутатор 12 устанавливают в положение, при котором второй вход компаратора 11 оказывается подклю 5 ченным к шине нулевого потенциала 19, Кроме того, замыкаются ключи 3 и 4.На запоминающем элементе 8 происходит запоминание напряжения дрейфа нуля усилителя 7 и компаратора 11 с 10 точностью до произведения их коэффициентов передачи.В такте преобразования из общего напряжения (измеряемое напряжение плюс напряжение дрейфа) вычитается 15 напряжение дрейфа нуля.В подготовительном такте (третий такт) устанавливается в исходное,состояние блок цифровой индикации 15.Таким образом, предложенный лога рифмический АЦП приобретает повышенную чувствительность и линейность преобразования. 25 Формула изобретения Смолов В.Б. и др. "Полупроводниковые кодирующие и декодирующие преобразователи напряжений. И., "Эн 4 Ф гйя", 1967, с.283-285, рис. 3-5,2. Авторское свидетельство по заявке В 2683267/8-24,кл. 6 Обб 7/24, 1978(прототип). Логарифмический аналого-цифровой преобразователь, содержащий соеди- ненные последовательно усилитель, 30 компаратор, одновибратор и блок цифровой индикации, между инвертирующим входом и выходом усилителя включен интегрирующий конденсатор, инвертирующий вход усилителя через соединен- З 5 ные последовательно первый ключ и масштабный резистор подключен ко входу логарифмического аналого-цифрового преобразователя, между инвертирующим входом и выходом усилителя40 включены соединенные последовательно разрядный резистор и разрядный ключевой элемент, инвертирующий вход усилителя через второй ключ подключен к шине нулевого потенциала, неин вертирующий вход усилителя через за- Ф 37 6поминающий элемент присоединен к шине нулевого потенциала, выход коипаратора через третий ключ соединен с неинвертирующим входом усилителя, ге нератор опорной частоты, первый выход которого через модулятор подключен к дополнительному входу усилителя, второй выход генератора опорной частоты присоединен ко второму входу блока цифровой индикации, выход компаратора подключен к управляющим входам модулятора и разрядного ключевого элемента, выход генератора тактовых импульсов соединен со входон блока синхронизации, первый выход которого подключен к, управляющему входу первого ключа и к дополнительному управляющему входу разрядного ключе" вого элемента, второй выход блока синхронизации присоединен к управляющим входам второго и третьего клЮчей, третий выход блока синхронизации соединен с третьим входом блока цифрО вой индикации, источник опорного напряжения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и увеличения линейности Мр 6 образования, в него введен коммутатор, причем выход коммутатора соединен со вторым входом компаратора, первый информационный вход подключен к источнику опорного напряжения, второй информационный вход - к шине нулевого потенциала, а управляющий вхЬдпервому выходу блока синхронизации. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель О. Отрадновредактор Л. утехикаТехрад Е.Каетедевич Корректор С. Швама Заказ 3116 37 Тираж 745 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Кр Раушская наб., д. 4/5Фил ал ППП Патент , г. Ужгород, ул, Проектная, 4и