Устройство широкодиапазонного логарифмического аналого цифрового преобразования

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнаСоцналнстнческнхРеспубпнк 1900440(51 М в( з с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/17 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий" (088.8) Опубликовано 230182 Бюллетень йо 3Дата опубликования описания 230182 В.Е.Ямный, Ю.И,Белоносов, Б.М.Бороздини А.И.ИльянокБелорусский ордена Трудового Красного Знамени государственныйуниверситет им. В.И.Ленина и Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным пройэвсщством.,арф, Ващцусскомордена Трудового Красного Знамени государственном университетеим. В.И.Ленина(54) УСТРОЙСТВО ЮРОКОДИАПАЗОННОГО ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ Изобретение относится к областиавтоматики и.измерительной техники.Известен быстродействующий аналого-циФровой преобразователь с логарифмической характеристикой, содержащий и-каскадный усилитель, выходыкоторого подключены к и+ 1 устройствам выборки и хранения 1).Однако такой преобразователь достаточно сложен, так как требуети + 1 устройство выборки и хранения,Известен аналого-цифровой преобразователь, содержащий блок амплитуднойсвертки, в виде и-каскадного усили-теля, на выходе которого включен уз 15кодиапазонный аналого-циФровой преоб"разователь, а на входе - набор компараторов 2) .Однако такое устройство не позво-.ляет получить логарифмическог пре-образования.Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей,Поставленная цель достигается тем,го в устройстве широкодиайаэонного с 25логариФмического аналого-циФровогопреобразования, содержащем компарагоры, дешифратор, и-каскадный усилитель узкодиапазонный логарифьщческий аналого-цифровой преобразователь,ЗОЮ введены выпрямитель блок выборкий хранения, вычитательт два ключа,элемент ИЛИ, Фиксирующие триггеры,злемент четности, инвертор, причемпервые выходы каждого каскада и-каскадного усилителя подключены к первым входам соответствующей пары компараторов, выходя которых через соответствующие элемент ИЛИ и Фиксирующий триггер подключены к соответствующим входам дешифратора и элементачетности, выход которого соединен суправляющим входом первого ключа,а через инвертор " с управляющим входом второго ключа,при этом выход икаскадного усилителя через выпрямитель подключен к первому входу блокавыборки и хранения, выход которогоподключен к первому входу вычитателя,и через второй ключ - ко входу уэкодиапаэонного логарифмического аналогоцифрового преобразователя, второйвход вычитателя подключен к шине первого источника опорного напряжения,а его выход через первый ключ подключен ко входу узкоднапазонного логарифмического аналого-циФрового преобразователяпричем выходы дешифратора соединены с шинами выхода кодастарших разрядов, а выходы узкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразователя соединены сшинами выхода кода младших разрядов,при этом вторые входы компараторовподключены соответственно ко второмуположительному и третьему отрицательному источникам опорных напряжений,а вторые входы фиксирующих триггерови управляющий вход блока выборки ихранения соединены с шиной синхрониз ации. 10На фиг.1 приведена блок-схемаустройства широкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразования.; на фиг.2 - .амплитуднаяхарактеристика и-каскадного усилителя с амплитудной сверткой,Устройство содержит шину 1,источника входного сигнала и-каскадныйусилитель 2 включающий каскады 3-1 З-п,усииители-ограничители 4-1-4-и,линейные усилители 5-1-5-и, сумматоры 6-1-6-п, компараторы 7-1"7-и, элементы ИЛИ 8-1-8-п, фиксирующие триггеры 9-1-9-п, элемент 10 четности,дешифратор 11, выпрямитель 12, блОк13, выборки и хранения, вычитатель 14ключи 15.и 16, узкодиапазонный логарифмический аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17,инвертор 18,соответ.ственно шины второго положительногои третьего отрицательного источника19 и 20 опорного напряжения, шину21 синхронизации, шину 22 первого источника опорного напряжения.Устройство работает следующимобразом. 35При изменении входного сигналаот 11,П до Цм.ща напряжение навыходе й-каскадного усилителя с амплитудной сверткой изменяется (фиг.2)1при этом компараторы 7-1 - 7-и опре Оделяют тот участок, в пределах которого в данный момент времени находится преобразуемый сигна.". При преобразовании двухполярных сигналов навыходе компараторов включают элементы ИЛИ 8-1 - 8-и, а на соответствующие вторые входы компараторов 7-17-и подают напряжение от источников19 и 20 положительного и отрицательного опорных напряжений. Для устранения неопределенности считывания скомпараторов 7-1 - 7-и включаютфиксирующие триггера 9-1 - 9-и.Когда число сработавших компараторов7-1 - 7-и - четное (."Од число четное ), это означает, что преобразуемый сигнал находится на участке амплитудной характеристики усилителя 2с положительной крутизной (ав,сй),при этом на выходе элемента четностилогический нуль. Когда число срабо 60тавших компараторов 7-1 - 7-и- нечетноеу то преобразуемый сигнал находится на участке амплитудной характеристики с отрицательной крутизнои( Ьс,йе), при этом на выходе элемен та четности - логическая единица. Спомощью дешифратора 11 единичный кодсостояния триггеров 9-1 - 9-и преобразуется в двоичный код, и на выходепоявляется информация старших разрядов кода преобразуемого сигнала.Таким образом, определяется грубоезначение преобразуемого сигнала впределах одного участка формируемойхарактеристики усилителя 2 с амплитудной сверткой. Один из вариантовусилителя с амплитудной сверткойсодержит и-одинаковых каскадов3-1 - З-и, которые в свою очередьсодержат усилители-ограничители 4 скоэффициентом передачи на линейномучастке Ко, линейный усилитель 5 исумматор 6. При этом при формировании участка с положительной крутиз-,ной коэффициент передачи каскада3 равен к - 1, а при формированииучастка с отрицательной крутизнойкоэффициент передачи каскада 3 ра".вен - 1. Для и-каскадного усилителя2 коэффициент передачи на участкеаЬ (фиг.2)размен(К - 1)на участкеЬс (- (1 с, - 1)" ,на участке е -(%Сигнал с выхода усилителя 2 преобразуется в однополярный сигнал с помощью выпрямителя 12 с целью упрощенц 9дальнейшего преобразования,и по син"хроимпульсу блок 13 выборки и храненцЯзапоминает мгновенное значение выпря 111 ленного сигнала. Если мгновенное эначФние сигнала находится на участках положительной крутизны амплитудной харак-теристики усилителя 2 сигнал свыхода блока 13 выборки и храненияпроходит через ключ 16 на вход уэкодиапазонного логарифмического преобразователя 17 так как в этом случае на выходе элемента 10 четностилогический нуль, а на выходе инвертора 18 - логическая единицаключ15 разомкнут, а ключ 16 замкнут. Уэкодиапазонный логарифмический АЦПпреобразует сигнал, находящийся впределах одного участка аЬ, Ьс, сйи т.д.более точно, чем это осуществляют компараторы 7-1 - 7-иуэкодиа-пазонный логарИфмический АЦП 17 имеетшкалу, Определяемую из соотношенияц- О, (1+6)Сгде Ц - преобразуемый сигнал;0 ," мйнимальное напряженйе напивходе преобразователя 17,равное Бэы, (фиг. 2),О- относительная погрешностьпре образов ани я,М - цифровой эквивалент, предстаюрщньИ, например двоичным кодом.Если мгновенное значение сигналанаходится на участках отрицательной крутизны, то в этом случае ключ15 замкнут, а ключ 16 - разомкнут,сигнал на выходе вычитателя 14 рав900440 ф Е - Ц п - иЕогде Е - ф+ 11 ьфф,п, напряжение на шине первого источника 22 опорного напряжения , и к узкодиапазонному АЦП 17 подведено напряжение, собтветствующее логарифмической шкале входного сигнала. 5таким образом, с помощью предлагаемого устройства удается преобразовывать сигналы в широком динамическом диапазоне и о логарифмическим законом преобразования для двухполяр 1 О ных входных сигналов и тем саьым расширяются функциональные возможностиформула изобретения15 Устройство широкодиапазонного логарифмического аналого-циФрового преобразования, содержащее компараторы, дешифратор, и-каскадный усилитель, узкодиапазонный логарифми О ческий аналого-цифровой преобразователь, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, введены выпрямитель, блок выборки и хранения, вы читатель, два ключа, элемент ЙЛИ, фиксирующие триГгеры, элемент четности, инвертор, причем первые выходи каждого каскада и-каскадного усилителя подключены к первым входам ЗО ,соответствующей пары компараторов, выходы которых через соответствующие элемент ИЛИ и Фиксирующий триггер подключены к соответствующим входам дешифратора и элемента четности, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа,а через инвертор с управляющим входом второго ключа, при этом выход,-каскадного усилителя через выпрямитель подключен к первому входублока выборки и хранения, выход:которого подключен к первому входувычнтателя и через второй ключко входу узкодиапазонного логарифми"ческого аналого-цифрового преобразователя, второй вход вычитателя подключен к шине первого источникаопорного напряжения, а его выходчерез первый ключ подключен ко входуузкодиапазонного логарифмическогоаналого-цифрового преобразователя,причем выходы дешифратора соединеныс шинами выхода кода старших разрядов, а выходы узкоднапазонногологарифмического аналого-циФровогопреобразователя соединены с шинамивыхода кода младших разрядов, приэтом вторые входи компараторов подключены соответственно ко второмуположительному и третьему отрицательному источникам опорных напряже"ний, а вторые входы фиксирующихтриггеров и управляющий вход блокавыборки и хранения соединены с шинойсинхронизации,Источники информации,принятые во внимание при экспертизефйриборы и техника эксперимента, 1979, 9 1, с.79-82.2. "Автометрияф, 1978, В 4,с.50-58.,900440 фю.8 елъ Л.Беляева Тепер Корректор М. Демчнк Состави Техред едактЛу тная, 4 Филиал ППП ф фПатентф ф, г.узтород 12204/74 Тиран 953 Подписное ВНИИПИ Государственного коввтета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва Ж 35Уауюская наб., д,4