Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9)ЯО4 (51 7 24 ЕЛЬСТВ ССР4.Р7,Р 78.РЕОБ 1 ЙСТВЛЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМ,Ф СВ(56) Авторское свидетельство424171, кл. С 06 С 7/24, 19 Авторское свидетельство СС В 734747, кл. С 06 С 7/24, 19 Авторское свидетельство СС В 739735, кл. Н 03 К 13/17, 1(54) СПОСОБ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО РАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ДВОИЧН КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩ(57) 1, Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, состоящий в том, что форми руют ряд опорных напряжений, лежащих внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с рядом опорных напряжений, фиксируют количество опорных напряжений ряда, на превысивших выбранное масштабированное значение входного напряжения, и преобразуют это количество в двоичный код мантиссы логарифма, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напря. жения, повышения скорости и точности преобразования, формируют набор напряжений по числу поддиапазонов путем одновременного масштабирования входного напряжения с соответствующими масштабными коэффициентами, каждый иэ которых равен значению показательной функции с основанием, равным основанию логарифма,и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов, сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнения формируют двоичный код характеристики логарифма, в качестве выбранного масштабированного значения входного напряжения принимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые не превысили верхнего граничного значения напряжения рабочего поддиапазона.2. Устройство для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, содержащее группу ключей, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов задержки группы, группу компараторов, первые входы .которых объединены и подключенык выходам ключей группы,выходы компараторов группы подключены к соответствующим входампервого шифратора, источник опорного напряжения, синхронизатор, о т л ич а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения, повышения скорости и точности преобразования, в него введены группа масштабирующих блоков, дополнительная группа компараторов, группа элементов И, второй шифратор и многозвенный делитель напряжения, причем выходы масштабирующих блоков группы подключены к входам соответствующих элементов задержки группы и к первым входам соответ11 б 4 744 ствующих компараторов дополнительной группы, фазоинвертирующие выходы которых. соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, ,лрямые выходы компараторов дополнительной группы подключены к соответствующим входам второго шифратора, прямой выход каждого компаратора дополнительной группы, кроме последнего, подключен к второму входу следующего по номеру элемента И группы, выходы элементов И группы соединены с управляющими входами соответствующих ключей группы, выход .источника опорного. напряжения подключен к вторым входам компараторов дополнительной группы и к входу мно. Изобретение относится к способампреобразования электрического сигнала по логарифмическому законуи может быть использовано в вычис,лительной технике, 5Целью изобретения является рас,ширение диапазона величины входногонапряжения, повышение скорости иточности преобразования.На фиг, 1 изображена диаграмма,поясняющая предложенный способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, на фиг, 2 - .функциональная схема устройства15для логарифмического преобразованиянапряжения в двоичный код.На фиг. 2 обозначены группа масштабирующих блоков 1-1, 1-2,1- Рдополнительная группа компараторов2"1, 2-2,р 2- 1 группа элементов20.задержки 3-1, 3-2 3-р синхро-низатор 4, источник опорного напряжения 5, второй шифратор 6, груп-па элементов И 7-1, 7-2 7-ь,группа. ключей 8-1, 8"2 8-ь,многозвенный .делитель напряжения 9,группы компараторов 10-1, 10-2,1 О"1, .вервы шифратор 11, вход 12,первый и второй выходы 13 и 14,шина логической единицы 15,Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный гозвенного делителя напряжения,выходы которого соединены с вторымивходами соответствующих компараторовгруппы, первый выход синхронизатораподключен к стробирующим входам компараторов дополнительной группы,второй выход синхронизатора подклю,чен к стробирующим входам компараторов группы, входы масштабирующихблоков группы объединены и являются информационным входом устройства, второй вход первого элемента Игруппы соединен с шиной логическойединицы устройства, выходы первого и вто.рого шифраторов являются соответственновыходами младших и старших разрядов выходного двоичного кода устройства. код определяется следующей последовательностью действий.Формируют ряд опорных напряжений, лежащий внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с .рядом опорных напряжений, фиксируют количество опорных напряжений ряда, не превысивших выбранное масштабированнор", значение входного напряжения, преобразуют фиксированное количество опорных напряжений ряда в двоичный код мантиссы логарифма, формируют набор напряжений по числу поддиапазонов путем одновременного масштабирования входного напряжения с соответствующими коэффициентами, каждый из которых, равен .значению показательной функции с основанием, равным основанию логарифма., и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов; сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнения формируют двоичный код характеристики логарифма, в качестве выбранного масштабированного значения входного напряжения принимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые(6) 20 40 не превысили верхнее граничное значение напряжения рабочего поддиапазона.Условия разбивки диапазона вход-, ного напряжения на поддиапазоны, .выбор масштабирующих коэффициентов и опорных напряжений определяются следующим образом.Область функции= 1 о ОХ разбивают на равные поддиапазоны Ь;,где 1 =. 1, 2,- порядковый номер поддиапазона (фиг. 1). Шаг разбивки. на поддиапазоны выбирают равным 1 или2 где р: 1,2,При этом область аргумента разбивается на поддиапаэоны Поддиапазон Ь; выбирают в качестве рабочей зоны второй ступени преобразования.иногда- " (а"Все поддиапазоны, в которых размещается заданный диапазон входного. напряжения масштабируют в рабочий поддиапазон.Масштабный коэффициент вычисляют по формуле:1(1-1) 5 (2)1-Ф71где- порядковый номер масштабируемого поддиапазона,- порядковый номер рабочегоподдиапазона;4 - основание логарифма,Граничные значения напряжений рабочего подциапазона вычисляют по формулам:(О,- О, , .Рабочий поддиапазон в областифункции й = Ь разбивают на 2 д 50равных участка, где 0 - разрядностьвторой ступени преобразования.ьПусть 0 = р шаг разбивки (фиг. 1)при этом в области аргумента 1 рабо.чий поддиапазон Ь разбивается на 55участки: величина участка рабочегоподдиапазонав области аргумента хверхнее граничное значение аргумента Х;нижнее граничное значение аргумента х участ-кив рабочем поддиапазоне нижнее граничное значение аргумента Х в рабочем поддиапазоне ,порядковый номер участкарабочего поддиапазона. Значения опорных напряжений второй ступени преобразования вычисляютея по формуле Устройство для логарифмическогопреобразования напряжения в двоичныйкод работает следующим образом.Входное напряжение со входа 12поступает одновременно на входыгруппы масштабирующих блоков 1-1,1-2, 1- 0 , имеющих различные.коэффициенты передачи. В соответствии с (2) величина коэффициентапередачи будет самой большой длямасштабирующего блока 1-1 и самоймалой для масштабирующего блока1 - 1, т,е. входное напряжение преобразуется в набор изнапряжений,амплитуда которых убывает. В целяхпредохранения электронных схемот перегрузки вводится ограничениевыходного напряжения масштабирующихблоков 1-1,1 , на уровне,несколько превышающем верхнее граничное напряжение рабочего поддиапазонаПри поступлении на стробирующиевходы дополнительной группы компараторов 2-1, ,2- 6 первого иэ пары синхроимпульсов, формируемыхв синхронизаторе 4, на прямых выходах компараторов 2-1, 2- 1 будет зафиксирован унитарный код, соответствующий результату сравнениямасштабированных напряжений с опорным напряжением. Этот код фиксируется на все время действия импульсаи с помощью второго шифратора 6преобразуется в двоичный код, представляющий старшие разряды выходного налряжения кода.У=8 ауХ Ь О ЦРиг Состояние выходов дополнительной группы компараторов (2-1, 2 - 1) анализируется с помощью группы элементов И 7-1, 7-2 7-1. Выходные напряжения группы элементов И 7-1, 7- 8 управляют работой соответствующих ключей 8-1 8-1, если напряжение соответствует :логической 1 - ключ замкнут, если напряжение соответствует логическому ."0" - ключ разомкнут. На вход каждого ключа 8-18- 3 поступает соответствующее масштабированное напряжение, задержанное элементами задержки 3-1, , 3-0,Таким образом, при поступлении на дополнительную группу компараторов 2-1 2-первого синхроимпульса происходит фиксация состояний компараторов и с помощью второго шифратора 6 формируются старшие разряды выходного кода (код характеристики логарифма при 4: 1).Напряжение., наибольшее из масшта" бированных напряжений,не превысивших опорное напряжение, с выходов клю 164 744 .ачей 8-1, 8- 1 поступает на входыгруппы компараторов 10-1.10-на другие входы которых подаютсяопорные напряжения, формируемые спомощью многозвенного делителянапряжения 9. Величины опорных напряжений подсчитываются по формуле (6).При поступлении на стробирующийвход компараторов 10-1, , 10- , 100 второго синхроимпульса, формируемого в синхронизаторе 4, на выходахкомпараторов 10-1 10-будетзафиксирован унитарный код, соответствующий результату сравнения под ключенного масштабированного напряжения с опорными напряжениями.Этот кбд с помощью первого шифратора 11 преобразуется в двоичныйкод, представляющий младшие разряды Ю выходного кода (код мантиссы логарифма). Время задержки между первым и вторым .синхроимпульсами равно времени задержки элементов задержки 3-1,3-0, а их длительность определяется временем, необходимым для хранения зафиксированной информации.1164744 3-7 Составитель О.ОтраднТехред Т.Маточка тор М.Демчик Редактор Л.Авраменко Заказ 4189/ о и Р 4/ иал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная,Тираж 710 НИИПИ Государстве по делам изобрет 1.3035, Москва, Ж Подпного комитета СССний и открытий5, Раущская наб.,