Логарифмический преобразователь

ОП ИИЗОБРЕТЕНИЯ оц 790003 К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ(22) Заявлено 010279 (21) 2721489/18-24 Р 1 М ( 3 с присоединением заявки Йо 606 С 7/24 Государственный комитет СССР но делам нзобретеннй н открытий(72) Автор,изобретения А.В.Шмойлов Томский ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический институтим. С.М.Кирова(71) Заявитель 54) ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения блоков нелинейности АВМ, приборов, систем измерений, контроля и управления.Известны устройства; основанные на использовании логарифмической зависимости: межэлектродного перехода полупроводниковых приборов, промежутка между различными значениями экспоненциально изменяющегося напряжения , генерируемого при разряде, заряде энергоемкого элемента активно-реактивной цепи или специальными источниками, проходной характеристики специализированных преобразователей 111 .Недостатком известных устройств является функциональная необратимостьс т.е, невозможность применения устройства как для логарифмического, так и антилогарифмического преобразования, Схемй укаэанных устройств сложныНаиболее близким по технической сущности к предлагаемОму является преобразователь, содержащий модулятор, соединенный своими входами с генератором синусоидального напряжения и источником входного сигнала,сумматор и блок сравнения, в которомпервый из указанных недостатковустранен полностью, а второй - ц зна 5 чительной степени, достигнуто этоза счет введения н схему устройствадвух преобразователей напряжение-фаза,выходы которых вместе с выходом модулятора через сумматор соединены а од 10 ним из входов блока сравнения, авходы - с генератором сннусоидальногонапряжения. Второй вход блока сравнения соединен с источником синусо.идального напряжения, а выход - со15 вторым входом одного иэ преобразователей напряжения-Фаза 21,Недостатками данного устройства.являются сложность Формирования вы ходного сигнала и вследствие этогоповышение его погрешность, так как выходной сигнал образуется суммированием трех синусоидальных сигналов одной частоты, формируемых из эадан ного синусоидального напряжения специального генератора с помощью весьма сложных в конкретном исполнении преобразователей: модулятора, нере,гулируемого и регулируемого.преобра зователей напряжение-,.фаза,Погрешность выходного сигнала определяется суммой погрешностей, доставляемых каждым иэ названных преобразователей. Выходной сигнал сравнивается с заданным напряжением генератора, а результат сравнения ноэ" цейстнует на регулируемыйпреобразователь напряжение-Фаза, Выходное напряжение последнего отрабатывается с учетом сранниваемых напряжений, что усиливает погрешность устройства, О в целом. Каждый из формирователей ком понентов выходного сигнала вносит вклад в погрешность устройства, однако явными источниками погрешности яьляются модулятор и нерегулируемыйпреобразователь напряжение-фаза. 4Модулятор предназначен для преобразования входного сигнала постоянного тока в синусоидальный с неизменной фазой и частотой генератора синусоидального напряжения. Любая погреш О ность такого преобразователя (амплитудная, фазовая, нелинейная) является прямой погрешностью всего устройства. Следовательно, всеми названными видамй аппаратурной погрешности, использованной в известном, молятор обладает, Чтобы их уменьшить необходимо его выполнить прецизионным. Достигается это применением сложной следящей системы.ЗОНе ре гулируемый преоб р аз ов атель напряжение- фаза вырабатывает синусоилальное напряжение постоянной амплитуды и фазы. Это напряжение Фиксирует центр окружности, аппроксимирующей логарифмическую зависимость, Нестабильность параметров названного преобразователя и частоты синусоидального напряжения приводят к смещению центра окружности, а, следона тельно, к погрешности выходного сиг нала логарифмического функционального преобразователя. Снижение указанной погрешности возможно при построении преобразователя напряжение-фаза на стабильных, 1 очно регулируемых зле,ц ментах и с коррекцией пб частоте, т,е,необходима точная и сложная схема,Амплитудная погрешность генератора синусоидального напряжения, когда модулятор выполнен в ниде следящей системы, сказывается только на величине выходных напряжений преобразователей напряжения нерегулируемого преобразователя напряжение-фаза. Для устранения данных погрешностей не нужен точный генератор синусоидального напряжения, стабильный во времени и прй изменении температуры, т,е, весьма сложное устройство.Цель изобретения - устранение укаэанных недостатков, т.е. упроще ние устройства и повышение его точности.Эта цель достигается тем, что в логарифмический преобразователь введены блок разложения модуля век тора на ортогональные составляющие,первый и второй преобразователи напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, второй сумматор и делитель стабилизированногонапряжения, причем первый вход блокаразложения модуля вектора на ортогональные составляющие соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, второй вход - с выходомблока сравнения, а первый и второйвыходы - через перный и втооой поеоб"раэователи напряжения переменноготока в напряжение постоянного токасоединены соответственно с первымвходом блока .сравнения и первымвходом первого сумматора, перный выход делителя стабилизированного напряжения соединен со вторым входом .первого сумматора, второй выход - спервым входом второго сумматора,нторой вход второго сумматора является входом устройства, а выход второго сумматора соединен со вторымвходом блока сравнения,Ввиду названных отличительных признаков, предлагаемое устройство имеет сумматор, соединенный с блоком сравнения и источник синусоидального напряжения. Как видно из перечисленных признаков, предлагаемое изобретение не содержит модулятора и преобразователей напряжение-фаза, которые определяют погрешность и сложность устройства, Вместо данных элементов предлагаемый логарифмический преобразователь содержит простой в реализации блок разложения модуля вектора на ортогональные составляющие преобразователи напряжения переменного тбка в напряжение постоянного тока, сумматоры и делитель стабилизйрованного напряжения, Предлагаемые связи между элементами обуславливают простейшее . формирование выходного сигнала путем суммирования только двух сигналов и при этом постоянного тока: напряжение на одном иэ выходов блока разложения модуля вектора на ортогональные составляющие, которое через преобразователь напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока становится напряжением постоянного тока, и напряжение от делителя стабилизированного напряжения неизменной величины, Напряжения постоянного тока имеют только амплитудную погрешность. Что касается фазовой и частотной погрешности блока разложения модуля вектора на ортогональные составляющие , то из-за его антоматической регулировки частотная погрешность не имеет места, а Фаэовая ничтожно мало влияет на амплитуду, которая используется для формированию выход" ного сигнала. Амплитуднаяпогрешность формирователей предлагаемого устройства несоизмеримо меньше погрешнос1, Авторское свидетельство СССРР 297 048, кл,. б Об Ь 7 /24, 1971. 2, Авторское свидетельство СССРР 488224, кл. Я 06 б 7/24., 1975 (прототип) нет равным 1 хо х при прямом иОоОу при обратном преобразованиях.В этом случае на выходе преобразователя 4 напряжение постоянного токаравно Ос при логарифмировании ипри потенцировании, Данное напряжениеподается на один из входов .сумматораб, На другой вход этого сумматора отисточника заданных сигналов подаетсязаданный сигнал 0 при.логарифмичесоком и Ч при антилогарифмическом преообразованиях. В результате на выходе фсумматора 6 образуется напряжение0": У О которое пропорциоЪо 1Ънально логарифму входного Сигнала Ут, е, Ох: К 10 О,0 при прямомпреобразовании и Ох= Ох - 0, что 15равно антилогарифму входного сигналаподеленному на.коэффициент К,т,е. 0 х Ом 10 - при обратном преобО Кразовании.Предлагаемый логарифмический пре- .2 Ообразователь в отличие от известногосостоит из простых, легко реализуемых элементов. Блок разложения модуля вектора в ортогональные составляющие выполнен как простейшая активнореактивная цепь с регулируемым резистором в виде резистивного оптрона.Преобразователи напряжения переменного тока, в напряжение постоянного тока реализованы как выпрямителина операционных усилителях с быстродействующим сглаживающим фильтром.Сумматоры, как обычно, выполнены наоперационных усилителях, Блок сравнения в отличие от известного сопоставляет не фазы синусоидальных напряжений а величины напряжений постоянного тока. Поэтому схема его значительно проще, например на одном операционном усилителе. Таким сложных и прециъионнх элементов, как модулятор и Щпреобразователь напряжение-фаза,предлагаемое устройство не содержит,Из-за чего предлагаемое устройствоне имеет погрешностей данных элементов. Не сказывается на его функционировании нестабильность частоты источника синусоидального напряжения,так как преобразователь ортогональныхсоставляющих по принципу действияобрабатывает данные. составляющие,безразлично какова частота синусоидального напряжения,Предлагаемый логарифмический преобразователь имеет незначительную посравнению с известным аппаратурнуюпогрешность выходного сигнала. Онопределяется статической ошибкойвеличин ортогональных компонентов приотслеживании их значений, ошибкойпреобразователя напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, сумматора и делителя стабилизированного напряжения. Аналогичные погрешности преобразования имеет и известное устройство. Однако они составляют ничтожную часть общей погрешностис которую вносят модулятор, нерегулируемый преобразователь напряжение-фаза и частотная нестабильность генератора синусоидального напряжения, Вследствие суммирования пОгрешности, на входе блока сравнения статическая ошибка отработки заданной фазы в известном во много раз выше статической ошибки отработки ортогональных составляющих в предлагаемом устройстве. 4 Формула изобретения ЛогарифмичесКий преобразователь, 1 содержащий сумматор, выход которого 4:оединен с первым входом блока сравнения и источник синусоидального напряжения о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения устройства и жовышения точности, в него введены блок разложения модуля вектора на ортогональные составляющие, первый и второй преобразователи напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, второй сумматор, делитель стабилизированного напряжения, причем первый вход блока разложения модуля вектора на ортогональные составляющие соединен с выходом генератора синусоидального напряжения второй вход - с выходом блока сравнения, а первый и второй выходы - через первый и второй преобразователи напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока соединены соответственно с первым входом блока сравнения и первым входом первого сумматора, первый выход делителя стабилизирован-. ного напряжения соединен со вторым входом первого сумматора, второй выход - с первым входом второго сумматора, второй вход второго сумматора является входом устройства, а выход второго сумматора соединен со вторым входом блока сравнения. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе790003 041/50 Тираж 751НИИПИ Государственного комитет по делам иэобретений и открыт 13035, Москва, Ж, Раушская а одписноеССР аб д. илиал ППП Патентфф, гужгород, ул.;,Проектная Составитель Т.Иванова актор Л.Кеви Техред М.Рейвес Корректор Ь Макаренко щ