Логарифмический аналого-цифровой преобразователь

640 ЛИ у 1)5 Н 03 М 1/58 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ВиткиКрупьпп чик 7, элемент расширения дина введены два бло умножитель 12,.цифроаналоговый сумматор 16, вт 17. 1 з,п.ф-лы,сится к вычйсли-.ожет быть испольального аналогоИзобре тельной т зовано дл цифрового ной точно ние отннике иФункциореобразью и ши линеиного пре нелинейного п разовання сигна образования сиг а алано-ма с други по закону ло анием. ни с повыше Функциоки альными возможно ями, а также для ельных машин и источником анааль- огоиг.2 пряжени вычисли соров с ормации микропрооговой мента ыпол"скообретениьных воз- расширениежностей за счеельных функций ь ункционалбеспечен дополни ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЬТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова(57) Изобретение относится к вычис-.лительной технике и может быть использовано для Функционального аналого-циФрового преобразования с повышейной точностью и широкими функциональными возможностями, а такжедля сопряжения вычислительных мапыни микропроцессоров с источникоманалоговой информации. Цель изобретения - расширение Функциональныхвозможностей. Преобразователь позволяет получить наряду с логарифмическим линейное преобразование сигна"ла, а также обеспечивает простоту .перенастройки преобразователя принеобходимости нелинейного преобразования по закону логарифма сдругим основанием. Изобретениепредусматривает использование рекурсивного способа выполнения преобразования. Цель изобретения достистигается тем, что в устройство,содержащее управляющий вход 1, первую выходную шину 2 устройства, инФормационный вход 3, источник опорного напряжения, тактовый генератор 5, элемент И 6, двоичный счет 8 сравнения, блок 9мического диапазона,ка 10, 11 памяти,два регистра 13, 14,преобразователь 15,орая выходная шина3 ил. На фиг, 1 изображена Функционая схема логарифмического аналцифрового преобразователя, наприведен пример реализации элсравнениями на Фиг. 3 - примернения блока расширения динамичго диапазона.31640820Логарифмический аналого-цифровойпреобразователь (АЦП) содержит управляющий вход 1, первую выходнуюшину 2, информационный вход 3, источник 4 опорного напряжения, тактовый генератор 5, элемент И 6, двоичный счетчик 7, элемент 8 сравнения,блок 9 расширения динамического диапазона, два блока 10, 11 памяти,умножитель 12, два регистра 13, 14;цифроаналоговый преобразователь 15,сумматор 16, вторую выходную шину 17.Регистры 13, 14 являются .синхронными элементами, запись в которыеосуществляется по переднему фронтусинхронизирующего импульса Элементы сравнения (фиг.2) содержат первый и второй аналоговые сум маторы 18, 19, первый и второй компараторы 20, 21 и источник 22 напряжения смещения. Р (11(0),а) В(а)Р(9(д+1),а) = Ь(Я)д),а, Р( В нижеприведенной таблице указанысостояния выходов устройства в сравнении в зависимости от величины входи сигналов,Блок 9 расширения динамическогодиапазона содержит усилитель 23,второй элемент 24 сравнения, инвертор25, коммутатор 26.Работа устройства основана на рекурсивном способе описания реализуемых функций и заключается в вычислении по рекуррентным соотношениямзначений функций.Логарифмическая функция Й(х, а) 1 ояхгде х (.".(О;1), ах - значение аргумента,может быть представлена с помощьюбазы и правил композиции (рекурсии),задаваемых в виде следующей схемыпримитивной рекурсии:= Ь), где для кажцо ; Я(д). т1 оди 1. (1 акой ф (д) умерации: иэвестное " о д, положим гда 1 оц(1 + приходим к сле Я(0)- Я(д+1)(д) (1+с; для получения рекуррентных соотношений нужно выбрать конкретные Функции Р, Ь, нумерацию Я, С и Функцию следования (д).Выберем нумерациюО) =1ф(д+1) = Я(д) Ф )(д)и Функцию следования;(д) д+1; для определения Чз(д) осуществим тождественное преобразование для функции 1 оя(фд+1 и получим:1Для аргументов х, представленныхв двоичной системе счисления, выбес;-;г,;Е -1,1 Представим аргументы Х произведе 35 И П 11 е ;2 ))игде 1, если х ) ф(д)40-1, если хи )(е); и - разрядность представления чисел. Для вычисления логарифмической 45 функции используют следующие рекур рентные соотношения;(2 ли Х 3(д) ли х(д) Югде с;, 2 1 Данные выражения интерпретируются аппаратурой следующим образом. Ну 9(О) = 1 Р.(ВО), а д+1) Р(3(д+1) ф(д) ) (1+с,)С ,а) =Р(Ъ Й),1е 2, есЬ1640820 левым значениям аргумента и функции ставится в соответствие нулевое состояние регистра 14 и единичное состояние всех триггеров регистра 13, которые устанавливаются при запуске устройства импульсом по управляющему входу. Необходимые константы хра- нятся соответственно в блоках 10 и 11 памяти. Функцию следования10 реализуют тактовый генератор 5, двоичный счетчик 7 и элемента И 6, выра" жение (1) реализуется умножителем 12 и регистром 13, выражение (2) реализуется сумматором 16 и регистром 14, 15 величины 1 и Х сравниваются цифроаналоговым преобразователем 15 и эле- ментом 8 сравнения.Логарифмический аналого-цифровой преобразователь работает следующим 20 образом.Исходное состояние задается сигналом сброса, по которому двоичный счетчик 7 устанавливается в нулевое состояние, выходы регистра 13 переходят в состояние "единица", а выходы регистра 14 - в нулевое состояние,Если опорное напряжение больше входного, на первый вход элемента 8 сравнения с блока 9 расширения динамического диапазона попадает входное напряжение. Так как на выходе регистра 13 были установлены единицы с цифроаналогового преобразователя 15 на второй вход элемента 8 сравнения попадает опорное напряжение, которое больше входного по условию и, следовательно, на втором выходе элемента 8 сравнения оказывается логический нуль, который разрешает прохождение импульсов с тактового генератора 5 через элемент И 6 на счетный вход двоичного счетчика 7 и на входы синхронизации регистров 13, 14. а регистр 14 оса( 1,оП 45 50 55 В каждом такте работы устройства информация с двоичного счетчика 7 приходит на первые многоразрядные входы элементов 10, 11 памяти, содержащие константы для вычисления выражений (1,2), на вторые одноразрядные входы блоков 10 и 11 памяти приходит результат сравнения текущего значения аргумента и входной величины с второго выход элемента 8 сравнения. Выбранные из блоков 10, 11 памяти константы попадают соответственно на умножитель 12 и сумматор 16, которые совместно с регистрами 13 и 14 реализуют выражения (1,2)11 о переднему Фронту синхроимпульса с тактового генератора 5 в регистры 13, 14 записываются новые значения текущего цифрового эквивалента входного сигнала и его логарифмического представления,Таким образом, в такте с номером К регистр 14 содержит значение Р( 9 (К),а) =Ь);1=0информация с регистра 13 попадаетна цифровые входы цифроаналоговогопреобразователя, с которого на второй вход элемента 8 сравнения попадает величина 1 (ь.), Поп, гдеИ) - текущее значение аргумента,Работа устройства прекращаетсяпо достижении равенства с допуском11 оп2 " входного сигнала и содержимого регистра 13, умноженного на11 п, В этот момент на первом выходе элемента 8 сравнения появляется сигнал высокого уровня, и элемент И 6 блокирует прохождение тактирующих.импульсов на двоичный счетчик 7. Тем самым по окончании работы устройства в регистре 13 формируется результат линейного преоб5 разования входного сигнала, пропор- Цмциональный ", а в регистре 14 -11 опрезультат нелинейного преобразованияпо закону логарифма, пропорциональ-.ный Если входное напряжение больше опорного, с блока 9 динамического расширения диапазона на первый входэлемента 8 сравнения поступает величина 11.п где ш - коэффициентослабления сигнала блока 9 расширения динамического диапазона.Для нелинейного преобразования по закону логарифма с другим основанием необходимо в блок 11 памятипоместить константы, не изменяяструктуры устройства."1 управляющим входом преобразователя, элемент сравнения, блок расширения динамического диапазона, первый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а второй вход является информационным входом преобразователя, выход тактового генератора соединен с первым входом, элемента И, второй вход которого содинен с первым выходом элемента срав нения, а выход соединен со счетным входом двоичного счетчика, о т л ич а ю щ и й с я тем, что,с целью .расширения Функциональных возможностей за счет обеспечения дополнительных Функций линейного преобразования 20 сигнала и нелинейного преобразования, сигнала по закону логарифма с другим, основанием, в него введены два блока памяти, умножитель, два регистра, цифроаналоговый преобразователь, сум", 25 матор, причем управляющий вход преобразователя соединен с входом установки первого регистра и входом сброса второго регистра, входы синхронизации первого и второго регист" 30 ров соединены с выходом элемента И, выход двоичного счетчика соедииен с первыми входами первого и второго элементов памяти, вторые входы которых объединены и подключены к второму вью-,З 5 ходу элемента сравнения, выход пер-; вого элемента памяти соединен с пер. вым входом умножителя, выход которо" го соединен с информационным входомпервого регистра, выход которого яв ляется первой входной шиной и соединен с вторым входом умножителя и пер- вым входом цифроаналогового преобра-, 2. Преобразователь по п. 1, о т-,л и ч а ю щ и й с я тем, что блокрасширения динамического диапазонавыполнен на инверторе, коммутаторе,элементе сравнения и усилителе, входкоторого объединен с первым входомэлемента сравнения, первым информационным входом коммутатора и является вторым входом блока, первым входом которого. является второй входэлемента сравнения, выход которогосоединен с первым управляющим входомкоимутатора через инвертор и с вторым управляюпщм входом коммутаторанепосредственно, второй информационный вход коммутатора соединен с вы-ходом усилителя, а выход являетсявыходом блока,7 Х . У Х ТффХ Выходы 0 0 0, зователя, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, выход соединен с первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен к выходу блока расширения динамического диапазона, выход второго элемента памяти соединен с первым информационным входом сумматора,вьмод которого соединен с информационным входом второго регистра, зыкова которого соединен с вторым информационным входом сумматора и является второй входной шиной.1640820 Составитель В,СолодовТехреду Л, Олийнык ректор Н.Ревс едактор Б.Федотов Тираж 472 Подписноевенного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5 аказ Госу оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101