Аналого-цифровой логарифматор-антилогарифматор

/62 ПИСА ЗОБ РЕТЕ К АВТОРСКО ЛЬС(56) Авторское сМ 752788, кл. НАвторскоеМ 819732, кл. 6 видетельство ССС03 М 1/34, 1977.видетельство ССС01 Я 21/06, 1979. Изобретен тельной и вы может использ измерительных стемах автома ЭВМ, работаю сленных логари Цель изобр зона преобразо На фиг,1 и схема устройств блок-схемы каса, каскада ы, каскада младшего до вате ьного преоббразов еобраэ скад 4 фрат 61-6 щ льна пре- азония овафмах,етения -вания.риведеа; нафкадов п расширение диэпаа функциональная г.2 - 5 представлень реобразования разГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР л. %45политехнический институов и Л.Н.Филиппова(57) Изобретение относится к измерительной и вычислительной технике и может использоваться в информационно- измерительных устройствах и системах автоматического управления. Цель изобретения - расширение диапазона преобразования. Устройство содержит последовательно соединенные старший каскад преобразования, группу а каскадов первой группы, группу и каскадов второй группы, младший каскад преобразования, а также ие относится к измеричислительной технике и оваться в информационно- устройствах, а также в ситического управления и щих на технических целочи 1697089 А 1(5)5 6 06 6 7/24, Н 0 дешифратор старшего каскада, Гп дешифраторов первой группы и дешифраторов второй группы, шифратор и блок памяти значений логарифмов. Логарифмический АЦП работает по принципу последовательно-параллельного преобразования, в каждом из каскадов производится параллельное квантование входной аналоговой величины в соответствии со шкалой логарифмического преобразования каскада путем сравнения входного напряжения с эталонным напряжением на компараторах каскада. Выходные унитарные коды каскадов преобразования, работающих в троичной системе счисления (эа исключением старшего каскада, использующего 6- ричную систему счисления), подаются на дешифраторы и далее шифратор, который вырабатывает адресный код для считыва- . ния значения логарифма из блока памяти. Расширение динамического диапазона до. стигается применением усилителей в ста ршем каскаде и каскадов преобразования разных типов. 5 ил. личных типов; старшего каскад преобразования первой групп преобразования второй группы каскада соответственно,Устройство содержит после соединенные каскады параллел образования: старший каскад 1 вания, каскады 21-2, прео первой группы, каскады 31-Зп пр ния второй группы, и младший кэ образования, а также деши старшего каскада, дешифрэторывой группы, дешифраторы 71-7 Л второйгруппы, шифратор 8, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 9, вход 10 эталонного напряжения, аналоговыйинформационный вход 11 и выходную шину12 цифрового кода.Старший каскад 1 преобразования(фиг,2) содержит усилители 13-15 с постоянными коэффициентами усиления, делители16 и 17 напряжения, компараторы 18 - 22,ключи 23 - 28, вход 29 эталонного напряже.ния, аналоговый информационный вход 30,выходную шину 31 сигналов компараторов,входнук управляющую шину 32 и аналого,вый выход 33.Каскад 21 преобразования первой груп, пы ( = 1, 2гп) (фиг.З) состоит из делителей34, 35 напряжения, компараторов 36 и 37,ключей 38 - 40, делителя 41 эталонного напряжения, входа 42 эталонного напряжения, аналогового информационного входа43, выхода 44 эталонного напряжения, ана.логового выхода 45, выходной шины 46 сигналов компараторов каскада и входнойуправляющей шины 47.Каскад З преобразования второй группы Д = 1, 2 п)(фиг.4) содержит делители 48,49 напряжения, компараторы 50, 51, ключи52 - 54, аналоговый информационный вход55, вход 56 эталонного напряжения, выход57 эталонного напряжения, входную управляющую шину 58, выходную шину 59 сигналов компараторов.Младший каскад 4 преобразования(фиг,5) включает в себя делители 60, 61 напряжения, компараторы 62, 63, вход 64 эталонного напряжения, аналоговыйинформационный вход 65 и выходную шину66 сигналов компараторов,Устройство работает следующим образом,На аналоговый информационный вход11 поступает преобразуемое напряжениеО, а на вход 10 подается эталонное напря.жение Оо.Устройство является преобразователемпоследовательно-параллельного типа, приэтом в каждом из каскадов 1-4 преобразования производится параллельное сравнение входного сигнала каскада всоответствии с установленным диапазономи шкалой логарифмического преобразования каскада с эталонным напряжением накомпараторах каскада и анализ дешифратором 5, 6 или 7 своего каскада результатовсравнения.Разрядность и основание системы счисления выходного кода разных каскадов преобразования можно выбирать либоодинаковыми, либо различными, в зависи мости от технико-экономических требований к устройству. В предложенном варианте исполнения используется смешанная система счисления 6-3 - -3, т.е. старший каскад использует 6-ричный код. и поэтому имеет пять компараторов, остальные каскады преобразования 2 - 4 работают в троичном коде и содержат по два компаратора Каскады преобразования разных типовустройства имеют различные способы фор 10 мирования шкалы квантования каскада, вытекающие из возможного двоякого подхода к процессу сравнения: либо входное напряжение каскада О, сравнивается с набором эталонных напряжений, либо набор промас 15 штабированных по шкале квантования входных напряжений, полученных из одного входного напряжения каскада О, сравнивается с одним единственным эталонным напряжением каскада. Возможны также промежуточные варианты.В старшем каскаде 1 преобразования (фиг,2) из входного напряжения О с по 20 мощью усилителей 13-15 и делителей 25 16 и 17 с постоянным коэффициентамиусиления /ослабления формируется набор промасштабированных напряжений ОМ 1 к (К = 1, 26), каждое из которых 30 ОМы Оо(2) 35 40 45 50 55 сравнивается на своем компараторе 18-22с эталонным напряжением Оо с целью проверки условия Если условие (1) выполняется, компаратор вырабатывает сигнал, равный "0". В ином случае вырабатывается "единичный" сигнал.Общий результат сравнения в виде сигналов компараторов на выходной шине 31 каскада, образующих унитарный код, преобразуется в дешифраторе 5 в позиционный код, который поступает на входную шину 32 старшего каскада и управляет коммутацией ключей 23-28, При этом на аналоговый выход 33 каскада поступает наибольшее промасштабированное напряжение ОМк, для которого еще выполняется условие (1), с выхода соответствующего усилителя/делителя 13-17 или с входной шины 30.В. каскадах 2 преобразования первой группы (фиг.З) также производится формирование набора промасштабированных напряжений Оз Мы (К1, 2, 3;- номер каскада) из входного напряжения каскада. Однако при этом изменяется масштаб эталонного напряжения Оо 2 МЭ 2, и сравнение набора входных напряжений производится с этим эталонным напряжениемОа М 2 к Ооэ Мээкомпаратора старшего каскада преобразования, входами первого и второго делителей напряжения и информационным входом первого ключа, выход первого делителя напряжения соединен с первым входом второго компаратора и информационным входом второго ключа, выход второго делителя напряжения соединен с информационным входом третьего ключа, управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены с входной управляющей шиной старшего каскада преобразования, вход эталонного напряжения которого соединен с вторыми входами первого и второго компараторов, выходы которых подключены к выходной Цифровой шине старшего каскада преобразования, аналоговый выход старшего каскада преобразования соединен с аналоговым информационным входом первого каскада преобразования первой группы, аналоговый информационный вход каждого+1-го ( = 1, 2, З,гп) каскада преобразования первой группы соединен саналоговым выходом 1-го каскада преобразования первой группы, вход эталонного напряжения каждого 1+1-го каскада преобразования первой группы соединен с выходом эталонного напряжения 1-го каскада преобразования первой группы, содержащего первый, второй и третий делители напряжения, первый и второй компараторы, первый, второй и третий ключи, выходы которых объединены и соединены с аналоговым выходом каскада преобразования, аналоговый информационный вход в каждом каскаде преобразования первой группы соединен с первым входом первого компаратора каскада преобразования, входами первого и второго делителей напряжения и информационным входом первого ключа, выход первого делителя напряжения соединен с первым входом второго компаратора и информационным входом второго ключа, выход второго делителя напряжения соединен с информационным входом третьего ключа, управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены с входной управляющей шиной каскада преобразования, вход эталонного напряжения каскада преобразования соединен с входом третьего делителя напряжения, выход которого подключен к выходу эталонного напряжения каскада преобразования и вторым входам первого и второго компараторов, выходы которых соединены с выходной цифровой шиной каскада преобразования, младший каскад преобразования содержит первый, второй делители напряжения и первый, второй компараторы, выходы которых соединены с выходной10 15 20 25, усилителей напряжения старшего каскадапреобразования, выход первого усилителя напряжения соединен с первым входом 30 35 40 45 50 55 цифровой шиной младшего каскада преобразования, аналоговый вход младшего каскада преобразования соединен с первыми входами первого и второго компараторов младшего каскада преобразования, вторые выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго делителей напряжения, входы которых подключены к входу эталонного напряжения младшего каскада преобразования, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения динамического диапазона, в него введены вторая группа из и каскадов преобразования, дешифратор старшего каскада, первая группа из в дешифраторов, вторая группа из и дешифраторов, а в старший каскад преобразования введены первый, второй и третий усилители напряжения, четвертый,пятый и шестой ключи, а также третий, четвертый и пятый коммутаторы, выходы которых соединены с выходной цифровой шиной старшего каскада, преобразования, аналоговый информационный вход которого соединен с входами первого, второго и третьего третьего компаратора и информационным входом четвертого ключа, выход второго усилителя напряжения соединен с первым входом четвертого компаратора и информационным ВхОдОм пятОГО ключа, выход третьего усилителя напряжения соединен с первым входом пятого компаратора и информационным входом шестого ключа, выходы четвертого, пятого и шестого ключей объединены и соединены с аналоговым выходом старшего каскада преобразования, вход эталонного напряжения преобразователя соединен с вторыми входами третьего, четвертого и пятого компараторов старшего каскада преобразования, управляющие входы четвертого, пятого и шестого ключей подключенц к входной управляющей шине старшего каскада преобразования, аналоговый выход гп-го каскада преобразования первой группы соединен с аналоговыми информационными входами всех и каскадов преобразования второй группы и аналоговым информационным входом младшего каскада преобразования, выход эталонного напряжения щ-го каскада преобразования первой группы соединен с входом эталонного напряжения первого каскада преобразования второй группы, вход эталонного напряжения каждого )+1-го= 1, 2,3,п) каскада преобразования второй группы соединен с выходом эталонного напряжения )-го каскада преобразования второй группы, содержащего первый и второй делители на 69708 ЭКомпараторь Зс, 37 1-г( Каскада . ВыраОЯТЫВЗЮТ СДИНИЧНЫЙ СИГНЯЛ ГРИ НЯВЬ 1 ПОЛ- нении устОвия р 1 Оезульта; срав;81 Ия В ВиДе унитЯ 31 Ого Ода с Вы:(с 11-,Ол ши 1 ы Йб (аЯ(а Г 1 ОС1 Яеа (; 81, 81ф;П рОб 13 акуяс В Н 8,1 СЯяляе- ЛТ 1,(с , сО .40 (Яскада через:,хъь 1,н,":,ПОЯВ;:,:с цу 1 о 1 В 1.1/: г Ха, 1(ада.лс(чдаХОЕСОО;.Зоаси/я В 10.-пы фи 4) и,а;О 1 м каскадечфиг,ь и: с ш т Я б и р О В а н и 1 О и пд В е О а" тол ь О ВхоДнс 8 эталонно напояжзьие 1 о,"11 1-ГО Ка,( да (или 11 р Ва(када г) 1 О 1, )том )орми руется набо l 3 "; эта ГОнных напряжений каска 111,":. (3 , ;-.к ,К = 1, , 3), котооые сравИваТс с Вхоцны." напрях(8- НИЕМ КаСКаДа Охз:)хЗ )031 Й 21:ЕФОРМИРОВЯ . ИЕ 1 ь 1 ХОД".ГО Е(.;,.:а:-Г( Каскядя / поеоОоазоаание 8 с с ГОмоь68 де ШИфРЯТО",а 71 а КОГ, УГ: "1."Г."ЯОЩИЙ 1;.с ПНЯМИ э 2 э; кяскядя 3 Второго и я про;Охсо",ит анало лчно касадам 2 первой группы за искГ-ением ТОГО, тс (Оючи КОИ 14 гиуот на В- Хбд 57.:(Яскадз .1 Д-О 1 с из зталоньх няпряений СФОр 1"1 сс ВаннОГО . - :яооря.БЬ ХодНЫЕ КОДЫ 8 ЛСг Я ГОроа к б 1-б 1, (.и 4 ВЫХОДНОИ ЕПД МЛЯД .:, О КЯС 1 ОДЯ" С шинь Об постугаст на 13.(Осы 1 и(ООт ТООЯ ь Я котором фООмируетгя к(; РОДреса .У ь 1, по которому и1;ЗУ 9 счить 1 вается логарифмичес 1 ое зна 18 Нле преобраз е Ьой =.ели:ии ы. Г 1:3 У 9 Г ОО Гряа 1 чиэу-,те я за ранее а СООВетстаии с выбраннсй шкалОЙ лоГЯ;".иф- ми час ко ГО и Оеобс азп В 3 н ля.В ОднОм из ая(яян оа Оеализа 1 иустройства при исполь опани. По одно у ппомежуточному каскаду а первой и второй гпуппах п 1 = 1-= ) КОзффициенть усиления/деления усилителел и делит 8 лел кяскяЦов 1 - Д моу быть сг)ещ ГО 1 ц, ,истарший каскад 1;К 13= М 11 =3К 1( = М 12 = С"с= 1 Ч 15 - С"к г = М;5 =каскад 2 ГВ,вой о 1-.:Кз( = М 22 К 35 = М 23 = СК 1 = МЯ 2 = - каскЯДато)ОЙ Группы: М 331 = 1Кл 9 = МЯ 32 = - 10м.ладший каскад; Мз = 1(,;1КСО = М 342 =5 К 61 = МЭ 43 = .Здесь всличина С - основание логарифмической шкалы преобразования устройства, лмеющего постоянную относитегЬную 20 погресаность дмакс во всем диапазоне преОоразовяния, прчем,1,1+ дмакс)/, "дмакс)Таким образом, применение в старшемкаскаде усилителей напряжения и рваньх способов сравненля измеряемой величины с 81 ялонной шкалой квантования в разных кяскядах позВОляят пОВысить диндмич 8 скиЙ д 0 Оляпдзон устоойстааФормула изобр 8 тенияА 1- алого-цифровой логарифматор-.антилОГяоифмятор, сООерхящиЙ последовательно соединенные старший каскад преобразования .", первую группу из л 1 последовательно ссединенных каскадов преобразования, а также младший каскад 40 преобразования, блок памяти значений лоГарифмОВ и шифратор, ВыхОды котороГО с 2- единены с адресными входами блока памяти значений логарифмов, выходы разрядов которого соединены с выходной шиной преобразования, вход эталонного напряжения преобразователя соединен с Входами эталонного напряжения старшего каскада преобразования л первого каскада преобразования первой группьц аналоговый информационный вход преобразователя соединен с аналоговым информационным входом старшего каскада преобразования, содержащего первый, втс- рой делители напряжения, первый и второй компараторы, перзый, второй и третий ключи, выходь которь х обьединены и соедине ы с аналоговым выходом старшего каскада преобразования, аналоговый информациОнный вход стар.его каскада преобразования соединен с первым входом первогопряжения, первый и второй компараторы, первый, второй и третий ключи, выходы которых обьединены и соединены с аналоговым выходом каскада преобразования, аналоговый информационный вход в каждом каскаде преобразования второй группы соединен с первыми входами компараторов каскада преобразования, вход эталонного напряжения каскада преобразования соединен с входами первого и второго делителей напряжения и информационным входом первого ключа, выход первого делителя напряжения соединен с вторым входом первого компаратора и информационным входом второго ключа, выход второго делителя напряжения соединенс вторыми входом второго компаратора и информационным входом третьего ключа, управляющие входы первого, второго и третьего ключей соединены с входной управляющей шиной каскада преобразования, выходы компараторов соединены с выходной цифровой шиной каскада преобразования, выход эталонного напряжения и-го каскада. преобразования второй группы соединен с входом эталонного напряжения младшего каскада преобразования, выходная цифровая шина старшего каскада преобразования соединена с цифровым входом дешифратора старшего 5 каскада преобразования, цифровой выходкоторого соединен с входной управляющей шиной старшего каскада преобразования и первой группой входов шифратора, выходная цифровая шина каждого 1-го каскада 10 преобразования первой группы соединенас цифровым входом 1-го дешифратора первой группы, цифровой выход которого соединен с входной управляющей шиной 1-го каскада преобразования первой группы и с 15 1+1-ой группой входов шифратора, выходная цифровая шина каждого -го каскада преобразования второй группы соединена с цифровым входом -го дешифратора второй группы, цифровой выход которого соединен 20 с входной управляющей шиной 1-го каскадапреобразования второй группы и +гл+1-ой группой входов шифратора, выходная цифровая шина младшего каскада преобразования соединена с последней в+ и+ 2-ой 25 группой входов шифратора,-РОГ. 2 едактор Б Корре Т,Пал каз 4307 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, МоскваЖ, Раушская наб., 4/5 1 роизводствснно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 оставиехред М ь Е.ТелешинМоргентал