Логарифмический преобразователь (его варианты)

(А С 06 С 7/2 АНИЕ ЕНИ БРЕ ТОРСКОМ,Ф ЕЛЬСТ Яциорч ОБРАЗОВАТЕЛЬ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Томский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им, С.М. Кирова(56) 1.Авторское свидетельство СССР9 822211, кл. 0 06 0 7/24, 1979,2, Авторское свидетельство СССРР 822210, кл. 0 06 0 7/24, 1979(57) 1. Логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второгои третьего ключей, выход блока логарифмирования соединен с первымвыводом четвертого ключа, первыйоперационный усилитель, выход которого через пятый ключ подключен квходу первого блока памяти, второйблок памяти и второй операционныйусилитель, к неинвертируищему входукоторого подключен второй выводчетвертого ключа, шестой ключ,элемент с управляемым сопротивлением, масштабирующий блок, вход которого соединен с вторым выводомвторого ключа, выход масштабирующего блока подключен к второму выводу первого ключа, генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого.:ключей, управляющий вход второго ключа подключен к второму выходу генераторауправляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющимвходом третьего ключа, второй выводкоторого является информационнымвходом-выходом логарифмического пре(19) ЯО (11) А образовател первым дополнительным информа онным входом которогоявляется вт ой вывод второго ключа, о т л и а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения его точностии расширения функциональных возможностей за счет обеспечения антилогарифмического преобразования, в неговведены седьмой и восьмой ключи,первый и второй масштабные резисторы, блок управления, содержащий инвертор, первый и второй переключатели, источник сигнала логическогонуля, выход инвертора соединен с пер.вым входом первого переключателя,выход источника сигнала логическогонулю соединен с первым входом второго пеоеключателя, блок логарифмирования выполнен обратимым, выходблока логарифмирования через первыймасштабный резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход первогоблока памяти через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционногоусилителя и с первым выводом элемента с управляемым сопротивлением,второй вывод которого через шестойключ подключен к выходу первогооперационного усилителя, выходвторого операционного усилителя через седьмой ключ подключен к входувторого блока памяти, выход которого соединен с управляющим входомэлемента с управляемым сопротивлением, инвертирующий вход второгооперационного усилителя являетсявторым дополнительным информационным входом логарифмического преобразователя, информационным выходомвходом которого является первыйвывод восьмого ключа, второй выводкоторого соединен с вторым выводомэлемента с управляемым сопротивлением, второй и третий выходы генера1078442 тора управляющих импульсов подключены к управляющим входам соответственно седьмого и восьмого ключей,первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первогопереключателя и с вторым входом второго переключателя, выходы первогои второго переключателей подключенысоответственно к управляющим входамчетвертого и шестого ключей,. 2, Логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирования, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей, выход блока логарифмирования соединен с первым выводом четвертого ключа, первый операционный усилитель, выход которого через пятый ключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти и второй операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен второй вывод четвертого ключа, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, масштабирующий блок, вход которого соединен с вторым выводом второго ключа, выход масштабирующего блока подключен к второму выводу первого ключа, генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с;управляющими входами первого и пятого ключЕй, управляющий вход второго ключа подключен к второму выходу генератора управляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа, второй вывод которого является информационным входом-выходом логарифмического преобразователя, дверным дополнительным информационнчм входом которого является второй вывод второго ключа, о т л иа ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его точности и расширения Функциональных возможностей за счет обеспечения антилогарифмичсского преобразования, в неговведены седьмой, восьмой и девятый ключи, первый, второй и третий масштабные резисторы блок управления, содержащий инвертор, первый Изобретение относится к устройствампреобразования электрических сигналовпо логарифмическому закону и может бытьиспользовано в аналоговых машинах,Один из известных логарифмическихпреобр.зователей содержит логарифмаи второй переключатели, источниксигнала логического нуля, выходинвертора соединен с первым входомпервого переключателя, выход источника сигнала логического нулясоединен с первым входом второгопереключателя, блок логарифмирования выполнен обратитым, выход блокалогарифмирования через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход первогоблока памяти через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционногоусилителя и с первым выводом элемента с управляемым сопротивлением,второй вывод которого через шестойключ подключен к выходу первогооперационного усилителя, выход второго операционного усилителя черезседьмой ключ подключен к входу второго блока памяти, выход которогосоединенс управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением,инвертирующий вход второго операционного усилителя является вторымдополнительным информационным входомлогарифмического преобразователя,информационным входом-выходом которого является первый вывод восьмого ключа, второй вывод которогосоединен с вторым выводом элементас управляемым сопротивлением, второйи третий выходы генеоато;. управляющих импульсов подключены к управляющим входам соответственно седьмогои воСьмого ключей, инвертирующийвход первого операционного усилителя через последовательно соединенные третий масштабный резистори девятый ключ подключен к шине нулевого потенциала, первый выход генератора управляющих импульсов соединен с управляющим входом девятогоключа, первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя и с вторым входом второго переключателя, выходывторого и первого переключателейподключены соответственно к управляющим входам четвертого и шестогоключей. тор, ключевые элементы, блоки памяти,операционные усилители, генератор управляющих импульсов 1,Известное устройство характеризуется низкой точностью работы.Наиболее близким к предлагаемому янляется логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмирона. ния, к входу которого подключены первые выводы первого, второго и третьего ключей вывод первого ключа янляется первым входом устройства и через масштабирующий блок соединен с нторым вынодом второго ключа, второй вывод третьего ключа является вторым входом устройства, выход блока логарифмирования через четвертый ключ соединен с первым входом первого дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, вход которого 15 через пятый ключ соединен с выходом блока логарифмирования, выход первого дифференциального усилителя под. ключен к входу элемента с управляемым сопротивлением, выход которого 70 является выходом устройства и подключен к первому входу второго дифференциального усилителя, выход которого через соединенные последовательно шестой ключ и второй блок 25 памяти подключен к управляющему входу элемента с управляемым сопротивлением, к второму входу второго дифференциального усилителя подключен выход источника опорного напряжения, первый выход генератора управ ляющих импульсов соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, управляющие входы второго и шестого ключей подключены к второму выходу генератора управлякщих35 импульсов, третий выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей 2 .40Недостатками устройства являются невысокая точность за счет большого количества последовательно включенных элементов по цепи преобразования входного сигнала и невозможность обратного преобразования сигналов,Цель изобретения - повышение точности и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения 50 антилогарифмического преобразования.Поставленная цель достигается тем, что в логарифмический преобразователь, содержащий блок логарифмиронания, к входу которого подключены 55 первые выводы первого, второго и третьего ключей, выход блока логариф мирования соединен с перным выводом четнертого ключа, первый операционный усилитель, выход которого через 60 пятый ключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти и второй операционный усилитель, к неинвертирующему входу которого подключен второй вынод четвертого клю ча, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, масштабирующий блок, вход которого соединен с вторым выводом второго ключа, выход масштабирующего блока, подключен к ,второму выводу первого ключа,генера-чтор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятого ключей, управляющий вход второго ключа подключен к второму выходу генератора упранляющих импульсов, третий выход которого соединен с управляющйм входом третьего ключа, второй выход которого является информационным входом-выходом логарифмического преобраэонателя, первым дополнительным информационным входом которогоявляется второй вывод второго ключа, введены седьмой и восьмой ключи,перный и второй масштабные резисторы, блок управления, содержащий инвертор, первый и второй переключатели,источник сигнала логического нуляГвыход инвертора соединен с первымвходом первого переключателя, выходисточника сигнала логического нулясоединен с первым входом второгопереключателя, блок логарифмирования выполнен обратимым, выход блокалогарифмирования через первый масштабный резистор подключен к инвертирующему входу первого операционного усилителя, выход первого блокапамяти через второй масштабный резистор соединен с инвертирующим входом первого операционного усилителя и с первым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй вывод которого через шестой ключ подключен к выходу первого операционного усилителя, выход второго операционного усилителя через седьмой ключ подключен к входу второго блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением, инвер тирующий вход второго операционного усилителя является вторым дополнительным информационным входом логарифмического преобразователя, инфор. мационным выходом-входом которого является первый вывод восьмого ключа, нторой вывод которого соединен с вторым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй и тре тий выходы генератора упранляющих импульсов подключены к управляющим входам соответственно седьмого и восьмого ключей, первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя и с вторьж входом второго переключателя, выходы первого и второго переключателей подключены соответственно к управ 1078442ляющим входам четвертого и шестогоключей,По второму варианту в известныйлогарифмический преобразователь содержащий блок логарифмирования, квходу которого подключены первыевыводы первого, второго и третьегоключей, выход блока логарифмирования соединен с первым выводом четвертого ключа, первый операционный усилитель, выход которого через пятыйключ подключен к входу первого блока памяти, второй блок памяти ивторой операционный усилитель, кнеинвертирующему входу которогоподключен второй вывод четвертого 15ключа, шестой ключ, элемент с управляемым сопротивлением, масштабирующий блок, вход которого соединен свторым выводом второго ключа, выходмасштабирующего блока подключен к 20второму выводу первого ключа, гене. -ратор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с управляющими входами первого и пятогоключей, управляющий вход второго 25ключа подключен к второму выходугенератора управляющих импульсов,третий выход которого соединен суправляющим входом третьего ключа,второй вывод которого является инФормационным входом-выходом логариф:мического преобразователя, первымдополнительным информационным входом которого является второи выводвторого ключа, введены седьмой восьмой и девятый ключи, первый, второйи третий масштабные резисторы, блокуправления, содержащий инвертор,первый и второй переключатели,источник сигнала логического нуля, выходинвертора соединен с первым входомпервого переключателя, выход источника сигнала логического нуля соединенс первым входом второго переключателя,. блок логарифмирования выполненобратиьим, выход блока логарифми -резания через первый масштабный резистор подключен к инвертирующемувхог; первого операционного усилителя, выход первого блока памятичерез второй масштабный резистор 50соединен с инвертирующим входомпервого операционного усилителя и спервым выводом элемента с упраБляе"мым сопротивлением, второй выводкоторого через шестой ключ подключен к выходу первого операционногоусилителя, выход второго операционного усилителя через седьмой ключподключен к входу второго блока памяти, выход которого соединен с 60управляющим входом элемента с управляемым сопротивлением, инвертирующи вход второго операционного усилителя является вторым дополнительным информационным входом логариф Э мизес,ого преобразователя, информационным выходом-входом которого является первый вывод восьмого ключа,второй вывод которого соединен свторым выводом элемента с управляемым сопротивлением, второй и третийвыходы генератора управляющих импульсов подключен к управляющим входамсоответственно седьмого и восьмогоключей, инвертирующий вход первогооперационного усилителя через последовательно соединеннЫе третий масштабный резистор и девятый ключ подключен к шине нулевого потенциала,первыйвыход генератора управляющихимпульсов соединен с управляющимвходом девятого ключа, первый, второй и третий выходы генератора управляющих импульсов соединены соответственно с входом инвертора, с вторым входом первого переключателя ис вторьпч входом второго переключателя,выходы второго и первого переключателей подключены соответственнок управляющим входам четвертого ишестого ключей,На фиг, 1 изображена функциональная схема первого варианта логарифмического преобразователя; на фиг,2Функциональная схема второго варианта логарифмического преобразователя;на фиг, 3 - таблица состояний ключей логарифмического преобразователя,Логарифмический преобразовательфиг, 1) содержит первый, второй,третий, четвертый, пятый, шестой,седьмой и восьмой ключи 1-8, блок 9логарифмирования, первый 10 и второй 11 операционные усилители, первый 12 и второй 13 блоки памяти,масштабирующий блок 14, первый 15и второй 16 масштабные резисторы,элемент с управляемым сопротивлением 17, блок 18 управления, генератор 19 управляющих импульсов,информационный вход-выход 20, инфор.мационный выход-вход 21, первый 22и второй 23 дополнительные информационные входы, первый 24 и второй25 переключатели, инвертор 26, источник 27 сигнала логического нуля,Логарифмический преобразователь (фиг, 2) содержит первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой,.седьмой и восьмой ключи 1-8, блок 9 логарифмирования, первый 10 и второй 11 операционные усилители, первый 12 и второй 13 блоки памяти, масштабирующий блок 14, первый 15 и второй 16 масштабные резисторы, элемент с управляемым сопротивлением 17, блок 18 управления, генератор 19 управляющих импульсов,информационный вход-выход 20, информа ционный выход-вход 21, первый 22 и второй 23 дополнительные информаци(К 1Г 11 аОХ 77- (кто 0 н)- - 7 - М со 11-( 16 77 к 6 Я Р а ВхОХ 3 г онные входы, первый 24 и второй 25 переключатели, иннертор 26, источник 27 сигнала логического нуля, девятый ключ 28, третий масштабнрй резистор 29, шину 30 нулевого потенциала.Принцип действия логарифмического преобразователя (Фиг. 1) заключается в следующем.Генератор 19 управляющих импульсов формирует управляющие сигналы поочередно на первом, втором и третьем выходах. Положение подвижных контактов первого 24 и второго 25 переключателей соответствуют режиму логарифмирования и обеспечивает разомкнутое состояние четвертого ключа 4 во все такты сг,б(Фиг, 3) и замкнутое состояние шестого ключа б во второй и третий такты 5 и 6 . В положении подвижных контактов первого 24 и второго 25 переключателей, противоположном изображенному обеспечивается режим антилогарифмирования, четвертый ключ 4 замкнут в третьем такте 1, а шестой ключ - во нтором такте О (Фиг.3)При логарифмическом преобразовании в первый такт О работы генератора 19 управляющих импульсов замкнуты первый и пятый ключи 1 и 5.Входной сигнал поступает на первый дополнительный информационный вход 22,масштабируется н масштабирующемблоке 14 и через замкнутый первый ключ 1 поступает на вход блока 9 логарифмирования.Результат логарифмирования сигна. ла через первый масштабный резистор 15 поступает на вход первого операционного усилителя 10, цепь обрат ной снязи которого в первом такте образуют замкнутый пятый ключ 5,где Б, - сопротивление элемента суправляемым сопротивлением17;сигнал на втором дополни 73тельном информационном входе 23.По окончании процесса регулиронания величины сопротивления элемента с управляемым сопротивлением 17 коэффициент передачи от первого масштабного резистора 15 к выходу второго операционного усилителя 11 равен Я ,/ дВ = К о 1(С(3)Это значение коэффициента передачи фиксируется но втором блоке 13 первый блок 12 памяти и нторой масштабный резистор 16, В первом блоке12 памяти к концу первого такта фиксируется сигнал где 8 и В, - сопротивления перного и второго масштаб Оных резисторов 15 и16;С - коэффициент подечи мас.штабного блока 14;08 - сигнал на первом дополнительном информационном входе 22;К, И - мультипликативная иаддитинная погрешностиблока 9 логарифмирования.20 Во второй такт 8 работы генератора 19 управляющих импульсов замкнуты второй, шестой и седьмой ключи 2, 6 и 7, Входной сигнал черезвторой ключ 2 поступает на вход 25 блока логарифмирования, сигнал скоторого через первый масштабирующий резистор 15 поступает на входпервого операционного усилителя 10.При этом цепь обратной связи образонана замкнутым шестым ключом б иэлементом с управляемым сопротивлением 17, В течение второго такта работает контур автоматического регулирования коэффициента передачи первого операционного усилителя 10,цепь отрицательной обратной связикоторого образуют первый масштабныйрезистор 15 и элемент с управляемымсопротивлением 17. Услонием работы 4 О контура является равенство нулю алгебраической суммы входных сигналоввторого операционного усилителя 111 памяти и хранится н течение третьеГО гг И ПЕРВОГО а таКтОВ, 50 В третий такт 3 работы генератора 19 управляющих импульсов замкнуты третий, шестой и восьмой ключи 3, б и 8, а первый 12 и второй13 блоки памяти находятся в режиме 55 хранения, Сигнал с информационноговхода-выхода 20 через третий ключ3 поступает на блок 9 логарифмирования, Первый операционный усилитель 10 обеспечивает точное суммироание с выходныь сигналом первогоблока 12 памяти. Результирующийсигнал на информационном выходевходе 21 равенРюБ 0 РЮ 70 65 фвью 18 1 с 8(")где Б, - сигнал на входе-выходе 20.В режиме антилогарифмирования первые два такта аналогичны описанным, В третьем такте замыкается чет. вертый ключ 4 и размыкается шестой ключ б, Входной сигнал через замкнутый восьмой ключ 8 подается на информационный выход-вход 21 и суммируется на входе первого операционного усилителя 10 с выходным сигналом первого блока 12 памяти и на блок логарифмирования 9 поступает сигнал 10 К 1 о 81/С + К 1 оРСЦ+М, (5)После антилогарифмирования вобратном блоке 9 логарифмированияна информационном входе-выходе 21формируется сигнал )- - д- Воа "/С 20цВЬХ 20 6 ХИз выражений (;) и (6) следует,что результат как,прямого, так и обратного преобразований не зависит от аддитивной и мультипликативной составляющих погрешности блока 9 логарифмирования, Ошибка эа счет работы второго операционного усилителя 11 уменьшается во втором варианте логарифмического преобразователя,В первом такте работы замкнутдевятый ключ 28, когда происходитзапись сигнала в первом блоке 12памяти, При этом в третьем такжепроисходит вычитание из напряжениясмещения первого операционногоусилителя 10 такой же величины,хранящейся в первом блоке 12 памятиТаким образом, по сравнению с устройством-прототипом предложенные варианты логарифмического преобразователя характеризуются более высокой точностью работы и возможностью антилогарифмического преобразования входных сигналов