Антилогарифмический преобразователь

Союз Советских Соцналнсгнческнх РеспублнкОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 111858012 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 12,1279 (21) 2850028/18-24с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 2 30881. Бюллетень Мо 31чДата опубликования описания 230881 6 06 6 7/24 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) АНТИЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Изобретение относится к устройствам функционального преобразования сигналов, в частности к устройствам преобразования сигналов по экспонен-. циальному закону, и может быть использовано в вычислительных машинах.Известен антилогарифмнческий функци он аль ный преобраэ ов атель, с одержащий генератор импульсов и НС-цепь, соеди ненную через диод с источником напряжения заряда и через управляемый ключ - со сглаживающим фильтром, блок вычитания, входы которого подключены к источнику и к генератору импульсов, и дополнительный управляемый 5 ключ, через который резистор ВС-цепи связан с шиной нулевого потенциала, причем управляющий вход дополнительного ключа соединен с выходом блока вычитания, а управляющий вход пер вого ключа - с выходом генератора импульсов 11.Недостаток - пониженная точность иэ-эа паразитного разряда конденсатора ВС-цепи через сопротивление закрытого диода и низкое быстродействие, обусловленноеФ наличием сглаживающего, фильтра на выходе.Наиболее близким к предложенному является антилогарифмический преобра зователь, содержащий стабилизатор амплитуды опорных импульсов, генератор линейного напряжения, дифференциальный усилитель, первый формь. ватель экспоненциального напряжения, первую и вторую схемы сравнения, первый элемент И, зарядный и разрядный ключи, первый, второй, третий н четвертый ключи, выход зарядного ключа соединен с входом первого формирователя экспоненциального напряжения, овыход которого подключен к входу разрядного ключа, выход генератора линейного напряжения присоединен к первому входу первой схеьы сравнения, прямой выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к управляющему входу заряд- ного ключа, выход второй схемы сравнения присоединен к входу стабили-. затора амплитуды опорных импульсов 2 1,.Недостатком этого устройства также является низкая точность работы.Цель изобретения - повышение точности работы.Поставленная цель достигается тем, что в известный антилогарифмический преобразователь введеныамплитудный модулятор, интегратор, инв ерт ор, элемент ИЛИ, в торой, третий и четвертый элементы И, второй Формирователь экспоненциального напряжения и дополнительные зарядный и разрядный ключи, третья схема сравнения, выход амплитудного модулятора соединен с вторым входом первой схемы сравнения, инверсный выход ко,торой подключен к первому входу второго элемента И, выход кото 10 рого присоединен к управляющему входу дополнительного зарядного ключа, выход которого подключен к входу второго формирователя экспоненциального напряжения, выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов соединен с первыми входами амплитудного модулятора второй схемы сравнения, третьего элемента И, с входом первого ключа, с управляющим входом четвертого ключа и инвертирующим входом 20 дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу интегратора, первый вход третьей схеьн сравнения присоединен к шине нулевого потенциала, выход интегратора соединен с 2 вторыми входами второй и третьей схем сравнений, выход первого ключа присоединен к входам второго ключа и генератора линейного напряжения, к выходу которого подключен выход второго ключа, выход третьей схемы сравнения соединен с вторыми входами первого и третьего элементов И, инверсный выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов подключен к второму входу амплитудного модулятора, к первому входу четвертого элемента И, к входам зарядного ключа и дополнительного зарядного ключа и к управляющему входу третьего ключа, выход второго формирователя экспоненциального напря-.40 жения соединен с входами .ретьего ключа и дополнительного разрядного ключа, выход которого присоединен к выходу разрядного ключа и к шине, нулевого потенциала, инверсный выход 4 третьей схемы сравнения соединен с вторыми входами второго и четвертого элементов И, выход третьего элемента И подключен к управляющему входу дополнительного разрядного ключа и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого присоединен к выходу четвертого элемента И и к управляю" .щему входу разрядного ключа, выход элемента ИЛИ соединен с входом инвертора и управляющим входом перво" го ключа, выход инвертора подключен к управляющему входу второго ключа, третий вход амплитудного модулятора является входом антилогарифмнческого преобразователя, выходы третьего ф 0 и четвертого ключей присоединены к деинвертирующему входу дифференциального усилителя, вход четвертого ключа соединен с выходом первого формирователя экспоненциального напряжения Я выход стабилизатора амплитуды опорныхимпульсов является выходом антилогарифмического преобразователя.На фиг.1 изображена функциональнаясхема предложенного антилогарифмического преобразователя 1 на фиг.2. -напряжения, действующие в преобразователе.Преобразователь содержит амплитудный модулятор 1, интегратор 2,генератор 3 линейного напряжения,первую 4, вторую 5 и третью 6 схемасравнения, стабилизатор 7 амплитудыопорных импульсов, первый 8, второй 9третий 10 и четвертый 11 ключи, зарядный 12 и разрядный 13 ключи,дополнительные зарядный 14 иразрядный 15 ключи, первый 16 ивторой 17 Формирователи экспоненциального напряжения, дифференциальный усилитель 18, первый 19,второй 20, третий 21 и четвертый 22элементы И, элемент ИЛИ 23, инвертор24, вход 25 и выход 26 антилогарифмического преобразователя, шина 27нулевого потенциала.На Фиг.2 изображены напряжения:а - интегратора 2, а - стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов, б - генератора 3 линейногонапряжения, бф - амплитудного модулятора 1, в - первой схемы 4 сравне"ния, г - третьей схема 6 сравнения,д - первого элемента И 19, е - третьего элемента И 22, ж - первого формирователя 16 экспоненциального напряжения, 3 - второго элемента И 20,и - третьего элемента И 21, к - вто"рого формирователя 17 экспоненциального напряжения, л - дифференциального усилителя 18.Рассмотрим работу устройства, начиная с момента времени о (Фиг.2) .В этот момент с выхода интегратора2 снимается положительное напряжение (фиг.2 а), а на выходе второй схемы 5 сравнения и стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов устанавливается отрицательное напряжение, таккак выходное напряжение интегратора2 подано на инвертирующий вход второйсхемы 5 сравнения, на первый входкоторой подается отрицательное напряжение с выхода блока 7, то на выходеамплитудного модулятора 1 устанавлива"ется положительное напряжение, первыйключ 8 размыкается, а второй ключ 9замыкается, в результате чего на выходе генератора 3 линейного напряжения устанавливаетвя нулевой потенци-ал (фиг, 2 б),Так как на второй входпервойсхемы 4 сравнения подается положительное напряжение с выхода амплитудного модулятора 1, а на первыйвход - нулевой потенциал с выходагенератора 3 линейного напряжения,то на ее выходе устанавливается положительное напряжение, а на инверсном.отрицательное (на фиг,2 в показанадиаграмма напряжений, снимаемых с прямого выхода),Ча второй вход третьей схемы бсравнения подается положительноенапряжение с выхода интегратора 2,а ее первый вход соединен с шиной 27нулевого потенциала, следовательно,на выходе третьей схемы б сравнейияимеется отрицательный потенциал(фиг.2 г), а на инверсном - положительный.10 В момент. времени 1(фиг.2) зарядный ключ 12 разомкнут нулевым потенциалом с выхода первого элемента И19 (фнг.2 д), так как на его входах 15 действуют отрицательный потенциал с выхода третьей схемы б сравнения(фиг.2 г) и положительный потенциал с выхода первой схемы 4 сравнения(фиг. 2 в), 20Разрядный ключ 13 также находит.ся в разомкнутом состоянии, так как на входах четвертого элемента И 22 действуют положительные сигналы синверсных выходов третьей схемы б сравнения и стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фнг.2 е) .Дополнительный зарядный ключ 14 разомкнут нулевым потенциалом с выхода второго элемента И 20 (фиг.2 з), на входах которого действуют отрицательный потенциал с инверсного выхода первой схемы 4 сравнения и поло. - жительный потенциал с выхода третьей схемы б сравнения.дополнительный разрядный ключ З 5 15 замкнут отрицательным потенциалом с выхода третьего элемента И 21 (фиг,2 и), на входах которого действуют отрицательные потенциалы.с прямых выходов третьей схемы б срав нения (фиг,2 г) и стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фиг.2 а)Первый ключ 8 разомкнут нулевым потенциалом, снимаемым с выхода элемента ИЛИ 23, а второй ключ 9 замкнут отрицательным потенциалом с выхода инвертора 24, Четвертый ключ 11 замыкается отрицательным потенциалом с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (Фиг.2 а), а тре- . тий ключ 10 замыкается положитель О ным потенциалом с его инверсного выхода.Таким образом, к неинвертирующему входу дифференциального усилителя 18 оказывается приложенным отри цательное напряжение, снимаемое с выхода первого формирователя 16 экспоненциального напряжения (фиг.2 ж), к инвертирующему входу дифференциального усилителя 18 приложено отри)О цательное напряжение с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов.Под действием положительного напряжения, поступающего на вход интег-. ратора 2, последний вырабатывает линейно спадающее напряжение (фиг.2 а"лВ момент 1,( (фиг.2) уровень напряжения интегратора 2 снижается до нуля. При этом срабатывает третья схема б сравнения, переходя из одного устойчивого состояния в другое и меняя полярность напряжения на своих вь:ходах (фиг.2 г) на противоположную, В результате этого оба сигнала на входах схемы второго элемента И 20 гтановятся отрицательными и вырабатывают замыкающий сигнал (фиг.2 з) для дополнительного зарядного ключа 14, который замыкает цепь заряда . второго формирователя 17 экспоненциального напряжения от положительного напряжения, снимаемого с инверсного выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов.Кроме того, в момент времени первый ключ 8 замыкается отрицательным потенциалом с выхода элемента ИЛИ 23, а второй ключ 9 размыкается нулевым потенциалом инвертора 24. Благодаря этому генератор 3 линейного напряжения начинает вырабатывать линейно нарастающее напряжение, которое в момент времени Т сравнивается с положительным напряжением с выхода амплитудного модулятора 1 (фиг.2 б), в результате чего срабатывает первая схема 4 сравнения, меняя полярность своих выходных сигналов на противоположную.В результате срабатывания первой схемы 4 сравнения на вход второго элемента И 20 с инверсного выхода первой схемы 4 сравнения подается положительное напряжение, при этом второй элемент И 21 Формирует на выходе нулевой потенциал и дополнительный зарядный ключ 14 разьыкается (фиг.2 з), Фиксируя определенное напряжение второго формирователя 17 экспоненциального напряжения (Фиг.2 к).В момент времени 13 (Фиг.2) значение линейно спадающего напряжения интегратора 2 достигает равенства с опорным напряжением (фг.2 а, . При этом вторая схема 5 сравнения лавинообразно переходит из одного устойчивого состояния в другое, меняя полярность напряжения на выходах стабилизатора 7 амплитуды опоРных импульсов. При этом на его выходе устанавливается положительный потенциал (фиг. 2 а) а на инверсном - отрицательный. - После опрокидывания второй схемы 5 сравнения начинается следующий цикл преобразования, при этом в результате изменения полярности управляющих сигналов, снимаемых с выходов стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов на входах амплитудного модулятора 1, на его выходе устанавливается отрицательное напряжение, равное входному напряжению (фиг.2 б) . Разрядный ключ 13 завыкается, обнулляпервый формирователь 16 экспоненциального напряжения,Первый ключ 8 размыкается, а второй ключ 9 заьыкается, в результате чего генератор 3 линейного напряжения также приводится в исходное нулевое состояние (Фиг, 2 б) . Четвертый ключ 11 размыкаетсяя положительным сигналом с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов (фиг.2 а), а третий ключ 10 замыкается отрицательным напряжением с его инверсного выхода в результате к неинвертирующему входу оказывается приложенным положительное напряжение, зафиксированное в первом полупериоде преобразования на выходе второго формирователя 17 15 экспоненциального напряжения (фиг. 2 к), К инвертирующему входу дифференциального усилителя 18 в этот момент прикладывается положительное напряжение с прямого выхода стабилизатора 7 20 амплитуды опорных импульсов, На выходе дифФеренциального усилителя 18 формируется отрицательное напряжение (фиг. 2 л), под действием которого интегратор 2 начинает Формировать линейно нарастающее напряжение (Фиг. 2 а) .В момент времени ,). (Фиг.2) напряжение на выходе интегратора 2 вновь достигает нулевого уровня, при этом опрокидывается третья схема 6 сравнени я, мен яя полярность напр яжени я на своих выходах (фиг.2 г) . Благодаря э тому первый элемент И 19 вырабатывает отрицательное напряжение (Фи г. 2 д ), з амик ающее з ар ядный ключ 12, Четвертый элемент И 22 вырабатывает нулевой потенциал (Фиг,2 е), в результате чего первый ключ 8 заьикается а второй ключ 9 размыкается и на 40 выходе генератора 3 линей ого напряжения под действием положительного напряжения с выхода стабилизатора 7 амплитуды опорных импульсов появляетс я линейно спадающее напряжение (Фиг.2 б) 45В момент времени 15 (фиг.2) линейно спадающее напряжение сравнивается с отрицательным уровнем входногонапряжения, при этом опрокидывается упервая схема 4 сравнения (Фиг.2 в),в результате чего первый элемент И 19вырабатывает нулевой потенциал, размыкающий зарядный ключ 12,В момент времени 6 напряжение наИ выходе интегратора 2 достигает уровня, при котором вторая схем а 5 сравнения опрокидывается (фиг.2 а), преобразователь возвращается в исходное состояние (рассмотренное для момента 40 1 ) таким образом заканчиваетсяполный период Т колебаний преобразователя. Далее в преобразователе происходят автоколебательные процессы, аналогичные описанным выше. 65 Период колебаниЯ на выходе 26антилогарифмического преобразователяравен:б Вх Оо) (Тг(Г)и(1) где 3 - постоянная времени интегратора 2;- значение напряжения на входе25;значение опорного напряжения с инверсного выхода блока 7;постоянная времени генератогра 3 линейного напряжения;Т 9 - постоянная времени формирователей 16 и 17 экспоненциального напряжения.Амплитуда импульсов с выхода дифференциального усилителя 18 равна(2)Технико-экономическим преимуществом предлагаемого изобретения перед известными преобразователями является повышение точности благодаря практически полной компенсации погрешности (обусловленной смещением порогов срабатывания схем сравнения), так как в нем в течение периода колебаний сравнение напряжений на всех схемах сравнения происходит при подходе линейно изменяющего напряжения снизу и сверху. При этом погрешности каждого из полупериодов имеют при абсолютном равенстве значений противоположные знаки и при сложении взаимно уничтожаются. Таким образом, период колебаний не зависит от дрейфа напряжения смещения.формула изобретенияАнтилогарифмический преобразователь, содержащий стабилизатор амплитуды опорных импульсов, генератор линейного напряжения, дифференциальный усилитель, первый формирователь . экспотенциального напряжения, первую и вторую схемы сравнения, первый элемент И, зарядный и разрядный ключи, первый, второй, третий и четвертый ключи, выход зарядного ключа со-. единен со входом первого Формирователя экспоненциального напряжения, выход которого подключен к входу разрядного ключа, выход генератора линейного напряжения присоединен к первому входу первой схемы сравне" ния, прямой выход которой соединен с первым входом первого элемента И, выход которого подключен к управляю" щему входу зарядного ключа, выход второй схемы сравнения присоединен к входу стабилизатора амплитуды опорных импульсов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше" ния точности работы, в него введеныамплитудный модулятор, интегратор,инвертор, элемент ИЛИ, второй, третий и четвертый элементы И, второйформирователь экспоненциального напряжения и дополнительные зарядный иразрядный ключи, третья схема сравнения, выход амплитудногс модулятора соединен с вторым входом первойсхеьы сравнения, инверсный выходкоторой подключен к п рвому входувторого элемента И, выход которогоприсоединен к управляющему входу фдополнительного зарядного ключа,выход которого подключен к входувторого Формирователя экспоненциального напряжения, выход стабилизатораамплитуды опорных импульсов соединен 15с первыми входами амплитудного модулятора, второй схемы сравнения,третьего элемента И, с входом первого ключа, с управляющим входом четвертого ключа и ннвертирующим входом Щдифференциального усилителя, выходкоторого п цключен к входу интегратора, первый вход третьей схемы сравнения присоединен к шине нулевогопотенциала, выход интегратора соеди-.нен с вторыми входамю второй и третьей схем сравнения, выход первогоключа присоединен к входам второгоключа и генератора линейного капряже"ния, к выходу которого подключенвыход второго ключа, выход третьей Зфсхемы сравнения соединен с вторымивходами первого и третьего элементовИ, инверсный выход стабилизатораамплитуды опорных импульсов подключен к второму входу амплитудного моду-З 5лятора, к первому входу четвертогоэлемента И, к входам зарядного ключа и дополнительного зарядного ключаи к управляющему входу третьего ключа, выход второго Формирователя экспотенциального напряжения соединены свходами третьего ключа и дополнительного разрядного ключа, выход которого при-соединен к выходу разрядного ключа ик шине нулевого потенциала, инверсный выход третьей схемы сравнениясоединен с вторыми ;входами второгои четвертого элементов И, выходтретьего элемента И подключен куправляющему входу дополнительногоразрядного ключа и к первому входуэлемента ИЛИ, второй вход которогоприсоединен к выходу четвертого эле-.мента И и к управляющему входу разрядного ключа, выход элемента ИЛИсоединен с входом инвертора и управ"ляющим входом первого ключа, выходинвертора подключен к управляющемувходу второго ключа, третий вход амплитудного модулятора является входомантилогарифмического преобразователя,выходы третьего и четвертогэ ключей .присоединены к неинвертирующему входудифференциального усилителя, входчетвертого ключа соединен с выходомпервого формирователя экспоненциального напряжения, выход стабилизатора амплитуды опорных импульсов является выходом антилогарифмическогопреобразователя,Источники информации,принятые во внимание при эксиертизе1. Авторское свидетельство СССР9. 304575, кл. 6 Об 6 7/24, 1970.2, Авторское свидетельство СССР9 444207,.кл. 6 06 6 7/24, 1972 (прототип).ппп патент, г. Унгаро ектная, 4 Фи 3 7246/80 ВНИИ ПИ по 113035, Тираа 745 осударственного ко ам иэобретенийи сква,Е, Раушск