Логарифмический время-импульсный преобразователь

Логарифмический время-импульсный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

еоеаоюзнае лл вено-;; oè÷åñÊÇÞ

«б стте МБ

E О П

ИЗОБРЕТЕНИЯ

276! 62

СОюз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое ol авт. свидетельства ¹

Заявлено 27.111.1969 (№ 1327542/18-24) Кл. 21ат, 36/20

42m, 3/00 с присоединением заявки № комитет fl0 делам изобретений и открытий ттрн Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 14Х!!.1970. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 2.XI.1970

МПК Н 03k 13/20

G 06j 3/00

УДК 621.374.33(088.8) Автор изобретения

А. М. Косолапов

Заявитель

Куйбышевский политехнический институт

ЛОГАРИФМИЧЕСКИЙ ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНЫЙ

П РЕОБРАЗОВАТЕЛ Ь

Предлагаемое устройство относится к области автоматики и вычислительной технике.

Известны логарифмические время-импульсные преобразователи, содержащие генератор, формирователь экспоненциального напряжения, устройство сравнения и триггер, которые выполняют операцию преобразования постоянного напряжения в длительность импульсов или постоянное напряжение, пропорциональное логарифму входного сигнала. Недостатком таких устройств является их низкая точность преобразования из-за влияния дрейфа нуля пороговых элементов.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем дополнительно установлен модулятор, один из входов которого соединен с генератором, а выход через формирователь двухполярного экспоненциального напряжения и устройство сравнения подключен к триггеру.

Это повышает точность преобразования из-за уменьшения дрейфа нуля пороговых элементов, выполненных на переменном токе.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы напряжений.

Устройство содержит модулятор 1, формирователь 2 двухполярного экспоненциального напряжения, устройство сравнения (усилительограничитель) 8, триггер 4, фильтр 5 и генератор б.

Выход модулятора 1 последовательно с формирователем 2 двухполярного экспоненциального напряжения подключен ко входу усилителя-ограничителя 8. Нагрузкой усилителя5 ограничителя является триггер 4, выход которого подключен к фильтру 5. Периодизация схемы осуществляется генератором б.

Кроме того, на фиг. 2 приведены следующие обозначения:

10 U> — напряжение на выходе модулятора, U — напряжение с формирователя экспоненциального напряжения, UI — сигнал на выходе усилителя-ограничителя и U4 — импульсы, формируемые триггером.

15 Логарифмический преобразователь работает следующим образом.

Постоянное напряжение, поданное на вход

U,„, преобразуется модулятором 1 в прямоугольные имп льсы с амплит) дой U, Ilpollop20 циональной U„-, и частотой, определяемой генератором б. Формирователь экспоненциального напряжения выдает на выходе две экспоненты за период: одну — положительной полярности, другую — отрицательной:

U — +U t — и где U, — экспоненциальное напряжение;

U> — амплитуда экспоненты; к — степень затухания экспоненты;

ЗО г — текущее время.

276162

Последовательное соединение выходов мо. дулятора 1 и формирогателя 2 двухполярного экспоненциального напряжения обеспечивает получение на входе усилителя-ограничителя Ä3 разностного сигнала. 5

В момент начала формирования экспоненты положительной или отрицательной полярности триггер 4 сбрасывается в состояние «О» сигналом с генератора б. При смене знака напряжения на входе усилителя-ограничителя 8 сиг- 10 нал с его выхода приводит триггер 4 в состояние « 1».

Таким образом, в течение периода формируются два импульса. Длительность каждого определяется от начала экспоненты и до мо- 15 мента равенства напряжения на входе усилителя-ограничителя нулю из соотношения: ос " — с. а (2)

t „= — 1n (3) 20

k )У„ где U, — амплигуда прямоугольных импульсов с модулятора, t „— длительность импульса, 1а 25

=т, — коэффициент пропорциональности, с вх

2t« т. е. выходные величины 2t„; и= или У,р—

Т

=U и пропорциональны логарифму входного 30 напряжения, где п — коэффициент заполнения импульсов;

Т вЂ” период;

U амплитуда импульсов на входе фильтра среднего значения; 35

U ð — среднее значение импульсов с триггераа.

Использование модулятора на входе времяимпульсного преобразователя, а также применение двухполярного формирователя экспонен- 40 цнального напряжения позволяет перейти от сравнения постоянных напряжений к сравнению переменных.

В этом случае просто решается вопрос об уменьшении влияния дрейфа пороговых эле- 45 мснтов, о повышении чувствительности, о преобразовании сигналов низкого уровня до 0,1—

0,05 в путем использования усилителей переменного напряжения. Если использовать усилитель с достаточно большим коэффициентом 50 усиления, погрешность от наличия уровня срабатывания у порогового элемента (триггера) ничтожно мала.

Наличие значительного входного сигнала прн большом коэффициенте усиления вызыва- 55 ет ограничение обеих полуволн сигнала.

Поэтому усилитель-ограничитель делается так, чтобы несимметричность ограничения была минимальной, так как она вызывает смещение нулевой линии и неравенство длительно-. 60 стей первого и второго импульсов в течение периода. Смещение нулевой линии U,„ýêâèвалентно изменению амплитуды положительной и отрицательной полуволн импульсов с модулятора, поэтому 65 (, =(„+Л/, = — 1n, (4) а+ см

t2,/в tа,— 1n > (5) а тсм где t> и t2 — длительности первого и второго импульсов, AU„, — смещение нулевой линии из-за несимметрии полуволн, Л1, и Л/2 — приращения длительностей импульсов от наличия AU =,а =О.

Выходная величина преобразователя — коэффициент заполнения и1 определяется соотношением 1о

21п

nl = 1 + а а

Т kT

>< 1п 1+ " + 1п 1 — " . (6) Погрешность от наличия смещения нулевой чинин находится из выражения

Irl 1+ +In 1— а а (7) И вЂ” и

f 10

21п та

Если использовать разложение в ряд Тейлора, можно пренебрегая малыми высоких порядков, записать: (8) Из выражения (8) видно, что даже при значительных смещениях нулевой линии AU,„ относительная погрешность преобразователя невелика:

U, = 1l; Л U,,„= 50 мв; U, = 10в.

=0,53 10 а =0,05вв.

25 10

2 2,34

2п

I U0 1а

При обеспечении достаточной широкополосности усилителя логарифмический время-импульсный преобразователь может иметь частоту периодизации в несколько десятков килогерц и точность 0,1 — 0,2%.

Предмет изобретения

Логарифмический время-импульсный преобразователь, содержащий генератор, формирователь экспоненциального напряжения, устройство сравнения и триггер, отличающийся тем, что, с целью говышения точности преобразования, в нем дополнительно установлен модулятор, один из входов которого соединен с генератором, а выход через формирователь экспоненциального напряжения и устройство сравнения подключен к триггеру.

276162

Фи2 1

Фи2 2

Составитель В. А. ЧистоВ

Редактор Е. В. Семанова Техред Л. Я. Левина Корректоры В В. Чаклина и Л. В. Юшина

Заказ 3081!3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комигета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2