Способ логарифмического преобразования напряжений в двоичный код

Способ логарифмического преобразования напряжений в двоичный код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<, 734747 (61 ) До пол н и тел ьное к а вт. с в ид- ву— (22) Заявлено 25.11. 77(2 I ) 2546838/1 8 24 (51) Ч. Кл.

G 06 J 3/00

G 06 G 7/24 с присоединением заявки ¹â€”

Гооудерстееииый комитет (23) Приоритет—

-по.делам изооретеиий и открытий

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень №18 (53) УДК681.34 (088. 8) Дата опубликования описания 18.05.80 (72) Авторы изобретения

P. В. Агеев и Ю. Н. Овчаров (71) Заявитель (54) СПОСОБ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

НАПРЯЖЕНИЯ В ДВОИЧНЫЙ КОД

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано, в частности, в цифровых, анализаторах спектра для логарифмического преобразования аналоговых сигналов в двоичный код с заданным значением абсолютной погрешности во всем динамическом диапазоне изменения сиг нала.

Известен способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, основанный на том, что под воздей ствием входного сигнала формируют экспоненциально спадающее напряжение, которое затем сравнивают с рядом по» роговых напряжений. Временной интер вал от начала исследования процесса до момента сравнения с 11-ым порогом анализируют и формируют двоичный код, соответствующий логарифму входного сигнала (11.

Известен также способ логарифмического преобразования аналоговых величин в двоичный код, основанный на формиро» вании изменяющегося напряжения и подсчете, начиная с некоторого фиксирован» ного момента времени и до момента врв мени совпадения линейно изменяющегося напряжения и входного напряжения, импульсов, частота следования которых обратно пропорциональна входному сигналу 12).

Известные способы преобразования позволяют формировать двоичный код с !

О постоянной относительной погрешностью

) преобразования и не позволяет обеспе.чить во всем динамическом диапазоне изменения входных сигналов постоянство

15 абсолютной погрешности преобразования.

Наиболее близким к изобретению яв» ляется способ логарифмического преоб» разования напряжения в двоичный код, основанный на сравнении входного напря жения с рядом основных опорных напря жений, величины которых постоянны, и формировании по результатам сравнения хода характеристики логарифма, преоб разовании полученного кода характерис

3 7347 тики в напряжение и формировании разности между полученным напряжением и задержанным во времени входным напряжением, усилении полученного разностного напряжения и его сравнения с ря5 дом дополнительных опорных напряжений, формируемых в соответствии с полученным кодом характеристики, и формировании по результатам этого сравнения кода мантиссы логарифма, причем полученные коды характеристики и мантиссы представляют собой окончательный результат логарифмического преобразования входного напряжения в двоичный код (31.

Данный способ позволяет выполнить кодирование с постоянной относительной погрешностью во всем диапазоне изменений входных сигналов, однако для исключения потерь информации при цифровой обработле сложных сигналов, например, при спектральном анализе дальномерных частот в локации с непрерывным или квазинепрерывным излучением и линейной частотной модуляцией, когда может возникнуть ситуация наложения на интенсивный отраженный сигнал слабого (с большей дальности) сигнала, требуется обеспечивать постоянство абсолютной погрешности преобразования во всем динамическом диапазоне входных сигналов. 3g

Рассмотренные способы логарифмического преобразования не удовлетворяют данному требованию.

Цель изобретения - стабилизация величины абсолютной погрешности преобразова 3g ния во всем динамическом диапазоне изменения входного напряжения.

С этой целью в способе логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, основанном на сравнении вход- 4О ного напряжения с рядом основных опорных напряжений и формировании по результатам сравнения кода характеристики логарифма, преобразовании полученного кода характеристики в напряжение и форми- 4s ровании разности между этим напряжением и задержанным во времени входным напряжением, усилении полученного разностного напряжения и его сравнении с рядом дополнительных опорных напряжений, Ж формируемых в соответствии с полученным кодом характеристики, и формировании по результатам этого сравнения кода мантиссы логарифма, входное напряжение предварительно сравнивают с рядом поро- 55 говых напряжений по числу поддиапазонов изменения входного напряжения, по результатам сравнения формируют сигнал масш47 4 табирования соответствующего поддиапаэона, пропорциональный отрицательной целой степени основания логарифма, и по этому сигналу масштабирования формируют основные опорные напряжения, а сформированный выходной код нормализуют.

На чертеже представлен вариант технической реализации способа.

Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код определяется следующей последовательностью действий: входное напряжение сравнивают с рядом пороговых напряжений по числу поддиапазонов изменения входного напряжения и по результатам сравнения формируют сигнал масштабирования соответствующего поддиапазона, пропорциональный отрицательной целой степе» ни основания логарифма; по этому сигналу масштабирования вырабатывают основные опорные напряжения; входное напряжение сравнивают с рядом основных опорных напряжений и формируют по результатам сравнения код характеристики логарифма; преобразуют полученный код характеристики в напряжение и формируют разность между этим напряжением и задержанным во времени входным на» пряжением; усиливают полученное разностное напряжение и сравнивают его с рядом дополнительных опорных напряжений, формируемых в соответствии с полученным кодом характеристики, и формируют по результатам этого сравнения код мантиссы логарифма; результат получаемого логарифмического преобра зования корректируют путем переноса запятой в выходном коде влево íà соответствующее число разрядов.

Условия разбиения динамического диапазона изменения входного напряжения на поддиапаэоны, формирование сигналов масштабирования и опорных наприжений устройств сравнения определяется следующим образом.

Обозначим входной сигнал U . Для л получения кода X величины k,==

h, =Cog U>xjU<,где Uo - эталонное напряжение, при заданном динамическом диапазОВе входноГО сигнала

BX п1ОХ

О

0oo максимально допустимой абсолютной . погрешности квантования ГО

% о ио гие Ьи,"-иерф Ы, Ь I . Легерифмичеекая масштабная шкала строится так, что л

К, если Ug = Оо Q Единица

8 0О=Ь""" ц " )g« >

Й1

При этом на каждом поддиапазоне

А д

Обознач уп к= ma% 1к1ВКМОТогда выбираем Е =U Ь "+ ©P .

К О. 55 гдеК 1, 2,... Ь 1

Обозначим,с — nun, Д,b d Тогда число устройств сравнения для характеристи«ки на этом поддиапазоне Рк= 1т1, —,И

5 734 этой шкалы — СА . Тогда выходной код преобразования соответствует этой шкале, т, е. Х записан в масштабе с единицей 6< . Из диапазона изменений входного сигнала выбирается участок, на котором код Х для масштабной единицы О дает абсолютную погрешность

Ю, при выбранной схеме преобразования амплитуды в код, числе устройства сравнения ц для мантиссы, не превы- t0 шает заданную величину 8< . При этом

) Q „) „на выбранном участке. Если

) @ 1ъ Е, то переходим к другой лога рифмической шкале с масштабной единицей O> =g

Ф2. туральное число. Поскольку 6< (G, то код числа; записывается в виде 1

2 где - число целых единиц 8< на шка ле логарифмов с масштабной единицей 62, - число, характеризующее мантиссу 20 и соответствующее количеству полных

1)8+4 частей единицы 8< и при выбранном числе устройство сравнения мантиссы и абсолютная погрешность для фиксированного U щ в коде меньше, чем в коде. К . Находим значение Е такое, что 8g < сто при jUggl(E<.

Аналогично получаем, что весь диапазон изменений сигнала разбивается на поддиапазонов с Е., Е,2

E "- (U > rrr qjrr 4 соответствующих логарифмических шкал с масштабными единицами 6а, В,..., С, причем

G r = D .Ñ., О = Ъ 1К при 0 = 1. Пр этом на каждом поддиапазоне код записывается в виде 1к, 3y, . Очевид,.

К К К К

А A л

Тогда Х =с к Х или в коде Хк- для получения кода Х запятая переносится влево на Мк позиций. Если в коде к характеристика имеет значение 1К то максимальная погрешность для такой характеристики имеет значение

747 6

Для последнего поддиапазона

П к Р где E (. I «целая часть числа.

На чертеже изображена блок-схема устройства, представляющего вариант технической реализации предлагаемого способа.

Вход устройства подключен к входу блока 1 селекции и через элемент 2 задержки связан с первым входом преобразователя 3 аналог-код. Второй вход пре образователя 3 соединен с первым выходом блока 1, второй выход которого связан с входом блока 4 формирования опорных напряжений. Первый выход блока

4 подключен к третьему входу преобразователя 3 аналог-код, а второй выход связан с первым входом блока 5 оценки, второй вход которого соединен с выходом преобразователя 3, а выход блока 5 является выходом устройства.

Работа устройства заключается в следующем.

Входной сигнал в блоке 1 селекции оценивается, к какому поддиапазону он принадлежит. Затем формируется соот ветствующий коэффициент Qg, поступающий в блок 4 формирования опорных напряжений. Из блока 4 в преобразователь 3 аналог-код поступает опорное напряжение, поставленное в соответствие с коэффициентом Цк Входное напряжение с выхода блока 1 селекции преоб разуется в логарифмический двоичный код, формируется значение характеристики и записывается в блок 5 оценки. Ана- логично кодируется задержанное входное напряжение с выхода элемента 2 задержки, формируется код мантиссы и записывается в блок 5 оценки. Кодовая последовательность, записанная в блок 5 оценки, по частной логарифмической шкале нормируется за счет переноса влево запятой на 4 позиций.

По сравнению с известными предло женный способ логарифмического преоб разования напряжения в двоичный код i позволяет сохранить во всем диапазоне изменений входного сигнала заданную величину абсолютной погрешности, что, в свою очередь, дает возможнесть исключить потери информации при цифровой многоуровневой обработке сложных сигналов, Формула изобретения

Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, .основанный на сравнении входного напряже» ния с рядом основных опорных напряже7 7 йий и формировании по результатам срав» нения кода характеристики логарифма, преобразовании полученного кода характеристики в напряжение и формировании разности между полученным напряжением и задержанным во времени входным напряжением, усилении полученного разнос ного напряжения и его сравнении с рядом дополнительных опорных напряжений, формируемых в соответствии с полученным кодом характеристики, и формировании по результатам этого сравнения кода мантиссы логарифма, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью стабилизации величины абсолютной погрешности преобразования во всем динамическом диапазоне изменения входного напряжения, входное напряжение предварительно сравнивают с рядом порого34747 8 вых напряжений по числу поддиапазонов изменения входного напряжения, по результатам сравнения формируют сигнал масштабирования соответствуюшего поддиапазона, пропорциональный отрицательной целой степени основания логарифма, и по этому сигналу масштабирования формируют основные опорные напряжения, а сформированный выходной код

10 нормализуют.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

%277418, кл. H 03 К 13/175, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР

% 512475, кл. G 06 5 7/24, 1973.

3. Авторское свидетельство СССР

34601818, кл. Н 03 К 13/17, 1976 (прототип) .

Составитель С. Казинов

Редактор С. Лыжова Техред О, Андрейко Корректор Н. Степ

Заказ 2227/14 Тираж 751 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент ° r. Ужгород, ул. Проеетная, 4