Устройство широкодиапазонного логарифмического аналого цифрового преобразования

Устройство широкодиапазонного логарифмического аналого цифрового преобразования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<1 900440 (61) ???????????????????????????? ?? ??????. ????????-???? (22) ???????????????? 28.05.80 (>>) 2931021/18-21 (1 М g 3 с лрисоединением заявки ¹

Н 03 К 13/17

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет„ (53) УДК 681. 325

" (088. 8) Опубликовано 230182 Бюллетень № 3

Дата опубликования описания 230182

В. Е. Ямный, Ю.И. Белоносов, Б.N.!Áoðoçäè н и А.И.Ильянок

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина и Специальное конструкторскОтехнологическое бюро с опытным пройэвсщством.,при, Иащц усском

Ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В.Н.Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ЫИРОКОЦИАПАЗОННОГО

ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО

ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Изобретение относится к области автоматики и.измерительной техники.

Известен быстродействующий анаЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОбразоэатЕЛь с лОгарифмической характеристикой, содер жащий п-каскадный усилитель, выходы которого подключены к h+ 1 устройствам выборки и хранения (1$

Однако такой преобразователь достаточно сложен, так как требует и + 1 устройство выборки и хранения.

Известен аналого-циФровой преобраЗОВатЕЛЬ, СОДЕржащий блок амплитудной свертки, в виде и-каскадного усили- теля, на выходе которого включен уз- . .15 кодиапазонный аналого-цифровой преобразователь, а на входе - набор компараторов (21 .

Однако такое устройство не позво-. ляет получить логарифмическог пре- образования.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, го в устройстве широкодиайаэонного - 25 логарифмического аналого-цифрового преобразования, содержащем компарагоры, дешифратор, п-каскадный усилитель узкодиапазонный логарифьыческий аналого-цифровой преобразователь, I

ЗО

Ю введены выпрямитель, блок выборки и хранения вычитатель, два ключа, элемент ИЛИ, фиксирующие триггеры, элемент четности, инвертор, причем первые выходы каждого каскада и-каскадного усилителя подключены к первым входам соответствующей пары компараторов, выходы которых через соответствующие элемент ИЛИ и фиксирующий триггер подключены к соответствующим входам дешифратора и элемента четности, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, а через инвертор - с управляющим входом второго ключа,при этом выход икаскадного усилителя через выпрямитель подключен к первому входу блока выборки и хранения, выход которого подключен к первому входу вычитателя, и через второй ключ - ко входу уэкодиапаэонного логарифмического аналого цифрового преобразователя, второй вход вычитателя подключен к шине первого источника опорного напряжения, а его выход через первый ключ подключен ко входу узкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразователя, .причем выходы дешифратора соединены с шинами выхода кода старших разрядов, а выходы узкодиапа900440 зонного логарифмического аналого-цифрового преобразователя cîåäèíåíû с шинами выхода кода младших разрядов, при этом вторые входы компараторов подключены соответственно ко второму положительному и третьему отрицательному источникам опорных напряжений, а вторые входы фиксирующих триггеров и управляющий вход блока выборки и хранения соединены с шиной синхрониз ации. 1О

На фиг.1 приведена блок-схема устройства широкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразования.; на фиг.2 — .амплитудная характеристика и-каскадного усилителя с амплитудной сверткой.

Устройство содержит шину 1,источника входного сигнала и-каскадный усилитель 2,,включающий каскады 3-13-п,усияители-ограничители 4-1-4-п, линейные усилители 5-1-5-п, сумматоры 6-1-6-п, компараторы 7-1-7-п, элементы ИЛИ 8-1-8-п, фиксирующие триггеры 9-1-9-п, элемент 10 четности, дешифратор 11, выпрямитель 12, блок

13, выборки и хранения, вычитатель 14 ключи 15.и 16, узкодиапазонный .логарифмический аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 17,инвертор 18,соответственно шины второго положительного и третьего отрицательного источника

19 и 20 опорного напряжения, шину

21 синхронизации, шину 22 первого источника опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом. 35

При изменении входного сигнала от 11 » „„„„ до Уь».max напряжение на выходе и-каскадного усилителя с амплитудной сверткой изменяется (фиг.2)1 при этом компараторы 7-1 — 7-п опре- 4О деляют тот участок, в пределах которого в данный момент времени находится преобразуемый сигна." При преобразовании двухполярных сигналов на выходе компараторов включают элементы HJIH 8-1 — 8-п, а на соответствующие вторые входы компараторов 7-17-и подают напряжение от источников

19 и 20 -положительного и отрицательного опорных напряжений. Для устранения неопределенности считывания с компараторов 7-1 — 7-п включают фиксирующие триггера 9-1 - 9-п.

Когда число сработавших компараторов

7-1 — 7-n - четное (."0" число четное ), это означает, что преобразуемый сигнал находится на участке амплитудной характеристики усилителя 2 с положительной крутизной (ав,cd) при этом на выходе элемента четности логический нуль. Когда. число срабо60 тавших компараторов 7-1 - 7-и- не Ы тное то преобразуемый сигнал находится на участке амплитудной характеристики с отрицательной крутизнои (Ьс,de) при этом на выходе элемен- 65 ги че помощью дешифратора 11 единичный код состояния триггеров 9-1 — 9-и преобразуется в двоичный код, и на выходе появляется информация старших разрядов кода преобразуемого сигнала.

Таким образом, определяется грубое значение преобразуемого сигнала в пределах одного участка формируемой характеристики усилителя 2 с амплитудной сверткой. Один из вариантов усилителя с амплитудной сверткой содержит и-одинаковых каскадов

3-1 — З-п, которые в свою очередь содержат усилители-ограничители 4 с коэффициентом передачи на линейном участке k0, линейный усилитель 5 и сумматор 6. При этом при формировании участка с положительной крутиз-,. ной коэффициент передачи каскада

3 равен к — 1» а при формировании участка с отрицательной крутизной коэффициент передачи каскада 3 ра-. вен - 1. Для и-каскадного усилителя

2 коэффициент передачи на участке аЬ (фиг. 2)размен(К вЂ” 1)на участке

Ьс (- (k, — 1)",на участке zg -(k

1)и-х и т —.д.

Сигнал с выхода усилителя 2 преобразуется в однополярный сигнал с помощью выпрямителя 12 с целью уцрощенц9 дальнейшего преобразования, и по синхроимпульсу блок 13 выборки и храненцй запоминает мгновенное значение выпрямленного сигнала. Если мгновенное значение сигнала находится на участках положительной крутизны амплитудной харак- теристики усилителя 2 сигнал с выхода блока 13 выборки и хранения проходит через ключ 16 на вход уэкодиапазонного логарифмического преобразователя 17,,так как в этом случае на выходе элемента 10 четностилогический нуль, а на выходе инвертора 18 - логическая единица(ключ

15 разомкнут, а ключ 16 замкнут. Уэкодиапазонный логарифмический АЦП преобразует сигнал, находящийся в пределах одного участка аЬ, Ьс, cd и т.д.более точно, чем это осуществляют компараторы 7-1 - 7-п уэкодиапазонный логарифмический АЦП 17 имеет шкалу, определяемую из соотношения (1 +6)С где U преобразуемый сигнал;

U .- мйнимальное напряженйе на

"те» входе преобразователя 17, равное Бвьн.»й» (фиг 2)

О- относительная погрешность пре образ ов ани я, N — цифровой эквивалент, пред.ставлейнц й, например двоичным кодом.

Если 1югновениое значение сигнала находится на участках отрицательной крутизны, то в этом случае ключ

15 замкнут, а ключ 16 - разомкнут, сигнал на выходе вычитателя 14 рав

900440

Š— U п — и

"-о S„ re - о " вьн. min + выл.ma» напряжение на шине первого источника

22 опорного напряжения, и к узкодиапазонному АЦП 17 подведено напряжение, собтветствующее логарифмической шкале входного .сигнала. 5

Таким образом, с помощью предлагаемого устройства удается преобразовывать сигналы в широком динамичесicoM диапазоне и о логарифмическим законом преобразования для двухполяр IO ных входных сигналов и -.åì саьым расширяются функциональные возможности

Формула изобретения

Устройство широкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразования, содержащее компараторы, дешифратор, и-каскадный усилитель, узкодиапазонный логарифми- 2п ческий аналого-цифровой преобразователь, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, введены выпрямитель, блок выборки и хранения, вы- 2д читатель, два ключа, элемент ЙЛИ, фиксирующие триггеры, элемент четности, инвертор, причем первые выходи каждого каскада и-каскадного усилителя подключены к первым входам ЗО ,соответствующей пары компараторов, выходы которых через соответствующие элемент ИЛИ и фиксирующий триггер подключены к соответствующим входам дешифратора и элемента четности, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, а через инвертор с управляющим входом второго ключа, при этом выход .i-каскадного усилителя через выпрямитель подключен к первому входу блока выборки и хранения, выход

:которого подключен к первому входу вычнтателя и через второй ключко входу узкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразователя, второй вхол вычитателя подключен к шине первого источника опорного напряжения, а его выход через первый ключ подключен ко входу узкодиапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразователя, причем выходы дешифратора соединены с шинами выхода кода старших разрядов, а выходы узкоднапазонного логарифмического аналого-цифрового преобразователя соединены с шинами выхода кода мпадших разрядов, при этом вторые входи компараторов подключены соответственно ко второму положительному и третьему отрицательному источникам опорных напряжений, а вторые входы фиксирующих триггеров и управляющий вход блока выборки и хранения соединены с шиной синхронизации, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Приборы и техника эксперимента, 1979, 9 1, с.79-82.

2. "Автометрия", 1978, В 4, с.50-58..900440

Составитель Л.Беляева

Редактор Л.Лукач Техред М.Тепер КорректорМ.Демчнк

Закаэ 12204/74 Тиран 953 Подписное

BHHHIIH Государственного коматета СССР . по делам изобретений и открытий

113035,Москва Ж 35 ° Уау аская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.узтород,ул.Проектная, 4