SU1345215A1 - Logarithmic converter - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вьп1ис- лительной технике и может быть исполь зовано в различных функциональных уст ройствах вычислительных, информацион ных и моделирующих систем. Цель изобретени  - повьшение быстродействи  при заданной точности. Преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор импульсов 2, трехпозиционный переключатель 3, источник 4 опорного напр жени , реверсивный счетчик 5, масштабный усилитель 6, блок 7 логарифмировани , дешифратор 8, второй ЦАП 9, сумматор 10. Преобразователь имеет два канала. Аналоговое напр жение, соответствующее изменению логарифма в пределах одной октавы, формируетс  на выходе блока 7 за счет работы дискретной системы обратной св зи, включающей реверсивный счетчик и дешифратор. Ступенчата  часть выходного сигнала формируетс  на выходе ЦАП 9. 1 ил. S (Л г/л/дгThe invention relates to an iterative technique and can be used in various functional devices of computing, information and modeling systems. The purpose of the invention is to increase the speed with a given accuracy. The converter contains the first digital-to-analog converter (DAC) 1, pulse generator 2, three-position switch 3, voltage source 4, reversible counter 5, large-scale amplifier 6, logarithm block 7, decoder 8, second DAC 9, adder 10. The converter has two channels . An analog voltage corresponding to a change in the logarithm within one octave is formed at the output of block 7 due to the operation of a discrete feedback system including a reversible counter and a decoder. The step portion of the output signal is formed at the output of the DAC 9. 1 Il. S (L g / l / dg

Description

113113

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано в различных функциональных устройствах вычислительных, информацион- ных и моделирующих систем.The invention relates to computing and can be used in various functional devices of computing, information and modeling systems.

Цель изобретени  - повьпиение быстродействи  при заданной точности.The purpose of the invention is to improve the speed with a given accuracy.

На чертеже представлена схема логарифмического преобразовател . The drawing shows a diagram of a logarithmic converter.

Логарифмический преобразователь содержит первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 1, генератор 2 импульсов , трехпозиционный переключатель 3, источник 4 опорного напр же- ни , реверсивный счетчик 5, масштабны усилитель 6, блок 7 логарифмировани , дешифратор 8, второй цифроаналоговый преобразователь 9, сумматор 10.The logarithmic converter contains the first digital-to-analog converter (DAC) 1, a generator of 2 pulses, a three-position switch 3, a source of 4 reference voltage, a reversible counter 5, a large-scale amplifier 6, a block 7 of logarithmization, a decoder 8, a second digital-analog converter 9, an adder 10.

Преобразователь относитс  к уст- ройствам, воспроизвод щим функции с большим диапазоном изменени  абсолютной величины первой производной. Он реализует принцип груботочных систем и состоит из двух параллельных кана- лов.The converter relates to devices reproducing functions with a large range of changes in the absolute value of the first derivative. It implements the principle of coarse systems and consists of two parallel channels.

Преобразователь работает следую- щим образом.The converter works as follows.

Дискретна  система обратной св зи, включающа  генератор 2 импульсов, трехпозиционный переключатель 3, реверсивный счетчик 5, дешифратор 8, подключенный к цифровому входу ЦЛП 1, и реализующа  принцип регулируемого коэффициента передачи, поддерживает напр жение на входе блока 7 в посто нных ограниченных пределах во всем диапазоне изменени  входного сигнала преобразовател .A discrete feedback system, including a 2-pulse generator, a three-position switch 3, a reversible counter 5, a decoder 8 connected to the digital input of the CLP 1, and implementing the principle of an adjustable transmission coefficient, maintains the voltage at the input of the unit 7 in a fixed limited range throughout the range of change of the input signal of the converter.

Изменение входного напр жени  в два раза сопровождаетс  изменением числа, записанного в реверсивном счетчике 5, на единицу . Посредством дешифратора 8 это число импульсов преобразуетс  в номер включенного разр - да ЦАП 1. При этом коэффициент передачи ЦАП 1 также измен етс  вдвое, но так, чтобы напр жение Uy на вькоде масштабного усилител  6 измен лось в посто нных пределах, oгpaн rчeнныx зна чени ми порогов срабатывани  трехпо- зкционного переключател  3. Это возможно , если минимальному значению U,, соответствует максимальное значение коэффициента передачи ЦАП 1 и наобо- рот.A two-fold change in input voltage is accompanied by a one-digit change in the number recorded in the reversing counter 5. By means of the decoder 8, this number of pulses is converted into the number of the included bit of the DAC 1. In this case, the transfer coefficient of the DAC 1 also doubles, but so that the voltage Uy on the code of the scale amplifier 6 changes in a constant range, the values obtained are Thresholds of operation of the three-position switch 3. This is possible if the minimum value of U ,, corresponds to the maximum value of the transfer ratio of the DAC 1 and vice versa.

При такой организации работы цифровой части цреобразовател , когда число октав, в пределах которых из152 With such an organization of the digital part of the converter, when the number of octaves, within which from 152

мен етс  входное напр жение, номер включенного разр да ILAIT, 1 и число записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов совпадают, потребна  емкость счетчика резко снижаетс . Это, в свою очередь, способствует увеличению быстродействи  преобразовател . За счет соответствующего выбора режимов диапазон изменени  выходного напр жени  блока 7 может быть смещен в ту часть шкалы, где вычисление выходной функции происходит с минимальной погрешностью . Так формируетс  непрерывна  составл юща  выходного сигнала преобразовател  .the input voltage varies, the number of the included discharge ILAIT, 1 and the number of 5 pulses recorded in the reversing counter coincide, the required capacity of the counter decreases sharply. This, in turn, contributes to an increase in the speed of the converter. Due to the appropriate choice of modes, the range of variation of the output voltage of block 7 can be shifted to that part of the scale where the calculation of the output function occurs with minimal error. This is how the continuous output component of the converter is formed.

Ступенчата  часть выходного сигнала формируетс  на выходе ЦАП 9, аналоговый вход которого подклю ген к источнику 4 опорного напр жени , а цифровой вход непосредственно св зан с выходом реверсивного счетчика 5. Изменение числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов на единицу , соответствующее изменению входного сигнала преобразовател  на октаву, вызывает скачкообразное изменение напр жени  на выходе ЦАП 9 на некоторую величину /1U. Она определ етс  значением опорного напр жени ; U и числом разр дов п реверсивног о счетчика 5:- ли 1)/2. Изменение напр жени  и на фиксированную величинуThe step portion of the output signal is generated at the output of the D / A converter 9, the analog input of which is connected to the source 4 of the reference voltage, and the digital input is directly connected to the output of the reversing counter 5. The number of pulses recorded in the reversing counter 5 is changed by one corresponding to the change in the input signal of the converter per octave, causes a step-wise voltage variation at the output of the D / A converter 9 by some value / 1U. It is determined by the value of the reference voltage; U and the number of bits n reversive counter 5: - whether 1) / 2. Voltage change and fixed value

и соответствует изменению двоичного логарифма входного сигналг на единицу .and corresponds to a change in the binary logarithm of the input signal by one.

При суммировании напр жений U с выхода блока 7 и U, с выхода ЦАП 9 необходимо, чтобы между этими напр жени ми выдерживалось соотношение, при котором максимальное зна сение U.j в точке суммировани  равн лось бы приращению (.изменению) U4 при переходе Ug с одной октавы на соседнюю, а следовательно , при изменении загГисанного в реверсивном счетчике 5 числа на единицу.When summing the voltages U from the output of block 7 and U, from the output of the DAC 9, it is necessary that the relation between these voltages is maintained at which the maximum value of Uj at the summation point is equal to the increment (. Change) of U4 at the transition Ug from one octaves to the next one, and therefore, when the number 5 that is written in the reversing counter changes by 5 per unit.

Суммирование с одновременным изменением масштаба и смещением ровн  так, чтобы выходное напр жен1- е преобразовател  измен лось в определенных пределах (например, от -10 до +10 В), производитс  с помощью сумматора 10.Summation with simultaneous scaling and offset is equal so that the output voltage of the transducer varies within certain limits (for example, from -10 to +10 V) is performed using the adder 10.

Поскольку в предлагаемом устройстве методическа  погрешность отсутствует , его точностные характег1истики определ ютс  инструментальными погрешност ми вход щих в него элементов.Since in the proposed device there is no methodological error, its accuracy characteristics are determined by the instrumental errors of the elements included in it.

313452313452

ошер1ие отдельных параметров показано на примере двухде- логарифмического преобразоДл  такого блока логарифмм- +0,1 В ( и В, аThe isolation of individual parameters is shown by the example of a two-logarithm transform. For such a block, logarithm- +0.1 V (and B, and

иand

6ИХ6X

+10 В. При этом значению и 5,х - 1 R соответствует значение Ug, 0. Значени  U соответствуют значени м чисел в диапазоне от 0,1 до 10, а коэффициент наклона характеристики - f(Ugj) равен К 10 В/дек.+10 V. At that, the values of and 5, x - 1 R correspond to the value of Ug, 0. The values of U correspond to the values of numbers in the range from 0.1 to 10, and the coefficient of the slope of the characteristic - f (Ugj) is equal to K 10 V / dec .

Дл  получени  минимальной погрешности преобразовани  напр жение U. на входе блока 7 логарифмировани  должно находитьс  в диапазоне максимальных значений из числа возможных. Применительно к прин тым значени м Ujj и с учетом параметров элементной базы этим услови м соответствуют зна- -чени  Uj и 5-10 В.In order to obtain the minimum conversion error, the voltage U. at the input of the logarithm unit 7 should be in the range of maximum values among the possible ones. With regard to the accepted values of Ujj and taking into account the parameters of the element base, these conditions correspond to the values of Uj and 5-10 V.

При использовании дес тиразр дных ЦАП коэффициент передачи ДАЙ 1 должен соответствовать его включенному чет- вертому разр ду, т.е. ;u, 0,0078125 Это соответствует наличию в счетчике четырех записанных импульсов. Весь диапазон изменени  числа записанных в реверсивном счетчике 5 импульсов составл ет от 4 до 10.When using ten-bit DACs, the DAI 1 transfer coefficient must correspond to its included fourth bit, i.e. ; u, 0.0078125 This corresponds to the presence of four recorded pulses in the counter. The whole range of change in the number of pulses recorded in the reversible counter 5 is from 4 to 10.

У ЦАП 9 функционируют четыре старших разр да, начина  с седьмого. При этом одному импульсу с реверсивного счетчика 5 соответствует число /и 1/2 1/16 0,0625 (число р азр дов п 4). Запись в счетчике 5 импульсов соответствует коэффициенту передачи 10/16 0,625. Таким образом , дл  двухдекадного блока лога- рифмировани  при Ug 0,1 В, , 0,5 и 0,625, а при Ug 10 В /;, 0,0078125 и ;Uj 0,25.DAC 9 has four older bits, starting from the seventh. In this case, one pulse from the reversible counter 5 corresponds to the number / and 1/2 1/16 to 0.0625 (the number of p rasds p 4). Recording in the counter 5 pulses corresponds to the transfer ratio of 10/16 0,625. Thus, for a two-decade logarithm block at Ug 0.1 V, 0.5 and 0.625, and at Ug 10 V / ;, 0.0078125 and; Uj 0.25.

Если ПЕГин ть, что и п 5 В и Uflj 10 В, и иметь ввиду,, что V Ug, „,, д, коэффициент, усит лени  масштабного усилител  6 определ етс  какIf PEG, as n 5 V and Uflj 10 V, and bear in mind, that V Ug, ", d, coefficient, amplification of scale amplifier 6 is defined as

К, 8х Mdicc iмин 128v Дри использовании в составе преоб- разовател  ЦАП, рассчитанных н.а совместную работу с интегральными операционными усилител ми, необходимо, чтобы напр жени  U и U имели отрицательную пол рность.K, 8x Mdicc imin 128v Dri used in a DAC converter, calculated on the basis of joint operation with integrated operational amplifiers, it is necessary that the voltages U and U have a negative polarity.

Поскольку при значени х напр жений на входе преобразовател , равных 0,1 и 10 В, напр жени  на выходе ЦАД 9 и блока 7 составл ют соответственноSince with the voltage values at the input of the converter equal to 0.1 and 10 V, the voltage at the output of the DAC 9 and block 7 are respectively

1515

+6,25 и +2,5 В и -3,55 и -10 В. Диапазон изменени  суммы напр жений и,/2 и и в данном примере равен 4,15 В. Коэффициент усилени  сумматора 10 равен Кз 1201/4,15 - 4,8 (здесь и далее К, К и К - коэффициенты передачи сумматора 10 по входам , подключенным соответственно к выходам блока 7, ДАП 9 и источника 4 опорного напр жени ). С учетом указанных рассуждений относительно соотношени  напр жений Ug и 11 при их суммировании К, 0,3. Значени  коэффициентов Kj и К, включают в себ  и составл ющую, св занную с переходом от двоичных логарифмов к дес тичным.+6.25 and +2.5 V and -3.55 and -10 V. The range of variation of the sum of voltages and, / 2 and, in this example, is 4.15 V. The gain of the adder 10 is Kz 1201/4, 15 - 4.8 (hereinafter, K, K and K are the transfer coefficients of the adder 10 to the inputs connected respectively to the outputs of block 7, DAP 9 and source 4 of the reference voltage). Taking into account the above considerations regarding the ratio of the stresses Ug and 11 when summing them, K, 0.3. The values of the coefficients Kj and K include the component associated with the transition from binary logarithms to decimal.

Из уравнени  дл  выходного напр жени  преобразовател  Ug(| + KjU + (,, после подстановки в него числовых значений напр жений (например, дл  Ug, 0,1 В) и коэффициентов с учетом знаков следует, что К 1,9.From the equation for the output voltage of the converter Ug (| + KjU + (,, after substituting into it numerical values of the voltages (for example, for Ug, 0.1 V) and coefficients taking into account the signs, it follows that K 1.9.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Догарифмический преобразователь, содержащий генератор импульсов, выход которого через трехпозиционный переключатель соединен с входами сложени  и вычитани  реверсивного счетчика, первый цифроаналоговый преобразователь , аналоговый вход которого  вл етс  информационным входом преобразовател , а выход соединен с входом масштабного усилител , и источник опорного напр жени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  при заданйо точности преобразовани , преобразова таль содержит второй цифроаналоговый преобразователь, дешифратор, блок логарифмировани  и сумматор, входы которого соединены соответственно с выходом блока логарифмировани , второго цифроаналогового преобразовател  и источника опорного напр жени , а выход сумматора  вл етс  выходом преобразовател , при этом выход реверсивного счетчика соединен с цифровым входом второго цифроаналогового преобразовател  и через дешифратор - с цифровым входом первого цифроаналогового преобразовател , выход масштабного усилител  соединен с управл ющим входом трехпозиционного переключател  и с входом блока логариф 51345215®A dogarithmic converter containing a pulse generator, the output of which through a three-position switch is connected to the addition and subtraction inputs of a reversible counter, the first digital-to-analog converter, the analog input of which is the information input of the converter, and the reference voltage source differing from that, in order to improve speed at a given conversion accuracy, the converter contains a second digital-to-analog converter, the decoder, the logarithm and the adder, the inputs of which are connected respectively to the output of the logarithm, the second digital-to-analog converter and the source of the reference voltage, and the output of the adder is the output of the converter, and the output of the reversible counter is connected to the digital input of the second digital-to-analog converter and through the converter - the digital input of the first D / A converter; the output of the scale amplifier is connected to the control input of the three-position switch and to the input Ohm block logarith 51345215® мировани , а выход источника опорно- входом второго цифроаналогового пре- го напр жени  соединен с аналоговым образовател .world, and the source output of the reference input of the second digital-analogue pre-voltage is connected to the analog maker.