SU1580403A1 - Функциональный преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразовател м, и может быть использовано при построении информационно-измерительных систем. Цель изобретени  - повышение быстродействи  функционального преобразовател . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в функциональном преобразователе содержитс  операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммунатор 3, блок запоминающих конденсаторов 4, коммутатор 5, блок запоминающих конденсаторов 6 и блок упралени  7. 1 ил.

Description

ел

00

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, в частности к функциональным преобразовател м и может быть использовано при постро- информационно-измерительных систем .

Цель изобретени  - повышение быстродействи  функционального преобразовател .

На чертеже приведена схема преобразовател  .

Функциональный преобразователь содержит операционный усилитель 1, интегрирующий конденсатор 2, коммутатор 3, группу 4 запоминающих конденсаторов , коммутатор 5, группу 6 запоминающих конденсаторов и блок 7 управлени , информационный вход 8 и управл ющий вход 9.

Примером построени  блока 7 управлени  может служить совокупность включенных последовательно генератора 10, счетчика 11 импульсов, дешифратора 12

и схем 13 совпадени , а также дешифратора 14 с соответствующими св з ми.

Работа преобразовател  осуществл етс  следующим образом.

По команде Старт счетчик 11 начинает подсчитывать импульсы генератора 10. Дешифратор 12, дешифриру  состо ни  счетчика 11, формирует импульсы управлени , поступающие на схемы 13 совпадени , на которые также поступает выходной код дешифратора 14  вл ющийс  результатом нелинейного преобразовани  входного кода. Импульсы с выхода схем 13 совпадени  поступают на коммутаторы 3 и 5, осуществ- л юшие подключение конденсаторов групп 4 и 6 соответственно к выходу операционного усилител  1 (группу 4) и к входу устройства (группу 6).

Процесс преобразовани  состоит из нескольких циклов. Цикл начинаетс  зар дом конденсаторов группы 4 до напр жени , равного выходному напр жению преобразовател  (зар жаютс  только те конденсаторы, которым соответствуют логические единицы в коде , управл ющем коммутатором 3), с последующим их разр дом на вход операционного усилител  1, образующего интегратор совместно с интегрирующим конденсатором 2. Затем аналогично осуществл етс  зар д конденсаторов группы 6 через коммутатор 5 напр жением на входе 9 преобразовател  U и последующий их разр д на вход интегратора . В обоих случа х зар ды

5

0

конденсаторов групп 4 и 6 передаютс  конденсатору 2. После окончани  заданного числа циклов счетчик 11 прекращает подсчет импульсов генератора 10, а дешифратор 12 выдает сигнал Конец преобразовани , который поступает на цифровой выход преобразовател .

t

Емкости конденсаторов каждой из групп 4 и 6 соотнос тс  между собой, например, как веса разр дов двоичного числа, т.е. они могут быть равными , 21C,...2NC, где С - емкость конденсатора соответствующего разр да минимального веса. Таким образом, если на вход 8 преобразовател  поступают коды NJ и N,которые дешифратором 14 преобразуютс  соответственно в коды N t и NJ, управл ющие непосредственно коммутаторами 6 и 4 соответственно , то суммарные зар ды, передаваемые группами 6 и 4 конденсатору 2, в этом случае равны

5

5

И

N

a,2

1-1

VXCN;;

Ч« - VetncC b,2

ы

VeMP«i

It

где а.

и b ( - значени  двоичных цифр i-x разр дов кодов

N

и Nj соответственно.

Предположим, перед началом преобразовани  напр жение на выходе операционного усилител  1 равно Vfl. Тогда после окончани  первого цикла напр жение на выходе устройства станет равным

v v +Yx™i v OSi-MSi + v о

1 Г.. V«r. Г. . VoV.

с„

Q 1

ON. с

п

с„емкость конден5

0

5

сатора 2.

После окончани  п-го

цикла

Vk

, YjlCNi 4 ЛН

ЈQr+ veqn,

n J1 где j - пор дковый номер цикла,-j

1 ,n.

В последнем выражении первый член представл ет собой геометрическую прогрессию со знаменателем прогрессии Q, сход щую при выполнении неравенства |0 | 1, а второй член V0Qn при этом же условии убывает по абсолютной величине, если п - ,

Воспользовавшись известными формулами дл  геометрической прогрессии, запишем выражение дл  определени  вы5

ходного напр жени  после окончани  переходного процесса в установившемс режиме

. (

-Очевидно, что если , то переходной процесс установлени  выходно напр жени  заканчиваетс  за один цикл. Легко показать, что если Q, например, лежит в пределах 0,1, то выходное напр жение после первог цикла устанавливаетс  с погрешность

10% после второго - 1%$ после третьего - 0,1% после четвертого

Ј0,01%. Таким образом, практически переходной процесс заканчиваетс  всго за несколько циклов, каждый из которых состоит- из четырех переключний коммутаторов. Если тактова  частота генератора 10 выбрана, наприме 500 кГц, практически она может быть и выше, например 1 МГц, то в этом случае даже 10 циклов требуют всего 80 мкс.

Рассмотрим, каким образом предлагаемый преобразователь может быть использован как функциональный масштабный преобразователь, реализующий функцию потенцировани  - обратную логарифмированию. При этом входной

код N, заданный, например, в децибелах , определ ет значение выходного напр жени  относительно входного Vx,

Т Р

К(дБ)20 lg(VMp/Vp .

Последнее выражение преобразуетс 

к виду м/«,

Vx-10 .(2)

Это выражение  вл етс  уравнением преобразовани . Очевидно, что N легко представимо в виде суммы слагаемых

N N, + N 2.

где N, и N2, например, цела  и дробна  части N.

В этом случае уравнение преобразовани  можно переписать в следующем виде

V,

10 V,

10

fj.fzo

to-w«

ft

(3)

0

5

0

0

5

5

0

5

Из сопоставлени  уравнений (1) и (3) следует, что дл  реализации уравнени  (2) в предлагаемом преобразователе дешифратор 14, выполн ющий роль нелинейного преобразовател  кодов, должен осуществл ть преобразование в соответствии с выражени ми

N t- 10м /1 иМ 2 , что легко выполнимо. В качестве такого дешифратора удобно использовать посто нное запоминающее устройство.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Функциональный преобразователь, содержащий операционный усилитель, неинвертирующий вход которого подключен к общей шине преобразовател , первую и вторую группы запоминающих конденсаторов , первые обкладки запоминающих конденсаторов в каждой группе объединены , выход операционного усилител  через первый коммутатор соединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, второй коммутатор, управл ющие входы коммутаторов соединены с выходами блока управлени , вход которого соединен с управл ющим входом преобразовател , отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи , инвертирующий вход операционного усилител  через первый коммутатор соединен с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов первой группы, а через второй коммутатор соединен с информационным входом преобразовател  и с вторыми обкладками запоминающих конденсаторов второй группы, объединенные обкладки запоминающих конденсаторов каждой группы соединены с общей шиной преобразовател , а в цепь обратной св зи операционного усилител  включен интегрирующий конденсатор .