SU790003A1 - Логарифмический преобразователь - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано дл  построени  блоков нелинейности АВМ, приборов, систем измерений, контрол  и управл ни  . Известны устройства; основанные на использовании логарифмической зависимости: межэлектродного перехо да полупроводниковых приборов, промежутка между различными значени ми экспоненциа -ьно измен ющегос  напр жени  , генерируемого при разр де , зар де энергоемкого элемента активно-реактивной цепи или специальными источниками, проходноп характеристики специализированных преобразователей l. Недостатком известных устройств  вл етс  функциональна  необратимость , т.е. невозможность применен устройства как дл  логарифмического так и антилогарифмического преобра зовани , Схелй указанных устройств сложны. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  преобразователь, содержащий модул тор , соединенный своими входс1ми с генератором синусоидального напр же ни  и источником входного сигнала, сумматор и блок сравнени , в котором первый из указанных недостатков устранен полностью, а второй - в значительной степени. Достигнуто это за счет введени -в схему устройства двух преобразователей напр жение-фаза, выходы которых вместе с выходом модул тора через сумматор соединены а одним из входов блока сравнени , а входы - с генератором сннусоидального напр жени . Второй вход блока сравнени  соединен с источником синусоидального напр жени , а выход - со вторым входом одного из преобразователей напр жени -фаза 2. i Недостатками данного устройства ; вл ютс  сложность формировани  выходного сигнала и вследствие этого повышение его погрешность, так как выходной сигнал образуетс  суммированием трех синусоидальных сигналов одной частоты, формируемых из заданного синусоидального напр жени  специального генератора с помощью весьма сложных в конкретном исполнении преобразователей: модул тора, нере;гyJ иpyeмoгo и регулируемого, преобразователей напр жениет,фаза.

ЕогрешНость выходного сигнала предел етс  суммой погрешностей, оставл емых каждым из названных реобразователей. Выходной сигнал равниваетс  с заданным напр жением енератора, а результат сравнени  воз- ействует на регулируемыйпреобразователь напр жение-фаза,Выходное апр жение последнего отрабатывает  с учетом сравниваемых напр жений, то усиливает погрешность устройства в целом. Каждый из формирователей коМпонентов выходного сигнала вносит вклад в погрешность устройства, однако  вными источниками погрешности  ьл ютс  модул тор и нерегулируемый . преобразователь напр жение-фаза. 15

Модул тор предназначен дл  преобразовани  входного сигнала посто нного тока в синусоидальный с неизменной фазой и частотой генератора синусоидального напр жени . Люба  погреш- 20 ность такого преобразовател  (амплитудна , фазова , нелинейна )  вл етс  пр мой погрешностью всего устройства. Следовательно, всеми названньоми видамй аппаратурной погрешности, исПоль- jj зованной в известном, мол тор облах ает . Чтобы их уменьшить , необходимо его выполнить прецизионным. Достигаетс  это применением сложной след щей системы..

Нерегулируемый преобразователь напр жение-фаза вырабатывает синусоидальное напр жение посто нной амплитуды и фазы. Это напр жение фиксирует центр окружности, аппроксимирую--, щей логарифмическую.зависимость. Нестабильность параметров названного преобразовател  и частоты синусоидального напр жени  привод т к смещению -центра окружности, а, следова- тельно, к погрешности выходного сиг- 40 нала логарифмического функционального преобразовател .Снижение указанной погрешности возможно при построении преобразовател  напр жение-фаза . на стабильных,. регулируемых эле ментах и с коррекцией по частоте, т.ё.необходима точна  и сложна  схема

Амплитудна  погрешность генератора синусоидального напр жени , когда модул тор в ыполнен в виде след щей «л системы, сказываетс  только на величине выходных напр жений преобразователей напр жени  нерегулируемого преобразовател  напр жение-фаза. Дл  устранени  данных погрешностей не нужен точный генератор синусоидаль- 5 ного напр жени , стабильный во времени и при.изменении температуры, т.е. весьма сложное устройство.

Цель изобретени  - устранение указанных недостатков, . упроще- 0 ние устройства и повышение его точности .

Эта цель достигаетс  тем, что в логарифмический преобразователь введены блок разложени  модул  век- 65

тора на ортогональные составл ющие, первый и второй преобразователи напр жени  переменного тока в напр жение посто нного тока, второй сумматор и делитель стабилизированного напр жени , причем первый вход блок разложени  модул  вектора на ортогональные составл ющие соединен с выходом генератора синусоидального напр жени  , второй вход - с выходом блока сравнени , а первый и второй выходы - через первый и втосой преоразователи напр жени  переменного тока в напр жение посто нного тока соединены соответственн9 с первым входом блока .сравнени  и первым входом первого сумматора, первый выход делител  стабилизированного напр жени  соединен со вторым входом первого сумматора, второй выход - с первым входом второго сумматора, второй вход второго сумматора  вл етс  входом устройства, а выход второго сумматора соединен со вторым входом блока сравнени .

Claims (2)

1. Ввиду названных отличительных признаков, предлагаемое устройство имеет сумматор, соединенный с блоком сравнени  и источник синусоидального напр жени . Как видно из перечисленных признаков, предлагаемое изобретение не содержит модул тора и преобразователей напр жение-фаза, которые определ ют погрешность и сложность устройства. Вместо данных элементов предлагаемый логарифмичес .кий преобразователь содержит простой в реализации блок разложени  модул  вектора на ортогональные составл ющие преобразователи напр жени  переменного тика в напр жение посто нного тока, сумматоры и делитель стабилизированного напр жени . Предлагаемые св зи между элементами обуславливают простейшее . формирование выходного сигнала путем суммировани  только двух сигналов и при этом посто нного тока: напр жение на одном из выходов блока разложени  модул  вектора на ортогональные составл ющие , которое через, преобразователь напр жени  переменного тока в напр жение посто нного тока становитс  напр жением посто нного тока, и напр жение от делител  стабилизированного напр жени  неизменной величины . Напр жени  посто нного тока имеют только амплитудную погрешность Что касаетс  фазовой и частотной погрешности блока разложени  модул  вектора на ортогональные составл ющие , то из-за его автоматической регулировки частотна  погрешность не имеет места, а фазова  ничтожно мало вли ет на амплитуду, котора  используетс  дл  формировани  выходного сигнала. Амплитудна  .погрешност формирователей предлагаемого устройства несоизмеримо меньше погрешностей модул тора и преобразователей напр жение-фаза известного. На фиг. 1 представлена функциона на  схема устройства; на фиг. 2 векторно-потенциальна  диаграмма. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напр жени , блок 2 разложени  модул  вектора в ортогон ные составл ющие, первый и второй .преобразователи 3 и 4 напр жени  пер , м енного тока в напр жение посто нно тока, блок, 5 сравнени , первый сумм б, второй сумматор 7, делитель 8 ст билизированного напр жени  на ортого нальные составл ющие. На выходе сумматора 6 образуетс  выходной сигнал логарифмического преобразовател . Использование функциональной схе мы дл  логарифмического преобразовател  основано на свойстве ортогональных составл ющих, на которые разлагаетс  синусоидальное напр жение ip {фиг. 2), равное по величине радиусу окружности ( )l + (V-XjUR, а.ппроксимирующей логарифмическую за висимость , координаты центра ок ружности R - радиус; координаты соответст венно логарифмическо зависимости и окружности ; к - коэффициент аппрокси мации ; а - основание логарифма X и х - абсциссы логарифмической кривой и окру ности . Свойство состоит в том, что ортогональные составл ющие, параллельные ос м координат у (у) их (х), по величине отличаютс  от. координат логарифмической зависимости на посто н ные величины, т.е. ) и , где Uj, - величина компонента U, , параллельного оси х; J величина компонента U , параллельного оси у; и н ( напр жени  (Определ ющие ° координаты центра окружнос ти, т.е. U-jcXg и - напр жение, равное абсцис J- l се логарифмической зависи° мости- х: точно при логариф мическом и с погрешностью дх X - X при антилогарифмическом и преобразова ни х; ( напр жение, равное ординате логарифмической зависимости у: с погрешностью ду г у - у при пр мом Uy и точно при обратном преоб зовани х. Отсюда видно, что логарифмическое Преобразование осуществл етс  в последовательности: формируетс  входной сигнал посто нного тока vJ , далее он вычитаетс  из напр жени  0 неизменной величины, затем отрабатываютс  составл ющие Up и б -синусоидального напр жени  OR ,оисход  из услови , что составл юща  (5 равна по величине разностиL -UX . Втора  составл юща  б(. при этом оказываетс  равной по ёеличине сумме неизменного напр жени  U и напр жени  Uj-1, пропорционального логарифму входного сигнала, т.е. U KEogau,. Аналогично реализуетс  антилога-, рифмическое преобразование. Входной сигнал посто нного тока суммируетс  с напр жением неизменной величины . Далее отрабатываютс  ортогональны .-; составл ющие U|, и DC. синусоидального напр  сени  из услови  обеспечить равенство б сумме Uy-b U . Составл юща  и при этом равна по величине разности неизменного напр жени  и напр жени  U)(i , которое равна антилогарифму входного сигнала, разделенного на коэффициент К, т . ,, Устройство работает следующим образом. J, Напр жение Jft с выхода генератора 1, равное по величине радиусу, аппроксимирующей окружности 55 , поступает на блок 2. На выходах данного преобразовател  образуютс  ортогональные составл ющие, однако они случайным образом ориентированы относительно осей X (х ) и у (у ). Синусоидальные составл ющие с помощью преобразователей 3 и 4 превращаютс  в напр жени  посто нного тока, причем при логарифмическом преобразовании на преобразователь 3 подаетс  составл юща , котора  по завершению процесса преобразовани  - составл юща , равна  0. Напр жение посто нного тока на выходе преобразовател  3 с помощью блока 5 сравнени  сравниваетс  с напр жением UHQ- и при пр мом и при обратном преобразовани х. Указанные напр жени  формируютс  на другом входе, блока сравнени  с помощью сум 1атора 7, на один вход которого поступает- входной сигнал устройства Ux при логарифмировании и Uj, при потенцировании, на другой вход подаетс  заданный сигнал UiQ при ; логарифмическом и при антилогарифмическом преобразовани х от источника заданных сигналов. Результат сравнени  с выхода блока 5 воздействует на другой вход блока 2 ортогональных компонентов. При этом производитс  отработка ортогональных составл ющих , пока они не станут равными г и UJ. , т.е. на выходе преобразовател  3 напр жение посто нного тока не станет равным L/XQ- V)x при пр мом и при обратном преобразовани В этом случав на выходе преобразовател  4 напр жение посто нного тока равно Jj. при логарифмировании и при потенцировании. Данное напр жени подаетс  на один из входов сумматора 6. На другой вход этого сумматора от источника заданных сигналов подаетс  заданный сигнал при. логарифмическом при антилогарифмическом преобразовани х . В результате на выходе сумматора Г, образуетс  напр жение .и,,. -vo f которое пропорционально логарифму входного сигнала Уу т.е. К при пр мом преобр азовании л Ux::; , что равноантилогарифму входного сигнала у, поделенному на.а оэффициент К, т.е. UxT ointi2og -jinpH обратном преобразовании . Предлагаемый логарифмический преобразователь в отличие от известного состоит из простых, легко реализуемых элементов. Блок разложени  модул  вектора в ортогональные составл ю щие выполнен как простейша  активнореактивка  цепь с регулируемым резис тором в виде резистивного оптрона. Преобразователи напр жени  пере .менного тока,в напр жение посто нного тока реализованы как выпр мители на операционных усилител х с быстродействующим сглаживающим фильтром. Сумматоры, как обычно, выполнены на операционных усилител х. Блок сравне ни  в отличие от известного сопостав л ет не фазы синусоидальных напр жеНИИ ., а величины напр жений посто нно го тока. Поэтому схема его значитель но проще, например на одном операцио ном усилителе. Таким сложных и прециз-ионнх элементов, как модул тор и преобразователь напр жение-фаза, предлагаемое устройство не содержит, Из-за чего предлагаемое устройство не имеет погрешностей данных элементов . Не сказываешьс  на его функцио .нированиинестабильность частоты источника синусоидального напр жени , так как преобразователь ортогональны составл ющих по принципу действи  обрабатывает данные.составл ющие, . безразлично какова частота синусоидального напр жени . Предлагаемый логарифмический преобразователь имеет незначительную по сравнению с известным аппаратурную погрешность выходного сигнала. Он определ етс  статической ошибкой величин ортогональных компонентов пр отслеживании их значений, ошибкой преобразовател  напр жени  переменно го тока в напр жение посто нного тока, сумматора и делител  стабилизированного напр жени . Аналогичные погрешности преобразовани  имеет и известное устройство. Однако они составл ют ничтожную часть общей погрешности которую внос т модул тор, нерегулируемый преобразователь напр жение-фаза и частотна  нестабильность генератора синусоидального напр жени . Вследствие суммировани  погрешности, на входе блока сравнени  статическа  ошибка отработки заданной фазы в известном во много раз выше статической ошибки отработки ортогональных составл ющих в предлагаемом устройстве. Формула изобретени  Логарифмический преобразователь, содержащий сумматор, выход которого Соединен с первым входом блока сравнени  и источник синусоидального напр жени ,, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  устройства и повышени  точности, в него введены блок разложени  модул  вектора на ортогональные составл ющие, первый и второй преобразователи напр жени  переменного тока в напр жение посто нного тока, второй сумматор, делитель стабилизированного напр жени , причем первый вход блока разложени  модул  вектора на ортогональные составл ющие соединен с выходом генератора синусоидального напр жени  второй вход - с выходом блока сравнени , а первый и второй выходы - через первый и второй преобразователи напр жени  переменного тока в напр жение посто нного тока соединены соответственно с первым входом блока сравнени  и первым входом первого сумматора, первый выход делител  стабилизированного напр жени  соединен со вторым входом первого сумматора, второй выход - с первым входом второго сумматора , второй вход второго сумматора  вл етс  входом устройства, а выход второго сумматора соединен со вторым входом блока сравнени . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе. 1,Авторское свидетельство СССР № 297048, кл.. G 06 0,7/24, 1971.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 488224, кл. Q06 G 7/24-, 1975 ( прототип)

   Фиг.

   I

   Выхва

   Vr.fl,

   ,0t

   Jx,

   f,

   Фиг.г

   Ч.9„