Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код и устройство для его осуществления

 

1. Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, состоящий в том, что формируют ряд опорных напряжений, лежащих внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с рядом опорных напряжений, фиксируют количество опорньгх напряжений ряда, на превысивших выбранное масштабированное значение входного напряжения, и преобра зуют это количество в двоичный код мантиссы логарифма, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения , повышения скорости и точности преобразования, формируют набор напряжений по числу поддиапазонов путем одновременного масштабирования входного напряжения с соответствукщими масштабными коэффициентами , каждый из которых равен значению показательной функции с основа-, нием, равным основанию логарифма. и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов, сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнения формируют двоичный код характеристики логарифма , в качестве выбранного масштабированного значения входного напряжения принимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые не превысили верхнего граничного значения напряжения рабочего поддиапазона. (Л 2. Устройство для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, содержащее группу клю-чей , входы которых подключены к выходам соответствующих элементов задержки группы, группу компараторов, первые входы .которых объединены и подключеныК выходам ключей группы, о выходы компараторов группы подклю4; чены к соответствующим входам первого шифратора, источник опорного 4: напряжения, синхронизатор, о т л ич а ю щ е еС я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения, повьшгения скорости и точности преобразования, в него введены группа масштабирующих блоков, дополнительная группа компараторов, группа элементов И, второй шифратор и многозвенньй делитёль напряжения , причем выходы масштабирующих, блоков группы подключены к входам соответствующих элементов задержки группы и к первым входам соответ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!!9,ЯО !!!, А

4(511 С 06 G 7/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1" : .„)

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3578060/24-24 (22) 28. 12.82 (46) 30.06.85. Бюл. Я- 24 (72) Г.А. Капитанов (53) 681 ° 335(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 424171, кл. G 06 G 7/24, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Ф 734747, кл. G 06 G 7/24, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 739735, кл. Н 03 К 13/17, 1978. (54) СПОСОБ ЛОГАРИФМИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ В ДВОИЧНЫЙ

КОД И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1, Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, состоящий в том, что формируют ряд опорных напряжений, лежащих внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с рядом опорных напряжений, фиксируют количество опорных напряжений ряда, на превысивших выбранное масштабированное значение входного напряжения, и преобразуют это количество в двоичный код мантиссы логарифма, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения, повышения скорости и точности преобразования, формируют набор напряжений по числу поддиапазонов путем одновременного масштабирования входного напряжения с соответствующими масштабными коэффициентами, каждый иэ которых равен значению показательной функции с основа-! нием, равным основанию логарифма, и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов, сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнения формируют двоичный код характеристики логарифма, в качестве выбранного масштабированного значения входного напряжения принимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые не превысили верхнего граничного значения напряжения рабочего поддиапазона.

2. Устройство для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код, содержащее группу клю-. чей, входы которых подключены к выходам соответствующих элементов задержки группы, группу компараторов, первые входы .которых объединены и подключены к выходам ключей группы, выходы компараторов группы подключены к соответствующим входам первого шифратора, источник опорного напряжения, синхронизатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона величины входного напряжения, повышения скорости и точности преобразования, в него вве дены группа масштабирующих блоков, дополнительная группа компараторов, группа элементов И, второй шифратор и многозвенный делитель напряжения, причем выходы масштабирующих. блоков группы подключены к входам соответствующих элементов задержки группы и к первым входам соответ1164744 ствующих компараторов дополнительной группы, фазоинвертирующие выходы которых. соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы,,прямые выходы компараторов дополнительной группы подключены к соответствующим входам второго шифратора, прямой выход каждого компаратора дополнительной группы, кроме последнего, подключен к второму входу следующего по номеру элемента И группы, выходы элементов И группы соединены с управляющими входами соответствующих ключей группы, выход источника опорного. напряжения подключен к вторым входам компараторов дополнительной группы и к входу мноИзобретение относится к способам преобразования электрического сиг нала по логарифмическому закону и может быть использовано в вычис.лительной технике. 5 . f

Целью изобретения является рас,ширение диапазона величины входного напряжения, повышение скорости и точности преобразования.

На фиг. 1 изображена диаграмма, поясняющая предложенный способ ло.гарифмического преобразования напряжения в двоичный код, на фиг. 2 — . функциональная схема устройства

15 для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код.

На фиг. 2 обозначены группа масmràáèðóâùèõ блоков 1-1, 1-2,...1- Рдополнительная группа компараторов

2."1, 2-2,..., 2- 1 группа элементов

20 .задержки 3-1, 3-2,..., 3-, синхро- низатор 4, источник опорного напряжения 5, второй шифратор 6, группа элементов И 7-1, 7-2,..., 7-ь, группа ключей 8- 1, 8"2,..., 8-ь, многозвенный .делитель напряжения 9, группы компараторов 10-1, 10-2,..., 10-(, .вервы» шифратор It, вход 12, первый и второй выходы 13 и 14, шина логической единицы 15.

Способ логарифмического преобразования напряжения в двоичный гозвенного делителя напряжения, выходы которого соединены с вторыми вхор(ами соответствующих компараторов группы, первый выход синхронизатора подключен к стробирующим входам компараторов дополнительной группы, второй выход синхронизатора подклю,чен к стробирующим входам компараторов группы, входы масштабирующих блоков группы объединены и являются информационным входом устройства, второй вход первого элемента И группы соединен с шиной логической единицы устройства, выходы первого и второго шифраторов являются. соответственно выходами младших и старших разрядов выходного двоичного кода устройства. код определяется следующей последовательностью действий.

Формируют ряд опорных напряжений, лежащий внутри рабочего поддиапазона, сравнивают выбранное масштабированное значение входного напряжения с .рядом опорных напряжений, фиксируют каличество опорных напряжений ряда, не превысивших выбранное масштабированно значение входного напряжения, преобразуют фиксированное количество опорных напряжений ряда в двоичный код мантиссы логарифма, формируют набор напряжений по числу поддиапазонов путем одновременного масштабирования входного напряжения с соответствующими коэффициентами, каждый из которых. равен .значению показательной функции с основанием, равным основанию логарифма., и показателем степени, пропорциональным разности номеров рабочего и рассматриваемого поддиапазонов; сравнивают каждое напряжение из сформированного набора напряжений с верхним граничным значением напряжения рабочего поддиапазона, по результату сравнения формируют двоичный код -характеристики логарифма, в качестве выбранного масштабированного значения входного напряжения принимают наибольшее из напряжений сформированного набора напряжений, которые

1164 744 где(с () (х„ (x,)

10, =1,2,... >

Ц f5 (6) 20

40 не превысили верхнее граничное значение напряжения рабочего поддиапазона.

Условия разбивки диапазона вход-, ного напряжения на поддиапазоны, .выбор масштабирующих коэффициентов и опорных напряжений определяются следующим образом.

Область функции (1= 1о ) gx разбивают на равные поддиапазоны Ь;, I где 1 = 1, 2,... - порядковый номер поддиапазона (фиг. 1) . Шаг разбивки. на поддиапазоны выбирают равным 1 или 1

2 где р= 1,2,...

При этом область аргумента разбивается на поддиапаэоны и =X;-X„,= ) (a -1) Поддиапазон Ь; выбирают в качестве рабочей зоны второй ступени преобразования.

Тогда Ь ) -q > jq

Все поддиапазоны, в которых размещается заданный диапазон входного. напряжения масштабируют в рабочий поддиапазон.

Масштабный коэффициент вычисляют по формуле:

3 (3 1)Ь (2)

1-Ф)

1 где < — порядковый номер масштабируемого поддиапазона, ) — порядковый номер рабочего . поддиапазона;

4 — основание логарифма.

Граничные значения напряжений рабочего подциапазона вычисляют по формулам: ()-1) Ь () () Хj1=U ) (3)

)Ь

Оц =О Х1 =Ооо (4) где 00 — номирующее напряжение (()о- () ь...

Рабочий поддиапазон в области функции Ь = Д разбивают на 2 ,) равных участка, где 0 — разрядность второй ступени преобразования.

Пусть 0 = — „шаг разбивки (фиг. 1) при этом в области аргумента К рабочий поддиапазон Ь разбивается на участки: (31) = (> 8>; -(х, ; = Х ., Ч(" (а "-1), <<> величина участка рабочего подди апа з она ) в области аргумента х. верхнее граничное значение аргумента Х; нижнее граничное значение аргумента х участ- ки (в рабочем поддиапазоне,, нижнее граничное значение аргумента Х в рабочем поддиапазоне J, порядковый номер участка рабочего поддиапазона.

Значения опорных напряжений второй ступени преобразования вычисляютея по формуле

Устройство для логарифмического преобразования напряжения в двоичный код работает следующим образом.

Входное напряжение со входа 12 поступает одновременно на входы группы масштабирующих блоков 1-1, 1.-2,... 1- P, имеющих различные .коэффициенты передачи. В соответствии с (2) величина коэффициента передачи будет самой большой для масштабирующего блока 1-1 и самой малой для масштабирующего блока

1 — 0, т. е. входное напряжение преобразуется в набор из напряжений, амплитуда которых убывает. В целях предохранения электронных схем от перегрузки вводится ограничение выходного напряжения масштабирующих блоков 1-1,...1-3, на уровне, несколько превышающем верхнее граничное напряжение рабочего поддиапазона 0 1> °

При поступлении на стробирующие входы дополнительной группы компараторов 2-1,...2- 6 первого иэ пары синхроимпульсов, формируемых в синхронизаторе 4, на прямых выходах компараторов 2-1,... 2- 6 будет зафиксирован унитарный код, соответствующий результату сравнения масштабированных напряжений с опорным напряжением. Этот код фиксируется на все время действия импульса и с помощью второго шифратора 6 преобразуется в двоичный код, представляющий старшие разряды выходного налряжения кода.

y --1ауХ

ЦРиг,1

Состояние выходов дополнительной группы компараторов (2-1,..., 2 — 8) анализируется с помощью группы элементов И 7-1, 7-2, .. °, 7- . Выходные напряжения группы элементов

И 7-1, 7- 8 управляют работой соответствующих ключей 8-1,..., 8-0, если напряжение соответствует :логической 1 — ключ замкнут, если напряжение соответствует логическому ."0" — ключ разомкнут. На вход каждого ключа 8-1,... 8- 3 поступает соответствующее масштабированное напряжение, задержанное элементами задержки 3-1, ..., 3-0..

Таким образом, при поступлении на дополнительную группу компараторов 2-1,..., 2- первого синхроимпульса происходит фиксация состояний компараторов и с помощью второго шифратора 6 формируются старшие разряды выходного кода -(код характеристики логарифма при = 1).

Напряжение., наибольшее из масштабированных напряжений,не превысивших опорное напряжение, с выходов клю164 74 4 .а чей 8-1, 8- 1 поступает на входы группы компараторов 10-1,..., 10-( на другие входы которых подаются опорные напряжения, формируемые с помощью многозвенного делителя напряжения 9. Величины опорных напря жений подсчитываются по формуле (6).

При поступлении на стробирующий вход компараторов 10-1, ..., 10-

10 второго синхроимпульса, формируемого в синхронизаторе 4, на выходах компараторов 10-1,..., 10- $ будет зафиксирован унитарный код, соответствующий результату сравнения подключенного масштабированного напряжения с опорными напряжениями.

Этот кбд с помощью первого шифратора 11 преобразуется в двоичный код, представляющий младшие разряды

2б выходного кода (код мантиссы логарифма). Время задержки между первым и вторым .синхроимпульсами равно времени задержки элементов задержки 3-1, ... 3-0, а их длительность определяется временем, необходимым для хранения зафиксированной информации.

1164744

3-7

3ака з 4 189/4 7

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель 0.0траднов

Редактор Л.Авраменко Техред Т.Маточка Корректор М.Демчик