 |
 |
Простой логарифмический АЦП
Возможно, с излишней подробностью, здесь будет описан простой логарифмический преобразователь.
Зачем логарифмы?
Попробуйте приготовить что-либо на газовой плите. Вы тут же столкнётесь с проблемой - если вам нужен маленький огонь, то его трудно отрегулировать - ваш газовый вентиль имеет линейную характеристику (кто его такой сделал?).
В реальной жизни редко когда бывает нужна абсолютная точность (она, например, нужна в финансах - хоть на вашем счету миллион рублей или у вас нет счета, но нужно денег на хлеб, всё равно вы можете знать вашу сумму до копейки). Чаще нам нужно знать какую-либо величину с относительной точностью. Т.е. dx/x=const. Это и есть логарифмическая шкала.
Есть разные логарифмические шкалы. Например, используют ДЕЦИБЕЛЫ (dB). Если в них измеряют некий уровень (например электрическое напряжение), то
уровень сигнала в децибелах=20*log10(Ux/U0)
Логарифм здесь берётся по основанию -10, Ux - измеряемый сигнал, а U0 - опорный сигнал. Т.е., если мы говорим, что сигал равен 20 децибел относительно "одного вольта", то это означает, что он равен - 10 вольтам (20db=20*log10(10/1)), 40 децибел - это 100 вольт, 60 децибел - это 1000 вольт, 0 децибел - это 1 вольт, минус 20 децибел - это 0,1 вольта.
Поэтому, если мы измеряем сигнал с точностью 0,1 децибела, что составляет около 1 процента, этот процент точности будет всегда постоянным.
Преимущества логарифмической шкалы - одинаковая точность, больший диапазон измерения на одной шкале.
Пример линейной и логарифмической шкал
|
|
Теперь перейдём к описанию логарифмического преобразователя.
Известно, что если мы будем разряжать конденсатор емкостью C через резистор сопротивлением R, то напряжение на нем будет меняться со временем, спадая по экспонентне со скоростью в e раз за время= R*C.
Такая RC цепочка и является основой логарифмического преобразователя. (см. рис.1 - ниже (40Кб)).
рис.1
Здесь ключи S1 и S2 работают синхронно - когда ключ S1 замкнут, конденсатор заряжается от источника до напряжения U, затем ключ S1 размыкается, к ключ S2 замыкается и конденсатор разряжается через резистор R.