DE1288342B

DE1288342B - Logarithmic amplifier

Info

Publication number: DE1288342B
Application number: DE1966S0103205
Authority: DE
Inventors: Debart Hubert Paul
Original assignee: Alcatel SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1965-04-16
Filing date: 1966-04-15
Publication date: 1969-01-30
Also published as: BE679626A; NL6604934A; FR1440150A; GB1138892A

Description

Die Erfindung betrifft einen logarithmischen Verstärker zur Erzeugung einer logarithmischen Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer z. B. zeitabhängigen Eingangsspannung a(t). The invention relates to a logarithmic amplifier for generating a logarithmic output voltage as a function of a z. B. time-dependent input voltage a (t).

Bei einer Reihe von Anwendungsfällen ergibt sich die Notwendigkeit, einen Verstärker mit nichtlinearer Kennlinie zu verwenden. Eine solche Kennlinie kann nach einer Logarithmusfunktion aufgebaut sein, so daß sich die Ausgangsspannung y(t) ergibt zuIn a number of applications there is a need to use an amplifier with a non-linear characteristic. Such a characteristic can be constructed according to a logarithmic function, so that the output voltage y (t) results as follows

y(t) = In e(t). y (t) = In e (t).

Bei einer derartigen Signalumwandlung werden entsprechend der Logarithmusfunktion Signale mit geringer Amplitude in höherem Maße verstärkt als zu realisierende Charakteristik hat und der, ohne eine Einbuße an Genauigkeit zu erleiden, mit einer geringeren Dynamik betrieben werden kann als die bekannten logarithmischen Verstärker oder Funktionsgeber. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Eingangsspannung zur Modulation einer Hilfsspannung konstanter Frequenz ω = 2 π · f an einen Eingang eines Modulators gelegt ist, daß das Ausgangssignal S(i) = a{t) · sin · wi an einen Eingang eines Differenziergliedes mit nachgeschaltetem Amplitudenbegrenzer und gleichzeitig an einen Phasenschieber mit einem nachgeschalteten zweiten Amplitudenbegrenzer gelegt ist, daß die Ausgänge der Amplitudenbegrenzer in einer Torschaltung,With such a signal conversion, signals with a low amplitude are amplified to a greater extent than the characteristic to be realized and which can be operated with a lower dynamic than the known logarithmic amplifiers or function generators without suffering any loss of accuracy. This object is achieved according to the invention in that the input voltage for modulating an auxiliary voltage of constant frequency ω = 2 π · f is applied to an input of a modulator, and that the output signal S (i) = a {t) · sin · wi is applied to an input of a Differentiating element with downstream amplitude limiter and at the same time connected to a phase shifter with a downstream second amplitude limiter that the outputs of the amplitude limiter in a gate circuit,

Eingangssignale mit großer Amplitude. Eine logarith- 15 deren Ausgang mit dem Eingang eines Tangens-Large amplitude input signals. A logarith 15 whose output with the input of a tangent

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mische Darstellungsweise von Spannungen kann zweckmäßig sein, wenn eine Weiterverarbeitung in einem Analogrechner erfolgt oder wenn beispielsweise das Produkt zweier Spannungswerte gebildet werden soll. Im letzteren Fall ist lediglich eine Summenbildung der logarithmierten Ausgangsspannungen vorzunehmen, und man erhält auf diese Weise durch eine Summenbildung das Ergebnis einer Multiplikation. Ein weiteres Anwendungsgebiet logarithmischer Verstärker ergibt sich beim Radarempfang.Mixed representation of voltages can be useful if further processing in an analog computer or if, for example, the product of two voltage values are formed target. In the latter case, the logarithmized output voltages only have to be summed up, and in this way the result of a multiplication is obtained by forming a sum. Another area of application for logarithmic amplifiers is in radar reception.

Da die Genauigkeit der erhaltenen Endwerte weitgehend von der Genauigkeit der Signalumformung abhängt, ist es wichtig, die nichtlineare Kennlinie so herzustellen, daß sich möglichst geringe Abweichungen von der theoretischen Kennlinienform ergeben. Um eine höhere Genauigkeit zu erreichen, ist es bekannt, Eingangssignale mit hoher Dynamik von z. B. 80 bis 100 db zu verwenden und dementsprechend die logarithmische Kennlinie aus mehreren Stücken zusammenzusetzen, die jeweils von einem eigenen Verstärker erzeugt werden, da es nicht möglich war, über den gesamten Bereich der Dynamik eine logarithmische Kennlinie in einem einstufigen Verstärker zu erzeugen. Dabei übernimmt jede der Verstärkerstufen einen Teil der Dynamik, und die Ausgangssignale werden anschließend addiert. Derartige mehrstufige Verstärker haben jedoch den Nachteil, daß bei der Addition der einzelnen von den Stufen gelieferten Signale auch eine Addition der Fehler auftritt, so daß trotz des erheblichen Aufwandes kein befriedigendes Ergebnis erzielt wird.Because the accuracy of the final values obtained largely depends on the accuracy of the signal conversion depends, it is important to produce the non-linear characteristic in such a way that there are as few deviations as possible result from the theoretical shape of the characteristic. In order to achieve higher accuracy, it is known Input signals with high dynamics from z. B. 80 to 100 db to use and accordingly the logarithmic Assemble characteristic curve from several pieces, each from its own amplifier as it was not possible to have a logarithmic one over the entire range of dynamics To generate characteristic in a single-stage amplifier. Each of the amplifier stages takes over part of the dynamics, and the output signals are then added. Such multi-level However, amplifiers have the disadvantage that when the individual stages are added together Signals also an addition of the errors occurs, so that despite the considerable effort, no satisfactory Result is achieved.

Es ist weiterhin bekannt, nichtlineare Funktionsgeber dadurch aufzubauen, daß eine Reihe von Dioden in geeigneter Weise vorgespannt wird, so daß ihre Kennlinien einander überlagern und aus den Diodenkennlinien ein Kurvenzug aufgebaut werden kann, durch den die gewünschte logarithmische Kennlinie angenähert wird. Auch hierbei wird von jeder einzelnen Diode die Realisierung eines kleinen Abschnittes der Kennlinie durchgeführt, so daß sich die Gesamtkennlinie aus mehreren in geeigneter Weise aneinandergereihten Abschnitten von Diodenkennlinien zusammensetzt. Der so entstandene Polygonzug ergibt jedoch keine glatte Kurve, sondern er setzt sich aus Kurvenabschnitten zusammen, die knickförmig ineinander übergehen. Die so entstehenden zusätzlichen Nichtlinearitäten sind unerwünscht und verfälschen zusätzlich zu den ohnehin bei dieser Art der Kennlinienannäherung entstehenden Abweichungen das Meßergebnis.It is also known to build nonlinear function generator that a number of Diodes is suitably biased so that their characteristics are superimposed on each other and from the Diode characteristics a curve can be built up through which the desired logarithmic characteristic is approximated. Here, too, a small section is implemented from each individual diode of the characteristic curve, so that the overall characteristic curve is made up of several in a suitable manner strung together sections of diode characteristics. The resulting polygon course however, it does not result in a smooth curve, but rather consists of curve sections that are kink-shaped merge. The resulting additional non-linearities are undesirable and falsify in addition to the deviations that occur anyway with this type of characteristic curve approximation the measurement result.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen logarithmischen Verstärker der eingangs genannten Art zu schaffen, der eine glatte, mit hoher Genauigkeit funktionsgebers verbunden ist, zusammengefaßt sind und daß an den Tangensfunktionsgeber eine Integrierschaltung zur Lieferung des Ausgangssignals angeschlossen ist.The object of the present invention is to provide a logarithmic To create amplifier of the type mentioned, which is a smooth, with high accuracy Function generator is connected, are combined and that an integrating circuit is connected to the tangent function generator is connected to deliver the output signal.

Die Folge der bei dem erfindungsgemäßen Verstärker vorgesehenen Operationen zur Gewinnung des Logarithmus der Funktion a(t) wird nachfolgend im einzelnen noch beschrieben.The sequence of operations provided in the amplifier according to the invention for obtaining the logarithm of the function a (t) is described in detail below.

Die Funktion a(t) moduliert zuerst eine Spannung ν = sin ο) t, deren Kreisfrequenz ω = 2 π · f, mit / als der Frequenz, konstant ist, da der Wert für die Frequenz/ konstant gewählt ist.The function a (t) first modulates a voltage ν = sin ο) t, whose angular frequency ω = 2 π · f, with / as the frequency, is constant, since the value for the frequency / is chosen to be constant.

Die erhaltene, modulierte Spannung S{t) ist durch die Gleichung (1) gegeben:The modulated voltage S {t) obtained is given by equation (1):

S(t) = a[t)· sin S (t) = a [t) * sin

Ein 90"-Phasenschieberkreis, der an sich bekannt ist, transformiert die Sgannung S(t), die ihm zugeführt ist, in eine Spannung S(t), die in Quadratur mit S{t) und durch die Gleichung (2) bestimmt ist:A 90 "phase shifter circuit, which is known per se, transforms the voltage S (t), which is fed to it, into a voltage S (t) which is determined in quadrature with S {t) and by equation (2) :

S(t) = a(t) ■ cos mi S (t) = a (t) ■ cos mi

(2)(2)

Ein bekanntes Differenzierglied transformiert die Spannung S{t), die auch ihm zugeführt ist, in eine Spannung S'(t), die durch Ableitung der Gleichung (1) nach der Zeit erzielt und durch die Gleichung (3) wiedergegeben ist:A known differentiator transforms the voltage S {t), which is also fed to it, into a voltage S '(t), which is obtained by deriving equation (1) with respect to time and is represented by equation (3):

S'(t) = a'(t) · sin wi + a[t) ■ <·> · cos S '(t) = a' (t) · sin wi + a [t) ■ <·> · cos

(3)(3)

In Gleichung (3) ist a'U) die Ableitung der Funktion a{t), deren Logarithmus man zu erhalten wünscht.In equation (3), a'U) is the derivative of the function a {t), the logarithm of which one wishes to obtain.

Wenn die Amplitude der Funktion a{t) konstant ist, ist die Ableitung a' (t) Null, und das Signal S'U) ist dann in Phase mit dem Signal SU)- Wenn die Größe a U) nicht konstant ist, ist die Ableitung a' U) nicht Null, und das Signal S'U) ist, bezogen auf das Signal S(i), um einen Winkel <·/ phasenverschoben, der wie folgt bestimmt ist:If the amplitude of the function a {t) is constant, the derivative a '(t) is zero, and the signal S'U) is then in phase with the signal SU) - If the quantity a U) is not constant, is the derivative a 'U) is not zero, and the signal S'U) is, based on the signal S (i), phase-shifted by an angle </, which is determined as follows:

tg'/ = -tg '/ = -

6060

(4)(4)

Nach der Erfindung ist somit die Bestimmung des Winkels </ über die Messung der Phasenverschiebung zwischen den Signalen S{t) und S'(t) vorgesehen. Um einen Wert zu erhalten, der diese Phasenf'5 verschiebung wiedergibt, läßt man die Signale S U) und S'(t) an sich bekannte Siebe passieren, die nur Signale liefern, d|e den jeweiligen Nulldurchgängen der Funktionen SU) und S'(t) entsprechen. ManAccording to the invention, the determination of the angle by measuring the phase shift between the signals S {t) and S '(t) is provided. In order to obtain a value which reflects this phase shift, the signals SU) and S '(t) are allowed to pass sieves known per se, which only supply signals corresponding to the respective zero crossings of the functions SU) and S' (t) correspond. Man

läßt danach die von den Amplitudenbegrenzern gelieferten Signale oder Impulse gemeinsam ein Tor durchlaufen, welches sich nur öffnet, wenn eine der beiden Impulsreihen sich auf ihrem Siebwert und die andere sich auf ihrem Minimalwert befindet. Anders ausgedrückt liefern die gesiebten Funktionen S'(t) und S{t) gemeinsam am Ausgang des Tores eine Impulsreihe, deren Größe proportional der Phasenverschiebung ψ ist.then lets the signals or pulses supplied by the amplitude limiters pass through a gate together, which only opens when one of the two pulse series is at its sieve value and the other is at its minimum value. In other words, the sifted functions S '(t) and S {t) together deliver a series of pulses at the output of the gate, the size of which is proportional to the phase shift ψ .

In der Impulsreihe ist die Wiederholungsfrequenz konstant und gleich 2/ Das der Phasenverschiebung (/ entsprechende Signal ist geeicht. Es ist folglich leicht, es in bekannter Weise in einem Umformer wiederzugewinnen, der in dem Frequenzband (0, /) arbeitet, und zwar mit bekannten Mitteln, bei denen das Theorem von Shannon angewendet wird.In the pulse series the repetition frequency is constant and equal to 2 / that of the phase shift (/ corresponding signal is calibrated. It is therefore easy to put it in a known manner in a converter recovering operating in the frequency band (0, /) by known means in which Shannon's theorem is applied.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß entsprechend der vorstehend angegebenen Gleichung (4) die GrenzeIt should also be noted that, in accordance with equation (4) given above, the limit

der Änderungen von tg ψ durch die Beziehung ~~ the changes in tg ψ through the relationship ~~

bestimmt ist. Oder, wenn Ω die maximale Kreisfrequenz ist, die in dem Spektrum der Ausgangsfunktion a(t) enthalten ist, ist der maximale Wertis determined. Or, if Ω is the maximum angular frequency contained in the spectrum of the output function a (t) is the maximum value

der Beziehung ^-τττ = ü.
Folglich ist die Ungleichungthe relation ^ -τττ = ü.
Hence the inequality

ρ
tg_? < — ρ
day _? <-

immer erfüllt.always fulfilled.

Bei der Erfindung ist schließlich vorgesehen, daß die dem Winkel (/ proportionale Spannung, die von dem Phasenumformer geliefert wird, in eine Spannung umgeformt wird, die gleich oder proportional dem tg 7 ist, sodann wird diese zuletzt genannte Spannung einem an sich bekannten Integrator zugeführt, der es ermöglicht, die gegebene Größe, die durch den AusdruckIn the invention it is finally provided that the angle (/ proportional voltage that of supplied to the phase converter is converted into a voltage equal to or proportional to the tg is 7, then this last-mentioned voltage is fed to an integrator known per se, the it allows the given size given by the expression

gegeben ist, zu bilden. Das dem Wert In a(t) proportionale Signal, welches durch den Ausdruck (6) gegeben ist, gibt somit den gewünschten Logarithmus der Funktion a[t) wieder.is given to form. The signal proportional to the value In a (t) , which is given by the expression (6), thus reproduces the desired logarithm of the function a [t) .

Zweckmäßig sind die Amplitudenbegrenzer so ausgebildet, daß sie'nur Signale entsprechend den Nulldurchgängen der an ihren Eingängen liegenden Spannungen liefern, denn es ist lediglich wichtig, an den Eingang der Torschaltung 7 eine Information über den Nulldurchgang der Eingangssignale der Amplitudenbegrenzer zu legen. Die Torschaltung ist zweckmäßig so ausgebildet, daß sie nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn an einem ihrer Eingänge eine Signalspannung und am anderen Eingang keine Signalspannung anliegt. Es können natürlich auch bekannte UND-Glieder verwendet werden, wobei jeweils einem Eingang ein Negationsglied vorgeschaltet ist.The amplitude limiters are expediently designed in such a way that they only receive signals corresponding to the zero crossings supply the voltages at their inputs, because it is only important to the Input of the gate circuit 7 information about the zero crossing of the input signals of the amplitude limiter to lay. The gate circuit is expediently designed so that it only then has an output signal emits if a signal voltage at one of its inputs and none at the other input Signal voltage is present. Of course, known AND gates can also be used, with a negation element is connected upstream of each input.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Tangensfunktionsgeber eine Reihenschaltung aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand auf, und dem ersten Widerstand sind antiparallelgeschaltete Dioden parallel geschaltet. Dabei wird die Eingangsspannung an die Reihenschaltung der Widerstände angelegt, und die Ausgangsspannung kann am zweiten Widerstand abgegriffen werden. Die Realisierung der Tangensfunktion mit Hilfe der Dioden kann ohne Schwierigkeiten mit genügender Genauigkeit erfolgen, wobei der lineare Bereich der Kennlinie durch die Widerstände angenähert wird. Unter der Voraussetzung, daß man den theoretischen Verlauf der Kurve tg ψ als Funktion von q kennt, regelt man die verschiedenen Elemente des Kreises, ro um eine Charakteristik von Änderungen des tg q als Funktion von ψ zu erhalten, die der theoretischen Kurve so genau wie man es wünscht angenähert ist. Diese Regelungen können durchgeführt werden, indem man von Fall zu Fall die Anzahl der Dioden und die Sperrspannung einer jeden von ihnen ändert.In a further embodiment of the invention, the tangent function generator has a series connection of a first resistor and a second resistor, and diodes connected in anti-parallel are connected in parallel with the first resistor. The input voltage is applied to the series circuit of the resistors, and the output voltage can be tapped at the second resistor. The tangent function can be implemented with the aid of the diodes without difficulty and with sufficient accuracy, the linear range of the characteristic curve being approximated by the resistors. Assuming that one knows the theoretical course of the curve tg ψ as a function of q, one regulates the various elements of the circle, ro, in order to obtain a characteristic of changes in the tg q as a function of ψ that is as precise as that of the theoretical curve one wishes it is approximated. These adjustments can be made by changing the number of diodes and the reverse voltage of each of them on a case-by-case basis.

Der Integrationskreis, bei dem es sich um einen klassischen Kreis handelt, besitzt eine Zeitkonstante, die sehr viel größer ist als die Dauer der Periode der Funktion α(ί), deren Logarithmus gesucht ist.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, welches zur Erläuterung der Erfindung dient. Dabei ist Bezug genommen auf die Zeichnung, in derThe integration circle, which is a classical circle, has a time constant that is much larger than the duration of the period of the function α (ί) whose logarithm is sought.
The invention is described below using an exemplary embodiment which serves to explain the invention. Reference is made to the drawing in which

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines logarithmischen Verstärkers nach der Erfindung ist,F i g. 1 is a block diagram of a logarithmic amplifier according to the invention,

F i g. 2 eine Kurve zeigt, die irgendeiner Funktion a(t) entspricht,F i g. Figure 2 shows a curve corresponding to some function a (t),

F i g. 3 die Kurve zeigt, die dem Signal S(O = a(t) · sin mt entspricht, das von dem Modulator geliefert wird,F i g. 3 shows the curve corresponding to the signal S (O = a (t) sin mt supplied by the modulator,

F i g. 4 ein Diagramm der jeweiligen SignaleF i g. 4 shows a diagram of the respective signals

zeigt, die der gesiebten Spannung S(O, der gesiebten Spannung S'(t) und einem Impulszug entsprechen, dessen Größe proportional dem Phasenverschiebungswinkel η zwischen den Spannungen S(O und S'(t) ist,which correspond to the screened voltage S (O, the screened voltage S '(t) and a pulse train whose size is proportional to the phase shift angle η between the voltages S (O and S' (t) ,

F i g. 5 eine Kurve zeigt, die die Form der Funktion tg η in Abhängigkeit vom Winkel q angibt,F i g. 5 shows a curve indicating the form of the function tg η as a function of the angle q,

F i g. 6 ein Stromkreis ist, der zur Umformung einer dem Winkel </ proportionalen Eingangsspannung in eine dem tg 7 proportionale Ausgangsspannung verwendet ist.F i g. 6 is a circuit used to transform an input voltage proportional to the angle is used in an output voltage proportional to the tg 7.

In dem in F i g. 1 dargestellten logarithmischen Verstärker liefert ein Generator 1 für einen Modulator 2 eine Spannung ν = sin v>t konstanter Frequenz. Eine Spannung a(t), deren Logarithmus gesucht ist und die beispielsweise in F i g. 2 dargestellt ist, ist an einen zweiten Eingang des Modulators 2 gelegt, der beispielsweise mit Trockengleichrichtern arbeiten kann und die Spannung ν — sin vtt moduliert. Am Ausgang des Modulators 2, der mit Filtern bekannter Bauart bestückt ist, erhält man eine Spannung S(O — a(t) sin «>t, deren Verlauf in Fig. 3 dargestellt ist.In the one shown in FIG. In the logarithmic amplifier shown in FIG. 1, a generator 1 supplies a voltage ν = sin v> t of constant frequency for a modulator 2. A voltage a (t), the logarithm of which is sought and which is shown, for example, in FIG. 2 is connected to a second input of the modulator 2, which can work with dry rectifiers, for example, and modulates the voltage ν - sin vtt. At the output of the modulator 2, which is equipped with filters of a known type, a voltage S (O − a (t) sin «> t, the course of which is shown in FIG. 3, is obtained.

Gemäß dem Prinzip, nach dem die Erfindung arbeitet, ist ein Differentiator 3 klassischer Bauart an den Ausgang des Modulators 2 angeschlossen, der eine Spannung S'{t) = a'(t) sin «>t + a(t) «> cos «>t erzeugt.According to the principle according to which the invention works, a differentiator 3 of classic design is connected to the output of the modulator 2, which has a voltage S '{t) = a' (t) sin «> t + a (t)«> cos «> T generated.

Eine Siebschaltung4, die mit dem Differentiators verbunden ist, ist so geregelt, daß sie nur die Durchgänge der Funktion S'(t) durch Null durchläßt. Auch die Siebschaltung kann insbesondere mit Trockengleichrichtern arbeiten.A filter circuit 4, which is connected to the differentiator, is regulated in such a way that it only allows the crossings of the function S '(t) through zero. The filter circuit can also work with dry rectifiers in particular.

Ein 90"-Phasenschieber 5, der ebenfalls an den Ausgang des Modulators 2 angeschlossen ist, bildet die Spannung S(O = «(/) cos u,t. A 90 "phase shifter 5, which is also connected to the output of the modulator 2, forms the voltage S (O =« (/) cos u, t.

Eine Siebschaltung 6 gleicher Art wie die Siebschaltung 4 ist mit dem Phasenschieber 5 verbundenA filter circuit 6 of the same type as the filter circuit 4 is connected to the phase shifter 5

und läßt nur die Nulldurchgänge der Funktion S(i) durch. Danach gelangen die gesiebten Impulse S' (t) und S{t) an ein Tor 7, welches von beliebiger Bauart sein kann und welches sich nur öffnet, wenn die eine der beiden Impulsreihen ihren Siebwert besitzt und wenn die andere Impulsreihe sich auf ihrem Minimum befindet. Das in F i g. 4 dargestellte Diagramm entspricht Spannungen S{t) und S'(t), die immer positiv sind; es versteht sich jedoch, daß es genügt, in geeigneter Weise den Ausgang der Siebschaltungen zu _ϊ0 polarisieren, damit die Spannungen die Werte +1 und —1 in Übereinstimmung mit dem Vorzeichen der Eingangsspannungen annehmen. Die Öffnungszeit ist die Zeit, die dem Winkel q entspricht (vgl. Diagramm nach Fig. 4).and only lets through the zero crossings of the function S (i). Then the filtered pulses S '(t) and S {t) arrive at a gate 7, which can be of any design and which only opens when one of the two pulse series has its sieve value and when the other pulse series is at its minimum is located. The in Fig. The diagram shown in FIG. 4 corresponds to voltages S {t) and S '(t), which are always positive; it is understood, however, that it is sufficient to _{polarize the output of the filter circuits ϊ0} in a suitable manner so that the voltages assume the values +1 and −1 in accordance with the sign of the input voltages. The opening time is the time that corresponds to the angle q (see diagram according to FIG. 4).

Das Signal ψ ist geeicht und wird in einem Regenerator 8 wiedergewonnen, welches z. B. mit Dioden bekannter Bauart bestückt ist.The signal ψ is calibrated and is recovered in a regenerator 8, which z. B. is equipped with diodes of known design.

Eine Schaltung 9, die im einzelnen weiter unten beschrieben werden wird, ist von der Ausgangsspannung des Regenerators 8 gespeist und liefert eine Spannung, die proportional tg? ist.A circuit 9, which will be described in detail below, is of the output voltage of the regenerator 8 and supplies a voltage proportional to tg? is.

Ein KC-Integrator 14 klassischer Bauart empfängt die Spannung, die die Schaltung 9 verläßt, und liefert eine Größe, die proportional La[t) ist. Die Zeitkonstante dieses Integrators muß sehr viel größer sein als die Periodendauer der Funktion, deren Logarithmus gesucht ist.A KC integrator 14 of the classic type receives the voltage leaving the circuit 9 and supplies a quantity which is proportional to La [t) . The time constant of this integrator must be much greater than the period of the function whose logarithm is sought.

Die Schaltung 9 ist vorzugsweise derart ausgebildet, wie es in F i g. 6 dargestellt ist. Wie aus dieser Figur hervorgeht, speist eine dem Winkel <f proportionale Spannung einen Widerstand 10, der in Reihe mit einem Widerstand Il liegt, an dessen Klemmen man eine dem tgy proportionale Spannung abzunehmen wünscht. Parallel zu dem Widerstand 10 sind Dioden 12 und 13 angeordnet, wobei die Dioden 12 in der einen Richtung, die Dioden 13 in der entgegengesetzten Richtung gesperrt sind.The circuit 9 is preferably designed as shown in FIG. 6 is shown. As can be seen from this figure, a voltage proportional to the angle <f feeds a resistor 10 which is connected in series with a resistor II, at the terminals of which a voltage proportional to the tgy is desired to be drawn off. Diodes 12 and 13 are arranged parallel to the resistor 10, the diodes 12 being blocked in one direction and the diodes 13 being blocked in the opposite direction.

Jede Diode ist bei einer bestimmten Spannung an den Klemmen des Widerstandes 10 durchbrochen. Indem in geeigneter Weise die Zahl der Dioden 12 und 13 und ihre Durchbruchspannung gewählt wird, kann man an dem Widerstand 11 eine Spannung als Funktion des Winkels </ erzielen, die der Charakteristik der Kurve des tg q als Funktion des Winkels q (die theoretisch in F i g. 5 dargestellt ist) so genau angenähert ist wie man es wünscht.Each diode is broken at a certain voltage at the terminals of the resistor 10. By appropriately choosing the number of diodes 12 and 13 and their breakdown voltage, a voltage as a function of the angle </ can be obtained across the resistor 11 which corresponds to the characteristic of the curve of the tg q as a function of the angle q (which theoretically in Fig. 5) is approximated as exactly as you wish.

Der beschriebene logarithmische Verstärker verwendet nur eine einzige nichtlineare Charakteristik, die z. B. über 3 db arbeitet, wie auch immer die Dynamik des Zeichens sein mag.The logarithmic amplifier described uses only a single non-linear characteristic, the z. B. works over 3 db, whatever the dynamics of the sign may be.

Claims

Patent claims:

1. Logarithmic amplifier for generating a logarithmic output voltage as a function of a z. B. time-dependent input voltage a (t), characterized in that the input voltage for modulating an auxiliary voltage of constant frequency ω = 2 π · f is applied to an input of a modulator (2), that the output signal S (t) - a (t) · Sin ω · t is applied to an input of a differentiating element (3) with a downstream amplitude limiter (4) and at the same time to a phase shifter (5) with a downstream second amplitude limiter (6) that the outputs of the amplitude limiter (4, 6) in one Gate circuit (7), the output of which is connected to the input of a tangent function generator (9), are combined and that an integrating circuit (14) for supplying the output signal is connected to the tangent function generator.

2. Amplifier, characterized by such amplitude limiters, the only signals accordingly supply the zero crossings of the voltages at their inputs.

3. Amplifier according to claim 1, characterized by a gate circuit (7) which then has an output signal outputs when a signal voltage is applied to one of its inputs and no signal voltage is applied to the other input.

4. Amplifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that a converter stage (8) is connected to the output of the gate circuit (7), which the output pulses of the Gate circuit (7) converts into an analog DC voltage, and that the converter stage in one Frequency range from 0 to / works.

5. Amplifier according to claim 1 to 4, characterized in that the time constant of the integrator provided at the output, which is a known KC integrator, is very much greater than the duration of the period of the function a {t).

6. Amplifier according to claim 1 to 5, characterized in that the tangent function generator a series circuit of a first resistor (10) and a second resistor (11) has that the first resistor anti-parallel connected diodes (12,13) are connected in parallel and that the input voltage is applied to the series circuit of the resistors and the Output voltage is tapped at the second resistor (11).

1 sheet of drawings