Аналоговое запоминающее устройство

 

1. АНАЛОГОЕЮЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее интегратор, выход которого соединен с первым входом преобразовЛеля йапряжение напряжение ,, вход интегр тора соединен с вйходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряжение напряжение соединены соответственно с цшнами питания, выход интегратора. является выходбм устройства, и шину нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью упрощения , оно содержит нульторган, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, первый вход нуль-органа соеда1нен с выходом преобразователя напряжение - напряжение, второй вход нуль-органа соединен с ишной н левого потенциала. . сл 4 4 1:

СООЭ СОВЕТСКИХ

ООЭ@йНЮ

РЕСГ1УВЛИК д(5р G 11 С 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ASTOi CHONIV СВЩ ГГЙЛЬСтВм

1 ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1.(21) 3357658/18-24 (22) 03 ° 12. 81 (46) 30.04. 83. Бюл. М 16

:(72) B.È. Анисимов, E A. Лосев

: и Ю.В.. Давыдов (53) 681.327.66(088.8) . (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 424165, кл. G 11 С 27/00, 1974. 2. Авторское-свидетельствО СССР

rio заявке. 9 2814827/24, кл. G 11 С 27/00, 06.09.79.. (54) (57) 1. АНАЛОГОВОЕ ЗАПОИИНАЕМЦЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее интегратор, выход которого соединен с первым входом преобразователя йапряжениенапряжение, вход интегратора соединен

„.SUÄÄ10 1,5 А с выходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряже."иенапряжение соединены соответственно с шинами питания, выход интегратора, является выходом устройства, и шину нулевого потенциала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упроще ния, оно содержит нуль-.орган, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, первый вход нуль-органа соединен с выходом преобразователя напряжение -- напряжение, второй вход

At нуль-органа соединен с шиной иевлево го потенциала. . Е

1015444

2. Устройство по п. 1, о т л и а ю щ е е с я тем, что преобразователь напряжение - напряжение содержит операционные усилители, мостовые диодные схемы и пассивные элементы на резисторах, причем входы каждого операционного усилителя соединены с первой диагональю каждой мостовой диодной схемы, первые выводы каждых первого и второго регистров соединены с второй диагональю каждой мостовой диодной схемы, выход каждого операционного усилителя соединен с первым входом последующего операционного усилителя, первый вход

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может„ быть использовано для построения аналоговых запоминающих устройств, раз- 5 личных преобразователей, а также изодромных устройств и следящих систем с не< граничениым временем хранения мгновенного значения результата преобразования, широко применяемых в системах управления движущихся объектов.

Известно аналоговое запоминающее устройство,.основным элементом кото рого является операционный усилитель с интегрирующим конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, кото" рое также, содержит коммутирующее уст ройство и преобразователь напряжения . в периодическую энакопеременную функ- 20 цию (1j, Основным недостатком известного устройства является ограниченное вре- . мя хранения результата интегрирования так как выходное напряжение интегра- 25 тора,. соответствующее компенсирующему узлу знакопеременной функции, не будет. сохраняться независимо от времени, а будет продолжать изме-. няться в установившемся направлении иэ-за наличия в замкнутом контуре некоторой задержки, связанной с естественной инерциойностью элементов схемы и являющейся причиной накопления статической ошибки рассогла сования. При этом, скорость изменения выходного напряжения уменьшится, но не будет равна нулю.

Кроме того, непосредственное подключение в данном устройстве выхода . преобразователя напряжения непосред- 40 ственно. к .входу операционного усилителя создает, реальные предпосылки дпя возникновения генерации в интеграторе и пбтере устойчивости устройства в целом. 45 первого операционного усилителя является первым входом преобразователя напряжение — напряжение, выход последнего операционного усилителя является выходом преобразователя напря1 жение — напряжение, вторые выводы каждого первого и второго резисторов являются вторым и третьим входами преобразователя н" пряжение — напряжение, первый вывод каждого третьего резистора соединен с вторым входом каждого операционного усилителя, второй вывод каждого третьего резистора . соединен с шиной нулевого потенциала.

Таким образом все это ограничивает область применения аакого устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит операционный усилитель в цепи обратной связи которого включен накопительный элемент (конденсатор ), преобразователь напряжение— напряжение, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и выходом устройства, коммутатор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй вход - к шине управления режимом памяти, шину нулевого потенциала, пороговый элемент, . триггер, пассивный элемент, два ключа и шины отрицательной и положительной полярности напряжения управления, соединенные соответственно с первыми входами ключей, вторые входы которых подсоединены к выходам триггера, выходы ключей соединены с третьим вхо,цом коммутатора, выход которого через пассивный элемент соединен с входом операционного усилителя, выход преобразователя подключен к входу порогового элемента, выход которого соединен с входом триггера (2 ).

Причем преобразователь напряжениенапряжение в периодическую знакопеременную функцию в данном устройстве содержит и последовательно соединенных каскадов преобразователя, каждый из которых выполнен на двух дифференциальных операционных усилителях, резисторах и диодах, анод первого и катод второго диодов соединены с шиной нулевого потенциала, катод первого и анод второго диодов подключены через резистор к выходу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом каскада преобразователя и выходом второго операционного усилителя, охва1015444 ченного обратной связью по инвертирующему входу, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с входом каскада преобразователя и через второй резистор с инвертирующим входом второго операционного усилите- 5 ля, неинвертирующий вход которого подсоединен через третий резистор к шине нулевого потенциала, а через четвертый резистор к катоду первого и аноду второго диодов. 10

В данном устройстве учтены неджтатки устройства (1), в нем сформированы эоны захвата вокруг соответствующих узловых точек энакоперемен-. ной периодической функции, что прак-... тически неограниченно увеличивает время хранения результата преобразо вания . Кроме того, в данном устройстве приводится практическая схема реализации преобразователя напряжения в периодическую энакопеременную функцию.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность технических решений контура формирования эон захвата, реализованного на пороговом элементе, триггере, двух клю" чах и шинах положительной и отрицательной полярностей напряжения управления, а также преобразователя напряжения в периодическую знакопере- 39 менную функцию.

Цель изобретения — упрощение устройства за счет сокращения .Узлов элементов, формирующих эоны захвата и преобразователя. 35

Поставленная цель достигается тем, что аналоговое запоминающее устройство, содержащее интегратор, выход. которого соединен с первым входом преобразователя напряжение — напряжение, вход интегратора соединен с выходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства, второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряжение — 45 . напряжение соединены соответственно с шинами питания, выход Интегратора является .выходом устройства, содержит нуль-орган, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, 5р первый вход нуль-органа соединен с выходом преобразователя напряжение.— напряжение, второй вход нуль-органа соединен с шиной нулевого .потенциала.

При этом npeo6pa309aTeJtb напряже ние — напряжение содержит операционйые усилители, мостовые диодные схемы и пассивные элементы на резисторах, причем входы каждого операционного усилителя соединены с первой диагональю каждой мостовой диодной схемы, первые выводы каждых первого и второго резисторов соедине-, ны с второй диагональю каждой мостовой диодной схемы, выход каждого операционного усилителя соединен с 65 первым входом последующего операционного усилителя, первый вход пер1 вого операционного усилителя является первым входом преобразователя напряжение — напряжение, выход последнего операционного усилителя является выходом преобразователя на- пряжение †. напряжение, вторые выводы каждого первого и второго резисторов являются вторым и третьим входами преобразователя напряжение -напряжение, первый вывод каждого третьего резистора соединен с вторым входом каждого операционного усилителя, второй вывод каждого третье1"о резистора соединен,с шиной нулевого потенциала.

1 на фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройствау на фиг. 2 — временная: диаграмма, поясняющая. принцип его работы. устройство (фиг. 1) содержит интегратор 1, который состоит иэ операционного усилителя 2, конденсатора

3 и резистора 4, коммутатор 5, пре обраэователь б напряжение — напряжение, состоящий из каскадов 7, шину 8 нулевого потенциала, нуль-орган 9, шину 10 управления и шины 11: и 12 питания. В устройстве предусмотрена возможность подключения вместо интегратора 1 апериодического звена. Каждый каскад Преобразователя б напряжение — напряжение содержит операционный усилитель 13, резисторы

14-1б и мостовую диодную схему 17.

Устройство функционирует следующим образом.

Устройство работает в двух режимах: в режиме преобразования, когда входной сигнал (Us ) поступает либо на интегратор, либо на .апериодическое звено; и в режиме пямяти когда устройство,по команде "Память" переводится в режим хранения.

Режим преобразования. В этом режиме входной управляющий сигнал (Пйх) через коммутатор 5 поступает на вход усилителя 2, выходное на пряжение которого иэменяется .в зависимости от реализуемой им функции

Для интегратора

П вых . ьх Т для апериодического звена

Л

Пеьм. вх (" где t — текущее значение времени от момента начала превбразования;

Т - постоянная времени RC-цепи; е - основание натурального логарифмаа.

Дпя внешнего управления процессом преобразования должно выполняться неравенство у -. 11см + 4т 1

Ф

1015444 где I „„ - ток смещения операционного усилителя 2;

Iz< — ток утечки конденсатора 3, Точность запоминания выходного напряжения интегратора 1 (апериодического звена ) при переходе устройства s режим памяти зависит от количества узловых точек, в которых выходное напряжение преобразователя б проходит через нулевые значения, число которых определяется количеством каскадов 7 преобразования.

В таблице вычислена гарантированная точность работы устройства как функция от числа каскадов преобразования.

Количество каскадов преобразования

Относительная ошибка памяти результата преобразования, %

2,5

0,3

Менее 0,1

Режим памяти. При подаче управляющей команды "Память" коммутатор 5 размыкает цепь прохождения входного сигнала и замыкает цепь обратной связи, состоящую из преобразователя б и нуль-органа 9 с гистерезисной характеристикой переключения. Нуль-орган 9 может быть выполнен по известной схеме и содержать операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через первый резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а через второй — .с собственным выходом, инвертирующий вход соединен через третий резистор с входом Нуль-органа 9.

Диаграммы изменения потенциалов в контуре представлены на фиг. 2.

Нуль-орган 9 меняет свое состояние на выходе каждый раэ при изменении полярности выходного напряжения преобразователя б напряжения.

Для устойчивой работы устройства в данном режиме его работы необходимо в замкнутом контуре формировать зоны захвата, которые реализуются нуль-органом 9, имеющим гистерезисную харак5 теристику переключения, при наличии которой момент перехода нуль-органа

9 из одной полярности в другую будет происходить при безличных уровнях выходного напряжения преобразователя !

О б, à все устройство в целом приобретает свойство памяти на переключение около узловых точек нулевого потенциала.

Главное требование, предъявляе-!

5 мое к "ирине гистерезисной зоны (2K<) нуль-органа 9, состоит в том, чтобы она была уже шага захвата, определяемого требуемой точностью работы устройства в режиме памяти.

При соблюдении этого условия те20 кущее значение потенциала на конденсаторе 3 в начальный момент будет изменяться в пределах шага захвата до ближайшей узловой точки.

Благодаря наличию гистереэисных

25 эон захвата и изменению полярности выходного напряжения нуль-органа 9, процесс заряда и разряда конденсатора

3 в замкнутом контуре носит устойчивый характер принудительного воздействия, которое подавляет всевозможные нестабильности отдельных эле- ментов и узлов, т.е. около узловых точек образуются устойчивые биполярные зоны.

35 Как следует из диаграмм (фиг. 2), процесс памяти в замкнутом контуре носит автоколебательный характер.

Частота колебаний пилообразного напряжения около узловых точек на выходе устройства будет определяться

40 выражением ! и частота колебаний выходного

45 напряжения устройства;

U — амплитуда выходного напряжения нуль-органа 9», е - ширина гистереэисной характеристики переключения нуль"

50 органа 9 !

Т вЂ” постоянная времени интегратора 1, равная Т = и .С

Т„ - период колебаний выходного напряжения устройства, Амплитуда колебаний. будет опреде-. ляться шириной 1истереэисной эоны.

1015444

Составитель A. Воронин

Редактор E. Папп Техред С.Мигунова корректор Л..Бокшан .

Заказ 3224/49 Тираж 594 . Подписное

I ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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