Аналоговое запоминающее устройство

 

АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства, накопительный элемент на конденсаторе, одна из обкладок которого соединена с первым входом дифференциального усилителя и с выходом первого ключа, второй ключ, выход которого соединен с другой обкладкой конденсатора повторитель напряжения, шину управления и шину нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения его помехозащищенности , в него введены элемент задержки , третий, четвертый, пятый и шестой ключиц причем первые входы первого , второго, третьего и четвертого ключей соединены с шиной управления , первые входы пятого и шестого ключей соединены с выходом элемента задержки, вход повторителя напряжения является входом устройства и соединен с вторьм входом третьего ключа, выход которого соединен с вторыми входами первого и пятого i ключей, выход повторителя Напряжения соединен с входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторыми входами второго и шестого ключей, выходы пятого и шестого ключей соединены с шиной нулевого потенциала , вход элемента задержки соединен с шиной управления, выход второго ключа соединен с вторым эо входом дифференциального ключа. 4 эо со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ау 01), З1У С 11 С 27/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г (2i) 3520784/18-24 (22) 13.12.82 (46) 07.04.84. Бюл. У 13 (72) В.А.Фролов, В.А.Иванов и В.В.Шумаев (7 1) Марийский ордена Дружбы народов политехнический институт им. М.Горького (53) 68 1.327.66(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 549838, кл. Q 11 С 27/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

У 639021, кл. 5 01 С 27/00, 1976 (прототип). (54)(57) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства, накопительный элемент на конденсаторе, одна из обкладок которого соединена с первым входом дифференциального усилителя и с выходом первого ключа, второй ключ, выход которого соединен с другой обкладкой конденсатора, повторитель напряжения, шину управления н шину нулевого потенциала, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения его помехозащищеннос" ти, в него введены элемент задержки, третий, четвертый, пятый и шестой ключи; причем первые входы первого, второго, третьего и четвертого ключей соединены с шиной управления, первые входы пятого и шестого ключей соединены с выходом элемен" та задержки, вход повторителя напряжения является входом устройства и соединен с вторым входом третьего ключа, выход которого соединен с вторыми входами первого и пятого ключей, выход повторителя напряжения соединен с входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторыми входами второго и шестого ключей, выходы пятого и шестого ключей соединены с шиной нулевого потенциала, вход элемента задержки соединен с шиной управления, выход второго ключа соединен с вторым входом дифференциального ключа.

1 1084

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве входного устройства аналого-цифрового преобразовате ля для запоминания и хранения мгно5 венных значений напряжений, а также в схемах квантования аналоговых сигналов по времени.

Известно аналоговое запоминающее устройство, включающее в себя два входных операционных усилителя, три ключа, накопительный элемент (конденсатор) и выходной операционный усилитель (1 $. Однако данное устройство не в

15 полной мере снижает просачивание входного сигнала на накопительный элемент в режиме хранения напряжения.

Наиболее близким к изобретению

20 по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, содержащее два входных операционных усилителя, вторые входы которых являются входами устройства, а первые входы соединены через пассивные элементы с выходами этих усилителей, которые через первый и второй ключи соединень с разными обкладками накопительного элемента на конденса— торе, причем выход первого ключа соединен также с входом повторителя напряжения, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, а выход второго ключа соединен со вторым входом дифференциального усилителя, первый выход которого является выходом аналогового запоминающего устройства (АЗУ) 2 1, Недостатком известного устройства является то, что во время хранения конденсатором запомненного напряжения при разомкнутых первом и втором ключах вследствие наличия паразитной емкости между входом и выходом этих ключей при обработке скоростных динамических процессов появляется просачивание входного сигнала через разомкнутые ключи на обкладки конденсатора, в результате чего выходной сигнал АЗУ зави- 5О сит в определенной степени от изменения входного сигнала в режиме хранения.

Цель изобретения — повышение помехозащищенности аналогового запоминаю-55 щего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее уст898 2 ройство, содержащее дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства, накопительный элемент на конденсаторе, одна из обкладок которого соединена с первым входом дифференциального усилителя и с выходом первого ключа, второй ключ, выход которого соединен с другой обкладкой конденсатора, повторитель напряжения, шину управления и шину нулевого потенциала, введены элемент задержки, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, приЧем первые входы первого, второго, тре- тьего и четрертого ключей соединены с шиной управления, первые входы пятого и шестого ключей соединены с выходом элемента задержки, вход повторителя напряжения является входом устройства и соединен с вторым входом третьего ключа, выход которого соединен с вторыми входами первого и пятого ключей, выход повторителя напряжения соединен с вторым входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторыми входами второго и шестого ключей, выходы пятого и шестого ключей соединены с шиной нулевого потенциала, вход элемента задержки соединен с шиной управления; выход второго ключа соединен с вторым входом дифференциального ключа.

На фиг, 1 изображена функциональная схема предложенного устройства; на фиг. 2 — эквивалентные схемы отдельных элементов известного и предложенного устройств.

Устройство содержит ключи 1-6, элемент 7 задержки, накопительный элемент на конденсаторе 8, дифференциальный усилитель 9, повторитель 10 напряжения, шину 11 нулевого потенциала и шину 12 управления.

Устройство работает следующим образом.

Входной аналоговый сигнал., приходя на вход устройства, поступает непосредственно на второй вход ключа 3 и через повторитель 10 напряжения — на второй вход;л::уча 4. До прихода импульса выборки 8,4,.1 и 2 разомкнуты, ключи 5 и 6 замкнуты, обкладки конденсатора 8 отключены от источников входного сигнала.

Устройство находится в режиме хранения.

1 084898

Импульс выборки, поступающий на шину 12 управления, передним фронтом п1 оизводит замыкание ключей

3 4,1 и 2 и размыкание ключей 5 и 6, причем размыкание последних происходит с некоторой задержкой во времени по отношению к времени замыкания ключей 3,4,1 и 2, которая обеспечивается элементом 7 и равна задержке на распространение сигналов 10 в ключах 1-6 (10-30 нс).

В момент импульса выборки напряжение на конденсаторе 8 следит за е входным напряжением. Задним фронтом импульса выборки происходит раэ- 15 мыкание ключей 3,4,1 и 2 и замыкание ключей 5 и 6. Аналоговое запоминающее устройство переходит в режим хранения. При этом ключи 3 и 4 предотвращают замыкание входного 20 сигнала через открытые ключи 5 и 6 на шину 11. Напряжение с обкладок конденсатора 8 поступает на входы дифференциального усилителя 9, с выхода которого снимается напри- 25 жение, которое запоминает конденсатор 8 в момент размыкания ключей

3,4,1 и 2.

На фиг. 2а изображена эквивалентная схема одного плеча известного устройства без входного операционного усилителя и выходного дифференциального каскада в режиме хранение напряжения (вторая обкладка конденсатора заземлена) .

На схеме обозначены паразитная емкость С между входом и выходом разомкнутого ключа; сопротивление

Кр разомкнутого ключа (для полевых транзисторов R> 1,0 ); емкость конденсатора Со, сопротивление R, равное суммарному сопротивлению утечки и входного сопротивления дифференциального каскада.

Простыми-расчетами можно показать, что на частотах входного сигнала

), 2 10, при Др 10 см и С =Зпфток через паразитную емкость превышает ток через сопротивление разомкнутого ключа примерно па два порядка, поэтому можно считать, что ток через паразитную емкость является определяющим. При этом эквивалентная схема принимает вид, изображенныи на фйг,йб.

Коэффициент передачи такой схемы равен

Наличие ключей 3 и 4, 5 и 6 и их соединение с элементом 7 задержки и другими элементами позволяет улучшить помехозащищенность устройства. Действительно, при отсутствии ключей 3 и 4, 5 и 6 и разомкнутых ключаХ 1 и 2 напряжение на конденса- 3 торе 8 подвержено не только влиянию токов утечки, обусловленных конечными значениями сопротивления диэлектрика конденсатора 8 и входного сопротивления дифференциального уси- 40 лителя 9, но и токов, обусловленных наличием паразитной емкости между входами и выходами разомкнутых ключей 1 и 2. Даже при незначительных паразитных емкостях, значения -45 которых для полупроводниковых переключателей составляет несколько пикофарад, резкое изменение амплитуды напряжения на входе разомкнутого ключа, характерное для динамических процессов, ведет к просачиванию определенной части входного сигнала на обкладку конденсатора 8, которое изменяет напряжения на нем.

Помеха от входного сигнала тем боль- 55 ше, чем выше скорость изменения входного напряжения и его динамический диапазон. л "вы„ Uвк = UR<: ®с„+U ), где П вЂ” напряжение на конденсаторе в режиме хранения;

П л — напряжение на паразитной емкости разомкнутого ключа.

Рассмотрим эквивалентную схему одного плеча предложенного устройства(фиг. 2в), также без входных и выходных цепей (вторая обкладка конденсатора 8 соединена с шиной нулевого потенциала), где г — сопротивление замкнутого ключа (обычно 50—

200 Ом для полупроводниковых переключаталей).

Первая половина схемы фиг. 2б идентична схеме фиг. 2а, поэтому рассмотрим левую половину этой схемы, которая с учетом того, что ток через паразитную емкость разомкнутого ключа является определяющим, принимает вид, представленный на фиг.2г.

Коэффициент передачи этой схемы равен

1084898

Найдем отношение коэффициентов передачи схем, изображенных на фиг.2б и Zr. п уьь . Ъь

Приняв, что входные напряжения равны для обеих схем, получим

"в iх ц <ä

2 = БВ„. = Бя. = Ъ=ТО =

Таким образом, наличие дополнительных ключей 5 и 6, шунтирующих паразитную емкость (например, стокисток у полевых транзисторов), разомкнутых ключей 3,4„ 1 и 2 на шину

11 уменьшает просачивание входного сигнала на конденсатор 8 на несколь- -0 ко порядков и исключает возможность влияния его на выходной сигнал устройства в режиме хранения. Кроме того, симметричная схема соединения ключей еще более улучшает его помехозащищенность.

Наличие паразитной емкости между управляющим входом и цепью переключаемого сигнала почти у всех полупрог водниковых переключателей приводит во время переключения к выбросам напряжения или тока. Однако в предложенном устройстве благодаря тому, что управляющие сигналы подаются на ключи 1 — 6 в противофазе, причем управляющий импульс, размьЬающий ключи 5 и 6, поступает на них с определенной временной задержкой по отношению к времени прихода управляющего импульса, замыкающего ключи

1-4, образуются низкоомные утечки на шину 11, в результате чего компенсируются емкостные токи, возникающие при переключении ключей, что уменьшает величину выбросов напряжения.

При этом выбросы, возникающие в ключах 1-4 идентичны и поэтому еще более подавляются в дифференциальном усилителе 9, не пропускающим синфазные сигналы.

Таким образом, введение дополнительных ключей и элемента задержки с соответствующими связями с другими элементами устройства позволяет улучшить его помехозащищенность.

1084898

А рС

1 о @

1

Со тазитель А. Воронин .-=-,фактор С. аенко I е ред Г.,Лубинчак Корр е к-. о .-:

3а-,.а3 2024!49 Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобре".åíèé и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д 4, 5

Филиал ППП "Патент", r . Ужгород. ул. Проел. i.. >-: