Аналоговое запоминающее устройство

 

АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый ключ, сигнальный вход которого является входом устройства, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом инвертирующего повторителя напряжения и с сигнальным входом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа и с щиной управления, накопительный элемент на конденсаторе, одна обкладка которого соединена с щиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена с выходом третьего ключа и с входом буферного усилителя , отличающееся тем. что, с целью повышения точности и быстродействия устройства , в него введены четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи, неинвертирующий повторитель напряжения, формирователи импульсов и компаратор, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вход - с выходом буферного усилителя , сигнальным входом второго ключа и сигнальным входом четвертого ключа, выход которого соединен с выходом пятого ключа и с инвертирующим входом операционного усилителя, сигнальные входы пятого и шестого ключей соединены с выходом неинвертирующего повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, управляющий вход четвертого ключа соединен с щиной управления, выход S компаратора соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа и с входом второго формирователя импульсов , выход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и является первым выходом устройства, выход шестого ключа является вторым выходом устройства и соединен с выходом седьмого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом инвертирующего повторителя напряжения, 4 вход третьего формирователя импульсов соесд динен с шиной управления, выход формиро00 05 вателя импульсов соединен с управляющими входами второго и пятого ключей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1104586

3(5D б 11 С 27 00

1

i 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЗИБдцдтр ..

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3579287/18-24 (22) 11.04.83 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) В. А. Потапов, Т. И. Александрина и Л. В. Бебнева (53) 681.327.66 (088.8) (56) 1. Патент СШ А № 3869624, кл. 307 — 267, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР № 746739, кл. G 11 С 27/00, 1980.

3. Смолов Б. В. и др. Микроэлектронные цифро-аналоговые и аналогоцифровые преобразователи. М., «Энергия», 1976, с. 111, рис. 4.14 (прототип). (54) (57) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый ключ, сигнальный вход которого является входом устройства, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом инвертирующего повторителя напряжения и с сигнальным входом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа и с шиной управления, накопительный элемент на конденсаторе, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена с выходом третьего ключа и с входом буферного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи, неинвертирующий повторитель напряжения, формирователи импульсов и компаратор, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вход — с выходом буферного усилителя, сигнальным входом второго ключа и сигнальным входом четвертого ключа, выход которого соединен с выходом пятого ключа и с инвертирующим входом операционного усилителя, сигнальные входы пятого и шестого ключей соединены с выходом неинвертирующего повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, управляющий вход четвертого ключа соединен с шиной управления, выход компаратора соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и является первым выходом устройства, выход шестого ключа является вторым выходом устройства и соединен с выходом седьмого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом инвертирующего повторителя напряжения, вход третьего формирователя импульсов соединен с шиной управления, выход формирователя импульсов соединен с управляющими входами второго и пятого ключей.!

104586!

30

SO

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к аналоговым запоминающим устройствам, работающим совместно с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП).

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее последовательно соединенные операционйый усилитель, ключ, запоминающий элемент, например конденсатор один вывод которого подсоединен к шине нулевого потенциала, и выходной повторитель, выход которого является выходом устройства. Выход устройства подсоединен к инвертирующему входу операционного усилителя, а к неинвертирующему входу подсоединен вход устройства. Это устройство в режиме выборки работает по принципу компарирования сигнала (1).

К недостаткам устройства относится то, что в режиме хранения, когда ключ разомкнут, компарирования не происходит, что приводит к увеличению влияния дрейфа на точность запоминания.

Известно также аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через первый и второй ключи соединен со входом и выходом устройства, а выход входного усилителя через третий ключ подключен к запоминающему элементу и входу повторителя напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу входного усилителя и к неинвертирующсму входу и шине нулевого потенциала выходного усилителя, инвертирующий вход Которого подсоединен к выходу входного усилителя (2) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аналоговое запомни аю щее уст ройс тво, содержа щее входной ключ, подсоединенный к неинвертирующему входу входного операционного усилителя, выход которого подсоединен к инвертирующему повторителю и третьему ключу, выход третьего ключа подсоединен к запоминающему конденсатору, другой вывод конденсатора подсоединен к шине нулевого погенциала, и входу буферного повторителя, выход которого подсоединен к инвертиру|ощему входу входного операционного усилителя, а выход инвертирующего повторителя является выходом устройства и подсоединен через второй ключ к нсинвертирующему входу входного операционного усилителя. В режиме выборки замкнуть: первый (входной) и третий ключи. В режиме хранения замкнут второй клю (3).

К недостаткам обоих известных устройств следует отнести то, что в режимах выборки и хранения напряжения íà Bt>lxo,iå входного усилителя и на выходс выходного усилителя имеют различные полярности (для каждого из усилителей) . Например, если для входного усилителя в режиме выборки па выходе имеем положительную полярность напряжения, то в режиме хранения будем иметь на выходе отрицательное напряжение, так как в режиме выборки входное напряжение положительной полярности подано на неинвертирующий вход, а в режиме хранения напряжение конденсатора через повторитель подано на инвертирующий вход. Это приводит к увеличению времени переходного процесса, к тактовым перегрузкам. и в конечном счете, к уменьшению быстродействия и точности.

Цель изобретения — повышение точности и быстродействия устройства.

Г!оставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый ключ, сигнальный вход которого является входом устройства, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом инвертирующего повторителя напряжения и с сигнальным входом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа и с шиной управления, накопительный элемент на конденсаторе, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена с выходом третьего ключа и с входом буферного усилителя, введены четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи. неинвертирующий повторитель напряжения, формирователи импульсов и компаратор, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вход -- с выходом буферного усилителя, сигнальным входом второго ключа и сигнальным входом четвертого ключа, выход которого соединен с выходом пятого ключа и с инвертирующим входом операционного усилителя, сигнальные входы пятого и шестого ключей соединены с выходом неинвертирующего повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, управляющий вход четвертого ключа соединен с шиной управления, выход компаратора соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим вхо дом седьмого ключа и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и является первым выходом устройства, выход шестого ключа является вторым выходом устройства и соединен с выходом седьмого ключа. сигнальный вход которого соединен с выходом инвертирующе) о повторителя напряжения, вход третьего формирователя импульсов соединен с шиной управления, выход формирователя импульсов соединен с управляющими входами второго и пятого ключей.

1104586

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ключи 1 — 7, буферный усилитель 8, операционный усилитель 9, инвертирующий 10 и неинвертирующий 1! повторители напряжений, накопительный элемент на конденсаторе 12, компаратор 13, формирователи 14 — 16 импульсов, шину 17 нулевого потенциала и шину 18 управления.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на вход ключа 1, который открь1вается в режиме выборки сигналом с шины 18 управления, и проходит через усилитель 9 на входы повторителей 10 и 11, а также через ключ 3 на конденсатор 12 и вход буферного усилителя 8, а с выхода последнего сигнал проходит на компаратор 13 и через ключ 4 — на инвертирующий вход усилителя 9.

Напряжение на конденсаторе 12 повторяет напряжение на входе устройства. Компаратор 13 уста навливается в состояние, определяемое полярностью входного напряжения. Например, пусть входное напряжение имеет положительную полярность. На выходе компаратора 13 будет низкое напряжение, так как выход буферного усилителя 8 подключен к инвертирующему входу компаратора 13. Следовательно на выходе формирователя 14 будет логическая «1», так как выход формирователя 14 инвертирован. Например, в качестве формирователя 14 используется элемент И-НЕ. На выходе формирователя 15-будет логический «О» и, следовательно, на первом выходе устройства признак «положительного напряжения».

На пр яжен ие выхода формирователя 14 замыкает ключ 7, и на второй выход устройства поступит напряжение с выхода повторителя 10, т.е. напряжение отрицательной полярности, а на первом выходе будет признак положительного напряжения. Если бы . на входе устройства было отрицательное напряжение, то сигнал на первом выходе устройства был бы равен логической «1», хотя на втором выходе устройства было бы опять отрицательное напряжение, так как оно поступало бы на выход через ключ 6.

В режиме хранения ключи 1, 3 и 4 размыкаются, а ключи 2 и 5 замыкаются. Напряжение с конденсатора 12 через буферный усилитель 8 и ключ 2 подается на неинвертирующий вход усилителя 9, а напряжение с неинвертирующего повторителя 11 через ключ 5 подается на инвертирующий вход

1р усилителя 9.

Таким образом установлено, что напря-. жение на выходе усилителя 9 и на всех остальных элементах устройства одинаково по полярности в обоих режимах. т е. и при выборке, и при хранении.

Компаратор 13, формирователи 14 и 15, а также ключи 6 и 7 работают так, к@к рассмотрено выше, т.е. не изменяют своего состояния при выборке и хранении одного цикла.

Сигналы с шины 18 управления и формирователя 16 определяют время выборки и хранения.

Время переходных процессов в предлагаемом устройстве уменьшается в три раза по сравнению с известным, один заряд в предлагаемом устройстве и заряд, разряд и вновь заряд (уже другой полярности) в известном на каждом цикле. Кроме того, в предлагаемом устройстве от цикла к циклу могут быть малые изменения напряжения, а в известном в каждом цикле имеют место указанные изменения.

Двойное увеличение перепада токов сильно перегружает усилители, особенно на максимальных уровнях, что еще более приводит к затяги ва ни ю времени переходных и роцессов.

В предлагаемом устройстве в 2 раза увеличивается скорость работы по отношению к известному при значительном повышении точности на всех уровнях запоминающего сигнала. Точность запоминания предлагаемого устройства равнялась младшему раз4О ряду восьмиразрядного АЦП, тогда как для известного эта величина (т.е. погрешность) увеличивалась в 4 — 8 раз.

1104586

Составитель А. Воронин

Редактор Н. Данкулич техред И. Верес Корректор О. Билак

Заказ 5028/39 Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4