Аналоговое запоминающее устройство

 

(1) 5 68 08 3

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (5I) М. Кл.

G 11 С 27/00 (22) Заявлено 29.07.75 (21) 2162201/24 с присоединением заявки № 2162202/24 (23) Приоритет(42) Опублииоваио00.08.77.Бюллетеиь(% 20 (45) Дата опубликования описани4 29.08.77

Государственный комитет

Соаета Министров СССР по делам изабретений и открытий (53) УДК 681.327.66 (088,8) (72) Автор изобретения

Ла А. Дубицкий

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение .относится к области вычис» лительной техники и предназначено для вы борки и запоминания мгновенных значений напряжений и может быть использовано в аналогоцифровых преобразователях. 6

Известно аналоговое запоминающее уст» ройство jlf, охваченное отрицательными обратнымисвязями. Высокой точностью и быстродействием отличаются аналоговые запоминающие устройства,. охваченные двумя пт контурами обратной связи (2ЦЗ)..

Недостатком известных устройств являет» ся ограниченное быстродействие, что обус» ловлено тем, что обеспечение большого коэф» фициента передачи усилителей устройства р на низкой частоте, требуемое для получения малой статической погрешности строй".тва, сопровождается уменьшением полосы частот усилителя.

Из известных аналоговых запоминающих )0 устройств, охваченных отрицательными обрат ными связями, наиболее близким к предла» гаемому изобретению по технической camo ти является устройство (4), содержащее усилитель, выход которого через первый ключ4 подключен к одному из его входов, накоп тельный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с ши ной нулевого потенциала, ключи, нагрузочный элемент и шину входного сигнала.

Недостатком устройства является orpa» ниченное быстродействие, которое проявляется в увеличении погрешности устройства (динамической погрешнос".и) с ростом часто» ты. Повышение быстродействия устройства может быть достигнуто путем расширения полосы частот усилителя. Расширение полосы, одчако, сопровождается уменьшением) стт7 (коэффициента передачи усилителя в разом-, кнутом состоянии), т. е. росе ам погрешности устройства на низкой частоте. Найдем связь между Ксттт усилителя и статической погрешностью устройства. Пуст на шине входного сигнала присутствует напряжение От . Условие равновесия устройства в режиме выборки запишется как . U„. — а u„= а о„к стп ()

rge о, 0 разность между напряжением присутстВуюшнм на одном из входов (KC1tf ) и напрякением на другом входе (Ое).

568083

Условие равновесия в режиме запоминания представится как U — p U = л (1 1;ст,--, ()) где.ЬО - разность между напряжением на одном из входов (.О ) и на другом входе (Ь О Кс1л) . Так как при переходе от режима выборки к режиму запоминания напряжение на одном из входов не изменяется, т. е.

Ц «съ01 Ксщ,то выраженца (2) можно переписать Ь О Кс п -й Uq«л0 Кст(3) . Иэ (1) и (3) найдем статическую погрешность запоминания устройства U -аU 2Кст+1 2

z осгп = ц (Ксан+ 1 1 Кснрп

«1

1 15

Из формулы видно, что применение в устройстве широкополосного усилителя с малыМ

Kctm не решает задачу повышения быстродействия устройства, так как при атом резко возрастает статическая погрешность уст-, ройства.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое аналоговое запоминающее устройство введены последовательно соединенные компаратор и суммирующий усилитель, выход которого через нагрузочный алемент соединен с шиной нулевого потенциала и через второй ключ - с другим вхо дом усилителя, причем другой вход усипь теля через третий ключ соединен со вх дом устройства, первый вход усилителя под- ключен к другой обкладке конденсатора и к одному из входов суммирующего усилители 35 и компаратора, другой вход которого соединен с выходом усилителя.

На фиг. 1 изображен первый вариант функциональной схемы предложенного уст. ройства; на фиг. 2 — второй вариант.

Аналоговое запоминающее устройство (фиг. 1) содержит усилитель 1, выход 2 которого через первый ключ 3 подключен к одному из входов 4 усилителя 1, конденсатор 5, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала 6, второй и третий ключи 7 и 8, шину входного сигнала 9, компаратор 10 и суммирующий усилитель 11, компаратор 10 подключен вычитаю-. щим входом 12 и суммирующим входом 13 соответственно к выходу 2 и ко входу 4 усилителя 1, а суммирующий усилитель 11 соединен одним из входов 14 с выходом

15 компаратора, другим входом 16 со вхо дом усилителя 1, а выходом 17 через вто- рой ключ 7 с другим входом 18 усилителя 1, причем выход 17 суммируюшего усилителя 11 подключен к нагрузочному элемен» ту 19, вход 18 усилителя 1 через третий ключ 8 - к шине входного сигнала 9, а вход 4 усилителя - к другой обкладке конденсатора 5.

Аналоговое запоминающее устройство (фиг. 2) содержит усилитель 1, выход 2 которого через первый ключ 3 подключен к о одному из входов 4 усилителя, конденсатор.

5, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала 6, второй и третий ключи 7 и 8, шину входного сигнала 9, компаратор 10 и суммирующий усилитель

11, компаратор 10 подключен вычитающим входом 12 и суммирующим 13 соответ» ственно к выходу 2 и ко входу 4 усилителя 1, а суммирующий усилитель 11 соединен одним из входов 14 с выходом 15 ком паратора 10, другим входом 16- со входом

4 усилителя 1, а выходом 17 через второ1 ключ 7 с другим входом 18 усилителя 1, причем выход 2 усилителя 1 подключен к нагрузочному элементу 19, вход 18 усилителя 1 - к другой обкладке конденсатора

5, вход 4 усилителя 1 через третий ключ

8 подключен к шине входного сигнала 9.

Устройство (фиг. 1) с замкнутыми клю чами 3 и 8 и разомкнутым 7 охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме выборки. Элементом обратной связи в данном режиме служит ключ 3. Напряжение на конденсаторе

5 и выходе 2 усилителя меняется синфазно со входным сигналом и мало отличается от него по величине. Условие равновесия для, режима выборки запишется как

0„-ьо„-ао, кс {1) где U< - напрякение, присутствующее на входе 18, Ц,Кс1л- напряжение, присутствую» щее на входе 4, Ь 0.1 - разность между напряжением на входах 18 и 4. Так как с замкчутым ключом 3 напряжение на выхо де 2 и входе 4 равны, равны и напряжения на входах 12 и 13 компаратора 10. Поэто му напряжение на выходе 15 компаратора 10 равно О. Это напряжение, а также напряжение с конденсатора 5 поступают на суммирую щий усилитель 11. Сумма напряжений, при сутствующая на выходе 17 суммирующего усилителя 11, не отличается, естественно, по величине от напряжения, присутствующего на входе 4 и .входе 2 усилителя 1.

С замкнутым ключом 7 и разомкнутыми

3, 8 устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме запоминания. Напряжение на конденсаторе выполняет роль входного сигнала.

Элементами обратной связи в данном режи ме являются компаратор 1.0, усилитель 11 и ключ 7. Необходимую инверсию с выхода

2 усилителя 1 сигнала для обеспечения тре буемого в контуре баланса фаз (дпя обеспе»

568083

6 чения устойчивости) осуществляет компаратор 10. Напряжение па входе 18 усилитс»ля 1 устанавливается близким по величине напряжению конденсатора 5 и не отличается по величине от напряжения, которое имел входной сигнал при переходе устройства из режима выборки в режим запоминания. Это означает, что напряжение на выходе 17 усилителя 11 мало изменяется при переходе от режима выборки в режим запоминания. Не изменяется, следовательно, напряжение с выхода 15, а значит; и с выхода 2. Отсюда видно, что переход устройства из режима выборки в режим запоминания не приводит к сколько»нибудь заметному изменению потенциалов в устройстве. Теперь условие равновесия запишется как

U + g U -- U - ((c

2 2 2 (s) где О2 - напряжение, зафиксированное на конденсаторе 5 и соответственно входе 4, д02kcm- напряжение, устанавливаемое на входе .18, ЬΠ— разность между напряжениями на входах 18 и 4. Так как при переходе от режима выборки к режиму запоминания напряжение на конденсаторе не изменяется, т. е. ЬЦ <с п1, то выражение (5) перепишется Ь0 Kcm+ д 0 д 0 К ст (6)

Иэ (4) и (6) найдем статическую погрешность устройства ди„-дО, 8:

С, tl1

Ил

Кct 3 К2си

35 Ъ.

Из сравнения величин Оctn„и 6ctn видно, что погрешность устройства уменьшается в

2KGN раз.

Устройство (фиг. 2) с замкнутыми клю- 4р чами 7, 8 и разомкнутым 3 охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме выборки. Элементами обратной связи в данном режиме является комчаратор 10, суммирующий усилитель 11 45 и ключ 7. Необходимую инверсию сигнала с выхода 2 усилителя для обеспечения требуемого в контуре баланса фаз (для обеспечения устойчивости) осуществляет ком- л паратор 10. Напряжение на конденсаторе 5, gg ,и входе 18 усилителя 1 ме ляетсь. синфазно со входным сигналом и мало отличается от

1 него по величине. Так как напряжения на

\ входах 4, 18, а следовательно, входе 16 и выходе 17 мало отличаются, то напряже 55 ние на входе 14 суммирующего усилителя 11 близко к О, Это значит, что напряжение на входе 12 компаратора 10 мало отличается от напряжения на входе 13, т. е. близко по величине к входному напряжению. 60

Условие равновесия для режим» выборки запишется как

U-àU =дй Кспм fi

1 1 1 7! где ((- напряжение на входе 4,@(1КСЛлнапряжение на входе 18, 5U - разность этих напряжений.

С замкнутым ключом 3 и разомкнутым

7 и 8 устройство охвачено вторым контуром обратной связи и находится в режиме запоминания. Элементом обратной связи в данном режиме служит ключ 3. (-(апряжение на конденсаторе выполняет роль входного сигнала. Напряжение на входе 4 усилителя и соответственно выходе 2 устанавливается близким по величине напряжению на конденсаторе 5 и равным по величине напряжению, которое имел входной сигнал при переходе устройства из режима выборки в режим запоминания. Это значит, что напряжение на выходе 2 усилителя мало из»меняется при переходе от режима выборки в режим запоминания. Не изменяются также напряжения на выходах 15 и 17. Отсюда видно, что переход устройства из режима выборки в режим запомпнапия не сопровождается заметным изменением потенциалов в устройстве, Теперь условие равновесия запишется как

И «аО ди К (8), где "2 - напряжение, зафиксированное на конденсаторе 5 и, следовательно, входе 18, AU2((um -напряжение, устанавливаемое»a вХодс 4, h,U2 — разность этих напряжений.

Так как при переходе от режима выборки к режиму запоминания напряжение па конденсаторе не изменяется, т. е, ((2= 6U<. Kc m то выражение (8) перепишется д(.(Кс +дц ьи к

Из (7) и (9) найдем стагическую погрешность устройстьа

1 Д И 2

8 с п

И кс - к,,„ л

Из сравнения величин 8спл, и Бсти видно, 2 .что погрешность устрой тва уменьшается в 2 Кс1п раз, Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, со» держащее усилитель, выход которе"о через первый ключ подключен к одному иэ его входов, накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого сое» динана с шиной нулевого потенциала, ключи, 7 568083 8

Составитель А. Воронин редактор Б. Братчикова Техред А. Богдан Корректор А. Жолтани

Заказ 2808/37 Тираж 729 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретенчй и открытий

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

Филиал fIIIfI Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нагрузочный элемент и шину входного car нала,,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены последовательно соединенные компаратор и суммирующий усилитель, выход которого через нагрузочный элемент соединен с шиной нулевого потенциала и через второй ключ - с другим входом усилителя, причем другой вход усилителя через третий ключ соединен со входом уст о ройства, первый вход усилителя подключен к другой обкладке конденсатора и 1к одному

1 из входов суммирующего усилителя и компаратора, другой вход которого соединен с выходом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

Д.. Патент США ¹ 3304506, кл. 328»

151, 1966.

2. Патент Японии ¹ 6956, кл. 97 (B)

Д1, 1969.

3 . А втЬрское свидетельство СССР

¹ 461454, кл. Grll:C 27/00, 1973, 4. Патент США ¹ 3469112, кл. 307238, 1966.