Устройство выборки и хранения аналоговых сигналов

 

О П И - -А -НИ..Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз СоветскиМ

Социалистических

Республик (11) 604035

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЛЬСТВзт (61) Дополнительное к авт. свяд-ву (22) Заявлено 22,03,76 (21) 2336444/18ф( (51) М. Кл.

G 1l С 27/00 с присоедияеиием заявки №

Гасударственный комнтет

Совета Мнннстров СССР по делам нзооретеннй н отнрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,04,78, Бюллетень %16 (53) гДК 681.336 (088.8) (45) Дата опубликования описаиия30.04. JÜ, (72) Автор изобретения

Л» А, Дубтетекий (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ВЫБОРКИ И ХРАНЕНИЯ

АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ

I 2. Целью изобретения является повышение точ. ности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство выборки и хранения аналоговых сигналов введены дополнительные ключ и усилитель, инвертирующий вход которого через входной резистор подключен к выходу буферного усилителя; неинвертирующий вход — к. второму выходу основного усилителя, а выход через дополнительный ключ связан с выходоте первого ключа.

На чертеже предс-.авлена блок-схема устройства выборки и хранения аналоговых снг25 н алов .

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выборки и хранения мгновенных значений напряжений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известны устройства выборки н хранения, охваченные отрицательными обратными связями. Высокими метрологическими характеристиками обладают устройства, охваченные двумя контурами обратной связи (Ц.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее основной усилитель, неиивертнрующий вход которого через последовательно соединенные входной резистор и первый ключ подключен к входу устройства, инвертирующий вход — к шине нулевого потенциала, а неинвертирующий выход через второй ключ связан с, инвертирующнм входом буферного усилителя, неинвертирующнй вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход через конденсатор соединен с иивертирующнм вхо.дом и через резистор обратной связи с неинвертирующим входом основного усилителя (2f.

Обладая высокой точностью и быстродействием, малым смещением нуля и дрейфом смещения, хорошим подавлением синфазной ошибки, устройство представляет особую .ценность для использования его в аналого-цифровых преобразователях (АЦП) .высокой точности. В АЦП устройство должно выполнять функцию вычитания. эталонного сигнала из входного и умножение разности на соответствующий коэффициент. Известное устройство выборки и хранения допускает вычитание сигналов в виде напряжений. Это не позволяет в целом по АЦП, построенному на основе известного устройства выборки и хранения, достичь точ 0 ности и быстродействия такого же, как н в самом устройстве выборки и хранения. В этом состоит его недостаток.

60403 5

Формула изобретенач

Устройство содержит основной усилитель 1, буферный усилитель 2, подключенный инвертируюшим входом 3 через второй ключ 4 к выходу 5 основного усилителя, синфазному с его неинвертирующим входом 6, неинвертирующим входом 7 к шине 8 нулевого потенциала, а выходом 9 через резистор !О обратной связи — к неинвертирующему входу 6 основного усилителя и входному резистору 11, конденсатор 12 памяти, включенный между выходом 9 буферного усилителя и его инверти«2ующим входом, дополнительный усилитель 13, соединенный неинвертирующим входом 14 с выходом !5 основного усилителя, противофазным его неинвертирующему входу 6, инвертирующим входом 16 через входной резистор 17 с выходом 9 буферного усилителя и через резистор 18 обратной связи — с выходом 19, а выходом 19 с выходом 20 устройства и через дополнительный ключ 2! с первым ключом 22, соединяющим источник 23 сигналов через вход««ой резистор 11 с неинвертирующим входом 6 основного усилителя, подключенного ипвертирующим входом 24 к щине 8 нулевого потенциала.

С замкнутыми ключами 4, 22 и разомкну; тым ключом 21 устройство охвачено первым контуром отрицательной обр тной связи и находится в режиме выборки. На выходе 9 буферного усилителя 2 устанавливается напря жение, близкое по величине напряжению источника 23 сигналов, но противоположное по знаку. Так как на входе 7 усилителя 2 присутствует напряжение, равное нулю, то и на входе 3 и, соответственно, на выходе 5 основного усилителя 1 будет присутствовать напряжение, близкое к нулю. Близким к нулю будет напряжение на противофазном выходе 15. Напряжение с выхода 9 буферного усилителя и напряжение с выхода 15 основного поступают ««а дополнительный усилитель 13, соответственно на инвертирующий и неинвертирующий входы.

Так как напряжение суммирующей точки (Вход 16) дОполе«ительного усилителя мало отличается от напряжения на входе 14, т. е. от нуля, то напряжение с выхода 9 усилителя 2 к выходу 19 усилителя 13 инвертируется по фазе, не изменяясь по величине. Это значит, что напряжение на выходе !9 дополнительного усилителя мало отли «ается ffo величине от напряжения входного сигнала и не отличается от него по знаку. Такое соответствие имеет местов режиме выборки для лн2бого напряжения входного сигнала (в пределах динамического диапазона входных сигналов).

С разомкнутыми ключами 4, 22 и замкнутым ключом 21 устройство Охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме хранения. Напряжение на конденсаторе 12 выполняет роль входного сигнала. Напряжение с выхода 19 дополнительного усилителя !3 поступает на входной резистор 11 усилителя l и устанавливается с в«,«сс>ко«1 точи«2стью, равным ««ап!2я>ке1111к2 сиги;1Л;1, II f2 IICVTCTI«<2!3;3 !3I! !Cia I f

Н «11112я хкl IIIIC 11» выходе,) ог! I0!311(II"E2 уC IIЛ Ите;! Я

«О

40 меняется при этом настолько, насколько необходимо напряжению на выходе 19 дополнительного усилителя, мало отл и ч ьчощемся от напряжения входного сигнала (в режиме выборки), стать равным напряжению входного сигнала (в режиме хранения). Отсюда видно, что переход устройства в режим хранения не сопровождается какими-либо заметными изменениями напряжений в устройстве. Ключ 4 остается под напряжением, близким к нулю, отсутствуют перепады, способные привести к изменениям напряжения на конденсаторе памяти при переходе устройства в режим хранения.

Точность устройства не ниже точности известного устройства.

Как в режиме выборки, так и в режиме хранения, предлагаемое устройство представляется в виде контуров, подобных {по количеству инерционных звеньев) контурам известного устройства. В связи с этим быстродействие предлагаемого устройства не снижается.

11оте««циал, присутствующий на входе 24 основного усилителя 1, равен нулю. Так как суммирующая точка (вход 6) усилителя воспринимает потенциал входа 24, то и потенциал суммирующей точки будет близок к нулю.

Этим обеспечивается возможность неискажающего введения в суммирующую точку весовых токов, а также возможность качественной коммутации этих токов. Введение весовых токов производится в режиме хранения. На выходе 19 дополнительного усилителя 13 и, соответственно, выходе 20 устройства вырабатывается напряжение, равное с высокой точностью разности напряжения входного сигнала (напряжения сигнала, присутствовавшего на входе устройства при размыкании ключей 4, 22) и í"ïðÿæåíèÿ,,равного произведсни«о весового тока на величину резистора 1!.

Другими словами, на выходе 20 устройства образуется напряжение, равное произведению разности токов, тока от напряжения входного сигнала и весовог<2, на ве.1ичину входного резистора 11. Устройство допускает, таким обра-зом, вычитание сигналов, заданных в виде токов.

Устройство выборки и хранения аналоговых сигналов, содержащее основной усилитель, неинвертиру«ощий вход которого через последовательно соединенные входной резисТор и первый ключ подключен к входу устройства, инвертHpvfc!Ill,!Ié Bxojl, — к п«ине нулевого потенциала, а неинвертирукнций выход через второй ключ связан с инвертирующим входом буферного усилителя, неинвертирующий вход которого подклю:«ен к шине нулевого потенциала, а выход через конденсатор соединеH с пнвертирующим входом и через резистор

Об2рвтной связи с цен««ВРртирук«щим входом основного усилителя, oTличак2цгеся rf м, что, с !IP t!ь!32 !1Ов!)I!111. н1 1 я точ llоcTи pll ботhl 2 с (120й ства, в пего введены дополнптсльныс клк«ч I б

Составитель С. Белан

Техред О. Ауговаи Корректор Л,. Мельниченко

Тираж 7!7 Подписное

Релактор А.Маркович

Заказ 21 04/43!!Н!1!1Г1И Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113(135, Москва, Ж-35, Раугнскаи наб. л., 4/»

Филиал ГП!Г! «!!атент», г. Ужгород, ул. Проскакав. 4 и усилитель, инвертируюший вход которого через входной резистор подключен к выходу буферного усилителя, неинвертируюгций вход— к второму выходу основного усилителя, а выход через дополнительный ключ связан с выходом первого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3469!12, кл. 307---238, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 482815, Мкл. б 11 С 27/ОО, 1973.