Аналоговое запоминающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

14502

Союз Советских

Социалистических республик к АВТорсКоМУ свидвтвльствю (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 21.10.77 (2I ) 2536877!18-2 с присоединением заявки J% (23) Приоритет

Опубликовано 05.02,80. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 05.02.80

Кл.

11 С 27/00 .

ГооударстеениыИ комитет

СССР до делам изоеретеннй и открытий

ЛК 681.

7.66

8. 8) (72) Автор изобретения

Л. A. Лубицкий (7т) Заявитель

Львовский ордена Ленина политехнический институт (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНА10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для выборки и хранения мгновенных значе ний напряжений, в частности, может быть использовано в аналого-цифровых преобра зсвателях.

Известно аналоговое запоминающее уст-. ройство, охваченное отрицательными обратными связями. Устройство обладает высокими метрологическими характеристиками т0 и при этом охвачено двумя контурами обратной связи (11.

Наиболее близким по техническо" сутцности к прецложенному является устройство, которое содержит основной усилитель

М и дополнительный, охваченный отрицательной обратно" связью по одному из входов и подключенный этим вхоцом к выходу основного усилителя и через первый ключ к другому входу, конденсатор, включенный между шиной нулевого потенциала и тбчкой соединения другого входа дополнительного усилителя и оцного из входов Основного, соединенного через второй и третий

2 ключи соответственно с источником сигналов и выходом дополнительного усилителя..С замкнутым первым и вторым ключом и разомкну"гым третьим устройство охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и нахоцится в режиме выборки. Напряжение на конденсаторе и вы. ходе дополнительного операционного усилителя меняется синфазно с напряжением входного сигнала и мало отличается от него nr величине. С замкнутым третьим ключом и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и нахопится в режиме хранения, Напряжение с выхода дополнительного усилителя подается на вход основного ус:лнтеляя. Так как характеристики основного усилителя не изменяются от режима выборки к режиму хранения, это напряжение устанавливается в режиме хранения равным с высокой точностью напряжению сигнала при пере ходе устройства из режима выборки B режим хранения (2).

У- .4 7

3 7!45

Опйако хотя устройства„ построенны . по известным схемам, облапают высокой точностью, и в лучших образпах погрешность хранения доведена по О,O1"4, в настоящее время требуются аналоговйе запоминающие устройства (устройства пля выборки и хранения) с погрешностью по

0,001 4o. Обеспечение, наряду с такой точностью, высокого быстродействия устройств становится задачей черезвычайно 10 сложной. Применение для обеспечения высокого бысч ропействия широкополосных усилителей привопит к снижению точности устройств, так как такие усилители имеют малый коэффипиент передачи. Увели- !5 чение коэффипиента перепачи усилителей приводит к уменьшению полосы частот усилителей и, следовательно, уменьшению быстропействия устройств.

Пель изобретения — повышение точнос- 20 ти устройства за счет уменьшения дрейфа напряжения усилителей, возможности гойавления смещения их нулей, а также уменьшения статических ошибок, 25

Это достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство,сопержашее первый

- усилитель, один из входов которого через первый ключ соединен со вхопом устройства, первый накопительный элемент, нап- - 0 ример, конденсатор, опна обкладка которого соепинена с шиной нулевого потенпиала, а другая обкладка — с другим вхо дом первого усилителя и одним из вхо"- пбв" второго усилителя, охваченного по 35 другому входу обратной связью, выход первого усилителя через второй ключ соепйнен с одним и» входов второго усилителя, выход которого через третий ключ 0 соединен с одним входом первого усилителя, выход первого усилителя через первый пассивный элемент соединен с другим входом второго усилителя, введены третий усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью, второй накопительный элемент, например, конденсатор, второй пассивный элемент и три ключа, причем выход второго усилителя через четвертый ключ соединен с одной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка

50 которого подключена к шине нулевого по I тенциала, выход третьего усилителя со единен с выходом устройства и через пятый ключ - с одним из входов первого усилителя, один из входов третьего усили55 теля соединен через последовательно включенные второй пассивный элемент и шестой ключ с выходом второго усилителя, другой

О2 вход третьего усилителя соединен с одной из обклапок второго конденсатора.

На чертеже представлена функпиональ- ная схема устройства.

Устройство сопержит усилители 1-3, ключи 4-9, пассивные элементы 10 и 11 нак опительны е элементы, например, к онпенсаторы 12 и 13, элементы обратной связи 14 и 15 усилителей 2 и 3.

Работа устройства складывается из

4 этапов.

На первом этапе в режиме выборки (ключи 4., 5 и 7 — замкнуты9 6, 8 и 9— мзомкнуты) напряжение на конденсаторе

13 равно с эх"о <<.К

1 4 гпе Ц вЂ” напряжение входного сигнала (напряжение, присутствующее на входе 16 усилителя 1); „- коэффициент передачи усилителя 1, 8о„- обобщенное напряженке смешения усилителя 1 (включает в себя напряжение смещения нуля, дрейф, смещения, напряжение синфазной ошибки) .

На втором этапе (ключи 7 и 9 — замкнуты, 4 = 6 и 8 — разомкнуты) напряжение, присутствующее на конденсаторе

13, запоминается и становится вхопным.

Оно уравновешивается напряжением, поступающим с выхода 17 усилителя 3 на ихоп

16 усилителя 1. Напряжение, устанавливаемое при этом на конденсаторе 12, со".тавит величину с2 1 О, 4 1+p+Ðк

3 ".а <йа+ ) К9 (Д

1+Р р К о +К

-к, " Р ) К К

22) „3 +Кз 3+i5+f3 K гпе К g — коэффициент передачи усилителя 2; Pg — отношение со° ю противлений элементов 10 и 14 (,—, 9

К - коэффициент передачи усилителя 3;

Ь3 — отношение сопротивлений элементов

11 и 15 (— "-" », Eo — обобщенное 5 Й»5 / напряжение смешения усилителя 2, Р02 обобщенное напряжение смешения усилителя 3, На третьем этапе (ключи 5 и 9 - замкнуты, 4 и 6 8 — разомкнуты) напряжение, присутствующее на конденсаторе

5 7145 i2, становится входным. При этом напряжение на конденсаторе 13 установится

U "- U -6 -К

15 (Л+ к,)2

2Ю

Из выражений (10), (11) и (12) видно, что ошибки от обобшенного напряжения смешеу я усилителей не превышают вели>чины „-, т.е. оказываются не больше аналогйчных в известном устройстве, Ошибка статизма (ошибка, связанная с коэффициентом передачи усилител ) уменьшается в соответствии с выражением (9) по сравнению с известным устройством в К„раз. Введение новых узлов и элеХ ментов — вспомогательного усилителя 3, вспомогательного конденсатора 12, ключей 7-9 выгодно отличает предложенное устройство от известного. Возможность подавлять смешения нулей, дрейф напряжения, синМзные ошибки усилителей, а также возможность уменьшен«я ошибки статизма позволяют, лслолгз1я усилигели с малым коэффициентом передачи, -. строить преципные устройства для выборки и хранения. Например, пр«K =- 20 погрешность устройства в соответств«и с выражением (9) будет равняться 0,001" .

Для сравнения, при применении усилителя с К1 = 20 в известно.,: устройстго погрешность устройства будет 5". Усилитель с коэффициентом перодачи К„» 20 логко реализуется на одно «

0,001 ь в известном устройстве требуется усилитсль с К1» 100000, т.е, но мсиее трех каскадов усиления. Возможность «спользовать усилители с мали;м козЦлинонгом персдачи позволяет добиться в нроцизионнык устройствах высокого быстродсйств«я..snмена трехкаскадного уснл«тсля на опно25

На четвертом этапе (ключи 6 и 8— замкнуты, 4, 5, 7 и 9 — разомкнуты), в режиме хранения источниками напряжений являются напряжения, присутствую-,ю шие на койденсаторах 12 и 13. Напряжение на выходе устройства, напряжение

"хранения определяется из выражения

К (Р +Л)

2 2 2 зю

П = = 1 и пр К выражения (2), (3), (4) примут вид

Подстановка выражений (1), (5), (6) и (7) в (4) дает

02 6

Выражение (8) позволяет пр. следить структуру ошибок напряжения — хранения

1 (())

К„(К+2Т) Л (1+ < )4 ЦХ ((+KM ь 0 =60 (Нк)ъj Ô1

2 2

t и«, Составитель А. Воронин

Редактор А. Виноградов Техред О. дегеэа Корректор С. Шекмар

Заказ 9301/52 Тираж 662 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Пр;ектиая, 4

7 7145 каскадный пает расширение полосы частот в устройстве не менее, чем в три раза, Построение же аналогового запоминающего устройства (устройства пля выборки и хранения) по известной схеме и с таким же быстродействием, кроме аппаратурных затрат требует применения более высококачественных элементов. Это дорого и в ряде случаев (при предельном быстродействии) нереализуемо, 1О

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель; один из >s входов которого через первый ключ соединен со входом устройства, первый накопительный элемент, например, конденсатор, опНа обкладка которого соепинена с шиной нулевого потенциала, а пругая обкладка — 2o с другим вхопом первого-усйлителя и од йФм из входов второго усилителя, охваченного по другому входу обратной связью, выхоп nepaor o усилителя через второй ключ соединен с опним иэ входов второго 25 усилителя, вь|ход которого, через третий ключ соединен с одним входом первого билителя, выход первого усилителя через первый пассивный -элемент соединен с другим входом второго усилителя, о т- 30

02 8 лнчающееся тем,что,сцелью повышения точности устройства за счет уменьшения дрейфа напряжения усилителей, воэможности подавления смещения нх нулей, а также уменьшения статических ошибок, в него введены третий усилитель, охваченный по одному нз входов обратной связью, второй накопительный элемент, например, конденсатор, второй пассивный элемент и три ключа, причем . выход второго усилителя через четвертый ключ соепянен с одной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, выход третьего усилителя соединен с выходом устройства и через пятый ключ — с опним из входов первого усилителя, один из входов третьего усилителя соединен через послеповательно включенные второй пассивный элемент и шестой ключ с выходом второго усилителя, другой вход третьего усилителя соединен с одной из обкладок второго конденсатора.

Источники информаиин, 1 принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США ¹ 346911.2, кл. 307-238, опублик. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 482815, кл. (11 С 27/00, 1973 (прототип) .