Блок аналоговой памяти

 

Союз Соаетскик

Социаттистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 01.02.78 (21) 2576368/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М К

G 11 С 27/00

Государственный комитет

СССР

Опубликовано 15.05.80. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.80 (53) УДК 681.327. .66 (088.8) по девам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Г. Вагнер и В. М. Сидоров (71) Заявитель

Новосибирский электротехнический институт (54) БЛОК АНАЛОГОВОЙ ПАМЯТИ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки аналоговой информации, устройствах автоматики, измерительной и вычислительной техники.

Известен блок аналоговой памяти, содержащий запоминающий элемент с неразрушающим считыванием информации, элемент сравнения, усилитель, схему коррекций (1).

Однако низкое быстродействие значитель но ограничивает область применения известного блока памяти. о

Наиболее близким из известных по технической сущности является блок аналоговой памяти, содержащий запоминающий элемент с неразрушающим считыванием информации, схему сравнения, усилитель ошибки, схему коррекции, выполненную в виде пропорционально-интегрирующего звена и обеспечивающую устойчивость работы всего устройства, устройство считывания информации, в котором выход устройства считывания подключен к вычитающему входу схемы сравнения, суммирующий вход которой подключен к выходу источника записываемой аналоговой величины, а выход — ко входу усилителя ошибки, выход которого подключен ко входу схемы коррекции, выход которой подключен ко входу запоминающего элемента, выход которого подключен ко входу устройства считывания (2).

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Г1оставленная цель достигается тем, что в блок аналоговой памяти, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, усилитель ошибки, запоминающий элемент с неразрушающим считыванием информации и усилитель считывания, выход которого соединен с выходом блока памяти и первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен ко входу блока памяти, введен нелинейный преобразователь напряжений, вход которого соединен с выходом усилителя ошибки, а выход — с третьим входом элемента сравнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — качественная характеристика записи-считывания, например магнитного запоминающего элемента с неразрушающим считыванием; на фиг. 3 — качественная характеристика нелинейного преобразователя напряжений.

734814

$0

Блок памяти содержит элемент 1 сравнения, усилитель 2 ошибки, нелинейный преобразователь 3 напряжений, запоминающий элемент 4 (с неразрушающим считыванием информации), усилитель 5 считывания.

Блок памяти работает следующим образом.

При поступлении некоторого значения входной аналоговой величины Хвх = Хвх„ которое необходимо запомнить с заданной точностью, вначале осуществляется неразрушающее считывание информации с запоминающего элемента 4 с целью определения

его состояния, которое к данному моменту времени может быть произвольным, что зависит от аналоговой информации, записанной в нем в предыдущем процессе работы, и осуществляется фиксация считанной аналоговой величины Хвь х в усилителе 5 считывания на время выключения сигнала считывания и включения сигнала записи. Необходимость фиксации объясняется недопустимостью одновременного воздействия сигналов записи и считывания для существующих запоминающих элементов либо из-за взаимовлияния этих сигналов, например в магнитных запоминающих элементах, либо из-за того, что сигналы записи и считывания подаются на одну и ту же цепь, например в запоминающих элементах на сегнетоэлектриках или МНОП-транзисторах. Таким об разом, такты записи и считывания разнесены во времени.

Предположим, что состояние запоминающего элемента соответствует нулевому значению входной аналоговой величины Хвх= О, записанной в нем ранее. Пусть усилитель 2 ошибки имеет коэффициент усиления равный единице.

Одним из основных требований, предьявляемых к аналоговым элементам памяти, является линейная зависимость записываемой входной Хвх и считываемой выходной

Х Bb аналоговых величин, причем в большинстве случаев требуется равенство этих величин Хвх = Хвых, что графически отражается линией А (фиг. 2).

Представим, что в схеме отсутствует преобразователь 3. В этом случае элемент 1 сравнения сравнивает значения входной аналоговой величины Хв$ =Хвх и выходной аналоговой величины Х вых = 0 и выделяет сигнал ошибки ЬХ, определяемый их разностью, т. е. ЬХ = Хвх, — Хвьи, который подается на вход усилителя ошибки 2, имеющий коэффициент усиления равный единице. Следовательно, выходной сигнал усилителя 2 ошибки Хвп, который является сигналом записи для запоминающего элемента

4, будет равен значению входной аналоговой величины Хвх,, т. е. Хзп1 = Хвх Запись этой величины в запоминающий элемент 4, обладающий нелинейной характеристикой записи-считывания (кривая В фиг. 2), приводит к тому, что при дальней$

$$

2$

3$

4$ шем считывании информации, усилитель 5 считывания формирует значение выходной аналоговой величины, равной Х Bblx значительно отличающееся от записываемой величины Хвх, .

Если же использовать преобразователь 3, который способствовал бы формированию сигнала Хзп = Хзпв (фиг. 2), то после записи этого сигнала на запоминающий элемент 4 при дальнейшем считывании информации усилитель 5 считывания формирует значение выходной аналоговой величины равное Хвьх, совпадающее со значением записываемой входной величины Х вх,, т. е.

Х вх — — X Bbg( принцип действия блока верный при любых значениях входной аналоговой величины Х в» в диапазоне ее изменения. Характеристика преобразователя 3 может быть получена графическим способом при задании различных значений Xвх (фиг. 2), либо аналитическим способом следующим образом.

Характеристика записи-считывания запоминающего элемента 4 может быть записана аналитически как нелинейная зависимость Х Bbg = f (Х зп ) . Если в качестве независимой переменной взять величину Х вь а в качестве вависимой переменной взять величину Хзп, то зависимость Хвп = фХвьк) отражает инверсную характеристику записи-считывания.

Характеристика преобразователя 3 определяется разностью инверсной характеристики записи-считывания запоминающего элемента 4 и выходной величины, т. е.

Х = р(хзп) = р(Х ) — Х,, где Х вЂ” выходной сигнал нелинейного функционального преобразователя 3 (фиг. 3).

Если состояние запоминающего элемента 4 является не нулевым, то Хвых = 0 и эту величину необходимо учесть при анализе принципа работы устройства, который остается таким же. Причем вид характеристики преобразователя 3 не зависит от исходного состояния запоминающего элемента 4.

В случае идеальной настройки преобразователя 3 и усилителя ошибки 2 для записи значения входной аналоговой величины Хвх потребуется всего один цикл работы устройства, состоящий из одного такта неразрушающего считывания информации и одного такта записи информации в запоминающий элемент 4, что свидетельствует о высоком быстродействии, причем время записи не изменяется при записи величины

Хвх различного уровня.

Из-за невозможности идеальной настройки преобразователя 3 и усилителя 2 ошибки, из-за возможных отклонений парамет734814 ров схемы во время работы, после первого цикла работы блока вновь возникает сигнал ошибки ЬХ, для уменьшения.которого до требуемого уровня необходимо еще несколько циклов работы блока. При этом общее число циклов работы блока, определяющее его быстродействие, определяется точностью настройки элементов блока и требуемой точностью записи аналоговой величины Xgx.

Данный блок представляет собой импульсную нелинейную следящую систему О статического типа, в которой линеаризация характеристики записи-считывания осуществляется за счет использования нелинейного преобразователя 3.

В известных же блоках линеаризация характеристики записи-считывания осуществляется выбором достаточно большого коэффициента усиления усилителя ошибки, при котором блок, как правило, становится неустойчивым. Для обеспечения устойчивости используются различные схемы коррекции, zo например пропорционально-интегрирующее звено и т. д.

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что устойчивость обеспечивается при сравнительно больших значениях постоянных времени схем коррекции, а это, в свою очередь, приводит к значительному увеличению времени записи аналоговой величины, в течение которого блок совершает несколько десятков и даже сотен циклов работы, каждый из которых зе

t состоит из такта неразрушающего считывания информации и такта записи в запоминающий элемент. При этом требуемое количество циклов работы существенно зависит от уровня записываемой аналоговой величины.

Таким образом, предлагаемый блок памяти обладает значительно большим быстродействием, а также отсутствием зависимости времени записи от уровня записываемой аналоговой величины.

Формула изобретения

Блок аналоговой памяти, содержащий последовательно соединенные элемент срав- нения, усилитель ошибки, запоминающий элемент с неразрушающим считыванием информации и усилитель считывания, выход которого соединен с выходом блока памяти и первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен ко входу блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия блока памяти, в него введен нелинейный преобразователь напряжений, вход которого соединен с выходом усилителя ошибки, а выход — с третьим входом элемента сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии № 44-12984, кл. 97/8/ D 1 11.06.69.

2. JEEE transactions on automatic control 1969, april № 2, vol АС-14 (прототип).

° «

1М 1 е.

"1 . с

734814

Хйа

Х 8их

" Ьеку

ХЗМ Х 50г фал, 2 хос

ХосМ

Редактор М. Недолуженко

Заказ 2234/! 6

Составитель А. Воронин

Техред К. Шуфрич Корректор Г. Решетник

Тираж 662 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР

1 по делам изобретений и открытий

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

Филиал ПЛП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4