Аналоговое запоминающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

„„ 746738

Союз Советснин

Социалистические

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) ДополннтелЬнбе к авт. свид-ву(22) Заявлено 25.03.75 (2l ) 2116379/18-24 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 07.07.80. Бюллетень Ле25

Дата опубликования описания 18 07 80 (5I )М. Кл.

G 11 С 27/00 воеударстевнный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (5З) УЛК 681.327.. 66 (088. 8) А. У. Ялышев, Л. Н. Григорьев, Э. А. Фуртов и Л. А. Иванов (72) Авторы изобретения

Государственный научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения ! (71) Заявитель ( 4 е г pl Pg/P (54), АНАЛОГОВОЕ 3AIIOMHHAIOIIIEE УСТРОЙСТВО

Известно также устройство, содержащее интегратор, вход которого соединен с выходом переключателя, блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных генератора низкой частоты, узла синхронизации и генератора высокой частоты f4).

Недостатки устройства - малая точность запоминания выходного напряже

jHHH интегратора и пониженная надеж1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, а именно, к аналоговым запоминающим устройствам, и может быть использовано к качестве устройства долговременного хранения исходных данных в вычислительных маши5 нах, а также в следящих системах и задающих устройствах регуляторов и блоках импульсного интегрирования на большие постоянные времени интегрирования. го

Известны аналоговые запоминающие устройства и аналоговые схемы запоминания с компенсацией дрейфа, содержащие интегратор, переключатель для задания режима работы интегратора и г5 средством для стабилизации выходного напряжения интегратора, блок коррекцйи «1), (2 и 3 .

Блок коррекции включается в цепь обратной связи интегратора и вырабатывает импульсы коррекции, предназна» ченные для компенсации дрейфа выходного напряжения интегратора, вызываемого такими дестабилизирующими факторами как утечка койденсатора обратной связи, собственный дрейф (временной и температурный) операционного усилителя и т. п.

Недостатками подобных устройств являются сложность выполнения схемы блока коррекции, включающей в себя наряду с аналоговыми элементами элементы дискретной техники, как например, триггера, а также то обстоятельство, что выходное напряжение интегратора совершает небольшие колебания относительно фиксированных значений, что снижает точность запоминания.

3 74673 алость, обусловленная плохой помехоусгойчивостью.

Недостаточная точность запоминания вызвана выполнением выходных узлов блока коррекции. Так в выходной цепи блока коррекции применена цепочка из двух (или четырех), параллельно и встречно включенных диодов,в результате создается порог по напряжению (100 мВ), определяемый параметрами диодов. Им пульсы коррекции, амплитуда которых ниже этого порога, не проходят на вход интегратора и процесс компенсации дрейфа выходного напряженйя интегратора прекращается, т. е. образуется "збна не- .15 чувствительности, что снижает точность запоминания. Причем из-юа температурной нестабильности параметров диодов " " - увеличйвается температурная погрешность устройства. г0

fhuiee, выходная характеристика блока коррекции (т. е. зависимость амплитуды и полярности импульсов коррекции от отклонения выходного напряжения интегратора от устойчивого фиксированного: 25

I значения) не является мягкой и симметричной относительно устойчивой точки, где импульсы коррекции равны нулю, а са ми импульсы коррекции имеют различную форму и выбросы. Иэ-аа сильной связи че- 30 рез диоды выхода транзисторного ключа со входом операционного усилителя интеграто- ра схема возбуждается, что также приводит к понижению точности запоминания.

Кроме этого, из за плохой помехоустойчивости (особенно в области высокочастотных помех и шумов) известное устройство предъявляет повышенное требование к кратковременной стабильности компонентов схемы. 40

Цель изобретения - повышение точности запоминания устройства и его помехо устойчивости. для достижения указанной цели в блок 45 коррекции введен накопительный элемент, " например, конденсатор, ключ, ограйичители зарядного и разрядного тока, причем второй выход генератора низкой частоты соединен с управляющим входом ключа, выход генератора высокой частоты через . ограничитель зарядного тока соединен с первым входом ключа, второй вход кото рого соединен через ограничитель разряд» ного тока и переключатель со входом уст 5 ройства, "а конденсатор включен или между вйходом ключа и шиной нулевого потенциала, или между первым и вторым входами ключа, при этом выход ключа соединен с шиной нулевого потенциала.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства с включением конденсатора между выходом ключа и шиной нулевого потенциала, на фиг. 2 - то же, с включением конденсатора между первым и вторым входами ключа.

Устройство содержит интегратор 1, блок 2 коррекции, переключатель 3, выход 4 блока 2 коррекции соединен с одним контактом переключателя 3, вход устройства 5 соединен с другим контактом переключателя 3, перекидной кон-.

\ такт переключателя 3 соединен со входом интегратора 1. Выход интегратора

1 является выходом 6 устройства и одновременно входом 7 блока 2 коррекции-.

Блок 2 коррекции состоит из генера- тора 8 низкой частоты, с первым 9 и вторым 10 выходами, узла 11 синхронизации, генератора 1 2 высокой частоты, ограничителя 13 зарядного тока напри7 мер, резистора, накопительного элемента 14, например, конденсатора, ограничителя 15 разрядного тока, например, резистора„управляемого ключа 16, с управляющим входом 17, первым 18 и вторым 19 входами и выходом 20.

Принцип действия устройства, заключается в следующем.

Выходное напряжение интегратора 1 поступает на вход генератора 8 низкой частоты, который обеспечивает на своем выходе 10 периодический сигнал в виде импульсов, у которых временной интервал зависит от выходного напряжения.

Это осуществляется сравнением пилообразного напряжения, вырабатываемого генератором 8 с выходным напряжением, Момент сравнения определяет конец этого временного интервала и, по временной шкале, соответствует какому-то определенному значению выходного напряжения.

При этом размах пилообразного напряжения выбирается исходя иэ рабочего диапазона значений выходного напряжения на выходе устройства, а начало пилообразного напряжения фиксируется по напряжению.

Синхронно с пилообразным напряжением с выхода 9 генератора 8 через узел

1 1 синхронизации запускается генератор

12 высокой частоты, который вырабаты вает серию двухполярных прямоугольных импульсов, частота которых много выше частоты генератора 8. При этом, очевидно, что по временной шкале каждый иэ

746738 6

10 периодов этой серии импульсов соответствует определенному участку пилообразного напряжения. Отсюда также можно представить, что весь диапазон значений выходного напряжения с помощью импульсов генератора 12 высокой частоты как бы разбивается на дискретные участки, и чем выше отношение частот генерато ров 8, 1 2, тем этих участков больше.

Отметим также, что момент сравнения периодически всегда приходится на один из этих участков, тем самым как бы выделяя соответствующий период импульсов генератора 1 2 высокой частоты.

Qo момента времени сравнения ключ 15

16 находится в положении указанном на фиг. 1, и замыкает на шину нулевого потенциала одну из обкладок конденсато- ра 14. Лвухполярные импульсы генератора 12 заряжают конденсатор 14 через 20 ограничитель 13 и форма напряжения

I на другой обкладке конденсатора 14 соответствует напряжению на конденсаторе. B момент сравнения ключ 1 6 срабатывает и замыкает на шину нулевого 25 потенциала уже другую обкладку конденсатора 14.

В этом случае конденсатор 14 разряжается через ограничитель 15 разрядного тока на вход интегратора 1, образуя 30 импульс коррекции, причем амплитуда импульса определяется величиной напряжения, до которого зарядился конденсатор

14 в момент времени сравнения выходного сигнала, а знак изменяется на противоположный. Импульсы коррекции с ограничителя 15 поступают на вход интегратора 1 различной полярности и амплитуды, интегрируются им, в результате чего выходное напряжение интегратора 40

1 поддерживается на фиксированном уровне неопределенное время, несмотря на воздействие на интегратор 1 возмущающих факторов (таких как дрейф усилителя и утечка конденсатора самого интеграто- 4s

pa).

Рассмотрим более подробно процесс стабилизации выходного напряжения интегратора 1. Пусть в какой-то момент времени выходное напряжение на выходе интегратора 1 таково, что генератор 8 вырабатывает импульсы с определенным интервалом времени. Тогда на вход интегратора 1 поступают импульсы коррекции, например, с ограничителя 15 отрицательной полярности. Эти импульсы, проинтегрированные интегратором 1, будут повышать величину выходного напряжения ин» тегратора 1, что в свою очередь увеличит интервал времени. Это будет продолжаться до тех пор, пока интервал времени у импульсов генератора 8 не станет равным интервалу времени, в котором импульс коррекции равен нулю и который соответствует заряду конденсатора 14.

Импульсы коррекции прекратятся, поскольку напряжение на конденсаторе

14 равно нулю, а выходное напряжение интегратора 1 примет какоего фиксированное значение. Если в силу какихто причин (дрейфа или утечки ) выходное напряжение интегратора 1 станет больше этого фиксированного значения, тогда генератор 8 вырабатывает импульсы с другим интервалом времени. В этом случае на вход интегратора 1 будут поступать импульсы коррекции положи:тельной полярности. Это в свою очерець будет уменьшать выходное напряжение

Интегратора 1 и соответственно уменьшать интервал времени интегратора. Процесс компенсации будет продолжаться до тех пор, пока выходное. напряжение .интегратора 1 не достигнет фиксированного значения.

Поэтому все временные интервалы, вырабатываемые генератором 8 и расположенные в интервале времени, равному периоду колебаний генератора 12, всегда фиксируются в интервал времени, в котором импульс коррекци{{ равен нулю.

Очевидно, что и другие фиксированные точки расположены по временной шкале в обе стороны от интервала времени на расстоянии, кратном периоду импульсов генератора 12. А это в свою очередь соответствует тому, что диапазон выходного напряжения ичтегратора 1 разбивается на ряд фиксированных зна{ений.

Причем число этих фиксированных значений определяется соотношением частот генераторов 8 и 12. другой вариант подключения конденсатора 14 (см. фиг. 2) не меняет принципа выработки импульсов коррекции, но поскольку знак заряда конденсатора 14 при переключении ключа 16 не меняется, то в этом случае фиксированное зна« чение будет другое.

Процесс стабилизации выходного напряжения интегратора 1 вокруг любого фиксированного значения осуществляется точно и плавно. Любое возмущение вызванное дестабилизирующими факторами, отрабатывается полностью интегратором 1 с постоянной времени, определяемой величи7 74673 нами ограйичителя 15 и конденсатора интегратора 1 (т. е. полностью отсутст, вует статическая ошибка отработки), отсутствует "пульсация выходного напряже./ ния по сравнению со схемами известных 5 устройств.

Импульсы коррекции вырабатываются сймметрично относительно фиксированного значения (для фиг. 1), причем их амплитуда увеличивается линейно с удале- 10 кием от этого значения. Использование резисторно-емкостного фильтр при фбрмировании импульсов коррекции (заряд-разряд конденсатора 14) сущеСтвенным образом увеличило помехоустойчи- 15 вость схемы в области вйсоких частот и особенно шумов.

Все это позволяет получить в предлагаемом устройстве новый качественный эффект, выражающийся в увеличении точ- э ности запоминания устройства наряду с повышением помехоустойчивости.

По предложенной схеме разработки и изготовлены опытные образцы зайоминающих устройств, выполненных на боль- 2s ших гибридных интегральных микросхемах частотного применения.

Опытные образцы приняты междуведомственной комиссией и рекомендованы для серийного производства. 30

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее интегратор, вход которого

8 8 соединен с выходом переключателя, блок коррекции, состоящий из последовательно соединенных генератора низкой частоты, узла синхронизации и генератора высокой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что; с целью повышения точности и помехоустойчивости устройства, в нем в блок коррекции введен накопительный элемент, например, конденсатор, ключ, ограничители зарядного и разрядного тока, причем второй выход генератора низкой частоты соединен с управляющим входом ключа, выход генератора высокой частоты через ограничитель зарядного тока соедийен с первым входом ключа, второй вход которого соединен через ограничитель разряд- ного тока и переключатель со входом устройства, а конденсатор включен или между выходом ключа и шиной нулевого потенциала или между первым и вторым входами ключа, при этом выход ключа соединен с шиной нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автерское свидетельство СССР

М 473218, кл. G 11 с 27/00.

2. Патент США М 3783393 кл. 328-127, 1974.

3. Патент США № 3784919, кп. 328-127, 1974.

4. Патент Великобритании

¹ 1274191, кл. g 3 R, 17.05.1972 (прототип).

746738

Составитель А. Воронин

Редактор И. Ковальчук Техред Ж. Кастепевич Корректор Г. Назарова

Заказ 4112/22 Тираж 662 Подписное

UHHHfIH Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4