Аналоговое запоминающее устройство

 

ОП и САН ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((ц 769633

Сова Сооетскнх

Соцмалнстнческих

Росоубэнк (61) Дополнительное к авт, свнд-ву (22) Заявлено 09.10.78 (21) 2671535/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 37 (45) Дата опубликования описания 07.10.80 (51) М.К . б 11С 27/00

Государственный комитет

СССР (53) УДК 681.327.66 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения

Л. A. Дубпцкий

Львовский ордена Ленина политехнический институт (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИ11А1ОЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к обЛасти вычислительной техники и предназначено для выборки и запоминания мгновенных значений напряжений, и в частности, может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известно устройство выборки и запоминания, охваченное обратнымп связями. Высокимн метрологическими характеристиками обладает устройство (1j охваченное двумя контурами обратной связи.

Наиболее близким из известных по технической сущности к изобретению является аналоговое ЗУ (21, которое содержит основной усилитель и дополнительный, охваченный отрицательной обратной связью по одному из входов и подключенный этим входом к выходу основного усилителя и через первый ключ к другому входу, конденсатор памяти, включенный между шиной нулевого потенциала и точкой соединения другого входа дополнительного усилителя и одного из входов основного, соединенного через второй и третий ключи соответственно с источником сигналов и выходом дополнительного усилителя, С замкнутым первым и вторым ключами и разомкнутым третьим устройство охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме выборки.

Напряжение. на конденсаторе памяти и выходе дополнительного операционного усилителя меняется синфазно с напряжением входного сигнала и мало отличается от него по величине. С замкнутым третьим ключам и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме хранения. Напряжение с выхода дополни10 тельного усилителя подается на вход основного усилителя. Так как характеристики основного усилителя не изменяются от режима выборки к режиму хранения, это напряжение устанавливается в режиме хране1я ния равным с высокой точностью нанряженив сигнала при переходе устройства из режима выборки в режим хранения.

Известные устройства обладают высокой точностью. В лучших образцах погрешность щ доведена до 0,01 . Тем не менее в настоящее время требуются устройства выборки и запоминания с погрешностью до 0,001 .

Обеспечение такой точности при сохранении высокого быстродействия становится задачей черезвычайно сложной. Применение для обеспечения высокого быстродействия широкополосных усилителей снижает точно- . сти работы устройства, так как такие усилители имеют малый коэффйциент переда30 чи. Увеличение коэффициента передачи уси769633

Состояние ключей

Режим

Замкнут

Разомкнут

4, 7, 8

6, 5 7

6„ 9, 7

6, 5

6, 5, 9

4, 9, 8

4, 5, 8

4, 9, 7, 8

Режим выборки

Первый промежуточный

Второй промежуточный

Режим хранения

35 v„= v„ " К, +u.,, В

1+ К

1.— Ks (— Is) (Ðë) с учетом з — — 1, лителей приводит к уменьшению полосы частот усилителей и, следовательно, снижению быстродействия устройства.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства, Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое ЗУ, содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен через первый ключ со входом устройства, первый накопительный элемент, например конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка первого конденсатора подключена через второй ключ к выходу первого усилителя, второй усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью, выход первого усилителя соединен через перный пассивный элемент с одним из входов второго усилителя, третий ключ, выход которого соединен с одним из входов первого усилителя, введены четвертый, пятый и шестой ключи, второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, второй пассивный элемент и третий усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью. Выход третьего усилителя через четвертый ключ соединен с другим входом первого усилителя и одной обкладкой втоВ режиме выборки напряжение на кондейсаторе 12 равно: у у (— К ) (— Р )

1 — К(— Ps) P, где U,x — напряжение входного сигнала (напряжение, присутствующее на входе 18 усилителя 1);

К1 — коэффициент передачи усилителя 1;

Р1 — коэффициент передачи усилителя

2 со стороны входа 20;

Pq — коэффициент передачи усилителя

3 со стороны входа 23 при разомкнутом ключе 9;

I4 — коэффициент передачи усилителя

2 со стороны входа 21.

Напряжение на конденсаторе 12 равно

2+ К1

via — вк ° (2)

1+- К рого конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала и одной из обкладок третьего конденсатора. Другая обкладка третьего конденсатора соединена с другим входом третьего усилителя и через пятый ключ с выходом второго усилителя, другой вход которого соединен с одним из входов первого усилителя. Вход третьего ключа подсоеди 0 нен к другой обкладке первого конденсатора. Выход первого усилителя соединен через последовательно включенные шестой ключ и второй пассивный элемент с одним из. входов третьего усилителя, выход уст.ройства соединен с выходом первого усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема предложенного устройства. Оно содержит усилители 1 — 3, ключи 4 — 9, накопительные элементы, например конденсаторы 10 — 12, пассивные элементы 13 и 14, шину нулевого потенциала 15, элементы обратной связи 16 и 17, входы 18 и 19 первого усилителя 1, входы 20 и 21 второго усилителя 2, входы 22 и 23 третьего усилителя 3.

Устройство работает в четырех режимах, которые обеспечиваются состоянием соотьетствующих ключей.

8О В первом промежуточном режиме напряжение на конденсаторе 12 запоминается и становится входным. Напряжение на конденсаторе 10 устанавливается

Vso — Vs a °

К1 (4)

40 !+ К

Во втором промежуточном режиме запоминается напряжение, присутствующее на конденсаторе 10, Теперь источниками напряжений становятся конденсаторы 12 и 10.

Напряжение на конденсаторе 11 установится

Ь +,(— К)(— l4) 1 -@(— 16) 1 — % (— 16) 50 где фз — коэффициент передачи усилителя

3 со стороны входа 23 при замк. нутом ключе 9;

769633

P4 — коэффициент передачи усилителя

3 со стороны входа 22.

С учетом выбора сопротивлений пассивного элемента 14 и элемента обратной связи 17, напряжение на конденсаторе 11 будет равно

U„= U„+ U„. (6) — 1в 1 1в

В режиме хранения источником напряжения становится конденсатор 11. Напряжение на выходе устройства, напряжение запоминания, находят из выражения

К, внх — Usi

1-+- К, (7) С учетом выражений (2), (4), (6) выражение (7) запишется: (2К, (2+- К,) Ку (2+ К ) (1+К)в (1+ К)4

Отсюда находят погрешность запоминания

Л =U,„— U, „ U„. (8).

К4

Из выражения (8) видно, что погрешность запоминания в предложенном устрой2 стве в К раз меньше погрешности в известном устройстве. Это позволяет, используя операционные усилители с малым коэффициентом передачи, строить высокоточные устройства выборки и запоминания. Например, при К вЂ” — 9 погрешность устройства равняется 0,01 /О. Для достижения той же погрешности в известном устройстве потребовались бы усилители с коэффициентом передачи не менее 100. Реализация усилителей с большими коэффициентами передачи требует значительных аппаратурных затрат.

Увеличение коэффициентов передачи существенно сказывается на частотных свойствах усилителей и является основным препятствием для создания высокоточных и одновременно быстродействующих устройств выборки и запоминания. Предложенное устройство позволяет в высокоточных устройствах выборки и запоминания применять усилители с малыми коэффициентами передачи.

Формула изобретения

5 Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен через первый ключ со входом устройства, первый накопительный элемент, например конденсатор, одна

)0 обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка первого конденсатора подключена через второй ключ к выходу первого усилителя, второй усилитель, охваченный по одному из вхо15 дов обратной связью, выход первого усилителя соединен через первый пассивный элемент с одним из входов второго усилителя, третий ключ, выход которого соединен с одним из входов первого усилителя, о т л и ч а2р ю ще е с я тем, что, с целью повышения точности работы устройства, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, второй -н третий накопительные элементы, например конденсаторы, второй пассивный элемент и

25 третий усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью, выход третьего усилит еля через четвертый ключ соединен с другим входом первого усилителя и одной обкладкой второго конденсатора, другая зо обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала и одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка третьего конденсатора соединена с другим входом третьего усилителя и через пятый

35 ключ с выходом второго усилителя, другой вход которого соединен с одним из входов первого усилителя, вход третьего ключа подсоединен к другой обкладке первого конденсатора, выход первого усилителя

40 соединен через последовательно включенные шестой ключ и второй пассивный элемент с одним из входов третьего усилителя, выход устройства соединен с выходом первого усилителя.

45 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 34 3469112, кл. 307 — 238, опубл. 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

50 М 482815, кл. 0 11С 27/00, 28.11.73 (прототип).

?69633

Составитель А. Воронин

Техред А. Камышннкова

Корректор P. Беркович

Редактор Л. Утехина

Типография, пр. Сапунова, 2

Or ëë >r °

Заказ 1998/13 Изд. И 496 Тираж 673 . Подписное

НПО «Поиек» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5