Аналоговое запоминающее устройство

 

Союз Советскик

Социанистическик

Веспублик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ -1832601

4i г, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 161078 (21) 2674701/18-24 с присоединением заявки Нов 51 М „з

G 11 С 27/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (53) УДК 681. 327. 66 (088. 8) Опубликовано 230581. Бюллетень ЙЯ 19

Дата опубликования описания 25.0581 (72) Автор изобретения. В. И. Анисимов (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к аналоговой технике и может быть использовано в системах управления движущихся объектов и вычислительной технике для неограниченного во времени хранения мгновенного значения напряжения непрерывного аналогового сигнала.

Известно устройство для запоминания мгновенного значения непрерывного сигнала, запоминающий элемент которого выпблнен в виде генератора периодических колебаний на транзисторе, охваченного по переменному току цепью отрицательной обратной связи через последовательно соединенные резистор 15 и диод, выход генератора через трансформатор соединен со входом усилителя, а вход по переменному току зашунтирован диодом и через двухпозицирнный переключатель связан с источником 2 отрицательного входного напряжения, а через цепь положительной обратной связи, состоящей иэ цепочки последовательно соединенных резистора, диода и интегрирующего RC-звена — с выходом усилителя 11 .

Недостатком устройства является ео, что оно не может хранить мгновенное значение напряжения .непрерывного аналогового сигнала неограниченное 30 время из-за отсутствия в устройстве базового элемента памяти мгновенного значения напряжения, параметры которого после переключения схемы в режим. хранения не зависели бы от процессов, происходящих в схеме, и были неизменными во времени.

В режиме хранения отрицательное мгновенное значение исходного напряжения на конденсаторе RC-звена, в промежутках между импульсами отрицательной полярности, поступающими с выхода генератора через усилитель, уменьшается по абсолютной величине из-за наличия у любого типа конденсатора конечного значения сопротивления утечки.

В результате уменьшения исходного заряда на конденсаторе понижается .цинамическое сопротивление диода на

1входе генератора и, как следствие, уменьшается амплитуда генерируемых периодическик колебаний.

Из-за отсутствия в схеме базового элемента памяти, параметры которого удовлетворяли бы перечисленным требо- ваниям, схема не может скомпенсировать это изменение, а поэтому процесс

832601 уменьшения исходного заряда на конденсаторе продолжается Конечное время до тех пор, пока на нем не установится нулевое напряжение.

Наиболее близким к предлагаемому по технической. сущности является устройство для долговременного запоминания мгновенных значений аналоговых сигналов, которое представляет собой многоканальное аналоговое запоминающее устройство, относящееся к классу долговременных дискретных конденсаторных запоминающих устройств многократного действия с узлом.переработки аналоговой информации в код и уз-. лом обратного преобразования кода в аналоговую величину.

Элементарная ячейка памяти устройства представляет собой сочетание следящей схемы и время-импульсного фазового многоустойчивого элемеита (МУЭ) с многогорбой амплитудной..xa- QQ рактеристикой. Число равновесных состояний МУЭ определяется соотношением опорной и тактовой частот, которое выбирается разработчиком, исходя из требуемой точности устройства. В состав МУЭ входит буферныи каскад, компаратор, RS òðèããåð и усилитель тока.

На один вход компаратора поступает напряжение треугольной формы с выхода внешнего генератора треугольного напряжения, а на другой вход— напряжение с запоминающего конденсатора через буферный каскад, выполненныи на двух транзисторах.

Выход компаратора соединяется с од ним из входов RS òðèããåðà, на другой вход которого поступают прямоугольные импульсы с выхода внешнего генератора прямоугольных импульсов. Импульсы.с выхода RS-триггера через усилитель 40 тока на.одном транзисторе поступают на подзаряд конденсатора.

Длительность этих импульсов обратно пропорциональна уровню напряжения на конденсаторе. 45

При изменении входного напряжения от нуля до номинальной величины изменения длительности импульсов на выходе RS-триггера имеют место п раз, где п — соотношение частот генератора прямоугольных импульсов и треугольного напряжения.

Следящая схема. устройства памяти состоит из компаратора, инвертора на транзисторе и 2-х зарядно-разрядных усилителей на 2-х транзис1орах и разделительных диодах. На один вход компаратора поступает входной сигнал, на другой вход — сигнал с выхода буферного каскада.

По команде внешнего источника уп- 60 равляющий сигнал блокирует выход компаратора,и.напряжение на конденсаторе сохрайяется за счет работы МУЭ f2j.

Недостатком данного устройства является то, что точность его иаботы а режиме хранения аналогового сигнала ограничена заранее выбранным конечным числом дискретных равновесных состояний в многогорбой амплитудной характеристике МУЭ.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена со входом усилителя, выход которого соединен с выходом устройства и одним из входов компаратора другой вход компаратора подключен к первой шине управления, первый RS-триггер, S-вход, которого соединен с выходом компаратора, и вторую и третью шины управления, введены коммутатор, ключи и второй RS-триг-, гер, выход которого соединен с R-входом первого RS-триггера, R-вход второго RS-триггера соединен со второй шиной управления и одним из входов коммутатора, S-вход второго RS-триггера подключен к третьей шине управления, выход первого RS-триггера соединен со входом генератора прямоуголь. ных импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого ключа, выход первого ключа соединен с выходом коммутатора и входом усилителя, другой вход первого ключа соединен с выходом второго ключа, один из входов которого соединен с выходом.ком-. паратора, другой вход второго ключа соединен с первой шиной управления, другой вход коммутатора подсоединен ко входу устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устроиства.

Устройство содержит коммутатор 1, усилитель 2, накопительный элемент, например, конденсатор 3, ключи 4 и 5, генератор 6 прямоугольных импульсов, компаратор .7, RS-триггеры 8 и 9, шины 10-12 управления °

Предлагаемое устройство может работать в следующих двух режимах .

1. Режим слежения за напряжением входного сигнала. В этом режиме выходное напряжение устройства следует за изменениями напряжения входного сигнала.

2. Режим памяти, когда устройство сохраняет мгновенное значение напряжения входного сигнала, до которого был заряжен конденсатор в момент включения режима.

Режим слежения.

Командный сигнал "Слежение" в виде напряжения постоянного тока, соответствующего логической "1", поступает с шины 11 управления на управляющий вход коммутирующего устройства и

832601

Частота повторения этих импульсов, а следовательно, и частота колебания напряжения на шине 10 управления выби-. раются из условия значительного ее превышения максимально возможной частоты в спектре входного сигнала.

В этом случае с достаточной точностью можно утверждать; что устроиство запоминает мгновенное значение напряжения входного сигнала. Амплитуда импульсов на-шине 10 управления должна быть выбрана несколько большей максимального уровня напряжения входного сигнала.

Точность известного устройства в режиме хранения определяется вы-. бранным количеством дискретных уровней напряжения в многогорбои амплитудной характеристике.

В предложенном устроистве его амплитудная характеристика является непрерывной функцией входного сигнала, а следовательно, и точность предлана R-вход RS òðèããåðà 9, устанавливая на его выходе напряжение, соответствукщее логическои "1". Одновре- менно коммутатор 1 замыкает вход устройства с потенциальной обкладкой. конденсатора 3, входом усилителя 2 и выходом ключа 4.

Усилитель 2 представляет собой электрическую схему с входным сопротивлением R8> ж и выходным — R вих

О, с коэффициентом передачи К = +1.

Напряжение с выхода RS-триггера

9, соответствующее логической "1", поступает на R-вход RS-триггера 8, при этом на его выходе появляется напряжение, соответствующее логичес- .. кому "0", и колебания .на выходе гене- 15 ратора прямоугольных импульсов 6 отсутствуют.

Выход ключа 4 постоянно соединен со входом усилителя 2 и потенциальной обкладкой конденсатора 3, а на 20 один из входов ключа 4 поступают,.в режиме хранения, положительные прямоугольные импульсы с выхода генератора 6 прямоугольных импульсов.

Следовательно, ключ 4 находится р5 в разомкнутом состоянии и напряжеl ние треугольнои формы с шины 10 управления не проходит на подзарядку конденсатора 3.

Постоянная времени цепи заряда кон-З денс атора 3 (Тс — — С ° Рвых| определяется произведейием велйчины его емкости на выходное сопротивление источника входного сигнала (Р „х!) .

При значении Тс с Tax (где Тэх— период колебаний непрерйвного аналогового входного сигнала) можно счи-. тать, что схема безинерционно передает напряжение входного сигнала на выход устройства.

Выходное напряжение устройства 40 поступает на один из входов компаратора 7, на другой вход которого подается напряжение с шины 10. На выходе компаратора 7 формируются прямоугольные положительные импульсы в момент превышения текущим значением треугольного напряжения мгновенного значейия напряжения аналогового входного сигнала. длительность этих импульсов обрат- 5 но пропорциональна мгновЕнному значе50 нию напряжения аналогового входного сигнала. Эти импульсы не меняют "0" состояние выхода RS -триггера 8, так как на его R-входе присутствует логическая "1", поступающая с выхода

RS-триггера 9, íà S-вход которого поступают--положительные прямоугольные импульсы с шины 12, но сдвинутые по фазе относительно треугольного напряжения на шине 10 на 180 и рав- фО ные с ним по частоте повторения колебаний. Логическая "1" на выходе

RS-триггера 9 сохраняется.до тех пор, пока на его R-входе присутствует команда "Слежение" с шины 11. 65

Одновременно прямоугольные импульсы с выхода компаратора 7 поступают на другои вход второго ключа 5, переводя его периодически в замкнутое состояние.

Режим памяти.

Команда "Память" поступает с шины

11 управления в виде постоянного напряжения нулевого уровня, соответствующее логическому состоянию "0". По этой команде коммутатор 1 размыкает цепь прохождения напряжения входного сигнала на заряд конденсатора 3.

Изменение исходного логического состояния выхода RS-триггера 9 с "1" на "0" произойдет с приходом на его

S âõîä положительного импульса с шины 12 управления.

Изменение исходного логического состояния выхода RS-триггера 8 с "0" на "1" произойдет одновременно с приходом на.его S-вход положительного импульса с выхода компаратора 7, что приведет к запуску генератора прямоугольных импульсов 6.

С запуском генератора 6, на его выходе формируются положительные управляющие импульсы с частотой повторения, соответствующей частоте повторения колебаний на шине 10 управления, но сдвинутых во времени на величину

ГПИ прямо пропорциональную величине мгновенного значения напряжения входного сигнала на конденсаторе 3 в момент поступления команды "Память" на шине 11 управления.

Благодаря наличию постоянного фазового сдвига между управляющими импульсами на входах последовательно включенных ключей 4 и 5, на вход усилителя 2 и обкладку конденсатора 3 поступают положительные треугольные, импульсы с шины 10 управления с амплитудой, равной мгновенному значению исходного напряжения, входного сигнала.

832601 гаемого устройства в режиме хранения в ыце.

Частота повторения импульсов на шине 10 управления выбирается из условия, чтобы за 2 такта снижение исходного напряжения на конденсатрре 3 за счет его разряда aU было мини« мальным.

Значение а0с определяется по формуле

2 0,5" 10 2,5 10 0-з

1 ° 10

Относительная ошибка 60 (при

0 „,,„„10 В) определяется д 0 о " 100% = 0,025%

2,5

10 10 (у известного устроиства 80% = 1% при ОЗьп, axe.= 6 В) .

Дополнительным резервом повышения точности в предложенном устройстве по сравнению с известник является наличие в нем ключеи 4 и 5, которые . размыкают связь. между цепью заряда конденсатора 3 и выходом схемы кор-. рекции постоянно в режиме слежения и замыкают только на время прохождения зарядного импульса с шины 10 управления в режиме памяти.

45

3р Т 10

АОС - 2

С где AU+ — уменьшение напряжения..на конденсаторе за 2 периода колебаний напряжения на 1.5 шине 10 управления;

3 — суммарный ток разряда конденсатора 3, определяемии шунтирующим действием сопротивления утечки конден- 0 сатора, внутренним сопротивлением коммутатора 1 и ключей 4 и 5 в разомкнутом состоянии и входным сопро тивлением усилителя 2, С вЂ величина емкости конденсатора 3;

Т вЂ” длительность периода повторения импульсов .на шине

10 управления, Пример.

Jp 0 5 ° 10 А; С = 1мкфр

Отме,м „с. = 10 В; 0чякс = 1181 Т

2,5 ° 10 с

Предлагаемое аналоговое запоминающее устроиство на конденсаторе позволяет решить задачу построения малогабаритнои аналоговой,следящеи системы управления и стабилИЬации летательных аппаратов: на неогранфв:енное время с минимальной погрешностью, составляющеи,сотые доли процента максимальнои величины входного сигнала и мгновенным быстродействием слежения за его изменениями.

Формула изобретения

Аналоговое запоминакщее устройство, содержащее накопительныи элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиноь нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена со входом усилителя, выход которого соединен с выходом устройства, и одним иэ входов компаратора, другои вход компаратора подключен к первой шине управления, первыи RS-триггер, 5-вход которого соединен с выходом компаратора, генератор прямоугольных импульсов, и вторую и третью шины управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что,с целью повышения точности работы устройства, в него введены коммутатор, ключи и вто рои RS-триггер, выход которого соединен с R-входом первого RS-триггера, R-вход второго RS-триггера соединен со второи шинои управления и одним из входов коммутатора, S âõoä второго RS-триггера подключен к третьей шине управления, выход первого RS-триггера соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого соединен с одним иэ входов первого ключа, выход первого ключа соединен с выходом коммутатора и входом усилителя, другои в.ход первого ключа соединен с выходом второго ключа, один из входов которого соединен с выходом компаратора, другой вход второго корча соединен с первой шиной управления, другой вход коммутатора подсоединен ко входу устройства.

Источники информации принятые во в нимание при э к спе ртиэе . 1. Авторское свидетельство СССР

9 257156, кл. G 11 С 27/00, 16.09,68 °

2. "Автометрия", 1972, Р 3, с. 122125 (прототип).