Аналоговое запоминающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз CosoTcKHI

Социапистнчесиии

Республик

< п849306

S .л (6! ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 05, О. 79 (21) 2826551/18-24 (51)M. Кд.

С » С 27/Оо с присоединением заявки № йоударстееииый комитет

СССР (23) Приоритет во делам иэабретеиий и открытий

Опубликовано 23.07.81. Бюллетень ¹ 27 (5З) УДК 681. .327.66 (088.8) Дата опубликований описания 25 .07. 81 (72) Автор . изобретения

Л. А. Дубицкий (-...! -.;3 и " с, 1, 3

fi у

Львовский ордена Ленина политехническии цнатитут (7!) Заявитель

° (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выборки и запоминания мгновенных значений напряжений и может быть использовано в аналого-цифровых преоб5 разователях.

Известно аналоговое запоминающее устройство, охваченное двумя контураии отрицательной обратной связью 1), Недостатком устройства является большая мультипликативная погрешность.

Из известных аналоговых запоминающих устройств, охваченных отрицательными обратными связями, наиболее близким по технической сущности является устройство, которое содержит операционный усилитель, выход которого через первый ключ подключен к инвертирующему входу усилителя, вычитающее и суммирующее устройство, при этом вычитающее устройство подключено вычитанлцим и суммирующим входами соответственно к выходу усилителя и к инвертирующему входу, а сумми1 рующее устройство соединено одним из входов с выходом вычитающего устройства, другим входом - с инвертирующим входом усилителя, а выходом через второй ключ — с неинвертирующим входом усилителя, подключенного этим же входом через третий ключ с источником сигналов, а инвертирующим входом через конденсатор памяти — с шиной нулевого йотенциала.

С замкнутым первым и вторым ключем и разомкнутым третьим устройство охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме выборки. Напряжение на конденсаторе памяти и выходе суммирующего уст ройства меняется синфаэно с напряжением входного сигнала и мало отличается от него по величине. С замкнутым третьим ключем и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме хранения.

Напряжение с выхода суммирующего уст3 849 ройства подается на вход усилителя.

Так как характеристики усилителя не изменяются от режима выборки к режиму хранения, это напряжение устанавливается в режиме хранения равным с высокой точностью напряжению сигнала при переходе устройства от режима выборки в режим хранения !2), Устройства, построенные по известной схеме, обладают высокой точностью. В лучших образцах погрешность хранения доведена до 0,01%. Тем не менее требуются аналоговые запоминающие устройства с погрешностью до 0,001%. Обеспечение высокого быстродействия устройств становится задачей черезвычайно сложной. Применение для обеспечения высокого быстродействия широкополосных усилителей приводит к снижению точности устройств, так как такие усилители имеют малый коэффициент передачи. Увеличение коэффициента, передачи усилителей приводит к уменьшению полосы частот усилителей и, следовательно, быстродействия устройств.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство., содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым накопительным . элементом, например с одной из обкладок конденсатора, другая обклад- ка которого соединена с шиной нулевого потенциала, выход первого операционного усилителя соединен через первый ключ с первым входом сумматора и с одной из обкладок первого

306

Наименование этапов

7, 8, 4, 6 5

8, 4 б

2-й этап — промежуточный этап

7, 5

7, 4, 6

8, 5

55 где 0 „

На первом этапе в режиме выборки напряжение иа конденсаторе 10 равно конденсатора, выход сумматора подключен к выходу устройства, а через второй ключ к неинвертирующему входу операционного усилителя и через третий ключ ко входу устройства, первый вычитающий блок, выход которого подключен ко второму входу сумматора, введены второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, 1о четвертый и пятый ключи и второй вычитающий блок, выход которого соединен с третьим входом сумматора, первые входы вычитающих блоков подключены к первому входу сумматора, а вто-!

5 рые входы соединены соответственно с одними из обкладок второго и третьего конденсаторов, другие обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход операционного усилирд теля соединен через второй и третий . ключи с одними из обкладок конденсаторов.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

25 Устройство содержит операционный усилитель 1, вычитающие блоки 2 и 3, ключи 4-8, сумматор 9, накопительные элементы, например конденсаторы 10-12, выход 13 усилителя 1, выходы 14 и 15 з0 вычитающих блоков 3 и 2, шину 16 нулевого потенциала, входы 17 @ 18 блоков

3 и 2, входы 19-21 сумматора 9, входы 22 и 23 усилителя 1, вход 24 устройства и выход 25 сумматора 9 и устЗ5 ройства.

Работа устройства состоит из трех этапов.

Состояние ключей, соответствующее

40 этапам, приведено в таблице.

1-й этап . — режим выборки

3-й этап — режим хранения

1 напряжение входиогo (Hãíàла (напряжение, присутствующее на входе ? 1 усилителя l)

6 няется 0,01Х. Для достижения той же погрешности в известном устройстве потребовались бы усилители с коэффи" цнентом передачи не менее !00. Реализация таких усилителей требует значительных аппаратурных затрат.

Увеличение коэффициента передачи сказывается на частотных свойствах усилителей и является основным пре10 пятствием в создании высокоточных и одновременно быстродействующих аналоговых запоминающих устройств.

Предлагаемое устройство позволяет в высокоточных аналоговых запоми-, 15 Нающих устройствах применять усилители с малыми коэффициентами передачи.

Технико-экономическая эффективность устройства определяется выигрыш)ем в точности и быстродействии при использовании усилителей с заданным коэффициентом передачи.

849306 где (k-) — коэффициент передачи вычитающего блока по сум20 мирующему входу; (-k-) — коэффициент передачи по вычитакщему входу; (k+) — коэффициент передачи сумматора 9 по любому из входов.

Так как 0 = U „„ и с учетом

К=1, К+=1, О1C)

"cog с1о Z+ К (2)

На третьем этапе напряжения на

30 конденсаторах 12 и 10 становятся входными. При этом, напряжение на выходе 25 устройства равно

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым накопительным элементом, например с одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, выход первого операционного усилителя соединен через первый ключ с первым входом сумматора и одной из обкладок первого конденсатора, выход сумматора подсоединен к выходу устройства, а через второй ключ — к не" инвертирующему входу операционного усилителя и через третий ключ — ко входу устройства, первый вычитающий блок, выход которого подключен ко второму входу сумматора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повы шения точности устройства, в него введены второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, четвертый и пятый ключи и второй вычитающий блок, выход которого соединен с третьим входом сумматора, первые входы вычитающих блоков подключены к первому входч сумматора, а вторые входы соединены соответственно с одними из обкладок второго и третьего конденсаторов, другие обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход операционного усилиI )с (-1) .

0 =U — +0 Ц

Ь»)(40 1+М 510 4+k c

14Р g® + k +g3 с учетом (1) 1!Ьых = ах (1 ) )g (З) отсюда определяется величина ошибки, с которой устанавливается напряжение 40 на выходе 25 устройства по отношению . к входному.

Л(О) = UBY (ятк)Ь (4)

Из выражения (4) видно, что ошиб" ка, связанная с коэффициентом переда-45 чи усилителя, уменьшается по сравнению с известным устройством в k раз. к

В аналоговом запоминающем устройст50 ве с числом вычитаюших блоков более

2-х, например прн и вычитающнх блоков ошибка олоеаеляется как б(б) - б „

Это дает возмохность, используя усилитель с малым коэффициентом передачи, строить прецизионные аналоговые запоминающие устройства, Например, при к=25 погрешность устройства рав5 — коэффициент передачи уси-лителя 1.

На втором этапе напряжение на конденсаторе 10 а также равное ему напряжение на конденсаторе 11 (0 „) становятся входными. Напряжение, устанавливающееся при этом на конденсаторе 12, составляет величину и =u — — — — iu

+ ж) (1-)() . ()(-)(.) Щ . (а-)(а+)(у)

10 а + (М) (14-) (3 +) с,,о1т (k)(k-)(+) (-k) (k)(k)

+ 11

С„1 4 +(k)(k)(k+) Формула изобретения

849306

7 теля соединен через второй и третий ключи с одними из обкладок конденсато.ров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США В 3469.112, кл. 307-238, опублик. 1969. 2. Авторское свидетельство СССР

9 568083, кл. G 11 С 27/00, опублик.

1978 (прототип).

Заказ 6103/68 Тираж 645

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035> Москва Ж-35 Раушская наб.> д. 4/5

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

Подписно е

Составитель А. Воронин .

Редактор Н. Пушненкова Тех1>ед А. Савка Кор ектор Г. Решетник