Аналоговое запоминающее устройство

 

Союз Советскик

Социалистических

Респубпин

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<1и 881 869 (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 8. 02. 80(21) 2886614/18-"4 с присоединением заявки № (23) Приоритет (53}M. Кд.

G l1 С 27/00

Государстееккьй комитет по делам нзобретенкй н открыткй

Опубликовано 15. 11. 81 . Бюллетень ¹ 42

Дата опубликования описания 17. 11. 81 (53) УДК 681. 327..66(088.8) (72) Авторы изобретения

Л. А. Дубицкий и В. Н. Осипов.

Львовский ордена Ленина политехнический йнститут

1 t им. Ленинского комсомола (7l) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПО1П1НА10ЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных устройствах.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее операционные усилители, ключи, запоминающие конденсаторы, в которых используется общая отрицательная обратная связь. Устройство обладает наибольшей точностью (11.

Однако динамические свойства данно19

ro устройства требуют улучшения. К существенному снижению быстродействия приводит применение резисторов в местных и общих обратных связях, которые т совместно со входными и паразитными емкостями обуславливают появление дополнительных полюсов в амплитудно-частотных характеристиках. Это приводит к возрастанию переходных процессов и по20 тере быстродействия.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминаюшее устройство, кото— рое содержит основной усилитель, неинвертирующий вход которо"c через первый ключ соединен со входом устройства, а выход — через второй ключ с накопительным элементом, например конденсатором памяти, подключенным одной обкладкой к инвертирующему входу основного усилителя, а другой — к шине нулевого потенциала, третий ключ, соединяющий неинвертирующий вход основного усилителя с выходом устройства и выходом дополнительного усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к инвертирующеьу входу основного усилителя, а выход — через резистор к его инвертирующему входу, подключенному также через резистор к выходу основного усилителя. Устройство работает в двух режимах. В режиме выборки замкнуты первый и второй ключи. Происходит заряд конденсатора до напряжения, соответствующего входному. При переходе в режим хранения первый и второй ключи размыкаются ч замыкается третий

881869

55 ключ. На выходе устройства воспроизводится постоянное напряжение, равное мгновенному значению входного в момент размыкания второго ключа. Устройство отличается высокой точностью.

Это объясняется тем, что в нем влияние напряжений смещения нуля, синфаэных ошибок, конечности коэффициентов усиления применяемых усилителей на точность существенно уменьшено. Второй ключ в режиме хранения находится под напряжением, близким к нулю„ что увеличивает время хранения за счет меньшения токов утечки с конденсато а памяти (2) °

Однако динамические свойства данного устройства требуют улучшения. Если в режиме выборки динамические свойства определяются основным усилителем, охваченным через замкнутый второй ключ обратной связью, то в режиме хранения общая обратная связь охватывает последовательно включенные основной и дополнительный усилители. Для уменьшения переходного процесса на выходе устройства, а также для сохранения устойчивости необходимо, чтобы дополнительный усилитель, работающий в данном случае в качестве инвертора, оказывал минимальное влияние на частотные зависимости петлевого коэффициента усиление. Это требование в первом приближении может быть представлено

У )И;Р,,где +cpi- частота среза по уровню 3 дБ дополнительного усилите35 ля, охваченного местной обратной связью; 4Г р — частота единичного усиления основного усилителя. Если рассматривать устройство как систему автомати40 ческого регулирования, то усиление этого неравенства означает практическое понижение порядка системы, повьппение устойчивости работы в режиме хранения и улучшения качества переходного процесса при переходе в этот режим.

Указанное неравенство может быть выполнено либо путем уменьшения

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговом запоминающем устройстве, содержащем накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, первый усилитель, один из входов которого соединен с выходами первого и второго клю чей, вход первого ключа соединен со входом устройства, а вход второго ключа — с выходом устройства, третий ключ, вход которого соединен с выходом первого усилителя, выход третьего ключа соединен с другой обкладкой конденсатора, второй усилитель, выход которого подключен к выходу устройства, первый вход второго усилителя соединен с другим входом первого усилителя, второй вход второго усилителя соединен с другой обкладкой конденсатора, третий вход второго усилителя соединен с выходом первого усилителя, четвертый вход второго усилителя подключен к выходу устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит усилители 1 и

2, ключи 3-5, накопительный элемент, например конденсатор 6, и шину нулевого потенциала 7.

Устройство работает в двух режимах.

В режиме выборки замкнуты ключи 3 и 5 и разомкнут ключ ч. Усилитель 1 охвачен через замкнутый ключ 5 отрицательной обратной связью и конденсатор памяти 6 заряжается до напряжения, близкого к входному. Усилитель 2, содержащий две пары дифференциальных входов, представляет собой по конфигурации дифференциально-дифференциальный усилитель. На его первый вход поступает напряжение с конденсатора памяти 6. Поскольку падение напряжений на замкнутом ключе 5 мало, можно считать., что такое же напряжение поступает на третий вход усилителя 2, который усиливает разность напряжений на

881869 б первом и третьем входах, а также на втором и четвертом его входах. Так как разность напряжений -на первом и третьем входах близка к нулю, то при приблизительно равных коэффициентах усиления напряжений от входов к выходу разность напряжений на втором и четвертом входах также близка к нулю.

Первый и второй входы усилителя 2 соединены между собой. Следовательно, на выходе устройства присутствует напряжение, приблизительно равное на,пряжению на конденсаторе памяти 6.

Усилитель 2 выполняет функции повторителя.

При переходе в режим хранения ключи Э и 5 размыкаются, а ключ 4 замыкается. Зафиксированное на конденсаторе памяти 6 напряжение поступает на первый вход усилителя 1 и первый и второй входы усилителя 2. Фиксация напряжений на первом и втором входах усилителя 2 превращает его в инвертор для сигналов на третьем входе, тем самым.в устройстве в режиме хранения обеспечивается необходимый для устойчивой работы баланс фаз. На выходе устройства в режиме хранения устанавливается постоянное напряжение, равное мгновенному значению входного напряжения в момент переключения устройства.

Предлагаемое устройство по точности не уступает известному. Совершенно аналогично влияние напряжение смещения нуля, синфазных ошибок, конечности коэффициента усиления основного усилителя на, точность в нем существенно уменьшено. Второй усилитель также не вносит существенных погрешностей, так как в режиме хранения его ошибки, приведенные к выходу устройства, подавляются примерно в К, раз, где К, — коэффициент усиления первого усилителя.

Предлагаемое устройство отличает я улучшенными динамическими свойст1 ами. Использование дифференциальнодифференциального усилителя позволяет отказаться от применения резисторов в цепи местной обратной связи второго усилителя. Это приводит к повышению часто ты среза, второго усилителя, охваченного обратной связью,что означает повышение устойчивости устройства в режиме хранения и уменьшение переходного процесса на выходе при переходе в этот режим. Уменьшение переходного процесса позволяет сократить интервал

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемейт, например, конденсатор, одна из обкла30 док которого соединена с шиной нулевого потенциала, первый усилитель, один из входов которого соединен с выходами первого и второго ключей, вход первого ключа соединен со входом уст35 ойства а вход второго ключа — с выходом устройства, третий ключ, вход которого соединен с выходом первого усилителя, выход третьего ключа соединен с другой обкладкой конденсатора, второй усилитель, выход которого под40 ключен к выходу устройства, первый вход второго усилителя соединен с другнм входом первого усилителя, о т л.ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения быстродействия устройства, 45 в нем второй вход второго усилителя соединен с другой обкладкой конденсатора, третий вход в-oporo усилителя соединен с выходом первого усилителя, четвертый вход второго усилителя подключен к выходу устройства.

5

20 времени между моментом подачи команды на переход устройства в режим хранения и началом последующей обработки сигнала, присутствующего на выходе устройства (например началом аналогоцифрового преобразования) . Таким об.разом, быстродействие аналогового запоминающего устройства повышается.

Ошибки дополнительного усилителя не влияют существенно на общую точность устройства. Этот факт также может использоваться для повышения частоты

В частности, во входных каскадах второго усилителя могут применяться неподобранные высокочастотные полевые или МОП-транзисторы, работающие при увеличенных токах покоя. Коэффициенты усиления напряжений от входов к выходу дифференциально-дифференци" ального усилителя могут быть небольшими, что позволяет уменьшить число каскадов и повысить 4бср .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Автарское свидетельство СССР.11"- 586500, кл. Ц- 11 С 27/00, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР.119 482815, кл. Cr 11 С 27/00, 1975 (прототи ) .

881869

Составитель А. Воронин

Редактор Л. Тюрина Техред О.Летеза Корректор N. Пожо

Заказ 9986/80 Тираж 648 Подписное

ВНИИПИ 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