Аналоговое запоминающее устройство
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
K АВТОРСКОМУ Сей ЕТИЛЬСТВУ
Союз Советских
Соцналнстнческнх
Республни и 894795 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено 10.04.80 (21) 2908542/18-24
G 1 1 С 2700 с присоединением заявки %в (23) Приоритет—
Государственный квинтет
СССР по лелаи изобретений и открытий
Опубликовано 30.!2.81. Бюллетень + 48
Дата опубликования описания 30.12.81 (53) УДK 681.327. .66 (088.8) (72) Автор изобретения
Д, Л. Громеико
-- - оФ ззаАФ,,.:") ТЕНТНО1о1 Р 1з ЧЕСМАЯ
Институт океанологии им. П. П, Киршова АН СССР!
ВЮМИа
ЫМ6ТЕgg (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к технике запоминающих устройств и может быть использовано в информационно-измерительных системах, Известно быстродействующее устройство выборки и хранения аналоговых сигналов, содержащее дифференциальный усиянтель, ключевой элемент, интегратор, транзисторы и резисторы (1).
Недостатком известного устройства является большая скорость спада сигнала в режиме хранения, что объясняется отсутствием компро1О мисса прн выборе емкости запоминающего конденсатора, так как для обеспечения линейности преобразования в широком динамическом диапазоне входного сигнала и уменьшения времени разряда необходимо увеличивать емкость
15 запоминающего конденсатора. С другой стороны, для перезарядки запоминающего конденапора большой емкости с требуемой скоростью нарастания напряжения необходимо пропускать ю большой ток, что не всегда реализуемо и связано со снижением надежности.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналоговое запоминающее устройство, содержащее неинвертирующий усилитель, вход которого подключен к входной шине, а выход соединен через последовательно включенные первый ключевой элемент и первый резистор с первой обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого подключена к общей. шине, второй ключевой элемент, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого ключевого элемента и соединен с шиной управления, выход второго ключевого элемента через второй резистор подключен к первой обкладке второго конденсатора, вторая обкладка которого соединена с обшей шиной, дифференциальнь|й усилитель, выход которого является выходом устройства 2 .
Известное устройство позволяет при относительно небольших значениях емкости запоминающего конденсатора получить весьма ма- . лую скорость;лада (разряда), что обусловлено использованием не одного, а двух каналов для выборки и хранения, подключенных ко входам дифференциального усилителя (ДУ) .
При одном знаке производной разряда илн пе.
894795
10 !
SS рсзаряда напряжения на запоминающих конденсаторах каждого канала разностное значение напряжения разряда на выходе ДУ будет тем меньше, чем менее отличаются скорости спада напряжения в каждом канале, т.е, разрядная составляющая напряжения или спад хранимого напряжения в двух, каналах является для ДУ синфазной составляющей, которая подавляется в большой степени .
Однако в данном устройстве принципиально невозможно достичь высокого быстродействия, что обусловлено появлением большой погрешности (до нескольких сот процентов), связанной обратно пропорциональной зависимостью с длительностью сигнала выборки. Например, если принять значения всех резисторов схемы известного устройства равным Я, то при подключении ключа к кондексатору будет приложено напряжение не U 8/R + R =
= 01/2, где О, — напряжение на выходе масштабирующего усилителя, а в два раза меньше, т.е. U>/4, Причем, данная погрешность уменьшается с увеличением длительности выборки. Для повышения стабильности и уменьшения вышеуказанной погрешности следует уменьшить сопротивление резистивного делителя. Однако в большинстве случаев операционные усилители, на которых может быть реализован неинвертирующий усилитель, требуют сопротивления нагрузки не менее 1 — 3 кОм.
Кроме того, токи, отводимые в резиспгвный делитель, вызывают уменьшение тока перезаряда запоминающего конденсатора, что определяет дополнительные проблемы по увеличению быстродействия.
Цель изобретения — повышение быстродействия устройства, Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый и второй накопительные элементы, например первый и второй конденсаторы, первые обкладки которых соединены соответственно через первый и второй пассивные элементы с выходами первого и второго ключей, первые входы которых соединены с шиной управления, второй вход первого ключа соединен с выходом неинвертирующего усилителя, вход которого является входом устройства, вторые обкладки конденсаторов подключены к шине нулевого потенциала, дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства, введены инвертирующий усилитель, первый и второй буферные усилители, входы которых соединены соответственно с первыми обкладками первого и второго конденсаторов, выходы буферных усилителей подключены ко входам дифференциального усилителя, вход инвертирующего усилителя соединен со входом неинвертирующего усилителя, а выход инвертирующего усилителя соединен со вторым входом второго ключа.
На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.
Устройство содержит дифференциальный усилитель 1, инвертирующий и неинвертирующий усилители 2 и 3, ключи 4 и 5, пассивные элементы 6 и 7, накопительные элементы, например, конденсаторы, 8 и 9, буферные усилители 10 и 11, шину 12 управления и шину 13 нулевого потенциала.
Устройство работает следующим образом.
При поступлении на.шину 12 сигнала управ ления, открывающего первый и второй ключи
4 и 5, происходит заряд конденсаторов 8 и 9 до напряжений, равных +K/U „/и — К/U „/ соответственно, где К вЂ” коэффициент йередачи усилителей 2 и 3, Постоянные времени цепей заряда равны сумме выходного сопротивления усилителя 2 или 3, сопротивления открытого ключа 4 и 5 и пассивного элемента 6 или 7. Элементы 6 и 7 введены для снижения погрешности от нестабильности и разброса параметров сопротивлений открытых ключей 4 и 5. После окончания действия сигнала управления ключи 4 и 5 закрываются и устройство переходит в режим хранения.
Буферные усилители 10 и 11 в устройстве используются для повышения стабильности работы дифференциального усилителя 1, так как резисторы R, mR в этом случае выбираются достаточно низкоомными для улучшения отношения сигнал/шум на выходе дифференциального усилителя 1. Входное сопротивление Gyферных усилителей 10 и 11 (используются сложные истоковые повторители) меньше сопротивления канала закрытого ключа 4 или 5.
Это определяет ток утечки одного знака и перезаряд (разряд) конденсаторов 8 и 9 в сторону одного напряжения питания. Напряжение на выходе дифференциального усилителя 1 равно разности напряжений на первом и втором конденсаторах 8 и 9. При одной скорости разряда (перезаряда) конденсаторов 8 и 9 разностное напряжение равно удвоенному значению входного сигнала, умноженному на коэффициент передачи усилителя 2 или 3. Причем, данкое напряжение, равное 2К/U,..„„/, может сохраняться предельно долго и зависит от стабильности элементов схемы.
Таким образом дополнительное включение в схему известного устройства усилителя 3 и буферных усилителей 10 и 11 обеспечивает повышение тока перезаряда и исключает дополнительную погрешность, возникающую при уменьшении длительности сигнала выборки, т.е. приводит к повышению быстродействия.
89479
Составитель А, Воронин
Редактор В. Пилипенко Техред Таточка Корректор С, 1цомак
Заказ 11500/83 Тираж 648 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Аналоговое запоминающее устройство, содержашее первый и второй накопите ьные элементы, например первый и второй конденсаторы, первые обкладки которых соединены соответственно через первый и второй пассивные элементы с выходами первого и второго ключей, первые входы которых соединены с шиной управления, второй вход первого ключа соединен с выходом неинвертирующего усилителя, -вход которого является входом устройства, вторые обкладки конденсаторов подключены к шине нулевого потенциала, дифференциальный усилитель, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью повышения быстродей5 d ствия устройства, в него введены инвертируюший усилитель, первый и второй буферные усилители, входы которых соединены соответственно с первыми обкладками первого и второго конденсаторов, выходы буферных усилителей подключены ко входам дифференциального усилителя, вход инвертирующего усилителя соединен со входом неинвертирующего усилителя, а выход инвертирующего усилителя соединен со вторым входом второго ключа.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Schmid Н "Electronic Analog/Digital
Conversion", New-Jork, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР No 531195, кл. G 11 С 27/00, 1974 (прототип).
