Аналоговое запоминающее устройство

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и> 903986

Союз Советских

Социалистических

Республик

00.327.

8) (72) Авторы изобретения

В. К. Гросс, М. Д. Замятин и Г. В. Нефедье (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮШЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в частности в аналоговых вычислительных системах автоматического управления.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее запоминаюшнй элемент, ключ и усилитель постоянного тока (1)

Однако известное устройство не обладает большим временем хранения информации, особенно при неблагоприятных

1Е климатических условиях. Это связано с тем, что при выбранных высокоточных элементах (конденсаторы с малыми токами утечки, усилитель с большим входным

15 сопротивлением и т.п.) токи утечки запоминающего элемента в основном определяются качеством изоляционных материалов устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенпиала, а другая посредством токоподвода, заключенного в экран — с входом усили-.

1 теля-повторителя и одним из выходов ключа, первый вход которого соединен с шиной управления, второй вход через развязывакяций элемент, например резистор - с входом устройства,- а второй выход — с экраном и выходом усилителя-повторителя, являющимся выходом устройства 21 .

В режиме запоминания информации входной сигнал через последовательно соединенные резистор и замкнутый контакт ключа заряжает конденсатор до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя-повторителя с коэффициентом передачи (+1), в результате чего экран и второй выход ключа, соединенные с выходом усилителя, оказываются под тем же потенциалом. В режиме хранения информации, который начинается с момента срабатывания ключа по команде с шины управления, второй

3 90398 вход клина, благодаря развяэывающему резистору, нахолится под тек же потенциалом нгзаи симо от изменения величины входного сигнала в процессе хранения информации. Таким образом, вокруг îкополвола конденсатора образуется замкнутый рявнопотенпиальный контур, практически снижающий ло 0 его токи утечки, вызываемые конечным значением сопро тивления изоляции как ключа, так и изо- 10 ляционно-конструктивных материалов устройства, чем оно выголно отличается от остальных известных устройств.

6 4 а другой вывод третьего пассивного элемента соединен с выходом повторителя напряжения.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит накопительный элемент, например конденсатор 1, проводник 2 с экраном 3, повторитель 4 напряжения, ключ 5, шину 6 управления, пассивные элементы 7 — 9, усилитель

10 и шину 11 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

B режиме запоминания информации

20

25 р

30 де вы»

Цых

Поэтому время хранения известного устройства опрелеляется только качеством конденсатора (его собственными токами утечки) и величииой входного тока усилителя-повторителя, который, протекая по конденсатору, приводит к изменению во времени потенциала на его обкладке, а значит и на выходе устройства. При этом, поскольку входной ток усилителя вносит основную погрешность, а величина тока определяется только типом выбранного усилителя, то принимают, что скорость изменения запомненного потенциала в процессе хранения информации является величиной постоянной, практически не зависящей от уровня запоминаемого входного сигнала, а это значит, что при малых уровнях входного сигнала такое устройство имеет большую относи- тельную погрешность.

Цель изобретения -повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в анапоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент, например конденсатор, первая обкладка 0 которого соединена экранирующим проводником со входом повторителя напряжения и с первым выходом ключа, второй выход ключа соединен с экраном проводника, с выходом повторителя напряжения и с выходом устройства, первый пассивный элемент, один из выводов которого подключен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элемента соеди-. нен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, введен усилитель, второй и третий пассивные элементы, причем второй пассивный элемент включен в цепь обратной связи усилителя, выход которого соеди- 55 нен со второй обкладкой конденсатора, один из выводов третьего пассивного элемента подключен ко входу усилителя, входной сигнал через элемент 7, ключ 5 и проводник 2 заряжает первую обкладку конденсатора 1 до уровня запоминаемого потенциала 0 », который передается на выход повторителя 4 без изменения, т.е. с коэффициентом передачи (+1), в результате чего экран 3 и второй выход ключа

5, связанные с выходом повторителя 4, оказываются под тем же потенциалом 0 », При этом вторая обкладка конденсато-. ра заряжается через усилитель 10 до уровня потенциала Ueby в соответствии с выражением еа

"e x "sw " "ex <,(1) — выходной потенциал усилителя 10; — выходной потенциал повторителя 4;

К ос — коэффициент передачи усилителя 10, определяемый цепью обратной связи.

В режиме хранения информации, который начинается с момента срабатывания ключа 5 по команде с шины 6 управления, помимо первой обкладки конденсатора 1, проводника 2, экрана 3 и обоих выходов ключа 5, первый вход ключа 5, благодаря развязывающему элементу 7, также оказывается под потенциалом, равным 0И „„независимо от изменения входного сигнала О » в этом режиме.

Таким образом, вокруг проводника 2 первой обкладки конденсатора 1 образуется замкнутый равнопотенциальный контур, практически снижающий до 0 токи утечки с этой обкладки, связанные с конечным значением сопротивления изоляции как ключа 5, так и изоляционно-конструктивных материалов устройства, окружающих экран 3.

При этом временной разряд конденсатора 1, вызываемый протеканием по нему входного тока повторителя 4 и приводящий к дрейфу запомненного потенциала

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент, например конденсатор, первая обкладка которого соединена экранирующим проводником со входом повторителя напряжения и с первым выходом ключа, второй выход ключа соединен с экраном проводника, с выходом повтори еля напряжения и с выходом устройства, первый пассивный элемент, один из выводов которого подкшочен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элемента соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, о т л и ч а ю щ е е .с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен усилитель, второй и третий пассивные элементы, причем второй пас5 039 на выходе устройства, компенсируется благодаря наличию инвертирующего усилителя 10 изменением потенциала на второй обкладке конденсатора 1.

В соответствии с выражением передаточной функции для замкнутого контура регулирования временной дрейф такого устройства описывается выражением

1 сй "аык alUesxl» K dUsvx(» (2) !О

И

К Кос+ Ю(К... P гае †в — временной дрейф выходного

pit напряжения устройства; - А лк" ыкй — временной дрейф выходного

IS напряжения известного устройства при отсутствии о(» ратной связи; — коэффициент передачи прямой цепи контура регулирования, т.е. коэффициент

20 передачи повторителя 4; кoe - коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи контура регулирова25 ния, т.е. коэффициент передачи усилителя 10.

Из выражения (2) следует, что для уменьшения дрейфа устройства значение

К следует выбирать возможно большим.

Однако при этом следует учитывать мак»

30 симальный диапазон выходного напряжения элемента 8 и ожидаемую максимальную величину входного сигнала.

Максимальное значение К находится из выражения (1)

3S ло Вык åõ

К„„„- „(3)

ВХ ннйаК где Ussr „„ — максимальный диапазон выходного напряжения уси- еО лителя;

0« „„ „, — максимальная величина входного сигнала.

Таким образом, если величину К« выбирать больше, чем К«,„лкк,то в некотором ограниченном диапазоне входных сигналов будет иметь место более значительное уменьшение дрейфа в соответствии с выбранным повышенным значением К«. Однако при больших уровнях входных сигналов усилитель 10 будет находиться на отсечке, что приведет к постоянству потенциала на его выходе, а значит и на второй обкладке конденсатора 1, и, следовательно, к пропаданию

SS эффекта компенсации дрейфа. Это обстоятельство следует использовать, когда требуемая точность хранения информации оценивается относительной погрешностью, 86 6 т.е. при больших уровнях входного сигнала допускается большая абсолютная погрешностьй а при малых уровнях - меньшая погрешность.

При этом соответствующим выбором нелинейной (обратно пропорциональной) зависимости Ко от величины входного сигнала достигается обеспечение одинаковой относительной рогрешности устройства во-всем диапазоне входных сигна- лов. Желаемая нелинейная зависимость

K oc f Uax легко реализуется, например, путем кусочно-ломаной аппроксима- ° ции с помощью диодов в цепи отрицатель ной обратной связи усилителя 10. е

Введение усилителя, охваченного цепью отрицательной обратной связи, выгодно отличает предлагаемое запоминающее устройство от известного, так как повышает точность запоминания информации, в особенности при малых входных сигналах, что позволяет расширить сферу его применения, например, испольэовать его в качестве обнулителя, для компенсации дрейфа усилителей, работающих в режиме интегрирования.

При сохранении прежней точности запоминания введение усилителя позволяет уменьшить величину емкости накопительного элемента и снизить требования к входным токам усилитепя.

Кроме того, выход усилителя 10 используют как второй выход устройства с инвертирующей (по отношению к его основному выходу) полярностью, что весьма удобно при построении схем вычислителей.

903.986

7 сивный элемент вкюпочен в цепь обратной связи усилителя, выход которого соединен со второй обкладкой конденсатора, один из выводов третьего пассивного элемента подключен ко входу усилителя, другой вывод третьего пассивного weмента соединен с выходом повторителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

% 424235, кл. Gll С 27/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке % 2631426/18-24, кл. 611 С 27/00, 1978 (прототип).

Составитель А. Воронин

Редактор С. Крупенина Техред М. Надь Корректор A. 1Ьятко

Заказ 134/36 Тираж 623 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