Аналоговое запоминающее устройство
(i ii9383 l 8
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскиа
Социапистичесииа
Республик (6l ) flîïîëíìòåëüíîå н авт. свид-ву (22) За" влено 04. 08. 80 (21) 2967у8/18-24 е орисоединением заявки № (51) М. Кл.
6 11 С 27/00
3Ьвударсткавй кшнитет
СССР ав делам иэабретеиий и отарыткй (23) Прморитет Опубликовано 23. 06. 82. Бюллетень № 23
Дата опубликования описания 23.06.82 (53) УДК 681.327, . 66 (d88, 8) -ч"в;
Л.А.Дубицкий, В.Н.Осипов и М.М.Корытный
° ° °
Львовский ордена Ленина политехнический Институт . им.Ленинского комсомола и Специальное констРуйторскае.. бюро микроэлект оники в и иборост енин (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измеритеЛьной технике и может использоваться в устройствах аналоговой и аналого-. цифровой обработки информации.
Известно аналоговое запоминающее устройство, в котором используется отрицательная обратная связь. .Устройство обладает высокими метрологическими характеристиками благодаря использованию обратных связей как в режиме записи входных напряжений, так и в процессе их хранения (13 .
Недостатком устройства является большая мультипликативная погрешность.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, .со- !о держащее повторитель напряжения, вход которого через первый и второй ключи соединен с входом и выходом устройтва, усилитель и конденсатор, включенный между выходом повторителя напряжения и инвертирующим входом усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход через третий ключ - с его инвертирующим входом (2 ).
С замкнутым первым и третьим клю- . чами устройство находится в режиме выборки. Напряжение на инвертирующем входе усилителя близко к нулю, поскольку неинвертирующий вход соединен с шиной нулевого потенциала.
Конденсатор, включенный между выходом повторителя напряжения и инвертирующим входом усилителя, заряжается до напряжения, близкого к входному.
При этом напряжение на выходе устройства близко к нулю ввиду малого сопротивления замкнутого третьего ключа. При переходе устройства в режим хранения замыкается второй и размыкаются первый и третий ключи.
Муль-гипликативная погрешность воспроизведения, обусловленная коэффи938318 циентом передачи усилителя с ошибкой в коэффициенте передачи повторителя, может составлять значительную величину, которая определяется выражением
a(a)-u
Ь" 0 l3„KQ
d ®= .100 o= 100 о, (1) й(к)
ОЫО P„К, где U < - Hanps>xewwe на входе уст о ройства в момент переключения в режим хранения; коэффициент передачи повторителя;
Kq - коэффициент передачи усилителя.
Недостатком известного устройства является также большая погрешность хранения, обусловленная значительными
zo токами утечки через третий ключ, который в.режиме хранения находится под напряжением, близким к входному.
Переход устройства из режима выборки в режим хранения сопровождается
Б скачкообразным изменением выходного напряжения и требуется значительное время на его установление в пределах заданной точности.
Цель изобретения - повышение точности устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее повторитель напряжения, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения, а другая обкладка первого конденсатора соединена с инвертирующум входом операционного усилителя, s цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен третий ключ, неинвертирующий вход операционного уси- 4> лителя соединен с шиной нулевого потенциала, входы первого и второго ключей являются соответственно sxoдом и выходом устройства, введены второй и третий накопительные элемен- 5в ты, например второй и третий конденсаторы, четвертый и пятый ключи и . 1иффере нциал ь но-диффере нциал ь ный усилитель, первый инвертирующий вход и выход которого соединен со входом второго ключа, выход повторителя напряжения соединен с первым неинвертирующим входом дифференциально"дифференциального усилителя, второй и третий неинвертирующие входы которого соединены с одними обкладками второго и третьего конденсаторов .и с выходами четвертого и пятого ключей,. входы которых соединены с выходом операционного усилителя, другие обкладки второго и третьего конденсаторов, второй и третий инвертирующие входы дифференциальнодифференциального усилителя соединены с шиной нулевого потенциала.
На фиг.l изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - один из вариантов электрического выполнения дифференциально-дифференциального усилителя.
Устройство содержит повторитель 1 напряжения, ключи 2-6, операционный усилитель 7, накопительные элементы, например конденсаторы 8-10, дифференциально-дифференциальный усилитель
11 шину 12 нулевого потенциала,выход 13 и входы 14 и 1 операционного усилителя 7, неинвертирующие входы !618 инвертирующие входы 19-21 усилителя 11.
Усилитель 11 содержит транзисторы
22-39, резисторы 40-60, конденсатор
61 и транзистор 62.
Работа устройства складывается из трех этапов. Состояние ключей,,соответствующее этапам, приведено в таблице.
На первом этапе, в режиме выборки, напряжение на первом конденсаторе 8 равно
uce=i31 usx где U < — напряжение на входе устройства;
Р - коэффициент передачи повторителя 1. Если в качестве повторителя 1 напряжения используется усилитель с коэффициентом передачи К, охваченный стопроцентной обратной связью, тогда
К и . (3)
На входах 17 и 18 усилителя 11, представляющего собой дифференциальнодифференциальный усилитель, присутствует напряжение, близкое к нулю.
Поэтому UC q — — UC = О, где U cg — наЬ пряжение на конденсаторе 9, UC — напряжение на.конденсаторе 10. Разность напряжений между входами 18, 21 и 17 и 20, а значит и между входами 16 и 19 также близка к нулю.
38318 6 где lj „ - напряжение на входе уст" ройства в момент перехода к второму этапу;
К - коэффициент передачи уси1
S лителя 7; с
K((К"(- ко ффициенты передачи ра3(3 зомкнутого усилителя ll от входов 18, 21 и )Ь, 19 к выходу устройства.
16 Напряжение на конденсаторе 9, как и на первом этапе, Ос О.
На третьем этапе, в режиме хранения, напряжение на выходе устройства устанавливается равным
os )x -"Sxo
rAe K> - коэффициент передачи разомкнутого усилителя 11 от входов 17, 20 к выходу устройства.
С целью упрощения последнего выражения примем, что коэффициент передачи замкнутого усилителя 11 по (любому из входов равен единице, т.е. 25
К К" KN
1+КО +Kg 1+К З тогда выражение для выходного напря- 5в жения перепишется следующим образом ф.,- К ()3 . К(+ ((- (Ь,,)
Вых Ьхо ц
Из формулы (6 ) с учетом формулы (3) можно найти погрешность устройства - p„ (")="ВХ О „-К +(13„) Q.
Д (К)= 00 /О 1(1 ЧЬ,S ь„.к „-к ) Из .выражений (1 ) и (7 ) следует, что погрешности, обусловленные конечностью коэффициента передачи усилителя 7 и отличием коэффициента передачи 1 от единицы значительно меньше, чем в известном устройстве.
Из числового примера установлено, что при (3 = 0,9; К = 10 погрешность
В i
5 9
Но на входе 16 усилителя 11 присут-, ствует напряжение, близкое к входному, поэтому такое же напряжение присутствует на входе 19 усилителя
11 на выходе устройства.
На втором этапе напряжение, при-сутствующее на конденсаторе 8, запоминается. Конденсатор 10 заряжается до напряжечия, которое по величине близко к нулю для известного устройства может быть найдеца из выражения (1) д"(К) = 0,9 10 Для предлагаемого устройства та же погрешность может быть рассчитана по формуле (71 109 10 е((к)=1 I -1оо=ори.. <-О,9 » Даже при значительных отличиях коэффициента передачи повторителя 1 от единицы и малом коэффициенте передачи усилителя 7 возможно достижение высокой точности. При этом возможно применение повторителя напряжения, выполненного по разомкнутой схеме, обладающей максимальным быстродействием, и широкополосных усилителей с малым коэффициентом передачи, что позволяет повысить быстродействие устройства. В устройстве также уменьшена погрешность, обусловленная зарядом конденсатора о токами утечки, так как ключ 4 в режиме хранения находится под нулевым напряжением. Введение дополнительных конденсаторов не требует увеличения выходного тока усилителя 7 в режиме выборки, в указанном режиме эти конденсаторы практически не заряжаются, В предалагаемом устройстве, в от-: личие от известного, на любом этапе работы отсутствуют значительные изменения выходного напряжения, что снижает время его установления в пределах заданной точности. Ключи Этап 2,4,5,6 Режим выборки 2,4,5 2,4,6 3, 6 Промежуточный 3. 5 Режим хранения замкнутые разомкнутые Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее повторитель напряжения, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения, а другая обкладка первого с конденсатора соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен третий ключ, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, входы первого и второго ключей являются соответственно входом и выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точнос— ти устройства, в него введены втоpoii и третий накопительные элементы, В 35 например второй и третий конденсаторы, четвертый и пятый ключи и дифференциально-дифференциальный усилитель, первый инвертирующий вход и выход ко-. торого соединены со входом второго ° ключа, выход повторителя напряжения соединен с первым неинвертирующим входом дифференциально-дифференциального усилителя, второй и третий неинвертирующие входы которого соединены соответственно с одними обкладками второго и третьего конденсаторов и с выходами четвертого и пятого ключей, входы которых соединены с выходом операицонного усилителя, другие обкладки второго и третьего конденсаторов, второй и третий инвертирующие входы дифференциальнодифференциального усилителя соединены с шиной нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Ю 3469112, кл. 97 (В ) опублик. 1969. 2. Патет США У 40669Т9, кл. 307-353, опублик. 1978 (протоТНп).
