Аналоговое запоминающее устройство

 

(72) Автор изобретения йл

j ж

1

1 1

М

В. Н. COKOJlOB (7l} Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к цифровым системам связи, системам сбора информации, вычислительной технике и электроизмерениям.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее усилитель, ключи, накопительные конденсаторы и элементы коррекции статической погрешности 11.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит входной усилитель, один из входов которого является входом устройства, другой подключен к выходу усилителя-инвертора, на конительный конденсатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала, другая обкладка подключена к входу выходного уси- 2о лителя, выход которого является вы" ходом устройства, и через ключ к выходу входного усилителя, демодулятор, вход которого подключен к выходу выходного усилителя, и сумматор, один из входов которого подключен к входу устройства, другой вход подключен к выходу демодулятора, а выход подключен к входу усилителяинвертора. В этом устройстве дрейф основного канала, включающего в себя входной усилитель, электронный ключ, запоминающий конденсатор и выходной усилитель, уменьшается в число раз, приблизительно равное коэффициенту усиления инвертирующего усилителя j2).

К недостаткам известных устройств следует отнести следующие ограничивающие точность погрешности: погрешность в режиме хранения за счет перезаряда запоминающего устройства конденсатора входным информационным сигналом, погрешность переключения в режим хранения, погрешности, вызываемые импульсными помехами по цепям питания и импульсными наводками

3 94215 на сигнальные цепи; погрешности, вызываемые нелинейностью входного усилителя, ключа и выходного усилителя.

Величина погрешности в режиме хранения за счет перезаряда запоминающего конденсатора входным сигналом определяется величиной паразитной емкости закрытого ключа, а также скоростью изменения сигнала. Эта ошибка может быть значительной в io быстродействующих аналоговых запоминающих устройствах (A3J) .

В указанных устройствах для получения малой ошибки повторения входного сигнала в режиме записи выбирают малую величину постоянной времени заряда запоминающего конденсатора. Величины R и С составляют обыч но десятые доли единицы ом и единицы десятки пикофарад. В этих условиях; величина паразитной емкости даже наиболее быстродействующих ключей, построенных на быстродействующих импульсных диодах, сравнима по величине с емкостью запоминающего конден- 25 сатора. Образующийся емкостный делитель из паразитной емкости ключа и емкости запоминающего конденсатора является причиной ошибки АЗУ в режиме хранения. Погрешность переключения в режим хранения определяется главным образом, прохождением фронта сигнала переключения ключа через паразитную емкость ключа на емкость запоминающего конденсатора.

Цель изобретения — повышение точности устройства.

Поставленная цель доСтигается тем, что в аналоговое устройство (АЗУ), содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен с выходом инвертора, сумматор, первый вход которого является входом устройства, выход сумматора подключен к входу ин45 вертора, демодулятор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый выход первого усилителя сое" динен с входом первого ключа, первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок ко- торого соединена с выходом первого ключа и с первым входом второго усилителя, выход которого является выходом устройстве, другая обкладка пер" ваго конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, вход демодулятора соединен с выходом второго усилителя, введены фильтр высокой час3 4 тоты, второй., третий и четвертый накопительные элементы, например конденсаторы, и второй ключ, вход которого соединен с вторым выходом первого усилителя, выход второго ключа соединен с вторым входом второго усилителя и с одной из обкладок второго конденсатора другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, одни из обкладок .третьего и четвертого конденсаторов соединены соответственно с выходами первого усилителя, другие обкладки третьего,и четвертого конденсаторов соединены соответственно с входами второго усилиеля, вход фильтра высокой частоты соединен с первым входом сумматора, выход фильтра высокой частоты соединен с другим входом первого усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит фильтр 1 высокой частоты, усилители 2 и 3, клю- . чи 4 и 5, накопительные элементы, например конденсаторы 6-9, демодулятор 10, сумматор 11, инвертор 12 и шину 13 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал,.например полный сигнал цветного вещательного телевидения, с входа устройства через фильтр 1 поступает на усилитель 2.

Усилитель 2 имеет два выхода, сигналы на которых противофазны и имеют одинаковый размах, выходные сопротивления выходов равны друг другу.

C выходов усилителя 2 сигнал передается по двум одинаковым каналам.

Сигнал первого канала проходит по цепи:первый выход усилителя 2, первый ключ 4, конденсатор 6, первый вход усилителя 3. Сигнал второго канала проходит по цепи второй выход усилителя 2, ключ 5, конденсатор 7 второй вход усилителя 3.

Разность сигналов. каналов усиливается усилителем 3 и поступает на выход устройства.

Устройство имеет следующие режимы работы.

Режим переключения из стадии запоминания сигнала в режим хранения. Погрешность устройства в этом режиме определяется, главным образом, прохождением фронта сигнала переключения ключей 4 и 5 через

942153

1О

5 паразитные емкости этих ключей на емкости соответственно конденсаторов би7.

В случае, если ключи 4 и 5 управляются одним и тем же сигналом, т.е. одновременно размыкаются и замыкаются, то нежелательные переходные процессы, вызываемые прохождением фронта сигнала переключения, будут восприниматься усилителем 3 как синфазная помеха и будут ослаблены на выходе устройства тем больше, чем более идентичны каналы и чем больше коэффициент ослабления синфазных напряжений усилителя 3.

Режим хранения. В этом режиме одновременно размыкаются ключи 4 и 5.

При отсутствии конденсатора 8 заряд на конденсаторе 6 не сохранялся бы вследствие перезаряда конденсатора 6 входным сигналом, имеющимся на пер вом выходе усилителя 2, через паразитную емкость ключа 4. Аналогично при отсутствии конденсатора 9 заряд на конденсаторе 7 не сохранялся бы вследствие перезаряда конденсатора

7 входным сигналом, имеющимся на втором выходе усилителя 2, через паразитную емкость ключа 5. Величина ошибки тем больше, чем больше величины паразитных емкостей ключей

4 и, 5 и чем выше скорость изменения, входного сигнала. уменьшение погрешности, вызываемой паразитной емкостью ключа 4, достигается в устройстве за счет введения конденсатора 8, на который подается сигнал второго канала, противофазный сигналу первого канала, в цепь которого включен ключ 4. Если

:величина компенсирующей емкости равна величине паразитной емкости ключа

4, то ошибка может быть исключена.

Аналогично уменьшение погрешности . вызываемой паразитной емкостью ключа 5, достигается за счет введения конденсатора 9, на который подается. сигнал первого канала. Полная компенсация достигается при равенстве емкостей компенсирующей и паразитной, Режим записи. В этом режиме одновременно замыкаются ключи 4 и 5. Конденсатор 6 заряжается через замкнутый ключ 4 током первого выхода усилителя 2. Конденсатор 7 заряжается через замкнутый ключ 5 током второго выхода усилителя 2 и через конденсатор 9.током перврго выхода усилителя 2.

Наличие дополнительной, по сравнению с известным устройством, цепи заряда конденсатора 6 через конденсатор 8 и конденсатор 7, а также через конденсатор 9 приводит к увеличению ошибки повторения на конденсаторе 6 выходного напряжения первого выхода .усилителя 2 и на конденсаторе 7 напряжения второго выхода усилителя 2.

Эти ошибки приводят K дополнительным линейным искажениям преобразуемого сигнала. Для компенсации этих искажений включен фильтр 1. фильтр l может быть выполнен на пассивных элементах и поэтому не вносит погрешностей устройства за счет дрейфа.

Во всех режимах работы устройства усилитель 3 усиливает только разность

20 напряжений, имеющихся на конденсаторах 6 и 9 в параллельных каналах и поэтому импульсные помехи по цепям питания и импульсные наводки на сигнальные цепи в значительно меньшей степени, чем в одноканальном варианте, сказываются на выходном сигнале устройства. Степень компенсации этих помех зависит от симметричности схемы, т.е. от симметричности

Зо конструкции и степени идентичности .элементов в параллельных каналах прохождения сигнала. При полной симметричности схемы степень подавления вышеперечисленных помех будет определяться коэффициентом подавления синфазных составляющих усилителя 3.

В предлагаемом устройстве на выходе усилителя 3 происходит компенсация четных гармоник, вносимых элементами параллельных каналов (усилительными элементами усилителя 2, элементами ключей 4 и 5 и усилительными элементами усилителя 3).

Таким образом, в предлагаемом устройстве удается значительно уменьшить нелинейные искажения преобразуемого сигнала.

Фйльтр 1, усилитель 2, ключи 4 и 5, усилитель 3 составляют основной канал прохождения сигнала.

Демодулятор l0, сумматор 11 и инвертор l2 составляют дополнительный канал компенсации дрейфа (напряжения смещения), работа которого аналогична работе известного устройства.:

Выходной сигнал с выхода устройства поступает на демодулятор 10, . который восстанавливает первоначальную форму исходного входного сигнала.

7 942153

На сумматор 11 поступают два curi нала, сдвинутые по фазе на 180, с входа устройства и с выхода демодулятора 10, имеющие при отсутствии дрейфа одинаковые уровни. Сумматор

11 суммирует входные сигналы и выделяет сигнал, пропорциональный только напряжению смещения. Этот сигнал усиливается и инвертируется инвертором 12 и подается как корректирующий дрейф сигнал; на прямой вход усилителя 2.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной по сравнению с известным точностью за счет уменьшения погрешности, вызываемой ошибкой перезаряда конденсаторов через паразитную емкость закрытого ключа информационным сигналом в режиме хранения, уменьшения погрешности переключения в режим хранения, уменьшения погрешностей, вызываемых импульсными помехами по цепям электропитания и импульсными наводками на сигнальные цепи, уменьшеНия погрешности, вызываемой нелинейностью первого усилителя, ключей и второго усилителя.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен с выходом инвертора, сумматор, первый вход которого является входом устройства, выход сумматора подключен к входу инвертора, демодулятор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый выход первого усилителя соединен с входом первого ключа, первый

5 !

О

ЗО накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого ключа и С первым входом второго усилителя, выход которого является выходом устройства, другая обкладка первого конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, вход демодулятора соединен с выходом второго усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены фильтр высокой частоты, второй, третий и четвертый накопительные элементы, например конденсаторы, и второй ключ, вход которого соединен с вторым выходом первого усилителя, выход второго ключа соединен с вторым входом второго усилителя и с одной из о6кладок второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, одни из обкладок третьего и четвертого конден" саторов соединены соответственно с выходами первого усилителя, другие обкладки третьего и четвертого конденсаторов соединены соответственно с входами второго усилителя, вход фильтра высокой частоты соединен с первым входом сумматора, выход фильтра высокой частоты соединен с другим входом первого усилителя.

ИстОчники инфОрмации, принятые во внимание при экспертизе J. Бахтиаров Г. Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. И., "Советское радио", 1980, с. 122"153.

2. Авторское свидетельство СССР и 756485, кл. G 11 С 27/00, 1978 (прототип).

942153

Составитель А. 8оронин

Редактор С. Крупенина Техред A.. Бабинец Корректор Г. Огар

Заказ 4853/46 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного коиитета СССР по делан изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,. Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4