Аналоговое запоминающее устройство

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.12 ° 80 (21) 3215916/18-24 )$1) М. КП.З

G 11 С 27/00 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1507.82. Бюллетень Мо26 ($3} УДК 681. 327.66 (088. 8) Дата опубликования описани я 15. 07. 82 (72) Авторы изобретения

О С. AHztpeeB и М.М. KopHTHbIA (71) Заявитель (54 ) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНИОЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике и может использоваться в аналого"цифровых преобразователях, системах сбора данных, измерительных устройствах и устройствах автоматики и телемеханики.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый и второй усилители, ключи и накопительный элемент, гапример конденсатор, вклю-. ченный через ключ между выходом первого усилителя и шиной нулевого потенциала (1).

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная прохождением части сигнала управления ключом на накопительный элемент. Поскольку к ключу, связывающему накопительный элемент с выходом усилителя, прикладывается входное напряжение, от величины которого изменяются параметры ключа, то погрешность от прохождения сигнала управления зависит от входного сигна- 25 ла и изменяется как и входной сигнал непредсказуемо, .что значительно затрудняет ее компенсацию.

Известны устройства, s которых погрешность от прохождения сигналов 30 управления не зависит от входного сигнала, поскольку ключ работает под неизменным, например нулевым, напряжением.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый и второй усилители, вход первого усилителя соединен с выходами первого и второго ключей, входы которых подключены соответственно к входу устройства и объединенным выходу устройства и выходу второго усилителя, соединенного первым входом с шиной нулевого потенциала, а вторым входом - с входом третьего ключа, выход третьего ключа соединен с выходом устройства, и накопительный элемент, например конденсатор, включенный между выходом первого и втосым входом второго усилителя. С замкнутыми первым и третьим ключами устройство работает в режиме выборки.

При значительном коэффициенте передачи второго усилителя разность напряжения на его входах всегда близка к нулю. Первый вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потен-. циала, поэтому на одной обкладке конденсатора и на выходе устройства, 943851 подключенным к второму входу второго усилителя, напряжение близко к нулю.

При единичном коэффициенте передачи первого усилителя на другой обкладке конденсатора отслеживается входное напряжение. При изменении состояния ключей на противоположное устройство переходит в режим хранения, а выходное напряжение скачком изменяется от нулевого до входного в момент .переключения устройства. Вход третьего 10 ключа продолжает оставаться под напряжением, близким к нулевому, поэтому погрешность прохождения сигналов управления ключом по отношению к шине нулевого потенциала не зависит от )5 уровня входного сигнала и величина неизменная (2).

Однако выход третьего ключа соединен с выходом, устройства и через проходную емкость ключа проникает часТь скачка выходного напряжения, определяемая урОвнем входного сигнала. Эта составляющая погрешность устройства изменяется произвольным способом и снижает точность устройства.

Поскольку в режиме хранения третий ключ работает под входным напряжением, точность хранения является низкой из-за утечек токов через этот ключ и перезаряда ими накопительного элемента. Помимо этого скачок напряжения на выходе устройства приводит к значительным переходным процессам и большому времени установления выходного напряжения в пределах заданной точности, что означает низкое быстродействие известной схемы.

Целью изобретения являестя повышение точности и быстродействия устройства. 40

Поставленная цель достигается тем, что в ус-,ройство, содержащее первый усилнтель, вход которого соединен с . выходами первого и второго ключей, вход первого ключа является входом 45 устройства, вход второго ключа соединен с выходом второго усилителя и является выходом устройства, накопительный элемент,„например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого усилителя, другая обмотка конденсатора соединена с первым входом второго усилителя„ второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, третий ключ, вход которого соединен с первым входом второго усилителя, введен третий усилитель, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей, вьход третьего усилителя соединен со входом третьего 60 ключа.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Аналоговое запоминающее устройство содержит усилители 1-3, накопительный 65 элемент, например конденсатор 4, ключи 5-7 и шину 8 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

С замкнутыми ключами 5 и 7 и разомкнутым ключом 6 схема находится в режиме выборки ° При значительном коэффициенте передачи усилителя 2 разность напряжений на его входах всегда близка к нулю. Первый вход усилителя 2 подключен к шине нулевого потенциала, следовательно, напряжение близко к нулю на втором его входе и на соединенных с этим входом .выходе усилителя 3 и одной обкладке конденсатора 4.

При единичном коэффициенте передачи усилителя 1 напряжение на другой обкладке конденсатора 4 отслеживается близким к входному. Напряжение на конденсаторе 4 определяется выражением

А1(3+AzА>tA>) 4 "Ьых„"ЗЫХ " вх о1), А, А,, - е " " е, Ой ФА2АЪ 1ФА2АЪ где цех - напряжение на входе устройства;

13 ц — выходные напряжения с соответственно усиливых вых телей 1 и 3р рог оз напр усилителей 1,2 и 3 соответственно;

A„ A А - коэффициенты передачи усилителей 1,2 и 3 соответственно.

При единичном коэффициенте передачи усилителя 3 его выходное напряжение является разностью напряжений, присутствующих на его входе. Поскольку выходное напряжение усилителя 3 близко к нулю, а напряжение на первом его входе, подключенном к выходу первого усилителя, близко, к входному, будут близкими к входному напряжения на его втором входе и на соединенном с вторым входом усилителя 3 выходе устройства. Таким образом, в режиме выборки напряжение на выходе устройства отслеживается весьма близким к напряжению на входе устройства.

При изменении состояния ключей устройства на противоположное последнее переходит в режим храненияВ момент переключения напряжение на конденсаторе 4 станет равным

1 Д (+АгАъд ) ьхо о / 4+ А А (2)

Š— " — -е

OLЬА1АЪ Oэ +AЗАЗ где() — напряжение ыа входе устройВХО ства в момент переключения в режим хранения.

Через замкнутый ключ б устройство в режиме хранения охватывается конту943851 ром стабилизирующей обратной связи.

Напряжение на выходе устройства становится равным д .6 д А е А (3)

В@Хо ео (+A A 5 (+А,А О1 (+А1А х

Последнее выражение с учетом (2) примет следующий вид: l0

ым а

"аь.о ". И,Д„А,)(.А.Д,) - о, ((.А.А.К1,Д...)+Е А Е АРА (4) о с;г н тк;

Отсюда можно найти погрешности устройства при А Я A =1; А>у> 1

b = Ь (А)+а (Со1) + d (Ro) ь((о 7; (5)

/ 3-А1

d(A) ()зхо ()Выхo ьхо (б)

Ь(Е„) =Е„А (7) d((-o) =

Из (5 ) — (8) видно, что погрешность коэффициента передачи устройства значительно меньше, чем погрешности передачи отдельно взятых усилителей, а погрешности, определяемые напряже- 30 ниями смещения усилителей и их нестабильностями (температурными, временными от нестабильностей напряжения питания и т.д. ) практически полностью устраняются. 35

Выражение (4) показывает высокую верность воспроизведения напряжения, присутствовавшего на входе устройства в момент переключения в режим хранения. Поскольку при этом на выходе

I устройства уже присутствовало напряжение, незначительно отличающееся от входного, то при переключении устройства в режим хранения отсутствуют сколько-нибудь значительные изменения напряжения как на выходе устрой- 45 ства, так и на входе усилителя 1.

Следовательно, отсутствует скачок выходного напряжения и переходные процессы, имевшие место в известном устройстве, отсутствуют, таким обра- 50 збм, и составляющие погрешности вызываемых ими. Не требуется дополнительное. время на установление выходного напряжения в пределах заданной точности и быстродействие предлага- 55 емого превышает быстродействие известного устройства. Поскольку в режиме хранения не происходит изменений напряжения на выходе устройства и входе первого усилителя, не проис- 60 ходит изменения напряжений на входах усилителя 3 и его выходное напряжение остается близким к нулевому. Продолжает оставаться близким к нулевому напряжение на втором входе усилителя 2, поскольку его первый вход постоянно подключен к шине нулевого потенциала. Таким образом, на входе и выходе ключа 7 напряжения близки к нулю, поэтому отсутствуют токи утечки через этот ключ и перезаряд конденсатора 4. В результате того, что в режиме выборки и в режиме хранения ключ 7 находится под близким к нулю и не .зависящим от входного сигнала напряжения, то погрешность от прохождения части управляющего ключом 7 напряжения на накопительный элемент 7 есть величина постоянная и не зависящая от уровня входного сигнала, следовательно, она легко может быть скомпенсиДована, например, балансировкой усилителя 2. Более того, нулевые напряжения на ключе 7 позволяют использовать в его качестве токовый ключ. При этом упрощается схема управления ключами за счет отсутствия в ее составе схем слежения за уровнем входного сигнала и сложных устройств динамической компенсации погрешности из-за пролезания на накопительный элемент 4 части напряжения управления.

Таким образом, в предложенном устройстве достигается значительное повышение точности и быстродействия.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее:устройство, содержащее первый усилитель, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, вход первого ключа является входом устройства, вход второго ключа соединен с выходом второго усилителя и является выходом устройства, накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого усилителя, другая обкладка конденсатора соединена с первым входом второго усилителя, второй вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, третий ключ, вход которого соединен с первым входом второго усилителя, отличающее с я тем, что, с целью повыаения точности и быстродействия устройства, в @его введен третий усилитель, входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей, выход третьего усилителя соединен со входом третьего ключа.

Источники информации, принятые =во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 482815, кл. С 11 С 27/00, 1975.

2. Патент США 9 4066919, кл. 307-353, опублик. 1978 (прототип).

943851

Составитель A. Воронин

Техред М. Рейвес Корректор М. лароши

Редактор М. Петрова

Заказ 51 Ы/6 3

Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4