Аналоговое запоминающее устройство
О П И С А Н И Е ()953671
И306РЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советскик
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву Г 809390 (22)Заивлено 16.05. 80 (21) 2925793/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 23 08 82 Бюллетень № 31
Дата опубликования описания 23. 08. 82 (51)M. Кл.
G 11 С 27/00
1Ьоударотеенный квинтет
СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 681 327.66(088.8) (72) Авторы изобретения
B. H.0ñèïoB и Jl. À. Äóáèöêèé
Львовский ордена Ленина политехническйй яно итут:. им. Ленинского комсомола (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Изобретение относится к аналоговой и вычиспительной технике и может быть использовано при построении помехозащищенных аналоговых и аналого-цифровых систем и является дополнительным изобретением.
По основному авт.св. М 809390 аналоговое запоминающее устройство содержит основной усилитель, первый неинвертирующий вход которого соединен через первый ключ с одним из входов устройства и через второй ключ с выходом устройства и выходом дополнительного усилителя, неинвертирующий вход дополнительного усили1 теля соединен с накопительным элементом, например с одной обкладкой конденсатора, и первым инвертирующим входом основного усилителя, другая обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, выход основного усилителя через третий ключ соединен с неинвертирующим входом дополнительного усилителя,инвертиру ющий вход которого подключен через пассивный элемент к выходу основного усилителя, четвертый и пятый ключи, причем второй инвертирующий в>од основного усилителя через четвертый ключ соединен с другим входом устройства и через пятый ключ — с шиной нулевого потенциала и вторым неинвертирующим входом основного усилителя (1 1.
1О
Устройство работает в двух режимах. В режиме выборки замкнутый первый, третий и четвертый ключи. Остальные ключи разомкнуты. Накопительный элемент заряжается до напряжения, соответствующего дифференциальному входному напряжению. В режиме хранения после изменения состояния ключей на противоположное на о выходе устройства воспроизводится мгновенное значение разности напряжений, присутствовавших на входах устройства в режиме выборки.
953671
15 ((К(К Q.)
ВЫХ (.(+К)(g+у К}
Относительная погрешность составит
V -О
SbIX В 6(Х
ЬЫХ 0 (Q0% =ЬЬ(А . +к (1-р) — — Ж9о, (3)
Предположим, что К = 1000, а р- = О, l 55 (десятикратное усиление)
С в : 5 1004 = 0 99- о
3
Известное устройство обладает высокой точностью и помехозащищенностью. Однако в нем не предусмотрена возможность масштабирования входных сигналов. Это вызывает значительные трудности при последующей обработке сигналов низкого уровня, мгновенные значения которых воспроизводятся на выходе устройства .без усиления.
Если, например, далее необходимо 10 преобразовывать сигналы из аналоговой .формы в цифровую, то соответствующий аналого-цифровой преобразователь должен быть расчитан на работу с сигналами низкого уровня.
Введение делителя(или в более общем случае программно-управляемого делителя ) в цепь общей обратной связи устройства хотя и позволяет осуществлять усиление сигналов, од- . 20 нако приводит к резкому увеличению погрешности устройства, обусловленной конечностью коэффициента усиления основного усилителя Чтобы показать это, предположим, что коэф- г5 фициент усиления основного усилителя в разомкнутом состоянии по любой паре входов равен К, коэффициент передачи замкнутого дополнительного усилителя в инвертирующем включении Зо равен единице, а в цепь обще(((обратной связи включен делитель с коэффициентом передачи у . При усилении без погрешности выходное напряжение было бы равно
35 и
8ЬХ Т 0ВХ, (1 где U — мгновенное значение входноВX го напряжения в момент перехода устройства в режим 40 хранения.
С учетом погрешности статизма, обусловленной конечным коэффициентом усиления основного усилителя, реальное выходное напряжение равно 45
Для сравнения отметим, что при — 1 (отсутствие усиления) о ((Вь(х - — 100ф = 0 0001 ф, Цель изобретения — повышение точности устройства, Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство введены управляемый делитель напряжения и цифро-аналоговый преобразователь, первый выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом второго ключа, выходы управляемого делителя напряжения соединены с третьим и четвертым неинвертирующими входами основного усилителя, входы управляемого делителя напряжения и цифро-аналоговогопреобразователя соединены с шинами управления.
На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.
Устройство содержит основной и дополнительный усилители 1 и 2, накопительный элемент, например конденсатор 3, ключи 4-8, цифро-аналоговый преобразователь 9, управляемый делитель 10 напряжения, шину 11 нулевого потенциала, резисторы 12-16, шины 17 управления, неинвертирующие входы
18-22 и инвертирующие входы 23 и 24 усилителя 1.
Цифро-аналоговый преобразователь
9 представляет собой набор параллельно включенных резисторов, кторыа подключаются к шине нулевого потенциала с помощью соответствующих ключей. Управляемый делитель 10 напряжения содержит цепь последовательно включенных резисторов, которые могут шунтироваться при отпирании соответствующих ключей. Переключение ключей осуществляется в зависимости от кода Й((, определяющего необходимый масштаб.
Предложенное устроиство функционирует следующим образом.
При каждом коде N(„ïðåoáðàçoâàòåëü
9 можно расс мат ри вать как не которую эквивалентную проводимость У(„,, а делитель 10 - ка(1 некоторое сопротивление R . Разность напряжений на
При условии к ° p
О =О
ЕЬ!Х с,1,, у К ф (ь л1
1 (6) 35
5 95 367 входе устройства усиливается в уст- j ройстве в коэффициент усиления
Км 1 + ос м где R - сопротивление резистоос. ра 12.
В режиме выборки замкнуты ключи
4,8 и 6, а ключи 5 и 7 разомкнуты.
Конденсатор 3 заряжается до напряжения
К, О = — -u«,(ь) с .1лК, где 0ВХ - входное дифференциальное напряжение; 15
К - коэффициент усиления диф l ференциального напряжения от входов 20 и 24 к выходу разомкнутого усилителя 1; го
К - коэффициент усиления дифференциального напряжения от входов 23 и 19 к выхо- . ду разомкнутого усилителя 1. г5
При переходе в режим хранения состояние ключей изменяется на противоположное. С размыканием ключа 8 напряжение Uo фиксируется на конденсаторе 3. Напряжение на выходе устройства в режиме хранения где 1ь - коэффициент передачи дополнительного усилителя 2 в инвертирующем включении,равный примерно отношению резисторов, подключенных к
его инвертирующему входу. у = (см.формулу 4)
Км
Подставляя (5) и (6), можно найти выходное напряжение. При усилении без погрешности выходное напряжение
45. со ста в ило бы
К =) К,, (9)
ИЬ, -(1.ТК,)(Ä, K ) 10М/-.(10) к
Отношение коэффициентов — 1 приблик зительно равно отношению сопротивлений резисторов, где Й.1 — сопро1 м
Р.1 тивление резистора 13, à R - эквивалентное сопротивление делителя
10. Таким образом, условие (9 ), при выполнении которого обеспечива» ется минимальная погрешность, для любого г. = — = — может быть еыR
"м м полнено выбором соответствующего сопротивления R>.
В предлагаемом устройстве при задании коэффициента К1 путем подключения соответствующего резистора в преобразователе 9 осуществляются переключения в делителе 10, изменяющие Rl„ так, чтобы выполнялось условие (9).
При рассмотрении конкретного примера установлено, что при К1
=1000, ) =01, ф =1. Тогда К г = К1-Э"=
100 и величина погрешности равна: оо -д
ВЫХ (1л0,1 1000)(1 100)
В известном устройстве погрешность составляет 0,93. Равенство
К = может выполняться с некотом й.1 рой погрешностью. Поэтому практически погрешность подгонки сопротивлений резисторов R< R> может сос тавлять единицы процентов.
Предложенное устройство можно сравнить с обычным масштабирующим устройством на основе операционного усилителя. Для такого устройства погрешность onределится
H0 = Ьь1Х gл3 K "вь1х= "м "вх= - "вх i () е 50 Относительная погрешность определяется ВЬ!х Sblx 0 -U 100 (o= 1+К -к„-у (1+7 "1 &)(1 y, ) где К вЂ” коэффициент усиления операционного усилителя — где К - коэффициент М усиления масштабирующего устройства. При К = 1000 и г = О,1, тогда д ОИ Х = 13. При тех же условиях ИЬ|х погрешность в предлагаемом устройстве составит 0,013. Достижение погрешности 0,013 требует применения 953671 в масштабирующем устройстве усилителя с коэффициентом 10<. В предложенном устройстве, так же как и в известном, достигается подавления таких погрешностей применяемых усилителей как напряжение смещения нуля и синфазные ошибки. Возможность масштабирования входных сигналов при малых коэффициентах усиления усилителя 1 позволяет отказаться от применения многокаскадных усилителей, что также благоприятно отражается на быстродействии устройства. Введение в устройство новых элементов позволяет существенно уменьшить погрешность статизма при масштабировании и эффективней использовать его в системах низкого уровня, Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство по авт. св. N 809390, о т л и ВНИИПИ Заказ 6285/78 Тираж 62? Подписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4. ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены управляемый- делитель напряжения и цифро-аналоговый преобразователь, первый выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом второго ключа, выходы управля10 емого делителя напряжения соединены с третьим, и четвертым нейнвертирующими входами основного усилителя, входы управляемого делителя напряжения и цифро-аналогового преобразова15 теля соединены с шинами управления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 809390, кл. G 11 С 27/00, 03.07.78 (прототип), 
