Аналоговое запоминающее устройство

 

изобретения.Львовский ордена Ленина политехнически институт им. Ленинского комсомола (7!) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике, предназначено для запоминания мгновенных значений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известно прецизионное аналоговое запоминающее устройство, содержащее операционные усилители, ключи, конденсатор, в котором обеспечивается коррекция погрешностей, вносимых операционными усилителями (1 1.

Однако данное устройство обладает недостаточно высоким быстродействием.

Наиболее близким к предлагаемому 1 по технической сущности является ана" логовое запоминающее устройство, которое содержит основной (первый) усилитель, дополнительный (втррой) усилитель, накопительный элемент, напри- о мер конденсатор памяти, первый, второй и третий ключи, причем первый и второй ключи соединяют соответственно вход и выход устройства с первым инвертирующим входом основного (первого) усилителя, выход которого через резистор подключен к инвертирующему входу дополнительного (второго) усилителя, соединенного выходом через резистор с его инвертирующим входом, вспомогательный (третий) усилитель, подключенный неинвертирующим входом к шине нулевого потенциала, а инвертирующим входом через третий ключк выходу основного (первого) усилителя.и непосредственно к одной обкладке конденсатора памяти, другая обкладка которого подключена к выходу вспомогательного (третьего) усилителя, неинвертирующему входу основного (первого) усилителя и через резистор к инвертирующему входу дополнительного (второго) усилителя.

Устройство находится в режиме вы" борки при замкнутых первом и третьем ключах. Конденсатор памяти заряжается

3 966749 ф до напряжения близкого к входному. По" щими входами второго усилителя, вто" сле размыкания первого и третьего клю- рой неинвертирующий вход первого усичей и замыкания второго ключа устрой- лителя соединен с одной из обкладок ство переходит в режим хранения, при конденсатора,.с первым инвертирующим котором на его выходе воспроизводится з входом повторителя напряжения и с вхопостоянное напряжение, равное мгновен- дом третьего ключа, выход которого соному значению входного в момент пере- единен с первым инвертирующим входом ключения устройства. В устройстве обес- первого усилителя и с шиной нулевого печивается коррекция погрешностей, вно- потенциала, другая обкладка конденсасимых усилителями, а также существен- 10 тора соединена с вторым инвертируюно уменьшены погрешности, возникающие щим входом и с выходом первого усилипри переключении третьего ключа, по- теля.и с первым неинвертирующим вхоскольку последний в обоих режимах по дом повторителя напряжения, второй входу и выходу остается под напряже- неинвертирующий вход которого соединием, близким к нулю (2j. !й нен с шиной нулевого потенциала, а

Однако известное устройство обла- второй инвертирующий вход - с неинвердает недостаточным быстродействием. тирующими входами второго усилителя.

В режиме выборки отрицательная обрат- На чертеже представлена функцио" ная связь охватывает основной (пер- нальная схема предложенного устройствый) и вспомогательный (третий) уси щ ва.

Артель одновременно. Результирующая Устройство содержит усилители 1 и амплитУДно-частотнаЯ характеристика 2, накопительный элемент, например и качество переходного процесса в Ре- конденсатор 3, ключи 4-6, повторитель жиме выборки определяются свойствами мапряжения, шину 8 нулевого потенобоих усилителей, что приводит к боль- циала, неинвертирующие входы 9 и 1О шой инерционности устройства в указан- и инвертирующие входы 11 и 12 усилином режиме. Основной (первый) усили- теля 1, неинвертирующие 13 и 14 и интель при этом должен корректироваться вертирующие входы 15 и l6 усилителя независимо от вспомэгательного (треть" 2, неинвертирующий вход 17 и инверet-o), поскольку в режиме хранения он тирующий вход 18 повторителя 7.

30 совместно с дополнительным (вторым) Предложенное устройство функциониусилителем включается в другой контур. Рует следующим образом.

Последовательное включение двух усили- В режиме выборки входного сигнала телей (основного и вспомогательного) замкнуты ключи 4 и 6, ключ 5 разомкприводит к снижению быстродействия нут. Входное напряжение через эамкнуустройства. Это, в частности, выража- з тый ключ 4 поступает на вход 9 усилиется в увеличении времени выборки, теля 1. Усилитель 1, представляющий уменьшении максимально допустимой час- .собой дифференциально-дифференциальтоты входного сигнала. ный усилитель, обеспечивает усиление

Цель изобретения - повышение быст- напряжений, приложенных к парам вхородействия устройства. . дов 9 и 11 и 12 и 10. При замкнутом

Поставленная цель достигается тем, ключе 6 образуется цепь заряда кончто в аналоговое запоминающее устрой- денсатора 3 с выхода усилителя 1, охство, содержащее первый усилитель, пер- ваченного отрицательной обратной свявый неинвертирующий вход которого со- зью. Если коэффициенты усиления по единен с выходами первого и второго

4S парам входов 9 и 11 и 12

11 12 и 10 и иблиP ключей, вход первого ключа является зительно равны, то конденсатор 3 завходом устройства, второй усилитель, ряжается до напряжения, близкого к выход которого является выходом уст- входному. Падение напряжения на сопройства и соединен с входом второго ротивлении замкнутого ключа 6 близко ключа, выход первого усилителя соеди- в к нулю и не усиливается, поскольку нен с первым инвертирующим входом вто- приложено к входам 12 и 10 усилителя рого усилителя, второй инвертирующий 1 синфаэно. Отличие напряжений, привход которого соединен с входом вто- ложенных к входам 15 и l3 усилителя 2, . рого ключа, накопительный элемент, на- незначительно, так как повторитель 7 пример конденсатор, третий ключ, шину при замкнутом ключе 6 фактически понулевого потенциала, введен повтори- вторяет напряжение, присутствующее на тель напряжения, выход которого сое- выходе усилителя 1. Разность напряжединен с первым и вторым неинвертирую- ний на входах 13 и 15 усилителя 2 бли966749 зка к нулю, следовательно, близка к нулю разность напряжений на входах 14 и 18 усилителя 2, охваченного отрицательной обратной связью. Это приводит к тому, что напряжение на выходе уст- 5 ройства незначительно отличается от входного.

При размыкании ключей 4 и 6 и замыкании ключа 5 устройство переходит в режим хранения. Обратная связь, ох- 1О ватывающая усилитель 1 с выхода на

его инвертирующий вход 12, в данном режиме не действует, поскольку всякое изменение напряжения на выходе усилителя 1 прикладывается одновременно к 15 его инвертирующему входу 12 и к неинвертирующему входу 10. Напряжение на конденсаторе 3 после размыкания ключа

6 продолжает сохраняться, так как, если входы 10 и 18 соответственно уси- рр лителя 1 и- повторителя 7 высокоомные, а ключ 6 разомкнут, то в устройстве все возможные цепч разряда имеют весьма большие постоянные времени. Напряжение на вл ходе усилителя 1 изменяет- р5 ся незначительно ввиду действия отрицательной обратной связи, охватывающей устройство через замкнутый ключ

5. На(выходе усилителя 1 возникает положительное приращение напряжения, на Зв выходе повторителя 7 напряжение практически не изменяется, так как повторитель 7 не реагирует на синфазный сигнал. Усилитель 2 при неизменном сигнале на входах 13 и 14 представляет собой инвертор. Приращение напряжения на входе 15 усилителя 2 инвертируется, а затем усиливается усилителем 1, который вырабатывает на выходе сигнал, противоположный возмущению. Если напряжение на выходе усилителя 1 при переходе в режим хранения изменяется незначительно, а конденсатор 3, как показано, сохраняет свой заряд, то ключ 6 в режиме хранения оказывается под напряжением, близким к нулю. Так же как и в известном уст ройстве, это позволяет минимизировать погрешности переключения и погрешности связанные с разрядом конденсатора

У

5О

3. Таким образом, при переходе в режим хранения конденсатор 3 сохраняет свой заряд, а на выходе устройства воспроизводится постоянное напряжение, равное мгновенному значению входного э в момент переключения устроиства. Повторитель 7 напряжения в режиме выборки не включен в цепь заряда конденсатора 3 и не влияет на быстродействие устройства. К нему также не предъявляются жесткие требования по точности, так как его погрешности подавляются в режиме хранения примерно в

Кl/2 раэ, где Кl — коэффициент усиления усилителя 1 по парам входов 9 и 11.

Предложенное устройство по сравнению с известным обладает более высоким быстродействием, что достигается путем исключения вспомогательного (третьего) усилителя из контура отрицательной обратной связи, охватывающей усилитель. в режиме выборки. Исключение вспомогательного (третьего) усилителя, сОдержащего, по меньшей мере, два каскада, исходя только из необходимости согласования уровней напряжений на его входе и выходе, позволяет существенно улучшить амплитудно-частотную характеристику устройства и качество переходного процесса в режиме выборки. Это выражается в уменьшении времени выборки и увеличении максимально допустимой частоТы входного сигнала при заданных динамических погрешностях.

Технико-экономический эффект от использования предложенного устройства выражается в увеличении быстродействия при сохранении высокой точности.

Применение предложенного устройства в аналого-цифровом канале ввода в ЦВМ позволяет повысить производительность канала, т. е. количество информации, передаваемой в единицу времени. формула изобретения

Аналоговое .запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, первый неинвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, вход первого ключа является входом устройства, второй усилитель, выход которого лвляется выходом устроиства и соединен с входом второго ключа, выход первого усилителя соединен с первым инвертирующим входом второго усилителя, .второй инвертирующий вход которого соединен с входом ключа, накопительный элемент, например конденсатор, третий ключ, шину нулевого потенциала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с,целью повышения быстродействия устройства, в него введен повторитель напряжения, выход которого соединен с первом и вторым неинвертирующими

7 966749 8 входами второго усилителя, второй не- инвертирующий вход которого соединен инвертирующий вход первого усилителя с шиной нулевого потенциала, а. второй соединен с одним из обкладок конден- инвертирующий вход - с неинвертируюсатора, с первым инвертирующим входом щими входами второго усилителя. повторителя и с входом третьего клю- Источники информации, ча, выход которого соединен с первым принятые. во внимание при эксйертизе инвертирующим входом первого усилите- 1. Патент США N 3469112, ля и с шиной нулевого потенциала, кл. G 11 С 27/00, опублик. 1969. другая обкладка конденсатора соедине-. 2. Авторское свидетельство СССР на с вторым инвертирующим входом и с 1î 11 611256, кл. G 11 С 27/ОО, 1976 (провыходом первого усилителя, второй не- тотип).

Составитель А. Воронин

Техред З,Палий Корректор Г. Огар

Редактор К. Волощук

Тираж 622 Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7851/69 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4