Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1983 года по МПК G11C27/00 

2. Устройство по п. 1, о т л- и чающееся тем, что преобразователь напряжение - напряжение содержит операционные усилители, мостовые диодные схемы и пассивные элементы на резисторах, причем входы каждогооперационного усилителя со. с первой диагональю каждой мостовой диодной схемы, первые выводы каждых первого и второго регистров соединены с второй диагональю каждой мостовой диодной схемы, выход каждого операционного усилителя соединён с первым входом последующего операционного усилителя, первый вход

первого операционного усилителя является первым входом преобразователя напряжение - напряжение, выход по; следнего операцио.нного усилителя является выходом преобразователя напряжение - напряжение/ вторые выводы каждого Первого и второго резисторов являются вторым и третьим входами преобразователя напряжение - напряжение, первый вывод Каждого третьего резистора соединел с вторым входом каждого операционного усилителя, второй вывод каждого третьего резистора соединен с шиной нулевого потенциала.

1. АНАЛОГОЕЮЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее интегратор, выход которого соединен с первым входом преобразовЛеля йапряжение напряжение,, вход интегр тора соединен с вйходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряжение напряжение соединены соответственно с цшнами питания, выход интегратора. является выходбм устройства, и шину нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью упрощения, оно содержит нульторган, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, первый вход нуль-органа соеда1нен с выходом преобразователя напряжение - напряжение, второй вход нуль-органа соединен с ишной н лево- го потенциала. . сл 4 4 1:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения анаоговых запоминающих устройств, раз-i 5 личных преобразователей, а также изодромных устройств и следящих систем с нес граниченйым временем хранения мгновенного значения результата преобразования, широко применяемых в Q системах управления движущихся объектов.

Известно аналоговое запоминающее стройство,, основным элементом кото- . ого является операционный усилитель с интегрирующим конденсатором в цепи трицательной обратной связи, котоое также содержит коммутирующее устойство и преобразователь напряжения . в периодическую знакопеременную функ-20 ию 13.

Основным недостатком известного устройства является ограниченное вре- . мя хранения результата интегрирования так как выходное напряжение интегра- 25 ора,; соответствующее компенсирующему узлу знакопеременной функции, не будет, сохраняться независимо От време.ни, а будет продолжать изме-. няться в установившемся направлении зо из-за наличия в замкнутом контуре некоторой задержки, связанной с естественной инерционностью элементов схемы и являющейся причиной накопления статической ошибки рассогласования. При этом.скорость изменения выходного напряжения уменьшится, но не будет равна нулю.

Кроме того, непосредственное подключение в данном устройстве выхода преобразователя напряжения непосред- 40 ственно к входу операционного усилителя создает.реальные предпосылки для возникновения генерации в интеграторе и пбтере устойчивости устройства в целом.45

Таким образом все это ограничивает область применения «акого устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит операционной усилитель в цепи обратной связи которого включен накопительный элемент ( конденсатор ), преобразователь напряжение напряжение, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и выходом устройства, коммутатор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй вход - к шине управления режимом памяти, шину нулевого потенциала, пороговый элемент, триггер, пассивный элемент, два ключа и шины отрицательной и положительной полярности напряжения управления, соединенные соответственно с первыми входами ключей, вторые входы которых подсоединены к выходам триггерта, выходы ключей соединены с третьим входом коммутатора, выход которого через пассивный элемент соединен с входом операционного усилителя, выход преобразователя подключен к входу порогового элемента, выход которого соединен с входом триггера 2.

Причем преобразователь напряжениенапряжение в периодическую знакопеременную функцию в данном устройстве содержит и последовательно соединенных каскадов преобразователя, каждый из которых выполнен на двух дифференциальных операционных усилителях, резисторах и диодах, анод первого и катод второго диодов соединены с шиной нулевого потенциала, катод перзого и анод второго диодов подключены через резистор к- выходу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом каскада преобразователя и выходом второго операционного усилителя, охваченного обратной связью по инвертир щему входу, неинвертирующий вход пе вого операционного усилителя соедин с входом каскада пргёобразоват4ля и через второй резистор с инвертирующ входом второго операционного усилит ля, неинвертирующий вход которого подсоединен через третий резистор к шине нулевого потенцигша, а через четвертый резистор к катоду первого и аноду второго диодов, В данном устррйстве учтены недос татки устройства fl, в нем сформированы зоны захвата вокруг соответртвующих узловых точек знакоперемен ной периодической функций, что прак тически неограниченно увеличивает время хранения результата преобразо вания; Кроме того, в данном устройстве приводится практическая схема реализации преоб азователя напряжения в периоди-ческую знакопеременную функцию, К недостаткам данного устройства следует отнести сложность технических решений контура формирования зон захвата, регшизованного на пороговом элементе, триггере, двух ключах и шинах положительной и отрицательной полярностей напряжения управления, а также преобразователя н пряжения в периодическую знакопеременную функцию. Цель изобретения - упрощение устройства за счет сокращения .узлов элементов, формирующих зоны-захвата и преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что аналоговое запоминающее устройство, содержащее интегратор, выход которого соединен с первым вхо дом преобразователя напряжение - напряжение, вход интегратора соединен с выходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряжение напряжение соединены соответственно с шинс1ми питания, ..выход интегратора является выходом устройства, содержит нуль-орган, выход которого со единен с третьим входом KONenyTaTopa первый вход нуль-органа соединен q выходом преобрйзоЬатёля напряжение напряж.ение, второй вход нуль-органа соединён с шиной нулевого потенциала При этом преобразователь напряжен ние - напряжениесодержит операционные усилители, мостовые диодные схемы и пассивные элементы на резисторах, причем входя каждого операционного усилителя соединены с первой диагональю каждой мостовой диодной схемы, первые выводы каждых первого и второго резисторов соеда1не ны с второй диагональю каждой мостовой диодной cxBMFJ, выход каждого операционного уси.пителя соединен с первым входом последукнцего операционного усилителя, первый вход первого операционного усилителя является первым входом преобр азрвателя напряжение - напряжение, выход последнего операционного усилителя является выходом преобразователя напряжение - напряжение, вторые выводы каждого первого и второго резието- .: ров, являются вторым и третьим вхо- дами преобразователя напряжение -напряжение, первый вывод каждого третьего резистора соединен с вторым входом каждого операционного усилителя, второй вывод каждого третье17о резистора соединен .с шиной нулевого потенциала. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диагралма,поясняющая принцип его работы,. Устройство фиг. 1) содержит йн- тегратор 1, который состоит из операционного усилителя 2, конденсатор 3 и резистора 4, коммутатор 5, преобразователь б напряжение - напряжение, состоящий из каскадов 7, шину 8 нулевого потенциала, нуль-орган 9, шину 10 управления и шины 11 и 12 питания. В устройстве предусмотрена возможность подключения вместо интегратора 1 апериодического звена. Кеикдый каскад Преобразователя 6 напряженке - напряжение содержит операционный усилитель 13, резисторы 14-16 и мостовую диодную схему 17. Устройство функционирует следующим образом. Устройство работает в двух режимах: в режиме преобразования, когда входной сигнал (Ug) поступает либо на интегратор, либо на апериодическое звено-, и в режиме пямяти,когда устройство, по команде Память переводится в режим хранения. Режим преобразования. В этом режиме входной управляющий сигнал (() через коммутатор 5 поступает на вход усилителя 2, выходное напряжение которого изменяется в зависимости от реализуемой им функции Для интегратора V,x .вх для апериодического звена вх С1 -еТ ), где t - текущее значение времени от омента начала преобразования; Т - постоянная времени РС-цепи; е - основание натурального логарифма. Для внешнего управления прЪцесом преобразования должно выполнятья неравенство 7.Нем Ьт1 , - то.к смещения операционног усилителя 2; 1,, - ток утечки конденсатора 3 Точность запоминания выходного напряжения интегратора 1 (апе иодического звена при переходе устройства в режим памяти зависит от коли чества узловых точек, в которых выходное напряжение преобразователя 6 проходит через нулевые значения, число которых определяется количеством каскадов 7 преобразования. В таблице вычислена гарантирован ная точность работы устройства как функция от числа каскадов преобразо вания. Режим памяти. При подаче управляющей команды Память коммутатор размыкает цепь прохождения входного сигнала и замыкает цепь обратной св зи, состоящую из преобразователя б и нуль-органа 9 с гистерезисной характеристикой переключения. Нуль-ор ган 9 может быть выполнен по извест ной схеме и содержать операционный усилитель, неинвертирукедий вход кот рого через первый резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а чере второй - .с собственным выходом, инвертирующий вход соединен через тре тий резистор с входом нуль-органа 9 Диаграк 1ы изменения потенциалов контуре представлены на фиг. 2. Нуль-орган 9 меняет свое состоян на выходе каждый раз при изменении полярности выходного напряжения пре образователя 6 напряжения. . Для устойчивой работы устройства в данном режиме -его работы необходимо в замкнутом контуре формировать зоны захвата, которые реализуются нуль-органом 9, имеющим гистерезисную характеристику переключения, при наличии которой момент перехода нуль-органа 9 из одной полярности в другую будет происходить при р-чзличных уровнях выходного напряжения преобразователя 6, а Bcje устройство в целом приобретает свойство памяти на переключение около узловых точек нулевого потенциала. Главное требование, предъявляемое к ширине гистерезисной зоны () нуль-органа 9, состоит в том,, чтобы она была уже шага захвата, определяемого требуемой точностью работы устройства в режиме памяти. При соблюдении этого условия текущее значение потенциала на конденсаторе 3 в начальный момент будет изменяться в пределах шага захвата до ближайшей узловой точки. Благодаря наличию гистерезисных зон захвата и изменению полярности выходного напряжения нуль-органа 9, процесс заряда и разряда конденсатора 3 в замкнутом контуре носит устойчивый характер принудительного воздействия, которое подавляет всевозможные нестабильности отдельных элeментов и узлов, т.е. около узловых точек образуются устойчивые биполярные зоны. Как следует из диаграмм фиг. 2), процесс памяти в замкнутом контуре носит автоколебательный характер. Частота колебаний пилообразного напряжения около узловых точек на выходе устройства будет определяться выражением f Р 1 . п ТЁГГ Т частота колебаний выходного напряжения устройства; амплитуда выходного напряжения нуль-органа 9j . ширина гистереэисной характеристики переключения нульоргана 9 f постоянная времени интегратора 1, равная Т , период колебаний выходного напряжения устройства. Амплитуда колебаний будет опреде ляться шириной Ьистерезисной зоны.