Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1984 года по МПК G11C27/00 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к аналоговым запоминающим устройствам, работаюишм совместно с аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Известно аналоговое запоминаюнл,ее устройство, содержащее последовательно соединенные операционный усилитель, ключ, запоминающий элемент, например конденсатор один вывод которого подсоединен к шине нулевого потенциала, и выходной повторитель, выход которого является выходом устройства. Выход устройства подсоединен к инвертирующему входу операционного усилителя, а к неинвертирующему входу подсоединен вход устройства. Это устройство в режиме выборки работает по принципу компарирования сигнала I. К недостаткам устройства относится то, что в режиме хранения, когда ключ разомкнут, компарирования не происходит, что приводит к увеличению влияния дрейфа на точность запоминания. Известно также аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через первый и второй ключи соединен со входом и выходом устройства, а выход входного усилителя через третий ключ подключен к запоминаюц ему элементу и входу повторителя напряжения, выход которого подключен к инвертирующему входу входного усилителя и к неинвертирующему входу и щине пулевого потенциала выходного усилителя, И1 вертирующий вход которого подсоединен к выходу входного усилителя 2. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной ключ, подсоединенный к неинвертирующему входу входного онерационного усилителя, выход которого подсоединен к инвертирующему повторителю и третьему ключу, выход третьего ключа подсоединен к запоминаюп 1,ему конденсатору, другой вывод конденсатора подсоединен к шине нулево1-о погенциала, и входу буферного повторителя, выход которого подсоединен к инвертирующему входу входного онерационного усилителя, а выход инвертирующего повторителя является выходом устройства и подсоединен через второй ключ к пеинвертирующему входу входного операционного усилителя. В режиме выборки замкнуты первый (входной) и третий ключи. В режиме хранения замкнут второй ключ 3J. К недостаткам обоих известных устройств следует отнести то, что в режимах выборки и хранения напряжения на вы.чоде входного усилителя и на выходе выходного усилителя имеют различные полярности (для каждого из усилителей). Например, есЛИ для входного усилителя в режи.ме выборки па выходе имеем положительную полярность напряжения, то в режиме хранении будем иметь на выходе отрицательное напряжение, так как в режиме выборки входное напряжение ноложительной полярности подано на неинвертирующий вход, а в режиме хранения напряжение конденсатора через повторитель подано на инвертирующий вход. Это приводит к увеличению времени переходного процесса, к тактовым перегрузкам, и в конечном счете, к уменЬщению быстродействия и точности. Цель изобретения - повыщение точности и быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый ключ, сигнальный вход которого является входо.м устройства, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом инвертирующего повторителя напряжения и с сигнальны.м входом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа и с ншной управления, накопительный элемент на конденсаторе, одна обкладка которого соединена с щиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена с выходом третьего ключа и с входо.м буферного усилителя, введены четвертый, пятый, щестой и седьмой к.лючи, неинвертируюпдий повторитель напряжения, формирователи и.мнульсов и ко.мпаратор, первый вход которого соединен с щиной нулевого потенциала, второй вход - с выходом буферного усилителя, сигнальным входом второго ключа и сигнальным входом четвертого ключа, выход которого соединен с выходом пятого ключа и с инвертирующим входо.м операционного усилителя, сигнальные входы пятого и шестого ключей соединены с выходом неинвертирующего повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом операционно О усилителя, управляющий вход четвертого ключа соединен с щиной управления, выход компаратора соединен с входом первого фор.мирователя импульсов, выход которого соединен с управляющи.м вхо дом седьмого ключа и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом щестого ключа и является первым выходо.м устройства, выход щестого ключа является вторы.м выходом устройства и соединен с выходом седьмого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом инвертирующего повторителя напряжения, вход третьего ({50р.мирователя импульсов соединен с шиной управления, выход формирователя и.мiiy;ibcoB соединен с управляющими входами второго и пятого ключей. На чертеже представлена функциональная схема нредлагаемого устройства. Устройство содержит ключи 1-7, буферный усилитель 8, операционный усилитель 9, инвертирующий 10 и неинвертирующий 11 повторители напряжений, накопительный элемент на конденсаторе 12, компаратор 13, формирователи 14-16 импульсов, шину 17 нулевого потенциала и шину 18 управления. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает на вход ключа 1, который открь1вается в режиме выборки сигналом с шины 18 управления, и проходит через усилитель 9 на входы повторителей 10 и 11, а также через ключ 3 на конденсатор 12 и вход буферного усилителя 8, а с выхода последнего сигнал проходит на компаратор 13 и через ключ 4 - на инвертирующий вход усилителя 9. Напряжение на конденсаторе 12 повторяет напряжение на входе устройства. Компаратор 13 устанавливается в состояние, определяемое полярностью входного напряжения. Например, пусть входное напряжение имеет положительную полярность. На выходе компаратора 13 будет низкое напряжение, так как выход буферного усилителя 8 подключен к инвертирующему входу компаратора 13. Следовательно на выходе формирователя 14 будет логическая «1, так как выход формирователя 14 инвертирован. Например, в качестве формирователя 14 используется элемент И-НЕ. На выходе формирователя 15 будет логический «О и, следовательно, на первом выходе устройства признак «положительного напряжения. Напряжение выхода формирователя 14 замыкает ключ 7, и на второй выход устройства поступит напряжение с выхода повторителя 10, т.е. напряжение отрицательной полярности, а на первом выходе будет признак положительного напряжения. Если бы на входе устройства было отрицательное напряжение, то сигнал на первом выходе устройства был бы равен логической «1, хотя на втором выходе устройства было бы опять отрицательное напряжение, так как оно поступало бы на вы.ход через ключ 6. В режиме хранения ключи 1, 3 и 4 размыкаются, а ключи 2 и 5 замыкаются. Напряжение с конденсатора 12 через буферный усилитель 8 и ключ 2 подается на неинвертирующий вход усилителя 9, а напряжение с неинвертирующего повторителя 11 через ключ 5 подается на инвертирующий вход усилителя 9. Таким образом установлено, что напряжение на выходе усилителя 9 и на всех остальных элементах устройства одинаково по полярности в обоих режимах, т.е. и при выборке, и при хранении. Компаратор 13, формирователи 1| и 15, а также ключи 6 и 7 работают так, как расс.мотрено выще, т.е. не изменяют своегр состояния при выборке и хранении одного цикла. Сигналы с щины 18 управления и формирователя 16 определяют время выборки и хранения. Время переходных процессов в предлагаемом устройстве уменьшается в три раза по сравнению с известным, один заряд в предлагаемом устройстве и заряд, разряд и вновь заряд (уже другой полярности) в известном на каждом цикле. Кроме того, в предлагаемом устройстве от цикла к циклу могут быть малые изменения напряжения, а в известном в каждом цикле имеют место указанные изменения. Двойное увеличение перепада токов сильно перегружает усилители, особенно на максимальных уровнях, что еще более приводит к затягиванию времени переходных процессов. В предлагаемом устройстве в 2 раза увеличивается скорость работы по отнощению к известному при значительном повышении точности на всех уровнях запоминающего сигнала. Точность запоминания предлагаемого устройства равнялась младшему разряду восьмиразрядного АЦП, тогда как для известного эта величина (т.е. погрешность) увеличивалась в 4-8 раз.

АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее первый ключ, сигнальный вход которого является входом устройства, операционный усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, выход операционного усилителя соединен с входом инвертирующего повторителя напряжения и с сигнальным входом третьего ключа, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого ключа и с щиной управления, накопительный элемент на конденсаторе, одна обкладка которого соединена с щиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена с выходом третьего ключа и с входом буферного усилителя, отличающееся тем. что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены четвертый, пятый, шестой и седьмой ключи, неинвертирующий повторитель напряжения, формирователи импульсов и компаратор, первый вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, второй вход - с выходом буферного усилителя, сигнальным входом второго ключа и сигнальным входом четвертого ключа, выход которого соединен с выходом пятого ключа и с инвертирующим входом операционного усилителя, сигнальные входы пятого и шестого ключей соединены с выходом неинвертирующего повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом операционного усилителя, управляющий вход четвертого ключа соединен с щиной управления, выход S компаратора соединен с входом первого формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом седьмого ключа и с входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен с управляющим входом шестого ключа и является первым выходом устройства, выход шестого ключа является вторым выходом устройства и соединен с выходом седьмого ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом инвертирующего повторителя напряжения, 4 вход третьего формирователя импульсов соесд динен с шиной управления, выход формиро00 05 вателя импульсов соединен с управляющими входами второго и пятого ключей.