Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1989 года по МПК G11C27/00 

1

Г21 ) 4350979/24-24 (22) 28.12.87 (46) 23.12.89. Бюл. № 47 (72) Л.В.Водеников (53) 681.327.66(088.8) (56) Алексеенко А.Г. и др. .Применение презиционных аналоговых ИС. М. Радио и связь, 1981, с. 182.

Авторское свидетельство СССР 1277212, кл. G 11 С 27/00, 1985.

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАОДЕЕ УСТРОЙСТВО

(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в качестве аналогового запоминающего устройства. Цель изобретения - уменьшение времени выборки и повышение точности устройства. Пос 15311

тавленная цель достигается за счет введения в устройство третьего операционного уснпителя (ОУ) 14, третьего 4 и четвертого 5 пассивных элементов на резисторах. В режиме хранения ключи 6-11 устанавливаются в разомкнутое состояние. При этом конденсатор 1 с помощью ключей 6 и 8 подключен к выходу и инвертирующему входу ОУ 13, сиг- д нал с выхода которого поступает на выход 17 через ключ 6. Данньш ОУ поддерживает на выходе напряжение, запомненное на конденсаторе 1. ОУ 12

73

работает в режиме инвертора. Ключи 10 и 11 замыкают ОСС ОУ 14, который работает при этом как источник нулевого напряжения. В режиме выборки конденсатор 1 подключается к источнику нулевого потенциала на ОУ 14 с помощью ключей 10 и 11. Выходные и входные напряжения на ОУ 12 и 14 в режиме выборке и ОУ 13 в режиме хранения, а также при переходе из одного режима в другой одинаковы,а время их установления при переключениях минимально. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в качестве аналогового запоминающего устройства. Цель изобретения - уменьшение времени выборки и повышение точности устройства. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство третьего операционного усилителя /ОУ/ 14, третьего 4 и четвертого 5 пассивных элементов на резисторах. В режиме хранения ключи 6-11 устанавливаются в разомкнутое состояние. При этом конденсатор 1 с помощью ключей 6 и 8 подключен к выходу и инвертирующему входу ОУ 13, сигнал с выхода которого поступает на выход 17 через ключ 6. Данный ОУ поддерживает на выходе напряжение, запомненное на конденсаторе 1. ОУ 12 работает в режиме инвертора. Ключи 10 и 11 замыкают ОСС ОУ 14, который работает при этом как источник нулевого напряжения. В режиме выборки конденсатор 1 подключается к источнику нулевого потенциала на ОУ 14 с помощью ключей 10 и 11. Выходные и входные напряжения на ОУ 12 и 14 в режиме выборке и ОУ 13 в режиме хранения, а также при переходе из одного режима в другой одинаковы, а время их установления при переключениях минимально. 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к запоми- кающим устройствам, и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в качестве аналогового запоминающего устройства.

Целью изобретения является умень- шение времени выборки и повышение точности устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит накопительный элемент на конденсаторе 1, пассивные элементы 2-5 на резисторах, ключи 6-11 и операционные усилители 12-14, управляющий вход 15 устройства, ин- формационный вход 16 устройства, выход 17 устройства и шину 18 нулевого потенциала устройства.

Аналоговое запоминающее устройств работает следующим образом.

В режиме хранения на вход 15 прихдит нулевой уровень сигнала, при это ключи 6-11 устанавливаются в нормально разомкнутое состояние. При этом конденсатор 1 с помощью ключей 6 и 8 подключен к выходу и инвертирующему входу операционного усилителя 13, сигнал с выхода которого посгупаег

на выход 17 через ключ 6, С помощью операционного усилителя 13 на выходе 17 поддерживается в режиме хранения напряжение, запомненное на конденсаторе 1. Элемент 2 с помощью ключей 7 и 9 подключен между инвертирующим входом и выходом операционного уси- лителя 12. Элемент 4 подключен ключом 9 между входом 16 и инвертирую- входом операционного усилителя 12.

Таким образом, операционный усилитель 12 работает в режиме инвертора. Ключи 10 и 11 замыкают отрицательную обратную связь операционного усилителя 14, который работает при этом как источник О напряжения. Между его выходом и входом 16 подключен элемент 5, а между его выходом и выходом 17 - элемент 3. В режиме хранения токи утечки ключей 8, 10 и 11 практически не сказываются на погрешность хранения информации, так как они незначительны ввиду того, что все входы и выходы ключей находятся практически под одним нулевым по- теницалом. При использовании высококачественных операционных усилителей разность потенциалов между ними не превыщает единиц (и даже десятых долей) милливольт.

Токи утечки аналоговых ключей 6 и 7 также практически не оказывают влияния на выходной сигнал, так как замкнуты через малое выходное сопротивление охваченного отрицательной обратной связью операционного усилителя 13, которое определяется из выражения

RO+Rb

вых

где Rg(,|j( выходное сопротивление аналогового запоминающего устройства в.режиме хранения; R13 - выходное сопротивление операционного усилителя 13, не охваченного отрицательной обратной связью;

Rb - сопротивление между входом и нормально замкнутым выходом ключа 6;

3, 15

К13 - коэффициент усиления операционного усилителя 13 без обратной связи.

Выбрав сопротивлент е элементов 4 и. 5, равными R, имеем входное сопротивл ние аналогового запоминающего устройства R 0,5R.

В режим выборки устройство переходит после подачи на вход 15 сигнала единичного уровня. При этом ключи 6- 11 переключаются в состояние, в котором с их информационными входами соединены нормально разомкнутые выходы.

В режиме выборки одна обкладка конденсатора 1 подключается к выходу источника нулевого напряжения на операционном усилителе 14с помощью ключей 10 и 11. Другая обкладка конденсатора 1 с помощью ключа 7 подключается к источнику проинвертированного входного напряжения на операционном усилителе 12, в.котором с помощью ключей 7 и 9 в цепь обратной связи включен элемент 3, а к входу 16 подключен элемент 5.

В операционном усилителе 13 с помощью ключей 6 и 8 в цепь обратной связи включен элемент 2, а ко входу 16 подключен элемент 4.

На выходе 17 действует напряжение

-

где U,g- входное напряжение на входе

16;

R3 - сопротивление элемента 3; R5 - сопротивление элемента 5. В то же время на нормально разомкнутом выходе ключа 6 напряжение равно

Ue ,

где R2 - сопротивление элемента 2, R4 сопротивление элемента 4. Минимальное время установления операционных усилителей 12 и 13 при переключениях из режима выборки в режим хранения и обратно будет при V(,tTj что достигается в случае, когде

R4 R5 R;

R2 R3 K-R

36

где К - коэффициент отношения резисторов .

При этом напряжение на выходе операционного усилителя 12 одинаково как в режиме выборки, так и в режиме запоминания, и соответственно, время его установления минимально.

Токи утечки ключей 6-11 практичес- ки не влияют на точность заряда конденсатора 1, так как их информационные входы и выходы находятся под одним нулевым потенциалом.

Сопротивления замкнутого ключа 11 и его температурные и временные изме

нения также практически не влияют на точность заряда конденсатора 1, так как обратная связь на инвертирующий вход операционного усилителя 14, работающего в режиме повторителя с помощью ключа 10, подключена непосредственно к конденсатору 1.

Выходное сопротивление источника нулевого напряжения на операционном

усилителе 14, подключенного к конденсатору 1, равно:

.

R14+R1 J К14

30

0

где R ,. - выходное сопротивление источника напряжения, подключенного к одной иэ обкладок конденсатора 1; выходное сопротивление операционного усилителя 14 без обратной связи; сопротивление нормально замкнутого выхода-входа ключа 1 1 ,

коэффициент усиления операционного усилителя 14 без обратной связи.

5 R1 R11

К14 д5 На точность заряда конденсатора 1 также практически не сказывается сопротивление замкнутого ключа 7 и его температурные и временные дрейфы, так как резистор обратной связи R3 у опе50 рационного усилителя 12, работающего в режиме инвертора, подключен непосредственно к первому выводу конденсатора 1 .

Выходное сопротивление источника

ее сигнала на операционном усилителе 12, подключенного к первому выводу конденсатора 1, равно:

R л R12-t-R7/K12,

715

где R - выходное сопротивление источника сигнала, подключенного к первому выводу конденсатора 1 i

R12 - выходное сопротивление операционного усилителя 12 без обратной связи R7 - сопротивление нормально

замкнутого выхода-входа ключа 7;

К12 - коэффициент усиления опе- рационного усилителя 12

без обратной связи.

Активное сопротивление, через ко- торое производится заряд емкости С1, равно R1 R,., + R,-.

При использовании прецизионных операционных усилителей R1 измеряется единицами-десятками миллиом, что на 4-5 порядков меньше, чем в известных, и, соответственно, меньше постоянная заряда конденсатора 1 R1 C1 и выше быстродействие в режиме выборки.

Из-за малой величины R1 можно использовать в предложенном аналоговом запоминающем устройстве конденсатор С1, имеющий в несколько раз большую емкость, чем в известных. Это в нес- колько раз снижает погрешности, связанные с токами утечки, погрешностью переключения и прямым прохождением аналоговых и управляющих сигналов.

Входные и выходные напряжения на операционных усилителях 12 и 14 в режиме выборки и в режиме запоминания и операционного усилителя 13 при переходе из режима выборки в режим запо- минания одинаковы, поэтому время их установления при переключениях минимально.

Также одинаковы напряжения опера- ционного усилителя 13 при переключении из режима выборки в режим запоминания и соответственно минимально его время установления при данном пер ключении, а установление операционног усилителя 13 при переключении из режима запоминания в режим выборки происходит независимо от заряда конденсатора 1 (одновременно с зарядом конденсатора 1, а не последовательно во времени, как в известных), что также увеличивает быстродействие выборки на время установления операционного усилителя .

38

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент на конденсаторе, первая обкладка которого соединена с первыми выходами первого и второго ключей, третий ключ, первый выход которого соединен с первым выводом первого пассивного элемента на резисторе, четвертый ключ, управляющий вход которого является управляющим входом устройства и соединен с управляющими входами первого, второго, третьего, пятох о и шестого ключей, первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с информационным входом четвертого ключа, выход первого операционного усилителя соединен с информационным входом второго ключа, второй операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с информационным входом третьего ключа, второй пассивный элемент на резисторе, отличающееся тем, что, с целью уменьшения времени выборки и повьшге- ния точности устройства, в него введены третий операционный усилитель,

ретий и четвертый пассивные элементы на резисторах, первые выводы котоых объединены и являются информационным входом устройства, вторые выводы резисторов третьег о и четвертого пассивных элементов соединены с вторым выводом резистора первого пассивного элемента и первым выводом резистора элемента второго пассивного соответственно, второй выход третьего ключа соединен с первыми выходами пятого и шестого ключей и второй обкладкой конденсатора, первая обмотка которого является вькодом устройства, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующими входами второго и третьего операционных усилителей и щиной нулевого потенциала устройства, инвертируюий вход третьего операционного усилителя соединен с информационным вхоом шестого ключа, второй выход которого соединен с вторым выходом пятого ключа, первым выходом четвертого ключа и вторым выводом резистора четвертого пассивного элемента, второй выход ч-етвертого ключа соединен с вторым выводом резистора третьего п ассив- ного элемента, вторые выходы первого

153117310

и второго ключей соединен с вторым второго пассивного элемента, выход выводом резистора первого пассивного второго операционного усилителя сое- элемента, первый выход второго ключа динен с информационным входом первого соединен с вторым выводом резистора ключа.