Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G11C27/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выборки и запоминания мгновенных значений- напряжений, в частности может быть испо.льзовано в аналогоцифровых преобразователях Известное по основному авт.свид. О 482815 аналоговое запоминаюшее уст ррйство содержит основной усилитель и дополнительный, охваченный отрицательной обратной связью по одномуиз входов и подключенный этим входом к выходу основного усилителя и через первый ключ к другому входу, конденсатор памяти, включенный между шиной нулевого потенциала и точкой соедине ния другого входа дополнительного усилителя и одного из входов основно го, соединенного через второй и третий ключи соответственно с источником сигналов и выходом дополнительного усилителя.. С замкнутым первым и вторым ключом и разомкнутым третьим устройств.о охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится в реж ме выборки. Напряжение на конденсато памяти и выходе основного усилителя меняется синфазно с напряжением вход ного сигнала и мало отличается от не го по величине. С замнутым третьим ключом и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и находится Ъ режиме хранения. Теперь в контур отрицательной обратной связи включен дополнительный усилитель. Напряжение с выхода дополнительного усилителя подаетсяна входосновного. Так как характеристики основного усилителя не изменяются от режима выборки к режиму хранения, это напряжение устанавливается в режиме хранения равным с высокой точностью напряжени входного сигнала при переходе устройства из режима выборки в режим хранения 1. В устройствах, построенных по известной схеме, погрешность статизма не превышает , где К, -коэффициент передачи основного усилителя. Благодаря.этому они обладают высокой точностью. В лучших образцах погрешность доведена до 0,01 %. Дальнейшее повышение точности или повышение быстродействия при .сохранении точности становится задачей чрезвычайно сложной. Применение для повышения быстродействия широкополосных усилителей сопряжено с уменьшением точности устройства, так как такие усилители имеют малый коэффициент передачи. Увеличение коэффициента передачи усилителей приводит к уменьшении быстродействия устройств, так как при этом уменьшается полоса частот усилит ля. Цель изобретения - повышение точности аналогового запоминающего устройства. Указанная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее уст роЙствЪ по авт.свид. 482815 введен вспомогательный усилитель, вход которого соединенс. другим входом основного усилителя, а выход --С шиной смещения основного усилителя. На чертеже изображена Функциональная схема аналогового запоминаююего устройства. : - . .Устройство содержит основной усилитель 1, дополнительный усилитель 2 подключенный инвертирующим входом 3 через резистор обратной связи 4 к выходу 5, через входной резистор б к выходу 7 основного усилителя, неинвертирующим входом и к одной обкладке конденсатора памяти 9, соединенно го другой обкладкой с шиной нулевого потенциала 10, к инвертирующему входу 11основного усилителя и через ключ 12к выходу 7 основного усилителя, вспомогательный усилитель 13, подключенный выходом 14 к.шине смещения 15 основного усилителя, входом 16 к неинвертирующему входу 17.основного уси лителя и через ключи 18 и 19 соответственно ко входу устройства 20 и выходу 5 дополнительного усилителя 2, являющегося выходом устройства 21. Основной усилитель 1 содержит параллельно соединенные источник тока 22 и резистор 23, включенные между выходом 7 и шиной смйцения 15. Работа устройства складывается из двух этапов. . . . . На первом этапе, в режиме выборки ключи 12, 18 замкнуты, ключ 19 разомкнут. При этом напряжение на конденсаторе памяти 9 установится ;, V ьх- N- ъ .xO-Ny л- ь ТГк7 i где dgj - напряжение входного сигнал (напряжение, присутствующее на входе 17 усилителя 1); К -. коэффициент передачи усили теля 1; К, - коэффициент передачи усили теля 13. . На втором этапе, в режиме хранени ключ 19 saMKHsrr, ключи 12, 18 разомкнуты. Напряжение, прйсутствуйщее на конденсаторе 9, запоминается и выпол няет в режиме хранения функции входн го. На выходе устройства напряжение станет равным

725067 ..-и,(-к)(н) .. к.,.г 4vs ,{2 где 1 - коэффициент передачи усилителя 2 со стороны входа 3 (можно, для упрощения,принять равным 1); 2 - коэффициент передачи усилителя 2 со стороны входа 8. (можно,для упрощения, принять равным 2). Подставка (1) в (2) дает U .и iliilii)(V) KP:.v Отсюда находим погрешность запоминания д.п и () и : к. , ..,.-vj-,5- (N)) . 1 A-Ua. Усилитель 13 является повторите- . лем напряжения. Его коэффициент передачи (как во всяком опеоационном усилйтеле) представляется в виде где К - коэффициент передачи усилителя 13 в разомкнутом состоянии. Подставка. (4) в (3) дает -... . (S) Отсюда видно, что погрешность предлагаемого устройства в Kj раз меньше погрешности известного устройства. Например К 10 (случай простейшего усилителя) погрешность предлагаемого устройства уменьшается в 10 раз. Выход 7 операционного усилителя 1, как и выход всякого операционного усилителя, можно рассматривать как параллельное соединение управляемого источника тока 22 и резистора 23 который .подключает выход источника тока к шине нулевого потенциала 15. Так как напряжение на выходе усилителя 1 в режиме выборки и в режиме хранения незначительно отличается от напряжения на выходе вспомогательного усилителя 13, напряжение, приложенное к резистору 23, мало. Это значит, что величина резистора 23 может быть выбрана малой. При этом ток от генератора 22 на выход 14 возрастает не сильно. В это же время наличие низкоомного резистора 23 позволяет заметно ускорить перезаряд конденсатора 9 в режиме выборки.

так как перезаряд будет производиться не только током генератора 22, но также и током с выхода 14 усилителя

как следует из выражения (5) и приведенных рассуждений, точност:ь устройства, а также его быстродействие могут быть резко повьпиены благодаря применению повторителя напряжения, который является простейшим видом операционного усилителя, требующего для реализации минимальные аппаратурные затраты, т.е. достижение рассмотренных характеристик осуществляется с применением минимума средств. В практической реализации предлагаемого устройства применение усилитля 1 с коэффициентом передачи равным 40 и усилителя 13 с коэффициентом передачи 0,95 (коэАФициент передачи

в разомкнутом состоянии равен 20) позволяет довести погрешность до 0,01% при времени выборки 0,5 мкс.

Формула изобретения

Аналоговое запоминаютее устройство по авт.свид. 482815, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен вспомогательный усилитель, вход которого соединен с другим входом основного усилителя, а выход - с шиной смещения основного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР . 482815, кл. G 11 С 21/00, 21.11.73 (прототип).

-9 Ю