Блок аналоговой памяти Советский патент 1980 года по МПК G11C27/00 

(54) БЛОК АНАЛОГОВОЙ ПАМЯТИ

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обработки аналоговой информации, устройствах автоматики, измерительной и вычислительной техники.

Известен блок аналоговой памяти, содержащий запоминающий элемент с неразрущающим считыванием информации, элемент сравнения, усилитель, схему коррекций 1.

Однако низкое быстродействие значительно ограничивает область применения известного блока памяти.

Наиболее близким из известных по технической сущности является блок аналоговой памяти, содержащий запоминающий элемент с неразрущающим считыванием информации, схему сравнения, усилитель ощибки, схему коррекции, выполненную в виде пропорционально-интегрирующего звена и обеспечивающую устойчивость работы всего устройства, устройство считывания информации, в котором выход устройства считывания подключен к вычитающему входу схемы сравнения, суммирующий вход которой подключен к выходу источника записываемой аналоговой величины, а выход - ко входу усилителя ощибки, выход которого подключен ко

входу схемы коррекции, выход которой подключен ко входу запоминающего элемента, выход которого подключен ко входу устройства считывания 2.

Цель изобретения - повыщение быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, что в блок аналоговой памяти, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, усилитель ощибки, запоминающий элемент с неразрущающим считыванием инфор10мации и усилитель считывания, выход которого соединен с выходом блока памяти и первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен ко входу блока памяти, введен нелинейньш преобразователь напряжений, вход которого соединен с вы15ходом усилителя ощибки, а выход - с третьим входом элемента сравнения.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - качественная характеристика записи-считывания, например магнитного запоминающего элемента с неразрущающим считыванием; на фиг. 3 - качественная характеристика нелинейного преобразователя напряжений.

Блок памяти срдержит элемент 1 сравнения, усилитель 2 ошибки, нелинейный преобразователь 3 напряжений, запоминающий элемент 4 (с неразрушающим считыванием информации), усилитель 5 считывания.

Блок памяти работает следующим образом.

При поступлении некоторого значения входной аналоговой величины Xgx Хвх , которое необходимо запомнить с заданной точностью, вначале осуществляется неразрушающее считывание информации с запоминающего элемента 4 с целью определения его состояния, которое к данному моменту времени может быть произвольным, что зависит от аналоговой информации, записанной в нем в предыдущем процессе работы, и осуществляется фиксация считанной аналоговой величины Хвь(х в усилителе 5 считывания на время.выключения сигнала считывания и включения сигнала записи. Необходимость фиксации объясняется недопустимостью одновременного воздействия сигналов записи и считывания для существующих запоминающих элементов либо из-за взаимовлияния этих сигналов, например в магнитных запоминающих элементах, либо из-за того, что сигналы записи и считывания подаются на одну и ту же цепь, например в запоминающих элементах на сегнетоэлектриках или МНОП-транзисторах. Таким об{зазом, такты записи и считывания разнесены во времени.

Предположим, что состояние запоминающего элемента соответствует нулевому значению входной аналоговой величины Хвх О, записанной в нем ранее. Пусть усилитель 2 ошибки имеет коэффициент усиления равный единице.

Одним из основных требований, предъявляемых к аналоговым элементам памяти, ,является линейная зависимость записываемой входной XBX и считываемой выходной X вь|х аналоговых величин, причем в большинстве случаев требуется равенство этих величин XBX Хвых , что графически отражается линией А (фиг. 2).

Представим, что в схеме отсутствует преобразователь 3. В этом случае элемент 1 сравнения сравнивает значения входной аналоговой величины Хщ XBXJ и выходной аналоговой величины Хвых 0 и выделяет сигнал ошибки ДХ, определяемый их разностью, т. е. ДХ Xexi -Хвых , который подается на вход усилителя ошибки 2, имеющий коэффициент усиления равный единице. Следовательно, выходной сигнал усилителя 2 ошибки Хзп , который является сигналом записи для запоминающего элемента 4, будет равен значению входной аналоговой величины ХБХ . т. е. Хзп, Хбх Запись этой величины в запоминающий элемент 4, обладающий нелинейной характеристикой записи-считывания (кривая В фиг. 2), приводит к тому, что при дальнейшем считывании информации, усилитель 5 считывания формирует значение выходной аналоговой величины, равной X вых , значительно отличающееся от записываемой величины XBXV:

Если же использовать преобразователь 3, который способствовал бы формированию сигнала Хзп ХзПг (фиг. 2), то после записи этого сигнала на запоминающий элемент 4 при дальнейщем считывании информации усилителъ 5 считьшания формирует значение выходной аналоговой величины равное Хвыха .совпадающее со значением записываемой входной величины Хдх , т. е.

XBX. - Хвыха

Принцип действия блока верный при любых значениях входной аналоговой величины X ex в диапазоне ее изменения.

Характеристика преобразователя 3 может быть получена графическим способом при задании различных значений Хы (фиг. 2 либо аналитическим способом следующим образом.

Характеристика записи-считывания запоминающего элемента 4 может быть записана аналитически как нелинейная зависимость X вьп( f (Хзп ). Если в качестве независимой переменной взять величину Хвых, а в качестве зависимой переменной взять величину Хзп , то зависимость Xjn 1(Хвых) отражает инверсную характеристику записи-считывания.

Характеристика преобразователя 3 определяется разностью инверсной характеристики записи-считывания запоминающего элемента 4 и выходной величины, т. е.

Хос. Ч (Хзл ) «р(Х&ь«) - Хвь«,

где Хфс--выходной сигнал нелинейного функционального преобразователя 3 (фиг. 3).

Если состояние запоминающего элемента 4 является не нулевым, то Хвых О и эту величину необходимо учесть при .анализе принципа работы устройства, который остается таким же. Причем вид характеристики преобразователя 3 не зависит от исходного состояния запоминающего элемента 4.

В случае идеальной настройки преобразователя 3 и уси ителя ошибки 2 для записи значения входной аналоговой величины Хвх потребуется всего один цикл работы устройства, состоящий из одного такта неразрущающего считывания информации и одного такта записи информации в запоминающий элемент 4, что свидетельствует о высоком быстродействии, причем время записи не изменяется при записи величины

XBX различного уровня.

Из-за невозможности идеальной настройки преобразователя 3 и усилителя 2 ошибки, из-за возможных отклонений параметров схемы ВО время работы, после первого цикла работы блока вновь возникает сигнал ошибки ДХ, для уменьшения .которого до требуемого уровня необходимо еше несколько циклов работы блока. При этом обшее число циклов работы блока, определяющее его быстродействие, определяется точностью настройки элементов блока и требуемой то,чностью записи аналоговой величины ХБХ. Данный блок представляет собой импульсную нелинейную следящую систему статического типа, в которой линеаризация характеристики записи-считывания осуществляется за счет использования нелинейного преобразователя 3. В известных же блоках линеаризация характеристики записи-считывания осуществляется выбором достаточно большого коэф-. фициента усиления усилителя ошибки, при котором блок, как правило, становится неустойчивым. Для обеспечения устойчивости используются различные схемы коррекции, например пропорционально-интегрирующее звено и т. д. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что устойчивость обеспечивается при сравнительно больших значениях постоянных времени схем коррекции, а это, в свою очередь, приводит к значительному увеличению времени записи аналоговой величины, в течение которого блок совершает несколько десятков и даже сотен циклов работы, каждый из которых состоит из такта неразрушающего считыг -«Р; - r&- if J -fiLS f; .

фиг./ вания информации и такта записи в запоминающий элемент. При этом требуемое количество циклов работы существенно зависит от уровня записываемой аналоговой величины. Таким образом, предлагаемый блок памяти обладает значительно большим быстродействием, а также отсутствием зависимости времени записи от уровня записываемой аналоговой величины. Формула изобретения Блок аналоговой памяти, содержащий последовательно соединенные элемент сравнения, усилитель ошибки, запоминающий элемент с неразрушающим считыванием информации и усилитель считывания, выход которого соединен с выходом блока памяти и первым входом элемента сравнения, второй вход которого подключен ко входу блока памяти, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия блока памяти, в него введен нелинейный преобразователь напряжений, вход которого соединен с выходом усилителя ошибки, а выход - с третьим входом элемента сравнения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии № 44-12984, кл. 97/8/ D 1 11.06.69. ,2. JEEE transactions on automatic control 1969, april № 2, vol AC-14 (прототип).

mu

.f

..&

Xfo;

зпг

flCj

734814

(Jaz.2

фае J