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

(54) А НА ЛСГСеОЕ ЗА ПОМИНА ЮЩЕ Е УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вьгчислительной технике и предназначено для использования в аналого-цифровых преобразов; телях. Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее два буферных усипитепя, две емкости памяти и ключи |l. Недостаток такого устройства - большая погрешность запоминания, что связано с неидеальностью усилителей, т, е. конечностью коэффициента ослабления вход ного синфазного напряжения, с конечностью коэффициента усиления, с наличием ти пературного и временного дрейфа напряжения смещения. Ьфоме того, это уст ройство работает в режиме выборки, когд на обе емкости одновременно записьюает ся сигнал, который отслеживается на B Iходе схемы, в режиме хранения, когда на выходе поддерживается постоянное напряжение равное значению входного напряжения в момент размыкания ключей, что ограничивает быстродействие схемы за счет потери времени, необходимого для записи, сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройс-рв6, содержащее три усилителя, два конденсатора памяти и три перекидных ключа , Недостаток известного устройства заклк чается в том, что в нем сигнал записывается на емкости поочередно, а на выходе nocTOjraHO присутствует заломленный то одной, то другой емкостью сигнал. Кроме того, при записи сигнала на любую из емкостей входной усилитель и соответствующий выходной охвачены общей отрицательной обратной связью. Быстродействие такой ехемы ограничивается частотньп си свойствами двух последовательно включенных усилителей в режиме записи, а точеностъ полностью определяется неидеальностью входного усилителя. Цель предлагаемого изобретения - повышение точности и быстродействия аналогового запоминающего устройства.

374

Она достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее два накопительных элемента, например Два конденсатора, одни из обкладок которых соединены с шиной нулевого потенциала, три дифференциальных усилителя гитри ключа, введены два дополнительных ключа, входы которых соединены с выходами первого и второго дифференциалъньгх усилителей соответственно, первые выходы дополнительных ключей соответственно соединены с инвертирующими входами первого и второго дифферендиа льных усилителей, с другими обкладками конденсаторов и выходами первого ключа, вход которого соединен с неинвертируюшим входом дифференциального усилителя, вто-i рые входы дополнительных ключей соед№нены с инвертируютцим входом третьего дифференциального усилителя, выход которого соединен с выходом устройства и , первыми выходами второго и третьего ключей, вторые выходы второго и третьего ключей подсоединены ко входу устройства, а выходы второго и третьего ключей - к неинвертирующим входам первого и второго дифференциальных усилителей соответственно.

На чертеже представлена электрическая схема предлагаемого устройства.

Она содержит дифференциальные усилители 1-3, накопительные элементы, напри:мер конденсаторы 4 и 5, ключи 6-8 и дополнительные ключи 9 и 10.

Устройство работает следующим образом.

Ключи 6-10 одновременно переключал ются из положения o в положение сГ и наоборот. В положении ключей 6-1О С сигнал со входа устройства через ключ 8, усилитель 1, охваченный в этом режиме отрицательной обратной связью, и ключ Ю поступает на конденсатор 5, напряжение на котором с точностью, определяемой усилителем 1, отслеживает входное напряжение. В это время усилители 2 и 3 обрадуют замкнутую систему через ключи 7 и 9 обшей отрицательной обратной связью и напряжение на выходе усилителя 3, а следовательно, и выходе устройства, будет с точностью, определяемой усилителями 2 и 3, равно напряжению, присутствуюше- му в этот момент на обкладках конденсатора 4. В момент перехода ключей 6-10 нэ положения а в положение сГ роли усилителей 2 и 1 меняются. Если в этот момент напряжение на входе устройства было равно иBj, то напряжение на. койдёнса-

.

торе 5, а следовательно инвертирующем входе усилителя 1 и неиньертирующем вхде усилителя 3 будет сохранять это значение до следующего изменения положения ключей 6-10 и станет равно

-(ив.еД,. ()

где К - коэффициент усиления усилителя (или 2 в зависимости от I рассматриваемого такта); е - погрешности, вызванные напряжением смещения и влиянием синфазной помехи усилителей 2 или 1.

Напряжение на выходе усилителя 1 : определится из выражения:,.

о. , (1}

и.

где выходное напряжение устройсва, которое в свою очередь равно;, , .

Ue,,.(,).K,

(3),

г i

коэффициент усиления усилитегде К, ля 3:

погрешность, вызванная напряжением смещения и влиянием синфазной помехи усилителя 3. Поставив (1) и (2) в формулу (3) получим;

к

к,

.(4

и

и

-ve

аыи ex

г ..к,

ОКд

4 К Из выражения (4) следует, что погрешность, связанная с конечностью коэффициента усппенкя в предлагаемом устройств ве не больше, чем в известном, при идентичных усилителях. Погрешность,- вызванная, напряжении смещения, влиянием синфазного сигнала, временным и T vinepaтурным дрейфами усилителей 2 и 1 устраняется полностью, а усилителя 3 уменьшается в число раз, равное коэффициенту усиления первого усилителя (усилителя 1 или 2). Более вьюокое быстродействие схемы по сравнению с известной обусловлено использованием для записи сигнала только одного усилителя, замкнутого отрицательной обратной связью, а не двух, включенных последовательно. Это обеспечивает устойчивость схемы при более широкой полосе пропускания.

Таким образом, введение новых элементов и новых связей выгодно отличает предлагаемое устройство от известного большей точностью и быстродействием. Слабая зависимость параметров устройств ва от качества усилителей позволяет использовать простыв широкополосные усипитепи, «iTO устраняет затрать на подгон ку параметров и упрощает схемотехнику иэдепий. Высокие технические характерис тики обеспечивают широкое применение предлагаемого аналогового запоминающи устройства в прецизионных аналого-цифровых преобразователях, в различных пр борах и системах, в которых совмещены аналоговые и цифровые методы обработки информации. Полученный экономический эффект отприменения предлагаемого устройства связан с улучшением характеристик этих систем и уменьшений затрат на регулировку и подстройку параметров в йроцессе производства и эксплуатации. Формула изобретения Аналоговое запимирающее устройство, содержащее два накопительных элемента, например два конденсатора, одни из обкладок которых соединены с шиной нулевого потенциала, три дифференциальных усилителя и три ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены пва дополнительных ключа, входы которых соединены с выходами первого и второго дифференциальных усилителей соответственно, первые выходы дополнительных ключей соответственно соединены с инвертирующими входами первого и второго дифференциальных усилителей, с другими обкладками конденсаторов и выходами первого ключа, вход которого соединен с неинвертирующим входом третьего дифференциального усилителя, второе выходы дополнительных ключей соединены с инвертирующим входом третьего Д1ф1)еренштльного усилителя, выход которого соединен с выходом устройства . и первыми выходами второго и третьего ключей, вторые выходы второго и третьего ключей подсоединены ко входу устройства, а входы второго и третьего ключей - к неинвертирующим входам первого и второго дифференциальных усилителей соответст енно. Источники информаюга, принятые во внямбнив при экспертизе 1. Патент США № 385126О, ЕЛ, 328-151, опублик. 1975, 2. ПатентСША № ЗЗО45О7, кл, 328-151, опублик. 1968 (прототип).