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

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназиачено для выборки и запоминания мгновенных значений напряжений, и в частности, может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известно устройство выборки и запоминания, охваченное обратными связями. Высокими метрологическими характеристиками обладает устройство .1, охваченное двумя контурами обратной связиНаиболее близким из известных по технической сущности к изобретению является аналоговое ЗУ 2, которое содержит основной усилитель и дополнительный, охваченный отрицательной обратной связью по одному из входов и подю1юченный этим входом к выходу основного усилителя к через первый ключ к другому входу, онденсатор памяти, включенный между шиной нулевого потенциала и точкой соединения другого входа дополнительного усилителя и одного из входов основного, соединенного через второй и третий ключи соответственно с источником сигналов и выходом дополнительного усилителя,

С замкнутым первым и вторым ключами и разомкнутым третьим устройство охвачено первым контуром отрицательной обратной связи н находится а режиме выборки.

Напряжение, на конденсаторе памяти и выходе дополнительного операционного усилителя меняется синфазно с напряжением входного сигнала и мало отличается от не5 го по величине. С замкнутым третьим ключом и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи н находится в режиме хранения. Напряжение с выхода дополнительного усилителя подается на вход основного усилителя. Так как характеристики основного усилителя не изменяются от режима выборки к режиму хранения, это напрялсенне устанавливается в режиме храиеi5 ния равным с высокой точностью напряжению сигнала при переходе ус1-ройства из режима выборки в режим хранения.

Известные устройства, обладают высокой точностью. В лучших образцах погрешность

20 доведена до 0,01%. Тем не менее в настоящее время требуются устройства выборкн и запоминания с погрешностью до 0,001%. Обеспечение такой точности при сохранении высокого быстродействия становится зада23 ей чрезвычайно сложной. Применение для обеспечения высокого быстродействия широкополосных усилителей снижает точности работы устройства, так как такие усилители имеют малый коэффициент переда30 чи. Увеличение коэффициента передачи уснлителей приводит к уменьшению полосы частот усилителей и, следовательно, снижению быстродействия устройства.

Целью изобретения является повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое ЗУ, содержащ,ее первый усилитель, один из входов которого соединен через первый ключ со входом устройства, первый накопительный элемент, например конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка первого конденсатора подключена через второй ключ к выходу первого усилителя, второй усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью, выход первого усилителя соединен через перный пассивный элемент с одним из входов второго усилителя, третий ключ, выход которого соединен с одним из входов первого усилителя, введены четвертый, пятый и шестой ключи, второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, второй пассивный элемент и третий усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью. Выход третьего усилителя через четвертый ключ соединен с другим входом первого усилителя и одной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала и одной из обкладок третьего конденсатора. Другая обкладка третьего конденсатора соединена с другим входом третьего усилителя и через пятый ключ с Bbixoдом второго усилителя, другой вход которого соединен с одним из входов первого усилителя. Вход третьего ключа подсоединен к другой обкладке первого конденсатора. Выход первого усилителя соединен через последовательно включенные шестой ключ и второй пассивный элемент с одним из входов третьего усилителя, выход устройства соединен с выходом первого усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема предложенного устройства. Оно содержит усилители 1-3, ключи 4-9, накопительные элементы, например конденсаторы 10-12, пассивные элементы 13 и 14, шину нулевого потенциала 15, элементы обратной связи 16 и 17, входы 18 и 19 первого усилителя 1, входы 20 и 21 второго усилителя 2, входы 22 и 23 третьего усилителя 3.

Устройство работает в четырех режимах, которые обеспечиваются состоянием соот,ветствующих ключей.

В режиме выборки напрялсение на коненсаторе 12 равно:

и -и (-А:.)-(-Р.) .

U ig - Г 7Г7 m г

1-/Ci(-PO-PZ i in A ГЙ

I.-Ai i-PI)4P4

е (/Bx - напряжение входного сигнала (напряжение, присутствующее на входе 18 усилителя 1); K,i - коэффициент передачи усилителя 1; PI - коэффициент передачи усилителя

2со стороны входа 20;

Ра - коэффициент передачи усилителя

3со стороны входа 23 при разомкнутом ключе 9;

РЗ - коэффициент передачи усилителя

2 со стороны входа 21. Напряжение на конденсаторе 12 равно

+ (2)

/. /,

1 + С|

В первом промежуточном режиме напряжение на конденсаторе 12 запоминается и становится входным. Напряжение на конденсаторе 10 устанавливается

и

(3)

13

н/с,

с учетом Ра 1,

и,,и,,.

(4)

Во втором промежуточном режиме запоминается напряжение, присутствующее на конденсаторе 10. Теперь источниками напряжений становятся конденсаторы 12 и 10.

Напряжение на конденсаторе 11 установится

// -// . (-)(Рб) /С)

-. r-.-t-t-io 1ГГТТ I - Ai(- ыI- Ki (-Рб)

где РЗ - коэффициент передачи усилителя 3 со стороны входа 23 при замкнутом ключе 9; 4 - коэффициент передачи усилителя 3 со стороны входа 22. С учетом выбора сопротивлений пассивного элемента 14 и элемента обратной связи 17, напряжение на конденсаторе 11 будет равно M-t/,,-V- + . в режиме хранения источником напряжения становится конденсатор 11. Напряжение на выходе устройства, напряжение запоминания, находят из выражения (7) вых С учетом выражений (2), (4), (6) выражение (7) запишется: Г2;С,.(2 + /С,)г(2+.) вых i/e L (И- ). (1 + 0 Отсюда находят погрешность запоминанияЛ--// // 7/ ИUBX-ВЫХ - ВХИз выражения (8) видно, что погрешность запоминания в предложенном устройстве в /Cf раз меньше погрешности в известном устройстве. Это позволяет, используя операционные усилители с малым коэффициентом передачи, строить высокоточные устройства выборки и запоминания. Например, при Ki погрешность устройства равняется 0,01%. Для достижения той же погрешности в известном устройстве потребовались бы усилители с коэффициентом передачи не менее 100. Реализация усилителей с большими коэффициентами передачи требует значительных аппаратурных затрат. Увеличение коэффициентов передачи существенно сказывается на частотных свойствах усилителей и является основным препятствием для создания высокоточных и одновременно быстродействующих устройств выборки и запоминания. Предложенное устройство позволяет в высокоточных устройствах выборки и запоминания применять усилители с малыми коэффициентами передачи. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен через .первый ключ со входом устройства, первый накопительный элемент, например конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, д{)угая обкладка первого конденсатора подключена через второй ключ к выходу первого усилителя, второй усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью, выход первого усилителя соединен через первый пассивный элемент с одним из входов второго усилителя, третий ключ, выход которого соединен с одним из входов первого усилителя, отличающееся тем, что, сцелью повышения точности работы устройства, в него введены четвертый, пятый и шестой ключи, второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, второй пассивный элемент и третий усилитель, охваченный по одному из входов обратной связью, выход третьего ycилиfeля через четвертый ключ соединен с другим входом первого усилителя и одной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала н одной из обкладок третьего конденсатора, другая обкладка третьего конденсатора соединена с другим входом третьего усилителя и через ПЯТЫЕ ключ с выходом второго усилителя, другой вход которого соединен с одним из входов первого усилителя, вход третьего ключа подсоединен к другой обкладке первого конденсатора, выход первого усилнтеля соединен через последовательно включенные шестой ключ и второй пассивный элемент с одним нз входов третьего усилителя, выход устройства соединен с выходом первого усилнтеля. Источники информации, прннятые во внимание при экспертизе 1.Патент США Wb 3469112, кл. 307-238, опубл. 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 482815, кл. О ПС 27/00, 28.11.73 (прототип).

10 НН

1в

А

21

19 /4/7

т

/7