Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1981 года по МПК G11C27/00 

1

Изобретение относится к аналогово технике и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях, измерителях уровня.

Известно устройство запоминания аналогового сигнала с-ключами на полевых транзисторах, где компенсация нелинейности осуществляется путем введения дополнительной емкости затвор-канал, уменьшающей влияние собственной емкости полевого транзистора ключа.

Однако такой метод существенно понижает .быстродействие устройства.

Известно также устройство, где компенсация нелинейности осуществляется поддержанием постоянной разности потенциалов.затвор-канал полевого транзистора ключа, в результате чего емкость затвор-канал полевого транзистора, зависящая от напряжения затвор-канал, остается постоянной, и возникающий за счет зтой емкости паразитный заряд также постоянен и может быть в дальнейшем скомпенсирован l.

Однако данное устройство также имеет ряд недостатков: малое время хранения из-за высоких токов утечки, невысокое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее последовательно соединенные два ПОлевых транзистора и операционньй усилитель, к точке соединения неинвертирующего входа которого и второго полевого транзистора подключена одна обклал ка запоминающей емкости, другая

o обкладка которой подключена к общей шине, а также фор1лирователь, ка вход которого и на затвор первого полевого транзистора подается управляквдий сигнал. Выход формирователя

5 подключен к затвору третьего полевого транзистора, который двумя остальными электродами подключен ко входу и выходу опорного элемента. Выход опорного элемента подключен к затвору второго полевого транзис0тора, а вход - к выходу операционного усилителя, причем выход операционного усилителя подключен к точке соединения инвертирующего

5 входа и средней точке первого и второго полевыхтранзисторов. Выход операционного усилителя является выходом устройства 2.

В данном устройстве на затворе

0 второго полевого транзистора в момент подачи управляющего импульс формируется напряжение, равное иоп+ c. где U|.jj, - напряжение, формируемое опорным элементом; и напряжение сигнала. С учетом того, что известные устрой ва сдвига уровня (опорный элемент) имеют низкий коэффициент использова ния напряжения по сравнению с транзисторными ключами, для питания опорного элемента (с учетом потерь требуется повышенное напряжение питания. Это в некоторых случаях ограничивает сферу применения устро ства или требует уменьшения диапазона запотчтинаювдих напряжений. Кроме того, подача управляющего напряжени на. затвор второго полевого транзис тора через цепь формирователь третий по.чепой транзистор - опорны элемент, обладающие ограниченным быстродействием, приводит к снижен быстродействия всего устройства в целом. При этом .подключение в то ку соед. первого и второго левого транзистора низкоомного вых да операционного усилителя повышае падение напряжения на канале полевого транзистора и снижает точност запоминания. Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент, например конДенсато р одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, операдионный усилитель, охваченный по инвертирующему входу обратной связь выход операционного усилителя подключен к выходу устройства,последовательно соединенные первый и второй ключи, формирователь, вход которого соединен с шиной управления и управляющими входами ключей сигнальный вход первого ключа подсоединен ко входу устройства,выход второго ключа соединен с неинвертирующим входом операционного усилите ля и другой обкладкой конденсатора и третий ключ,. управляющий вход третьего ключа соединен с выходом формирователя, сигнальный вход третьего ключа подсоединен к выходу первого ключа, а выход третьего ключа соединен с инвертирующим входом операционного усилителя. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит первый и вто рой ключи 1 и 2, накопительный элемент, например конденсатор 3, операционный усилитель 4, формирователь 5, третий ключ б, шину 7 нулевого потенциала и шину 8 управления. Ключи 1, 2 и б выполнены на полевых транзисторах. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал поступает со входа устройства на вход первого ключа 1. При поступлении импульса с шин.ы 8 управления на входы ключей 1 и 2 они открываются, и сигнал со входа устройства поступает на конденсатор 3 и на инвертирующий вход операционного усилителя 4. Одновременно управляющий сигнал, пройдя через формирователь 5, инвертируется и запирает ключ 6, отключая выход операционного усилителя 4 от точки соединения ключей 1 и 2. Таким образом, сопротивление ключей 1 и 2 (каналов транзисторов, в режиме записи) включено последовательно с высоким входным сопротивлением операционного усилителя 4 по неинвертирующему входу, и падение напряжения на сопротивлении ключей 1 и 2 шнимально. В результате снижается погрешность запоминания. Так как сигнал управления на управляющем входе ключа подается непосредственно, то исключаютсй задержки на промежуточных цепях и возрастает быстродействие устройства. Малая нелинейность устройства запоминания достигается следующим образом: на конденсатор 3 наводится паразитная помеха, обусловленная проникновением сигнала управления емкость ключей 1, 2 и б (затвор-канал транзисторов). Помеха от ключа б имеет противоположный знак, так как он управляется инверсным напряжением. В результате помехи на конденсаторе 3 складываются в противофазе и взаимно уничтожаются (полностью или частично). В результате уменьшается нелинейность устройства. После окончания действия управляющего импульса ключи 1 и 2 закрываются, а ключ 6 открывается. На точку соединения ключей 1 и 2 подается потенциал, близкий к потенциалу на запоминающей емкости ключа 2. В результате ток утечки транзистора ключа 2 в закрытом состоянии близок к нулю, так как ток утечки определяется разностью потенциалов стокисток, поделенной на сопротивление канала. Время разряда конденсатора 3 получается большим, и возрастает время хранения величины записанного сигнала. Использование нового элемента ключа б, выполненного на полевом транзисторе, введеннрго в цепь обратной связи, позволяет получить высокое быстродействие, большое время хранения и меньшую погрешность по сравнению с Известным.

На базе предлагаемого устройства возможно создание более высокоскоростных и точных устройств выборки запоминания, применяющихся в различных радиотехнических приборах .

Формула изобретения

Анс1логовое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент, например конденсатор, одна обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, операционный усилитель, охваченный по инвертирующему входу обратной связью, выход операционного усилителя подключен к выходу устройства, последовательно соединенные первый и второй ключи, формирователь, вход которого соединен с шиной управления и управляющими

входами ключей, сигнальный вход первого ключа подсоединен ко входу устройства, выход второго ключа соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и другой обкладкой конденсатора, и третий ключ, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в нем управляющий вход третьего ключа соединен с выходом формирователя, сигнальный вход третьOего ключа подсоединен к выходу первого ключа, а выход третьего соединён с инвертирующим входом операционного усилителя.

Источники информации,

5 принятые во внимание при экспертизе

1.Приборы и техника эксперимента, 1976, 3, с. 90-91.

2.Авторское свидетельство СССР № 545008, кл. G 11 С 27/00, 1976

. (прототип).