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

1

Изобретение относится -к вычислительной технике и предназначено для выборки и запоминания мгновенных значений напряжений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известно аналоговое запоминающее устройство, охваченное отрицательными обратными связями l.

Недостатком устройсгва является большая мультипликативная погрешность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит основной усилитель и дополнительный, охваченный отрицательной обратной связью по одному из входов н подключенный этим входом к выходу основного усилителя и через первый ключ к другому входу, конденсатор памяти, включенный меж- ду 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 ключом и разомкнутым третьим устройство охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится.в режиме выборки. Напряжение на конден саторе памяти и выходе дополнительного усилителя меняется синфазно с напряжением входного сигнала и мало отличается от него по величине. С замкнутым третьим ключом и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и 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 напряжение устанавливается в режиме хранения равйым с высокой точностью напряжения сигнала при переходе устройства из режима выборки в режим хранения 2.

Известные устройства обладают высокой точностью, погрешность хранения доведена до 0,01%. Тем не менее в настоящее время требуются устройства с погрешностью до 0,001% Обеспечение, наряду с такой точностью, высокого быстродействия

устройств становится задачей чрезвычайно сложной. Применение для обеспечения высокого быстродействия широкополосных усилителей приводит к снижению точности устройств, так как такие усилители имеют малый коэффициент передачи. Увеличение коэффи(Циента передачи усилителей приводит к уменьшению полосы частот усилителей и, следовательно, быстродействия устройств.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной усилитель, инвертирующий вход которого через первый ключ соединен с его выходом первый накопительный элемент, например, конденсатор, одна обкладка которого соединена с инвертирукжцим входом входного усилителя, другая обкладка первого конденсатора подключена к шине нулевого потенциала, выходной усилитель, вход которого соединен с неинвертируквдим входом входного усилителя через второй ключ, вход устройства подсоединен к неинвертиругадему вход входного усилителя через третий ключ, первый вход выходного усилителя соединен с одной из обкладок первого конденсатора, введены четвертый и пятый ключ и второй и третий накопительные элементы, например, конденсатор, одни из обкладок которых соединены с шинойнулевого потенциала, а другие обкладки - со -вторым и третьим входами выходного усилителя и через четвертый и пятый ключи с выходом входного усилителя.

На чертеже изображена функционалная схема предложенного устройства.

Схема содержит усилители 1 и 2, ключи 3-7, накопительные элементы, например, конденсаторы 8-10, шину 1 нулевого потенциала, входы 12-17 усилителя 2, выход 18 усилителя 2, входы 19 и 20 усилителя 1, вход устройства 21, выход 22 усилителя 1 выход 23 устройства.

Работа устройства состоит из 3 ..этапов. Состояние ключей, соответствующие этапам, приведены в таблице.

41-й

режим выборки

промежуточ6,3,5 2-й ный

7,3,5 3-й

режим хранения

На первом этапе напряжение на конденсаторе 8 равно

тЙ7 (1)

где 11„ , - напряжение входного сигнала (напряжение, присутствующее на входе 19 усилителя 1);.

К/ - коэффициент передачи усилителя 1.

На втором этапе напряжение на конденсаторе 8,а также равное ему напряжение на конденсаторе 9 ( Ucq) становится входными. Напряжение устанавливающееся при этом на конденсаторе 10, составляет величину

1 д. ACJilrT Jriny

Uj. -U (u V So ъ 8/

.2 -f-.Ko

-vU (,) ;

-H-K2

где Kj - коэффициент передачи усилителя 2 .

Усилитель 2 содержит две пары ифференциальных входов 14 и 15 и 12 и 13. По каждому из входов коэффициент передачи равен (к) по 12 и 14 - (Kg),по 15 и 13 - Кг). Так как Uc9 UCB

к к л

о % (2

1 + JC2. На третьем этапе напряжения на

конденсаторах 8 и 10 становятся входными. При этом напряжение на выходе 23 устройства становится равным

сД

(

N +k, f, K-iKa 4k2

. ,11 .-K2) .

C.,.4Ka ., 0.,4Ka,KiK2 45 4-VK2 ° Я-Кг -f4K2

с учетом (2)

II xii .

50 ВЫХ ()( + )

.,(3)

псздставка (1) в (3) дает

I ,u (4) m т (+к)(,Ki)

отсюда определится величина ошибки, с которой устанавливается напряжение на выходе устройства по отношению ко входному.

60 jACl bVl Bbix UBTTUex (1-.K,-).K,K,) , ц 1,

.VK.K,) в,:)при 1 (всегда имеет место) A(U)-UBX ГГПсТ)- (5) Из выражения (5) видно, что ошиб ка, связанная с коэффициентом перед чи усилителя 1, уменьшается по Срав нению с известным в К раз. Это дает возможность, используя усилители с малым коэффициентом пер дачи, строить прецизионные аналоговые запоминающие устройства. Например, при К 25 погрешность предлагаемого устройства равняется 0,01% против 0,2% в известном. Для достижения той же погрешности в известно потребовались бы усилители с коэффициентом передачи не менее 100. Pe лизация усилителей с большими коэффициентами передачи требует значительных аппаратурных затрат. Увеличение коэффициента передачи сильно сказывается на частотных свойствах усилителей и является основным препятствием в создании высокоточных и одновременно быстродействующих аналоговых запоминающих устройств. Предложенное устройство решает данное противоречние так как позволяет в высокоточных аналоговых запоминающих устройствах применять усилители с малыми коэффициентами передачи. Технико-экономическая эффективность устройства заключается в повы 1шении точности и быстродействия при использовании усилителей с задынным коэффициентом передачи. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержгвдее входной усилитель инвертирующий вход которого через первый ключ соединен с его выходом, первый накопительный элемент, например, конденсатор, одна обкладка которого соединена с инвертирукцим входом входного усилителя, другая обкладка первого конденсатора подключена к шине нулевого потенциала, выходной усилитель, выход которого соединен с неинвертируюцим входом входкого усилителя через второй ключ,вход устройства подсоединен к неинвертирующему входу входного усилителя через третий ключ, первый вход выходного усилителя соединен с одной из обкладок первого конденсатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены четвертый и пятый ключи и второй и третий накопительные элементы, например, конденсаторы, одни из обкладок которых соединены с шиной нулевого потенциала, а другие обкладки - со вторым и третьим входами выходного усилителя и через четвертый и пятый ключи с выходом входного усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3469112, кл. 307-238, опублик. 1969. 2.Авторское свидетельство СССР Г 492815, кл. G 11 С 27/00, 1974 (прототип).