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

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выборки и запоминания мгновенных зна чений напряжений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях. Известно аналоговое запоминающее устройство, охваченное двумя контура ми отрицательной обратной связью CQ Недостатком устройства является большая мультипликативная погрешность Из известных аналоговых запоминающих устройств, охваченных отрицательными обратными связями, наиболее близким по технической сущности является устройство, которое содержит операционный усилитель, выход которого через первый ключ подключён к инвертирующему входу усилителя, вычитающее и суммирующее устройство, при этом вычитающее устройство подклю чено вычитаюиц м и суммируюцим входами соответственно к выходу усилителя и к инвертирующему входу, а суммирующее устройство соединено одним из входов с выходом вычитающего устройст1га, другим входом - с инвертирукяцим входом усилителя, а выходом через второй ключ - с неинвертирующим входом усилителя, подключенного этим же входом через третий ключ с источником сигналов, а инвертирующий входом через конденсатор памяти - с шиной нулевого Потенциала. С замкнутым первым и вторым ключем и разомкнутым третьим устройство охвачено первым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме выборки. Напряжение на конденсаторе памяти и выходе суммирующего устройства меняется синфазно с напряжением входного сигнала и мало отличается от него по величине. С замкнутым третьим ключем и разомкнутыми остальными устройство охвачено вторым контуром отрицательной обратной связи и находится в режиме хранения. Напряжение с выхода суммирующего устройства подается на вход усилителя. Так как характеристики усилителя не изменяются от режима выборки к режим хранения, это напряжение устанавливается в режиме хранения равным с высокой точностью напряжению сигнала при переходе устройства от режима выборки в режим хранения f2.

Устройства, построенные по известной схеме, обладают высокой точностью. В лучпшх образцах погрешность хранения доведена до 0,01%. Тем не менее требуются аналоговые запоминающие устройства с погрешностью до 0,001%. Обеспечение высокого быстродействия устройств становится задачей чрезвычайно сложной. Применение для обеспечения высокого быстродействия широкополосных усилителей приводит к снижению точности устройств, так как такие усилители имею малый коэффициент передачи. Увеличение коэффициента .передачи усилителей приводит к уменьшению полосы частот усилителей и, следовательно, быстродействия устройств.

Цель изобретения - повьшение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство., содержащее операционньй усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым накопительньгм элементом, например с одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, выход первого операционного усилителя соединен через первый ключ с первым входом сумматора и с одной из обкладок первого

конденсатора, выход сумматора подключен к выходу устройства, а через второй ключ к неинвертирующему входу операционного усилителя и через третий ключ ко входу устройства, первый вычитаюпщй блок, вькод которого подключен ко второму входу сумматора, введены второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, четвертый и пятый ключи и второй вычитающий блок, выход которого соединен с третьим входом сумматора, первые входы вычитающих блоков подключены к первому входу сумматора, а вторые входы соединены соответственно с одними из обкладок второго и третьего конденсаторов, другие обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход операционного усилителя соединен через второй и третий ключи с одними из обкладок конденсаторов.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит операционный усилитель 1, вычитающие блоки 2 и 3, 1СГ1ЮЧИ 4-8, сумматор 9, накопительные элементы, например конденсаторы 10-12, выход 13 усилителя 1 , выходы 14 и 15 вычитающих блоков 3 и 2, пшну 16 нулевого потенциала, входы 17 i|, 18 блоков 3 и 2, входы 19-21 сумматора 9, входы 22 и 23 усилителя 1, вход 24 устройства и выход 25 сумматора 9 и устройства.

Работа устройства состоит из трех этапов.

Состояние ключей, соответствующее этапам, приведено в таблице.

7,8, 4, 6 5 На первом этапе в режиме выборки где U.

напряжение на конденсаторе 10 равно

.(,

(1)

Ucio- W 1 + к

1-й этап - режим выборки

55

- напряжение входного сигнала (напряжение, присутствующее на входе 2 ус .илителя 1); - коэффициент передачи усилнтеля 1. На втором этапе напряжение на конденсаторе 10, а таюке равное ему напряжение на конденсаторе 1I (Uj--) становятся входньгми. Напряжение, устанавливающееся при этом на конденсаторе 12, составляет вел чину Ck-)(k-)( ioo(k)(H.(k) (H(k) (И (И .,..(k-)(H(k) С-10 4k)(k-)(k+)(k){k-Kkl) t-k-)(H(k) ,, (k)(k)(k-0 где (k-) - коэффициент передачи вычитающего блока по сум- мирутощему входу; (-k-) - коэффици ент передачи по вычитающему входу; (k+) - коэффициент передачи сумматора 9 по любому из входов. CIQ Так как И С учетом К.1, , На третьем этапе напряжения на конденсаторах 12 и 10 становятся входными. При этом, напряжение на выходе 25 устройства равно .. с учетом (2) ьыx,jcW ,,()2.7, ±:5k24j b с учетом (I) Ujbix Ugx (ТГ) отсюда определяется величина ошибки с которой устанавливается напряжени на выходе 25 устройства по отношени к входному. Л(и) UBX- pTuJS- (4) Из выражения (4) видно, что ошиб ка, связанная с коэффициентом перед чи усилителя, уменьшается по сравне нию с известным устройством в-k раз В аналоговом запоминающем устрой ве с числом вычитающих блоков более 2-х, например при п вычитающих блоко ошибка определяется как Л(и) (ОХ) Это дает возмол;ность, используя усилитель с малым коэффициентом пер дачи, строить прецизионные аналоговы запоминающие, устройства. Например, при погрешность устройства рав066няется 0,01%. Для достижения той же погрешности в известном устройстве ( потребовались бы усилители с коэффициентом передачи не менее 100. Реализация таких усилителей требует значительных аппаратурных затрат. Увеличение коэффициента передачи сказывается на частотных свойствах усилителей и является основным препятствием в создании высокоточных и одновременно быстродействующих аналоговых запоминакщих устройств. Предлагаемое устройство позволяет в высокоточных аналоговых запоми-, нающих устройствах применять усилители с малыми коэффигщентами передачи.. . Технико-экономическая эффективность устройства определяется выигрьт1ем в точности и быстродействии при использовании усршнтелей с заданным коэффициентом передачи. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с первым накопительным элементом, например -с одной из обкладок конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, выход первого операционного усилителя соединен через первый ключ с первым входом сумматора и одной из обкладок первого конденсатора, выход сумматора подсоединен к выходу устройства, а через второй ключ - к неинвертирукнцему входу операционного усилителя и через третий ключ - ко входу устройства, первый вычитающий блок, выход которого подключен ко второму входу сумматора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй и третий накопительные элементы, например конденсаторы, четвертый ипятый ключи и второй вычитакяций блок, выход которого соединен с третьим входом сумматора, первые входы вычитающих блоков подключены к первому входу сумматора, а вторые входы соединены соответственно с одими из обкладок второго и третьего конденсаторов, другие обкладки котоых подключены к шине нулевого поенциала, выход операционного усиди78493068

теля соединен через второй и третий 1 . Патент США № 3469112, ключи с одними из обкладок конденсатог кл. 307-238, опублик. 1969. ров.2. Авторское свидетельство СССР

Источники информации, № 568083, кл. G 11 С 27/00, опублик, принятые во внимание при экспертизе 5 1978 (прототип).