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

Изобретение относится к вычислительной технике и кюжет быть использовано в аналоговых, аналого-цифровы и контрольно-измерительных устройствах. Известно аналоговое запоминающее устройство, в котором для улучшения метрологических характеристик исполь зуются общие обратные связи tl Однако в ряде случаев необходима фиксация не абсолютных значений сиг налов, а их приращений за фиксирова ный интервал времени, что при после дующей обработке позволяет получить информацию о скорости изменения сиг лов. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство, которое содержит инвертирукш4 й и неинвертирующий блоки аналоговой памяти, поДключОнные через резисторы к суммирующему блоку аналоговой памяти, выход которого явля ется выходом устройства. Каждый из указанных блоков содержит входной усилитель, имеющий инвертирующий и неинвертируюадий входы и подключенный выходом через ключ к одной обкладке конденсатора памяти, друга обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, а также выходной усилитель. Инвертирующий и неинвертирующий блоки аналоговой памяти через определенный интервал времени фиксируют мгновенные значения входного сигнала ,которые затем алгебраически суммируются и запоминаются в суммирующем блоке аналоговой памяти С23. Однако для реализации указанных функций требуются значительные аппаратурные затраты. В устройстве используется шесть усилителей и значительное число прецизионных резисторов. Недостатком устройства является также невысокая точность, обусловленная напряжением смещения и дрейфом нуля усилителей, входящих в блоки аналоговой памяти. Существенное влияние на точность устройства оказывает также погрешность -подгонки отношения резисторов в инвертирующем и суммирующем блоках,а также температурные коэффициенты отношений сопротивлений. Кроме того, входное сопротивление устройства не превосходит входного сопротивления инвертирующего блока аналоговой па.мяти. Это при включении с реальными

источниками входных сигналов может приводить к дополнительным погрешностям.

Цель изобретения - повьЕцение точности устройства и его упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее усилитель, первый выход которого соединен через первый ключ с первым накопительным элементом, например, с одной из обкладок первого конденсатора и первым инвертирующим входом данного усилителя, другая обкладка первого конденсатора подключена к шине нулевого потенцисша, второй накопительный элемент, например, второй конденсатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала, введены второй , третий, четвертый, пятый и шестой ключи, причем второй выход усилителя соединен через второй ключ с первым неинвертирующим входом данного усилителя, второй инвертирующий вход которого подключен к другой обкладке второго конденсатора и через третий ключ к первому выходу усилителя, второй неинвертирующий вход усилителя подключен к шине нулевого потенциала, первый неинвертирующий вход усилителя соединен через четвертый ключ с шиной нулевого потенциала, а через пятый ключ - со входом устройства, первый инвертирующий вход усилителя соедине через шестой ключ с шиной нулевого потенциала.

На чертеже изображена функциональ, ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит усилитель 1 со входами 2 и 3 и выходом 4, ключи 5-10, накопительные элементы, например конденсаторы 11 и 12, входы 1314 и выход 15 усилителя 1, вход 16 устройства, шину 17 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии замкнуты ключи 7,8,10 и разомкнуты ключи 4, 6,9.

На входе усилителя 1, представляющего собой дифференциально-дифференциальный усилитель, присутствует нулевой потенциал. Напряжение на выходе 4 усилителя 1 и на конденсаторе , равно

4- oiKfiT Tft где UQ , UQ,J - напряжения смещения

нуля усилителя по входам 2,3 и 13,14 соответственно;

К, и К, - коэффициенты усиления напряжения от входов 2,3 и 13,14, соответственно к любому из входов .

При переходе в режим выборки замыкаются ключи 5,9 и размыкаются 8,7,10. Ключ 9 подключает источник входного сигнала к неинвертирующему входу 3 усилителя 1. Конденсатор 11 заряжается до напряжения

«2.

;а

-tU,

U)

Q4

к, +

В заданный момент времени это @ напряжение фиксируется на конденсаторе 11 путем размыкания ключа 5. Одновременно замыкается ключ 7.Напряжение,до которого заряжен конденса-; тор 11, определяется из выражения 5 (2). При этом полагается, что UJ,, мгновенное значение входного напряжения в момент размыкания ключа 5.

Далее происходит заряд конденсатора 12. Через некоторый точно фиксированный интервал времени ключи 7 и 9 размыкаются и замыкаются ключи б и 10. Напряжение, до которого заряжен конденсатор 12, определяется к . .. ka

«-(Uby- u ru J-jfr

-,(5)

°

(-i-K,

где i - входное напряжение в момент разг/икания ключа 7.

После замыкания ключа 10 и быстрого разряда конденсатора 11 на выхо30 Д® устройства присутствует напряжение

К

К

.ь..Чи...) )

л

После ййдстановки из (1) в (2) и и из (2) в (3) получаем из (4) с учетом малого влияния UQ и UQ

(5)

и

- и

ИХ

ех

Это напряжение остается неизменным на .выходе устройства в течение вдегчэ режима хранения и может преобразоваться из аналоговой формы в

цифровую, после чего осуществляется сброс. При сбросе закикаются ключи 8,7,10 и размыкаются ключи 5,6,9.Далее работа устройства не отличается от описанной ранее. При переходе в

режим хранения можно не замыкать ключ 10. Тогда на выходе устройства присутствует напряжение,равное мгновенному значению входного в момент раз1Ф1кания ключа 7. Для известiHoro устройства согласно выражению

Човьк,- t(fUcMl + 2/Uoa+ ) Uojl P«

Jo1 Uo3, ±100 MB, в худшем случае UQ t 500 мВ. Для предлагаемого устройства, как следует из (5), несущественен разброс коэффициентов, К к К и нет необходимости применять точные резисторы для построения входных каскадов дифференциально-дифференциального усилителя.. Достаточно потребовать, чтобы К и

к имели достаточно большую величину. Так. как напряжения Ug, и Ug фик сированы через втрого определенный интервал времени, то выходное напряжение пропорционально скорости изменения входного сигнала. В устройстве отсутствуют точные резистор и, соответственно, нет погрешностей .обусловленных отклонением их сопротивлени й от номинальных значений. Входное сопротивление устройства может достигать весьма больших вели чин , что исключает появление погреш ностей при подключении источников входных сигналов с большими внутрен ними сопротивлениями. Входные каска усилителя можно выполнять на полевы транзисторах, не опасаясь существенного влияния напряжений смещения нуля на точность устройства. В отличии от известного, содержащего шесть усилителей, предлагаемое устройство выполнено на одном дифференциально-дифференциальном усилите ле, причем введение дополнительной пары входов по аппаратурным затрата эквивалентно добавлению одного каскада. Предлагаемое устройство выгодно отличается от известного, так как обладай большей точностью, реализуется со значительно меньшими аппара турными затратами. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устрЬйство, содержащее усилитель, первый выход которого соединен через первый ключ с первым накопительным элементом, например, с одной из обкладок первого конденсатора и первым инвертирующим входом данного усилителя, другая обкладка первого конденсатора подключена к шине нулевого потенциала, второй накопительный элемент,например, второй конденсатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повы;шения точности устройства и его уп1рощения, в него введены второй, третий, четвертый, пятый и шестой ключи, причем второй выход усилителя соединен через нторой ключ с первь неинвертирующим входом данного усилителя, второй инвертирующий вход которого подключен к другой обкладке второго конденсатора и через третий .ключ к первому выходу усилителя, второй неинвертирующий вход усилителя подключен к шине нулевого потенциала, первый неинвертирующий вход усилителя соединен через четвертый ;ключ с шиной нулевого потенциала,а через пятый ключ - со входом устройства, первый инвертирующий вход усилителя соединен через шестой ключ с шиной нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 586500, кл. G 11 С 27/00, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР 494769, кл. G 11 С 27/00, 1974 (прототип).