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

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОШНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к вычислительной, и контрольно-измерительной технике и предназначено для систем сбора и передачи данных, У9тройств аналого-цифрового ввода - вывода в ЭВМ и аналого-цифровых преобразователей.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной и выходной усилители, три аналоговых ключа и накопительный элемент 1.

Недостатком данного устройства является низкая точность, вызванная прохождением части импульса управления через паразитные емкости ключа на накопительный элемент при переключении устройства из режима записи в режим хранения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит входной усилитель, вход которого через первый и второй ключи соединен с входом и выходом устройства, выходной усилитель, первый вход которого через третий ключ соединен с выходом устройства, и накопительный элемент, включенный между выходом входного и первым входом выходного усилителя 2.

Недостатком этого аналогового запоминающего устройства являются низкие быстродействие и точность. При переключении устройства из режима за10писи в режим хранения часть импульса управления, прикладьшаемого к третьему ключу, проходит по его паразитным емкостям на накопительный элемент и накладывается на полезный сиг1$нал, что приводит к появлению погрешности переключения. В режиме хранения возникает также погрепшость, вызванная дозарядом накопительного элемента входным током выходного уси20лителя. В режиме записи выходное напряжение устройства близко к нулю, а выходное напряжение входного ycHJiHтеля отслеживает напряжение на входе устройства. При переключении устройства в режим хранения выходное напряжение входного усилителя изменяет полярность, а выходное напряжение устройства становится равным значению входного напряжения в момент переключения. Таким образом, при переключении устройства из режима записи в режим хранения и наоборот наблюдаются значительные перепады выходного напряжения входного и выходного усилителей, с чем связано большое время установления усилителей, а следовательно, и низкое быстродействие. Возникающие при этом значительные переходные процессы проникают по паразитным емкостям на накопительный элемент и приводят к дополнительным погрешностям устройства. Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства. Поставленная цель достигается тем что в аналоговое запоминающее устрой ство, содержащее первый накопительны элемент, например первый конденсатор одна из обкладок которого соединена с выходом первого усилителя, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, входы ключей соеди нены соответственно со входом и выхо дом устройства. Другая обкладка перв го конденсатора соединена с первым входом второго усилителя и с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом .второго усилителя и с выходом устройства, и шину нулевого потенциала, введены четвертый ключ и второй накопительный элемент, например второй конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка второго конденсатора соединена со вт рым входом второго усилителя и с выходом четвертого ключа, вход которог соедаснен с выходом первого усилителя На чертеже представлена функцио-. нальная схема предложенного устройства. Оно содержит ключи 1-4, усилители 5 и 6, накопительные элементы, например,- конденсаторы ,7 и 8 и шину нулевого потенциала 9, Устройство работает следующим образом, С замкнутыми 1 3 и А и разомкнутым. 2 ключами .. устройство находится в режиме записи. Сигнал Ug со входа устройства через ключ 1 прикладывается ко входу усилителя 5, выходное напряжение которого становится равным ивыл (Uex+f, )А,, (1, где EOI напряжение смещения усили теля 5; коэффициент усиления усилителя 5, Выходное напряжение усилителя 5 чечерез ключ 4 прикладывается ко второму накопительному элементу 8, заряжая его до величины . ивь,(2) Усилитель 6 в режиме записи замкнут через ключ 3 отрицательной обрат ной связью и на его первом входе напряжение равно выходному напряжению (Uc8 Коа)-, где А, Сог - соответственно коэффициент, .усиления и напряжение смещения усилителя 6, Напряжение Ucr на накопительном элементе 7 при этом равно разности выходных напряжений усилителей 5 и . 6 и определяется из выражений (l) (3)АД uc, (ивхП )(А,,,-.(4) Таким образом, при А,, близком к единице, напряжение на выходе устройства незначительно отличается от входного, а напряжение на накопительном элементе.7 незначительно отличается от нуля. При замыкании ключа 2 и размыкании ключей 1, 3, 4 устройство переходит в режим хранения. При этом напряжения на накопительных элементах 7 и 8 становятся равными Uoc7 (/Bxo foiXArf; Vfo2-;l AV,(5) Uoc8 {Ue)i,ottoi )A,- UUa (6) где UBX напряжение на входе устройства в момент переключения из режима записи в режим хранения; Ди,,лЦ- напряжения ошибки, образовавшиеся в результате прохождения части сигнала управления и входного тока усилителя 6, Выходное напряжение устройства в режиме хранения определяется из следующих выражений . Увыл (Uoc8 02 -Uetixoi -t-Uoc )А2-,(7) Ueuxoi ивыхо А., -А, . . (8) Из выражений (5)-(8) находим напряжение в режиме хранения -бЫЛо бХо А,-А, р HA..A;T;U- - . Из выражения (9) можно определить погрешности аналогового запоминающего устройства. Полагая А, 1, а А, , находим ДА- и,,„ део1 -- 01 1 -, А 1%г Лли ди,-д Уг где ДА , Дбо, , Дбоа .AuU - соответственно погрешности, возникающие вследствие конечного значения коэффициента усиления усилителя 6, напряжения смещения усилителей 5 и 6 и прохождения импульса управления на накопительные элементы 7 и 8, и наличия входного тока усилителей 5 и 6, Таким образом, введение новых элементов (дополнительного накопительного элемента и четвертого ключа) выгодно отличает предложенное устройство от известного более высокой точностью и быстродействием. При этом напряжения погрешности прохождения импульса управления Ди, и Д Уг в отличие от известного вычитаются и при идентичных ключах 3 и 4 в значительной степени скомпенсированы. Напряжения погрешностей, вызванных напряжениями смещения усилителей 5 и 6, значительно ослабляются за счет наличия коэффициента усиления выходного усилителя 6. В предложенном устройстве устранены скачки напряжения на выходах усилителей при переходе устройства из одного режима работы в другой что исключает перегрузки и нелинейный режим работы усилителей, последним обеспечивается высокое быстродействи устройства. Подавление синфазных помех (проникание импульсов управления ключами на накопительные элементы и разряд последних входными токами вы86ходного усилителя) позволяет значительно повысить помехоустойчивость устройства, максимально упростить схемы формирования импульсов управления ключами за счет исключения из их состава сложных устройств компенсации погрешностей проникания импульсов управления на накопительные элементы. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого усилителя, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, входы ключей соединены соотЬетственно со входом и выходом устройства, другая обкладка первого конденсатора соединена с первым входом торого усилителя и с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом второго усилителя и с выходом устройства, и шину нулевого потенциала, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены четвертый ключ и второй накопительный элемент, например второй конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка второго конденсатора соединена со вторым входом второго усилителя и с выходом четвертого ключа, вход которого соединен с выходом первого усилителя. Источники информации. Принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 482815, кл. G П С 27/00, 1975. 2.Патент США № 4066919, кл. G П С 27/00, опублик. 1978 (прототип).