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

I

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измерительной технике и предназначено для зналого цифровых преобразователей, систем сбора и передачи;данных, устройств аналоговой обработки сигналов.

Известны аналоговые запоминающие устройства, построенные на двух конденсаторах и трех усилителях 1, а также построенные на двух конденсаторах и двух усилителях 2.

Недостатком известных устройств является низкая точность, отсутствие компенсации таких аддитивных составляющих погрешности, как напряжения . смещения входящих в состав схем усилителей. Низкая точность и плохая стабильность параметров устройств вызваны отсутствием контура стабилизирующей отрицательной обратной связи в режиме хранения.

Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, содержащее усилитель, первый вход которого через первый и второй ключи соединен со входом устройства и обшей

.шиной, второй вход усилителя соединен с его выходом и одной обкладкой первого конденсатора, вторая обкладка которого соединена с выходом устройства и через третий ключ с общей шиной, а также второй, конденсатор, одна обкладка которого соединена с

10 общей шиной, а другая через четвертый и пятый ключи соединена с первым входом усилителя и выходом устройства. В режиме хранения выходное напряжение Ugbix известного устройст15ва является функцией входного напряжения Ug,, в момент перехода из режима записи в режим хранения, а также зависит от параметров усилителя коэффициента усиления А и напряжения

20 смещения Ее

UBXO (1--}г)-Во-(й)(1)

и

8ЫХ

отсюда погрешности устройства составляют

ливь,х UBXO- ;(2)

Afc PO- .. (3) Таким образом, в устройстве осуществляется компенсация напряжения смещения, что является положительной чертой 3.

Недостатком известного устройства является необходимость трехтактного режима работы: режима запоминания на первом конеднсаторе напряжения смещения усилителя (замкнуты только второй и третий ключи); режима записи (замкнуты только первый и пятый ключи); режима хранения (замкнут только четвертый ключ).

Трехтактный режим работы требует усложненной схемы устройства управления ключами. Время запоминания напряжения смещения усилителя является мертвым временем устройства, из-за которого и приходится уменьшать либо время записи устройства, либо время хранения или увеличивать суммарное время одного полного трехтактного цикла работы устройства. Б первых двух случаях возрастает ошибка недоразряда второго конденсатора или требуется после аналогового запоминающего устройства включать схемы, успевающие производить обработку запомненного сигнала в более короткий промежуток времени, В третьем случае сужается спектр входных сигналов, которые могут (Обрабатываться запоминающим устройством, что является причиной снижения бйстродействия устройства.

, Цель изобретения - повышение точности и быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем что в аналоговом запоминающем устройстве, содержащем накопительные элементы, например конденсаторы, усилитель, выход которого соединен с выходом устройства, ключи и шину нулевого потенциала, одна из обкладок первого конденсатора соединена с выхдами первого и второго ключей и со входом третьего ключа, выход которог соединен с первым входом усилителя и с одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка второго конденсатора подключена к шине нулевого потенциала, вход первого ключа соединен со входом устройства, входгвторого ключа соединен с выходом усилител и со входом четвертого ключа, выход которого подключен к другой обкладке

первого конденсатора и ко второму входу усилителя.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит накопительные элементы, например конденсаторы, 1 и 2, усилитель 3, ключи 4-7 и шину 8 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

С замкнутыми ключами 4, 6 и 7 и разомкнутым ключом .5 устройство работает в режиме записи. Второй конденсатор 2 заряжается входным напряжением UBX на входе. устройства

Uc2 ив7.(4)

Напряжение Ugbu на выходе устройства незначительно отличается от.входного и составляет

ebix -j Ceo + UaO, (5) где A,fo коэффициент усиления и напряжение смещения усилителя, AS 1 .

Первый конденсатор 1 заряжается ДО напряжения, близкого к о

Uc, ивх-ибь,х ивл-т А- оА. (6)

Разомкнутый ключ 5 находится под напряжением DC, , близким к нулю, что является благоприятным для его работы. С замкнутым ключом 5 и разомкнутыми ключами 4, 6 и 7 устройство переходит в режим хранения. При этом на конденсаторах 1 и 2 фиксируются напряжения, соответствующие

Ucio-JexoТТА °ТГА Ucio Uexo , . (8) где Uex напряжение на входе устройства в момент перехода из режима заi писи в режим хранения.

- , i Напряжение на выходе устройства в режиме хранения изменяется при этом до величины

УВЫХ ,A(,O+ Uc2o ). (9) С учетом значений Uc,o и из 5 выражений (7) и (8) выходное напряжение устройства составляет

и...и.,.... (10)

ОР1Л ОЛЫ f ч )

Из выражения (10) можно найти составляющие погрешности аналогового

0 запоминающего устройства: Д Ugbw погрешность, обусловленную конечностью усиления усилителя 3 и - погрешность, вызванную наличием напряжения смещения усилителя 3

55 Д Uex, JT - /11)

Аес е.. («2)

Таким образом, предложенное устройство имеет в 2А раз большую точ5ность, чем известное. При этом исключен мертвый режим работы схемы, снижающий быстродействие запоминающего устройства. Кроме этого, в режиме хранения ключ 6 работает с минимальными перепадами напряжений, поскольку включен между вторым конденсатором 2 и через второй ключ 5 соединен с выходом устройства. Напряжения на входе и выходе третьего ключа 6 отличаются от входного запомненного напряжения на величину ДЬвых которая очень близка к нулю. За счет большого коэффициента усиления А 1 усилителя 3 напряжения его входов очень близки, поэтому и к четвертому ключу 7, вклю ченному между выходом устройства и вторым входом усилителя 3, прикладывается минимальная разность напряжений, близкая к нулю. Режим .работы ключей 5-7 с минимальными перепадами напряжений способствует повьшгению быстродействия устройства за счет ма лых времен заряда паразитных емкостей ключей малыми перепадами напряже ний. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительные элеI6менты, например конденсаторы, усилитель, выход которого соединен с выходом устройства, ключи и шину нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в нем одна из обкладок первого конденсатора соединена с выходами первого и второго ключей и со входом третьего ключа, выход которого соединен с первым входом усилителя и с одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка второго конденсатора . подключена к тине нулевого потенциала, вход первого ключа соединен со входом устройства, вход второго ключа соединен с выходом усилителя и со входом четвертого ключа, вьпсод которого подключен к другой обкладке первого конденсатора и ко второму входу усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции Я 2379879, СПС 27/02, опублик. 1977. 2.Патент США № 3851260, КЛ. 328-151, опублик. 1974. 3.Патент США № 3716800, КЛ. 328-151, опублик. 1973 (прототип) .