Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1982 года по МПК G11C27/00 

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано, в част ности в аналоговых вычислительных системах автоматического утфавленвя. Известно аналоговое запоминающее, устройство, содержащее запомгояаюишй элемент, ключ и усилитель постоянного тока 1 . Однако известное устройство не обладает большим временем хранения информации, особенно при неблагоприятных климатических условиях. Это связано с тем, что при выбранных высокоточных элементах (конденсаторы с малыми тока ми утечки, усилитель с большим входным сопротивлением и т.п.) токи утечки запоминающего элемента в основном определяются качеством изол5пшонщ 1х материалов устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соедннш1а с шшюй нулевого потет - циала, а другая посредством токоподЕЮда, заключенного в экран - с входом усили- тел$ьповторителя и одним из выходов ключа, первый нход которого соединен с шиной управления, второй вход через развязывающий элемент, например резистор - с входом устройства,- а второй выход - с экраном и выходом усилителя-повторителя, являющимся выходом устройства С21 . В запоминания информации входной сигнал через последовательно соединенные peaicTop и замкнутый коятакт ключа заряжает конденсатор до уровня запоминаемого потенциала, который передается на шлход усилителя-повторителя с коэффициентом передачи (+1), в результате чего экран и второй выход ключа, соединенные с выходом усилителя, оказываются под тем же потенциалом. В режиме хранения информации, который начинается с момента срабатывания ключа по команде с шины управления, второй 39О3 вход клюш, благодаря развязывающему резистору, находится под rev же потенциалом нрзаписимо от изменения величины входного сигнала в процессе хранения информации. Таким образом, вокруг токоподвода конденсатора образуется замк нутый равнопоте1шиапьный контур, практи чески снижатогпий до О его токи утечки, вызываемые KOHenin JM значением сопротивления изоляции как ключа, так и изоляционно-конструктивных материалов уст ройства, чем оно- выгодно отличается от осталтэных известных устройств. Поэтому время хранения известного устройства определяется только качеством конденсатора (его собственными токами утечки) н величиной входного тока усилителя-повторителя, который, протекая по конденсатору, приводит к изменению во времени потенциала ни его обкладке, а значит и на выходе устройства. При этом, поскольку входной ток усилителя вносит основную погрешность, а величина тока определяется только типом выбранного ускиитепя, то принимают, что скорость измен«€ия запомненного потенциала в процессе хранения информации является величштой постоянной, практически не зависящей от уровня запоминае мого входного сигнала, а это значит, что при малых уровнях входного сигнала такое устройство имеет большую относи- тельную погрешность. Цель изобретения -повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент например конденсатор, первая обкладка которого соединена экранирующим провод ником со входом повторителя напряжени и с первым выходом ключа, второй выхо ключа соединен с экраном проводника, с выходом повторителя напряжения не выходом устройства, первый пассивный элемент, один из выводов которого подключен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элемента соединен с первым входом ключа, второй вхо которого соединен с шииой управления, введен усилитель, второй и третий пассивные элементы, причем второй пассив ный элемент включен в цепь обратной связи усилителя, выход которого соединен со второй обкладкой конденсатора, один из выводов третьего пассивного элемента подключен ко входу усилителя а другой вывод третьего пассивного элеента соединен с выходом повторителя апряжения. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит накопительный элемент, например конденсатор 1, проводник 2 с экраном 3, повторитель 4 напряжения, ключ 5, шину 6 управления, пассивные элементы 7-9, усилитель 10 и шину 11 нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом.. В режиме запоминания информации входной сигнал через элемент 7, ключ 5 и проводник 2 заряжает первую обкладку конденсатора 1 до уровня запоминаемого потенциала Ug , который передается на выход повторителя 4 без изменения, т.е. с коэффициентом передачи (+1), в результате чего экран 3 и второй выход ключа 5, связанные с выходом повторителя 4, оказываются под тем же потенциалом Ugx. При этом вторая обкладка конденсато-. ра заряжается через усилитель 10 до уровня потенциала Ugbix в соответствии с выражением ю, вых - Jeb«- oc -Ue,-Koc.(l) вых выходной потенциал усилите ля 10; Обых - выходной потенциал повторителя 4; - коэф4ж Ш1ент передачи усилителя Ю, определяемый цепыО обратной связи. В режиме хранения информации, который начинается с момента срабатывания ключа 5 по команде с шины 6 управления, помимо первой обкладки конденсатора 1, проводника 2, экрана 3 и обоих выходов ключа 5, первый вход ключа 5, благодаря развязывающему элементу 7, также оказывается под потенциалом, равным1 независимо от изменения входного сигнала Ugx в этом режиме. Таким образом, вокруг проводника 2 первой обкладки конденсатора 1 образуется замкнутый равнопотенциальный контур, практически снижающий до О токи утечки с этой обкладки, связанные с конечным значением сопротивления изоляции как ключа 5, так и изоляционно-конструктивных материалов устройства, окружающих экран 3. При этом временной разряд конденсатора 1, вызываемый протеканием по нему входного тока повторителя 4 и приводя.пшй к дрейфу запомненного потенциала на выходе устройства, компенсируется благодаря наличию инвертирующего усил теля 10 изменением потенциала на второй обкладке конденсатора 1. В соответствии с выражением передаточной функции для замкнутого контур регулирования временной дрейф такого устройства описывается выражением dUgbixtn) сШаыхСи) (2 ККос 1 dtUac ir временной дрейф выходног напряжения устройства; d ( - временной дрейф выходног напряжения известного уст ройства при отсутствии о ратной связи; К-1 коэффициент передачи прямой цепи контура регулирования, т.е. коэффициент передачи повторителя 4; коэффициент передачи цепи отрицательной обратной связи контура регулирования, т.е. коэффициент пер& дачи усилителя 10. Из выражения (2) следует, что для уменьшения дрейфа устройства значение Кос следует выбирать возможно большим Однако при этом следует учитывать мак симальный диапазон выходного напряжения элемента 8 и ожидаемую максималь ную величину входного сигнала. Максимальное значение К находитс из выражен1;я (1) Къитая ocvweix ЯХ ПК где Ugy 3,, - максимальный диапазон выходного напряжения уси лителя; в - максимальная величина входного сигнала. Таким образом, если величину К „с выбирать больше, чем иах,то в некотором ограниченном диапазоне входных сигналов будет иметь место более значительное уменьшение дрейфа в соответствии с выбранным повьпиенным значением К ос. Однако при больших уровнях входных сигналов усилитель 1О будет находиться на отсечке, что приведет к постоянству потенциала на его выходе, а значит и на второй обкладке конденсатора 1, и, следовательно, к пропаданию эффекта компенсации дрейфа. Это обстоятельство следует использовать, когда требуемая точность хранения информации оценивается относительной погрешностью, т.е. при больших уровнях входного сигнала допускается большая абсолютная погрешность, а при малых уровнях - меньшая погрешность. При этом соответствующим выбором нелинейной (обратно пропорциональной) зависимости Кос от величины входного сигнала достигается обеспечение одинаковой опсосительной рогрешности устройства во- всем диапазоне входных сигна-. лов. Желаемая нелинейная зависимость К ос f вх легко реализуется, например, путем кусочно-ломаной аПпроксима- ции с помощью диодов в цепи отрицательной обратной свясж усилителя 10. Введение усилителя, охваченного цепью отрицательной обратной связи, выгодно отличает предлагаемое запокшнаюшее устройство от известного, так как повышает точность запоминания информации, в особенности при малых входных сигналах, что позволяет расширить сферу его применения, например, использовать его в качестве обнулителя, для компенсации . дрейфа усилителей, работающих в режиме интегрирования. При сохранении прежней точности запоминания введение усилителя позволяет уменьшить величину емкости накопитель- ного элемента и снизить требования к ВХОДНЫМ токам усилителя. Кроме того, выход усилителя 10 используют как второй выход устройства с инвертирующей (по отношению к его основному выходу) полярностью, что весьма удобно при построении схем вычислителей. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент, например конденсатор, первая обкладка которого соединена экранирующим проводником со входом повторителя напр51жения я с первым выходом ключа, второй выход ключа соединен с экраном проводника, с вькодом повтори еля напряжения и с выходом устройства, первый пассивный элемент, один из выводов которого подключен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элемента соединен с первым входом ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, отличающееся тем, что, с елью повышения точности устройства, в него- введен усилитель, второй и третий ассивные элементы, причем второй пассйвный элемент включен в цепь обратной связи усилителя, выход которого соеди йен со второй обкладкой конденсатора, один из выводов третьего пассивного элемента подключен ко входу усилителя, другой вывод третьего пассивного элемента соединен с выходом повторителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. fell С 27/00,4978 (прототип).