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

(54) АНАЛОГСВСВ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к запоминающи .устройствам и может быть использовано, в частности в аналоговых вычислителях систем автЬматического управления. Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее запоминающий элемент, усилитель nocTosmnoro тока, буферные элементы (полевьЕ ключи, усилители-повторители и т.п.), позволяющие уменьшить ток разряда запоминающего элемента ll . Однако известное устройство не обладает большим временем хранения информации, особенно при неблагоприятных кли матических условиях, это связано с тем, что при выбранных высокоточных элементах (конденсатор с малыми токами утечки, усилитель с большим входным сопротивлением и т.п.) токи утечки запоминаю щего элемента в основном определяются качеством изоляционных материалов устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит накопительнь1Й элемент, например ко1тденсатор, одна на обкладок которого соединена с ишной нулевого потенциала, а другая посредством тсжоподвода, заклк ченного в экран - с входом усилителяповггоритьля и одним из выходов ключа, первый вход которого соединен с шиной управления, лторой вход через развязы- ваюший. элемеитт, например резистор - с входом устройства, второй выход - с экраном и выходом усилителя-повторителя, являющимся выходом устройства 21 . В режиме запоминания информации входной сигнал через последовательно соединенные резистор и замкнутый контакт ключа заряжает конденсатор до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя-повторителя с коэффициентом передачи (+1), в результате чего экран и второй выход ключа, соединенные с выходом усилителя, оказываются под тем же потенциалом. 390 В режиме хранения информации, который начинается с момента срабатывания ключа по команде с шины управления, второй вход ключа, благодаря развязывающему резистору, находится под тем же потенциалом, независимо от измене.ния величины входного сигнала в процессе хранения информации. Таким образом, вокруг токоподвода конденсатора образуется замкнутый равнопотенциальный контур, практически сни «жающий до нуля его токи утечки, вызываемые конечным значением сопротивления изоляции как ключа, так и изолядионно-конструктивных материалов устройства, чем оно выгодно отличается от . остальных известных устройств. Поэтому время хранения такого устройства определяется только величиной емкости и качеством конденсатора (его собственными токами утечки), а также величиной входного тока усилителя-повторителя, который, протекая по конденсатору, приводит к изменению во времени потенциала на его обкладке, а значит и на выходе устройства. При этом, поскольку выходной ток усилителя вносит основную погрешность а величина тока определяется только типом выбранного усилителя, то принимают, что скорость изменения запомнен рого потенциала в процессе хранения информации является величиной постоянной практически не зависящей от уровня запоминаемого входного сигнала Л)вых jaxC) olt С где - скорость изменения запом ненного потенциала (абсолютная погрешность устройства); 3. () - входной ток усилителя по неинвертируюшему входу; С - емкость конденсатора. Относительную погрешность устройства (приведенная к запомне нному сигна лу U ) записывают .. dUgMxЗвх(+) -Ь. const .. ИЗд. dtС и Это значит, что при малых уровнях вход ного сигнала такое устройство имеет большую относительную погрешность, а из-за значительных по величине гасодных токов усилителей (от нескольких нА до нескольких мкА) для обеспечения заданной точности запомин 1ния применяют кон пенсатооы большой емкости. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора соединена экранирующим проводником с первым входом усилителя и с первым выходом первого ключа, второй выход которого подключен к экрану проводника, первый пассивный элемент, один из выводов которого подключен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элемента соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, выход усилителя является выходом устройства, введены второй накопительный элемент, например второй конденсатор, второй клкн, второй и третий пассивные элементы, причем один из выводов второго пассивяого элемента соединен с шиной нулевого потенциала, другой вывод второго пассивного элемента соединен с одним из выводов третьего пассивного элемента и с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход второго ключа соединен со вторым входом усилителя и одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого подключена к выходу усилителя и к другому выводу третьего пассивного элемента, второй выход второго ключа соединен со вторым выходом первого ключа. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит накопительные элементы, например конденсаторы 1 и 2, прводник 3 с экраном 4, ключи 5 и 6, пассивные элементы 7-9, усилитель Ю, шину 11 управления и шину 12 нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом. В режиме запоминания информации входной сигнал через элемент 7, ключ 5, токоподвод 3 заряжает конденсатор 1 до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя Ю в соответствии с вьфажением l}() RgCRg-C, где ,9 - сопротивление элементов 7 - 8j C, емкости кбнденсаторов 1 Р -- оператор дифференцирования, . Постоянная времени Т. опре деляет скорость заряда конденсатора 1, Tj - скорость заряда конденсатсфа 2. По окончании переходного процесса запоминания информации вьфажение (1) пишется следующим образом: (-f) где К - коэффициент усиления по инвертирующему входу усилителя 1О Таким образом, на выходе устройства происходит усиление входного сигнала в соответствии с выбранным значением сопротивлений элементов 8 и 9, при этом наличие ключа 6, замыкающего обкладки конденсатора 2, препятствует воз шкновению дрейфа выходного напряжения устройства. В режиме хранения информации, который начинается с момента срабатывания ключей 5 и 6 по команде с шины 6 управления, временной конденсатора 1, вызываемый протека1шем по нему входного тока усилителя 10 по цепи неинвертирующего входа и приводящий к дрейфу запомненного потенциала на выходе устройства, компенсируется времз ным разрядом конденсатора 2, шлзываемым протеканием по неМу входного тока усилителя 10 по цепи инвертирующего входа. Временной дре1Ц) такого устройства, вызываемый входными токами усилителя 10, описывается. выражением dUabiK 01 2ibid, ( J di С,Cj где 3|,lj и 3(х() - входньге токи усилителя соответственно по неинвертирующему и инвертирующему входам. Поскольку разность входных токов л.З 1вх(.) 3fcx t-) не превыщает обыч но 10% от величины входных токов, то при ранных по величине емкостях конден 1 и 2, т.е. при С саторов дрейф предлагаемого устройства по сравнению с известным снижается не менее, чем в 1О раз 40.1 14) cJUewx 3e«W ЗвхЫ С dtС Из вьфажения (З) следует, что полную компенсацию дрейфа запомненного сигнала осуществляют подбором по величине емкости любого из конденсаторов 1 или 2 ,iww .,.. . причем разность емкостей С конденсаторов, так же, как и разность вход|а 1х токов, при подборе находится в пределах 10% от номинала емкости. Используя выражение (2), записывают выражение для относительной погрел- ности S такого устройства в следующей виде (при отсутствии подбора конденсаторов 1 и 2):. ,lHewL« l ..Ч. C-MeUKH f) Из последнего выражения следует, что для уменьшения относительной потрешности устройства значение Коэффициента усиления К усшштеля 10 выбирают возможно большим, но таким, при котором выходной сигнал устройства, получ гаый в соответствии с выражением (2), не превышает максимально1Х1 диапазона гаяходного напряжения усилителя 1О, т.е. ык Жак «« „„ «ах максимальное допустимое значение коэф(|мциента К; Mibix «oK максимальный рабочий /шапазон усилителя Ю; Ueymcoi - максимаш ная величина входного сигнала. Подключение общей точки элементов 8 и 9, потенциал которой равен потенциалу рабочей обкладки конденсатора 1, к первому входу ключа 6, обеспечивает в режиме хранения информации вокруг рабочей обкладки конденсатора 1 равнопотенциаль- ный контур (первый вход ключа 5, экран 4), практически снижающий до нуля его Токи утечки, вызываемые конечным значением сопротивления изоляции как ключа, так и изоляционно-конструированных материалов устройства (т.е. сохраняется положительное свойство известного устройства). Введение дополнительных элементов выгодно отличает предлагаемое запоминаю ее устройство от известного, так кех повышает точность запоминания информа ции, в особенности при малых входных сигналах, что позволяет расширить сферу его применения, например, использовать его в качестве обпулителя, для компенсации дрейфа усилителей, работающих в реиме интегрирования.