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

1

Изобретение относится к аналогац1 Фровой измерительной технике и может быть использовано в контрольно-измерительных системах различного назначения.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной и выходной усилители, ключи и запоминающий конденсатор, включенный через ключ между выходом входного усилителя и общей шиной 1 .

Недостатком такого устройства является низкая точность, что связано с прохождением части сигнала управления нЬ запоминающий конденсатор. Компенсация этой погрешности ограничивается ее нерегулярностью. Поскольку к ключу, связывающему конденсатор памяти с выходом усилителя прикладывается входное напряжение, то погрешность прохождения сигнала управления и остаточное напряжение ключа изменяются в зависимости от уровня входного сигнала.

Наиболее близким к предлагае мому является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит входной усилитель, неинвертирующий вход которого через первый и второй ключи соединен со входом и выходом устройства соответственно, а выход через запоминающий конденсатор подключен к инвертирующему входу выходного усилителя . При этом инвертирующий вход выходного усилителя через третий ключ соединяется с выходом устройства С21.

Недостатком такого аналогового запоминающего 1устройства .является низкая точность. К ключу, связы-... вающему запоминающий конденсатор с выходом устройства, приложено выходное напряжение, которое при переключении устройства из режима выборки в режим хранения скачком изменяется от нулевого до текущего значения входного напряжения. При этом на запоминающий конденсатор проходит не только часть сигнала управления, но и часть скачка выходного напряжения. Обе эти составляющие noi- решности не могут быть заранее предcKaaat bi, поскольку они определяются как текущим значеним входного сигнала, так и зависимостью от него параметров ключа и схемы управления. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается те что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель один из входов которого соединен с выходами первого и второго ключей, входы первого и второго ключей соединены соответственно с входом и выходом устройства, накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого усилителя, второй усилитель , один из входов которого соединен с другой обкладкой конденсато ра и с входом третьего ключа, и шину нулевого потенциала, введен третий усилитель, один из входов которого подключен к выходу первого усилителя, другой вход третьего уси лителя соединен с входом третьего ключа, выход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход треть его усилителя соединен с другими входами первого и второго усилителей. На чертеже изображена функциона льная схема предлагаемого устройства Устройство содержит усилители 1-3 накопительный элемент , например конденсатор k, ключи 5-7 и шину 8 нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом, 8 режиме выборки первый и третий ключи 5 и -7 замкнуты, а второй ключ 6 разомкнут. При этом усилитель 1 че рез усилитель 3 схвачен цепью отрицательной обратной связи, конденсатор k подключен между выходом усили теля 1 и шиной 8, а входной сигнал усилителя 2 равен выходному напряжению усилителя 3. При достаточно большом значении коэффициента усиле . ния усилителя 1 разность напряжений между его входами в рабочем режиме близка к нулю. Поэтому выходное напряжение усилителя 3, а,следовательно и входное напряжение усилителя 2 в режиме записи примерно равны напряжению на входе устройства. Таким образом, при единичном значении коэффициента усиления усилителя 2 напряжение на выходе устройства примерно равно напряжению на его входе, а напряжение на конденсаторе 4 определяется выражением Uc--U6x eo. +vft i-T i 7flb lTfl7 где U, напряжение на конденсаторе , текущее значение входного напряжения; коэффициенты усиления усилителей 1 и 3; напряжения погрешности 1 t 3; усилителей погрешности напряжения ключей 5 и При размыкании ключей 5 и 7 и за-, мыкании ключа 6 устройство переходит из режима выборки в режим хранения. В момент переключения ключей 5-7 напряжение на конденсаторе будет равно Ucc. - UЬxo:i4 ГJ ° -р.. . ,- -р e(гy ь i- ti4-Hv мгновенное значение входного напряжения в момент переключения ключей; л 1 - изменение напряжения на конденсаторе , вызванное прохождением части управляющего сигнала через ключ 7.. Это напряжение сохраняется на конденсаторе в пределах допустимой точности некоторое время, определяемое токами утечки, входными токами и сопротивлениями усилителей 2 и З.В течение этого времени входное напряжение усилителя 3 можно считать постоянным и, при достаточно большом значении входного сопро тивления усилителей 2 и 3, не зависящим от выходного напряжения усилителя 1. Таким образом, в режиме хранения усилитель 1 замкнут цепью обратной связи через конденсатор и усилитель 2. При этом установившееся значение выходного напряжения устройства равно uBb...pxueo. - -1 ; ;- «01-,еа..о.-(з) -(Illlll2-ii. р Й1.Йг. 0flvfla й + Йг. где 12- напряжение погрешности ключа 6. Подставляя в (3) значение напряжения (2) , хранящегося на запоминающем конденсаторе Ц, получим при условии, что , . Л|-Л,1 : пл . -,, Й Йгйг-й л-Яг4ь s.1 . И(1гВг)(1 1-йьи Пса)t еоъ дтг-е,Вг,-еь-| + ле 1аким образом, следует, что погрешно сти усилителей 1 и 2 и третьего ключа 7 - IQ,, IQZ 1оъ ослабляются в число раз равнре коэффициенту усиле ния усилителя 1. Погрешность 1рз усилителя 3 ослабляется более значительно. Погрешностями первого и второго ключей 5 и 6 - 1 ,1 практически можно пренебречь. Эти погрешности входят в выра чение () с разными знаками и компенсируют друп, ДРУ га, если ключи 5 и 6 идентичны. Кроме 7OfO при достаточно большом значении входного сопротивления усилителя 1 и достаточно малом зна)чении его входного тока через первый и второй ключи 5 и 6 не протекает ток, следовательно, и величина ;Погрешности этих ключей нет большая. Чта же касается погрешности, вызван ной изменением напряжения на конден саторе k при- переключении устройства из режима выборки в режим хране ния л. 1 , то в предлагаемом устройст ве в отличие от аналогов ее величина не зависит от уровня входного сигнала и может легко скомпенсироваться. Действительно, третий ключ независимо от величины входного си1 нала все время находится под напряжением, близким к нулевому. Поэтбму параметры ключа не зависят от уровня входного сигнала. Кроме того переход устройства из режима выборки в режим хранения не связан со значительным- изменением напряжения на ключе и входе выходного усилителя . Это изменение при единичном коэффициенте усиления усилителя 2 равно изменению напряжения на выхо де аналогового запоминающего устройства при переходе из режима выборки в режим хранения, которое, как показано выше, незначительно и, в отличие от известного не зависит от величины входного сигнала. Для погрешности коэффициента передачи аналогового запоминающего устройства из () записываем ft - ибыу J ° Ul flr(vHrflz.-fib-vAa-fl - fla) , (с) - (Ofli-fli),.- Яъ) . выполнении условий , .il выражение (5) приводится к виду S .Лг-1 AI л Таким образом, погрешность коэффициента передачи аналогового запоминающего устройства зн ачительно меньше погрешности передачи отдельно взятых усилителей, на которых оно построено. Введение дополнительного усилителя и новых связей выгодно отличает предлагаемое аналоговое/запоминающее устройство от известного, обеспечивая повышение точности. Кроме того, постоянство напряжения на ключе 7 позволяет применить токовый ключ отказаться от схем слежения за уровнем входного сигнала и сложных схем компенсации выбросов. Это обеспечивает возможность достижения минимальной нестабильности аппаратурного времени, что увеличивает рабочий диапазон частот устройства. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен с выходами первого и второго ключей, входы первого и второго ключей соединены соответственно с входом и выходом устройства, накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого усилителя, второй усилитель, один из входов которого соединен с другой обкладкой конденсатора и с входом третьего ключа, и шину нулевого потенциала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, внего введен третий усилитель, один из входов которого подключен к выходу первого усилителя, другой вход третьего усилителя соединен с входом третьего ключа, ввход которого соединен с шиной нулевого потенциала, выход третьего

7921 756, 8

усилителя соединен с другими входа- 1 . Авторское свидетельство СССР ми первого и второго усилителей, , ff Ц82815, кл. С 11 С 27/00, 197.

Источники информации, 2. Патент США № «066919, принятые во внимание при экспертизе кл.,опублик.1977(прототип) .

5х.