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

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТЮЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для запоминания мгновенных значений напряжений и может быть использовано в аналого-цифровых преобразователях.

Известны прецизионные аналоговые запоминающие устройства, содержащие операционные усилители, ключи и запоминающие конденсаторы. Использование общих обратных связей позволяет значительно уменьщить погрешности, вносимые усилителями t1 и 2.

Однако такие устройства обладают недостаточным быстродействием ввиду значительных переходных процессов, возникающих на выходе устройства при переходе в режим хранения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит первый усилитель, неинвертирующий вход которого через первый и второй ключи соединен соответственно со входом и выходом устройства, а выход через третий ключ с инвертирующим входом первого усилителя и с одной обкладкой конденсатора памяти, другая

обкладка которого подключена к шине нулевого потенциала, вторюй усилитель, выход которого подключен к выходу устройства, инвертирующи; вход - через резисторы к выходу устройства и к выходу первого усилителя,, а неинвергирующий вход соединен с инвертирующим входом первого усилителя (2. В режиме вьгборки замкнуты первый н третий ключи, второй ключ разомкнут. Первый усилитель через замкнутый третий ключ ох10вачен обратной связью и конденсатор памяти заряжается до напряжения, соответствующего входному. При переходе в режим хранения состояние ключей изменяется на противоположное. На выходе устройства воспроизво15дится постоянное напряжение, равное мгновенному значению входного в момент переключения устройства. Известное устройство отлнчается высокой точностью. На общую точность устройства не оказывают существенного

влияния напряжения смещения, синфазные ошибкн, конечность коэффициентов усиления усилителей.1 Поскольку третий ключ в режиме хранения находится под напряжением, близКИМк нулю, знавдтельно уменьшена погрешноОгь, обусловленная разрядом конденсатора памяти токами утечки, в режиме хранения. Однако динамические свойства устройства требуют улучшения. Если в режиме Выборки толко первый усилитель охвачен обратной связью то при переходе в режим хранения включается обратная .связь, охватывающая как первь1Й так и второй усилитель. Включение в контур второго усилителя означает, что порядок системы повышается. Это приводит к значительным переходнь1м процессам на выходе устройства и к увеличению времени установления напряжения на выходе при переходе в режим хранения. Поскольку выходной сигнал не может . подвергаться последующей обработке (например, аналого-цифровому преобразователю) пока его установившееся значение не окажется в пределах допустимой погрешности, увеличение времени установления означает ухудшение быстродействия устройства.

Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее yctpoйcтвo -содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок, которого соединена с шиной нулевого потенциала, усилитель, выход которого соединен с выходомустройства и с входами первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с другой обкладкой первого конденсатора и с первым инвертирующим входом усилителя, второй 1швертирующий вход которого соединен с выходами второго и третьего ключей, вход третьего ключа со..единен с входом устройства, введены повторитель напр)яжения, четвертый ключ и второй накопительный элемент, например второй конденсатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала, другая обкладка второго конденсатора соединена с неинвертирующими входами усилителя и с выходом четвертого ключа, вход которого подключен к выходу повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом третьего ключа..

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Оно содержит усилитель 1, повторитель 2 напряжения, ключи 3-6, накопительные элементы, например, конденсаторы 7 и 8, инвертирующие входы 9 и 10 усилителя 1, неинвертирующие входы И и 12 усилителя 1, выход 13 усилителя 1 и щину 14 нулевого потенциала.

Устройство фу якционирует следующим образом,

В режиме выборки замкнуты ключи 3, 5, 6 и разомкнут ключ 4. Входное напряжение

через замкнутый ключ 3 поступает на инвер. тирующий вход 9 усилителя 1, охваченного по входу 10 через замкнутый ключ 5 отрицательной обратной связью. Входное напряжение поступает также через замкнутые ключи 3 и 6 и повторитель 2 на неинвертирующие входы 11 и 12 усилителя 1. Напряжение на конденсаторе 7 памяти определяется по формуле

и, ОвхКп,(f)

где UBX - входное напряжение;

Кп - коэффициент передачи повторителя 2. ,

Напрях ение на конденсаторе 8 памяти равно

с/()А-/и„,-.и„,..-

i

4-и

cvl+KT

Ч

где Uoi/ Uoj - напряжение смещения нуля с учетом синфазных ошибок по входам 9, 11 и 12, 10 соответственно;

KI - коэффициент усиления напряжения от входов 9. и И разомкнутого усилителя L; К-2 - коэффициент усиления напряжения от входов 12 и 10 разомкнутого усилителя 1. При переходе в режим хранения ключи 3, 5 и 6 размыкаются и замыкается ключ 4. Выходное напряжение определяется из формулы

шх-V

-о . ч ,

+ и

(Ъ1

. 01 1+К-, oai4K,

После соответствующих преобразований можно показать, что напряжения смещения UQI и DO 2 в устройстве эффективно подавляются соответственно в Кз и Kj раз, а мулыипликативная погрешность при .

(4)

Д К - Unbix V .V U

JBX

Таким образом, предлагаемое устройство практически не уступает известному устройству по точности, однако превосходит его по быстродействию. Применение дифференщ1апьнодифференциального усилителя позволяет отказаться от применения второго усилителя. Таким образом, обратная связь охватывает только один усилитель как в режиме выборки, так и в режиме хранетия. Исключение второго усилителя приводит к понижению порядка системы и уменьшению времени установления напряжения на выходе устройства при переходе в режим хранения. Это позволяет значительно раньше начинать последующую обработку (например, аналого-цифровое преобразование). Обладая высокой точностью, устрой ство не требует применения прецизионных усилителей. Этот факт также может быть использован zuiH дальнейшего повышения быстро действия. В частности, могут использоваться уси лители с относительно небольигам козффтщенто усиления, однако с большой полосой пропускани Предлагаемое устройство позволяет повы. сить быстродействие, не ухудшая точностных характеристик. Ф о р мула изобретения Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шийой нулевого потеициала, усилитель, выход которого соединен с выходом устройства и с входами первого и второго ключей, выход первого ключа соединен с другой обкладкой первого кондеисатора и с первым инвертируюиопм входом усилителя, второй инвертирующий вход которого соединен с выходами второго и третьего ключей, вход третьего ключа соединен с входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены повторитель напряжфшя, четвертый ключ и второй накогоггельный элемшт, например второй конденсатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала, црутля обкладка второго конденсатора соединена с неинв пирующими входакш усилителя и с выходом четвертого ключа, вход которого подключен к выходу повторителя напряжения, вход которого -. соединен с выходом третьего ключа. Источники информации, прннятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 586500 кл. G 11 С 27/00, 1976. 2.Авторское свидетельство СССР №482815, кл. G 11 С 27/00, 1973 (прототип).