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

(S) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к вычислительной и контрольно-измеритег1ьной технике и может использовзться в устройствах аналоговой и аналого цифровой обработки информации. Известно аналоговое запоминающее устройство, в котором используется отрицательная обратная связь. .Устройство обладает высокими метрологическими характеристиками благодаря использованию обратных связей как в режиме записи входных напряжений, так и в процессе их хране- ния ti . Недостатком устройства является большая мультипликативная погрешность. Наиболее близким к изобретению п технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, со держащее повторитель напряжения, вх которого через первый и.второй ключ соединен с входом и выходом устройтва, усилитель и конденсатор, вклю ченный между выходом повторителя напряжения и инвертирующим входом усилителя , неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а выход через третий ключ - с его инвертирующим входом 2. С замкнутым первым и третьим клю-г чами устройство находится в режиме выборки. Напряжение на инвертирующем входе усилителя близко к нулю, поскольку неинвертирующий вход соединен с шиной нулевого потенциала. Конденсатор, включенный между выходом повторителя напряжения и инвертирующим входом усилителя, заряжается до напряжения, близкого к входному. При этом Напряжение на выходе устройства близко к нулю ввиду малого сопротивления замкнутого третьего ключа. При переходе устройства в режим хранения замыкается второй и размыкаются первый и третий ключи. Мульггипликативная погрешность воспроизведения, обусловленная коэффициентом передачи усилителя с ошибкой в коэффициенте передачи повторителя, может составлять значительную ве личину, которая определяется выражениемW JBXO(Л(к) -100о/о, (i) напряжение на входе устройства в момент переключе ния в режим хранения; ( коэффициент передачи повто рителя; коэффициент передачи усили теля . Недостатком известного устройства является также большая погрешность хранения, обусловленная значительным токами утечки через третий ключ, который в.режиме хранения находится под напряжением, близким к, входному. Переход устройства из режима выборки в режим хранения сопровождаетс скачкообразным изменением выходного напряжения и требуется -значительное время на его установление в пределах заданной точности. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем что в аналоговое запоминающее устройство , содержащее повторитель напряжения, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом пов торителя напряжения, а другая обкладка первого конденсатора соединена с инвертирующим входом операционного усилителя, в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен третий ключ, неинвертирующий вход операционного уси лителя соединен с шиной нулевого потенциала, входы первого и второго ключей являются соответственно входом и выходом устройства, введены второй и третий накопительные элемен ты, например второй и третий конденсаторы, четвертый и пятый ключи и дифференциально-дифференциальный усилитель, первый инвертирующий вход и вых которого соединен со входом второго клю выход повторителя напряжения соедине с первым неинвертирующим входом дифференциально-дифференциального усилителя, второй и третий неинвертирующие входы которого соединены с одними обкладками второго и третьего конденсаторов .и с выходами четвертого и пятого ключей, входы которых соединены с выходом операционного усилителя, другие обкладки второго и третьего конденсаторов, второй и третий инвертирующие входы дифференциальнодифференциального усилителя соединены с шиной нулевого потенциала. На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - один из вариантов электрического выполнения дифференциально-дифференциального усилителя. Устройство содержит повторитель 1 напряжения, ключи 2-6, операционный усилитель 7, накопительные элементы, например конденсаторы 8-10, дифференциально-дифференциальный усилитель 11, шину 12 нулевого потенциала,выход 13 и входы 14 и 15 операционного усилителя 7. неинвертирующие входы 1618 инвертирующие входы 19-21 усилителя 11. Усилитель 11 содержит транзисторы 22-39, резисторы tO-bO, конденсатор 61 и транзистор 62. Работа устройства складывается из трех этапов. Состояние ключей, .соответствующее этапам, приведено в таблице. На первом этапе, в режиме выборки, напряжение на первом конденсаторе 8 равно ,-U се 64 г.де Uo)/ - напряжение на входе устройства; (3-, - коэффициент передачи повторителя 1. Если в качестве повторителя 1 напряжения используется усилитель с коэффициентом передачи К, охваченный стопроцентной обратной связью,тогда входах 17 и 18 усилителя 11, представляющего собой дифференциально.дифференциальный усилитель, присутствует напряжение, близкое к нулю. Поэтому Ucn Uf., О, где (i C(i пряжение на конденсаторе 9. U напряжение на.конденсаторе 10. Разность напряжений между входами 18, 21 и 17 и 20, а значит и между входами 1б и 19 также близка к нулю.

Но на входе 16 усилителя 11 присут- , ствует напряжение, близкое к входному, поэтому такое же напряжение присутствует на входе 1-9 усилителя 11 на выходе устройства.

На втором этапе напряжение, присутствующее на конденсаторе 8, запоминается. Конденсатор 10 заряжается до напряжения, которое по величине близко к нулю

PiK,;

c(o вхо

где и

напряжение на входе уст6X0ройства в момент перехода к второму этапу;

Ч коэффициент передачи усилителя 7; .

vH v коэффициенты передачи Ъ зомкнутого усилителя 11 от входов 18, 21 и 6, 19 к выходу устройства. Напряжение на конденсаторе 9, как и на первом этапе, О,

На третьем этапеj в режиме хранения , напряжение на выходе устройства устанавливается равным ,-4-iiVKS(-i,) v для известного устройства может быть найдеьа из выражения (1) UO t4t-lr ill (Л(К) г -i--. 00°/о Л°{о . Для предлагаемого устройства та же погрешность может быть рассчитана по формуле С 7 ) Чжй-Г ° Даже при значительных отдичиях коэффициента передачи повторителя 1 от единицы и малом коэффициенте передачи усилителя 7 возможно достижение высокой точности. При этом возможно применение повторителя наНряжения, выполненного по разомкнутой схеме, обладающей максимальным быстродействием, и широкополосных усилителей с малым коэффициентом передачи , что позволяет повысить быстродействие устройства. В устройстве также уменьшена погрешность , обусловленная зарядом конденсатора 8 токами утечки, так как ключ в режиме хранения находится под нулевым напряжением. Введение дополнительных конденсаторов не требует увеличения выходного тока усилителя 7 в режиме выборки, в указанном режиме эти конденсаторы практически не заряжаются. В предалагаемом устройстве, в отличие от известного, на любом этапе работы отсутствуют значительные изменения выходного напряжения, что снижает время его установления в пределах заданной точности. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройство содержащее повторитель напряжения ,вхо которого соединен с выходами первого и втор-ого ключей, первый накопительный элемент, например первый конденсатор, одна обкладка которого соединена с выходом повторителя напряжения , а другая обкладка первого конденсатора соединена с инвертирующим входом операционного усилителя в цепь обратной связи которого по инвертирующему входу включен третий ключ, неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, входы первого и второго ключей являются соответственно входом и выходом устройства , отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства , в него введены второй и третий накопительные элементы например второй и третий конденсатор четвертый и пятый ключи и дифферен

M.

П

0

Т,

Дна ЕЙ

вм циально-дифференциальный усилитель, первый инвертирующий вход и выход кот торого соединены со входом второго ключа, выход повторитёля напряжения соединен с первым неинвертирующим входом дифференциально-дифференциального усилителя, второй и третий неинвертирующие входы которого соединены соответственно с одними обкладками второго и третьего конденсаторов и с выходами четвертого и пятого ключей, входы которых соединены с выходом операицонного усилителя, другие обкладки второго и третьего конденсаторов, второй и третий инвертирующие входы дифференциальнодифференциального усилителя соединены с шиной нулевого потенциала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Патент США № 3 469112, кл. 97 (8) опублик. 1969. 2. США № Обб9Т9, кл. 307-353, опублик. 197 (прототип) .

Фуе.1