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

(5) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к цифровым системам связи, системам сбора инфбрмации, вычислительной технике и электроизмерениям.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее усилитель, ключи, накопительные конденсаторы и элементы коррекции статической noi- решности

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит входной усилитель, один из входов которого является входом устройства, другой подключен к выходу усилителя-инвертора, на копительный конденсатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала, другая обкладка подключена к входу выходного усилителя, выход которого является выходом устройства, и через ключ к выходу входного усилителя, демодулятор, вход которого подключен к выходу выходного усилителя, и сумматор, один из входов которого подключен к входу устройства, другой вход подключен к выходу демодулятора, а выход подключен к входу усилителяинвертора. В этом устройстве дрейф основного канала, включающего в себя входной усилитель,электронный ключ, запоминающий конденсатор и выходной 0 усилитель,уменьшается в число раз, приблизительно равное коэффициенту усиления инвертирующего усилителя 2.

,5 К недостаткам известных устройств следует отнести следующие ограничивающие точность погрешности: погрешность в режиме хранения за счет перезаряда запоминающего устройства

20 конденсатора входным информационным сигналом, погрешность переключения в режим хранения, погрешности, вызываемые импульсными помехами по цепям питания и импульсными наводками на сигнальные цепи; погрешности, вызываемые нелинейностью входного усилителя, ключа и выходного усилителя. Величина погрешности в режиме хра нения за счет перезаряда запоминающего конденсатора входным сигналом определяется величиной паразитной емкости закрытого ключа, а также скоростью изменения сигнала. Эта ошибка может быть значительной в быстродействующих аналоговых запоминающих устройствах (ЛЗУ . В указанных устройствах для получения малой ошибки повторения входного сигнала в режиме записи выбирают малую величину постоянной времени заряда запоминающего конденсатора. Величины R и С составляют обыч но десятые доли единицы ом и единицы десятки пи кофарад. В этих условиях; величина паразитной емкости даже наи более быстродействующих ключей, построенных на быстродействующих импульсных диодах, сравнима по величине с емкостью запоминающего конден сатора. Образующийся емкостный делитель из паразитной емкости ключа и емкости запоминающего конденсатора является причиной ошибки АЗУ в режиме хранения. Погрешность переключения в режим хранения определяется главным образом, прохождением фронта сигнала переключения ключа через паразитную емкость ключа на емкость запоминающего конденсатора. Цель изобретения - повышение точности устройства. Поставленная цель достигается тем что в аналоговое устройство (), содержащее первый усилитель, один из входов которого соединен с выходо инвертора, сумматор, первый вход которого является входом устройства, в ход сумматора подключен к входу инвертора, демодулятор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый выход первого усилителя соединен с входом первого ключа, первый .накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок ко торого соединена с выходом первого ключа и с первым входом второго усилителя, выход которого является выхо дом устройстве, другая обкладка первого конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, вход демодулятора соединен с выходом второго усилителя, введены фильтр высокой частоты, второй, третий и четвертый накопительные элементы, например конденсаторы, и второй ключ, вход которого соединен с вторым выходом первого усилителя, выход второго ключа соединен с вторым входом второго усилителя и с одной из обкладок второго конденсатора другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, одни из обкладок третьего и четвертого конденсаторов соединены соответственно с выходами первого усилителя, другие обкладки третъего.и четвертого конденсаторов соединены соответственно с входами второго усилиеяя, вход фильтра высокой частоты соединен с первым входом сумматора, выход фильтра высокой частоты соединен с другим входом первого усилителя. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит фильтр 1 высокой частоты, усилители 2 и 3, ключи 4 и 5, накопительные элементы, например конденсаторы 6-9, демодулятор 10, сумматор 11, инвертор 12 и шину 13 нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал, например полный сигнал цветного вещательного телевидения, с входа устройства через фильтр 1 поступает на усилитель 2. Усилитель 2 имеет два выхода, сигналы на которых противофазны и имеют одинаковый размах, выходные сопротивления выходов равны друг другу. С выходов усилителя 2 сигнал передается по двум одинаковым каналам. Сигнал первого канала проходит по цепи первый выход усилителя 2, первый ключ k, конденсатор 6, первый вход усилителя 3. Сигнал второго канала проходит по цепи второй выход усилителя 2, ключ 5 конденсатор 7 второй вход усилителя 3. Разность сигналов.каналов усиливается усилителем 3 и поступает на выход устройства. Устройство имеет следующие режимы работы. Режим переключения из стадии запоминания сигнала в режим хранения. Погрешность устройства в этом режиме определяется, главным образом, прохождением фронта сигнала переключения ключей 4 и 5 через паразитные емкости этих ключей на емкости соответственно конденсаторо 6 и 7. В случае, если ключи 4 и 5 управляются одним и тем же сигналом, т.е. одновременно размыкаются и за мыкаются, то нежелательные переходные процессы, вызываемые прохождением фронта сигнала переключения, будут восприниматься усилителем 3 как синфазная помеха и будут ослаблены на выходе устройства тем больше, чем более идентичны каналы и чем больше коэффициент ослабления синфазных напряжений усилителя 3. Режим хранения. В этом режиме од новременно размыкаются ключи и 5. При отсутствии конденсатора 8 заряд на конденсаторе 6 не сохранялся бы вследствие перезаряда конденсатора 6входным сигналом, имеющимся на пе вом выходе усилителя 2, через паразитную емкость ключа k. Аналогично при отсутствии конденсатора 9 заряд на конденсаторе 7 не сохранялся бы вследствие перезаряда конденсатора 7входным сигналом, имеющимся на втором выходе усилителя 2, через паразитную емкость ключа 5. Величина ошибки тем больше, чем больше ве личины паразитных емкостей ключей j и. 5 и чем выше скорость изменения входного сигнала. Уменьшение погрешности, вызываемой паразитной емкостью клинча 4, до тигается в устройстве за счет введе ния конденсатора 8, на который подается сигнал второго канала, противофазный сигналу первого канала, в цепь которого включен ключ Ц, Есл величина компенсирующей емкости рав на величине паразитной емкости ключ i, то ошибка может быть исключена. Аналогично уменьшение погрешност вызываемой паразитной емкостью ключа 5, достигается за счет введения конденсатора 9, на который подается сигнал первого канала. Полная компенсация достигается при равенстве емкостей компенсирующей и паразитно Режим записи. В этом режиме одно временно замыкаются ключи f и 5. Ко денсатор 6 заряжается через замкнут ключ k током первого выхода усилителя 2. Конденсатор 7 заряжается через замкнутый ключ 5 током второго выхода усилителя 2 и через конденсатор 9 током перврго выхода уси лителя 2. 53« Наличие дополнительной, по сравнению с известным устройством,цепи заряда конденсатора 6 через конденсатор В и конденсатор 7, а также через конденсатор 9 приводит к увеличению ошибки повторения на конденсаторе 6 выходного напряжения первого выхода усилителя 2 и на конденсаторе 7 напряжения второго выхода усилителя 2. . Эти ошибки приводят к дополнительным линейным искажениям преобразуемого сигнала. Для компенсации этих искажений включен фильтр 1. Фильтр 1 может быть выполнен на пассивных элементах и поэтому не вносит погрешностей устройства за счет дрейфа. Во всех режимах работы устройства усилитель 3 усиливает только разность напряжений, имеющихся на конденсаторах 6 и 9 в параллельных каналах и поэтому импульсные помехи по цепям питания и импульсные наводки на сигнальные цепи в значительно меньшей степени, чем в одноканальном варианте, сказываются на выходном сигнале устройства. Степень компенсации этих помех зависит от симметричности cxeMbf, т.е. от симметричности конструкций и степени идентичности элементов в параллельных каналах прохождения сигнала. При полной симметричности схемы степень подавления вышеперечисленных помех будет определяться коэффициентом подавления синфазных составляющих усилителя 3. В предлагаемом устройстве на выходе усилителя 3 происходит компенсация четных гармоник, вносимых элементами параллельных каналов (усилительными элементами усилителя 2, элементами ключей и 5 и усилительными элементами усилителя 3). Таким образом, в предлагаемом устройстве удается значительно уменьшать нелинейные искажения преобразуемого сигнала. Фильтр 1, усилитель 2, ключи k и 5 усилитель 3 составляют основной канал прохождения сигнала. Демодулятор 10, сумматор 11 и инвертор 12 составляют дополнительный канал компенсации дрейфа (напряжения смещения, работа которого аналогична работе известного устройства.Выходной сигнал с выхода устройства поступает на демодулятор 10, который восстанавливает первоначальную форму исходного входного сигнала. На сумматор 11 поступают два си|- нала, сдвинутые по фазе на ТЗО, с входа устройства и с выхода демодулятора }0, имеющие при отсутствии дрейфа одинаковые уровни. Сумматор 11 суммирует входные сигналы и выделяет сигнал, пропорциональный толь ко напряжению смещения. Этот сигнал усиливается и инвертируется инвертором 12 и подается как корректирующий дрейф сигналj на прямой вход усилителя 2. Таким образом, предлагаемое устройство обладает повышенной по сравнению с известным точностью за счет уменьшения погрешности, вызываемой ошибкой перезаряда конденсаторов через паразитную емкость закрытого ключа информационным сигналом в режиме хранения, уменьшения погрешности переключения в режим хранения уменьшения погрешностей, вызываемых импульсными помехами По цепям электропитания и импульсными наводками на сигнальные цепи, уменьше ия погрешности, вызываемой нелинейностью первого усилителя, ключей и вторюго усилителя. Формула изобретения Аналоговое запоминающее устройств содержащее Первый усилитель, один из входов которого соединен с выходом инвертора, сумматор, первый вход которого является входом устройства, выход сумматора подключен к входу ин вертора, демодулятор, выход которого соединен с вторым входом сумматора, первый выход первого усилителя соеди нен с входом первого ключа, первый 9 38 накопительный элемент, например первый конденсатор, одна из обкладок которого соединена с выходом первого ключа и U первым входом второго усилителя, выход которого является выходом устройства, другая обкладка первого конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, вход демодулятора соединен с выходом второго усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены фильтр ВЫСОКОЙ частоты, второй, третий и четвертый накопительные элементы, например конденсаторы, и второй ключ вход которого соединен с вторым выходом первого усилителя, выход второго ключа соединен с вторым входом второго усилителя и с одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, одни из обкладок третьего и четвертого конденсаторов соединены соответственно с выходами первого усилителя, другие обкладки третьего и четвертого конденсаторов соединены соответственно с входами второго усилителя, вход фильтра высокой частоты соединен с первым входом сумматора, выход фильтра высокой частоты соединен с другим входом первого усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бахтиаров Г. Д. и др. Аналогоцифровые преобразователи. М., Советское радио, 1980, с. 122-153 2.Авторское свидетельство СССР № , кл. G 11 С 27/00, 1978 (прототип).