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

конденсатора отслеживается входное напряжение. При изменении состояния ключей устройства на противоположное последнее переходит в режим хранения, а выходное напряжение ска ком изменяется от нулевого до входного в момент переключения. Вход третьего ключа продолжает оставаться под близким к нулю напряжением, поэтому погрешность прохождения сигналов управления ключом не зависит от уровня входного сигнала f2 Однако выход третьего ключа соединен с выходом устройства и через проходную емкость ключа проникает часть скачка выходного напряжения, определяемая уровнем входного сигнала. Эта составляющая погрешности устройства изменяется произвольным способом и снижает точность. Посскольку в режиме хранения третий ключ работает под входным напряжением, точность хранения является ни кой из-за утечек токов через этот ключ и перезарядка ияи накопительно го элемента. Помимо этого, скачок напряжения на Выходе устройства при водит к значительным переходным про цессам и большому времени установле ния выходного напряжения в пределах заданной точности, что означает низ кое быстродействие известной схемы. Целью изобретения является повышение точности и быстродействия уст ройства. . Поставленная цель достигается тем что в аналоговое запоминающее устро ство, содержащее первый усилитель, вход которого соединен с выходами первтэго и второго ключей, накопител ный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с первым выходом первого усилителя, а другая - с выходом третьего ключа и с первым входом второго усилителя выход которого соединен с входом второго ключа и является выходом устройства, второй вход второго уси лителя соединен с шиной нулевого по тенциала, вход первого ключа являет ся входом устройства, введены элементы связи, например резисторы, один из выводов первого резистора соединен с вторым выходом первого усилителя, другой вывод первого резистора соединен с входом третьего ключа и с одним из выводов второго резистора, другой вывод которого по ключен к выходу второго усилителя. На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройс ва. Устройство содержит усилители 1 и 2, накопительный элемент, например конденсатор 3, ключи 4-6, элементы связи, например резисторы 7 и 8, и шину нулевого потенциала 9. Устройство работает следующим образом. С замкнутыми ключами 4 и 6 и разомкнутым ключом 5 схема находится режимевыборки. При значительном коэффициенте передачи усилителя 2 разность напряжений на его входах всегда близка к нулю. Первый вход усилителя 2 подключен к шине нулевого потенциала, следовательно, близко к нулю напряжение на втором его входе и на соединенной с ним одной обкладке конденсатора 3. При единичном коэффициенте передачи усилителя 1 напряжение на другой обкладке конденсатора 3 отслеживается близким к входному. Напряжение заряда конденсатора 3 определяется выражением V Ue/A,-f +%.-, . (1 - напряжение на входе устройства; коэффициент передачи и напряжение смещения соответственно от входов к первому выходу усилителя 1; напряжение смещения усилителя 2. . Напряжение на втором входе усилителя 1 близко по величине напряжению на первом входе усилителя 1 и противоположно ему по знаку. Усилитель 2 с резистором 7 и 8 образует усилитель напряжения в инвертиующем включении. Напряжение на его выходе и на соединенном с ним выходе устройства противоположно по знаку напряжению на его входе, который образует резистор 7. При равенстве величин резисторов 7 и 8 коэффициент передачи инвертирующего усилителя минус единица, а поскольку напряжение на втором выходе усилителя 1 близко к входному и противоположно ему по знаку, то напряжение на выходе устройства станет близко к входному напряжению и совпадает с ним по знаку. Таким образом, напряжение ,на выходе устройства в режиме выборки отслеживается близким к напряжению на входе устройства. При изменении состояния ключей устройства на противоположное последнее переходит в режим хранения. В момент переключения напряжение на конденсаторе 3 станет равным Uco Uexo +%-и- A,-eos, , (2) где - напряжение на входе устройства в момент переключения в режим хранения. Через замкнутый ключ 5 устройство охватывается контуром отрицательной обратной связи. Напряжение на выходе устройства становится равнымеыхо(со-o V + o)где А - коэффициент передачи усилителя 2.

С учетом (2) последнее выражение примет вид

.TJ П . (3)

выхо . о 1+А., Да

Отсюда погрешности устройства при

1,

1 MO выхо-- А)+ л(„,)дсео,а)д(ео1, (

Л (А).

д« )д(.) ) 0.-(5) Формула (5) показывает полную компенсацию напряжений смещения усилителей, на которых построено устройство. Следовательно, полностью устраняются любые нестабильности ка напряжения смещения (температурный и временной дрейфы, нестабильность от изменения напряжения питания), так и любые другие аддитивные составляющие погрешностей, такие, например, как погрешности за счет наличия входных- токов и их разности в усилителях 1 и 2.

Выражение (4) показывает высокую верность воспроизведения напряжения, присутствовавшего на входе устройства в момент переключения в режим хранения. Поскольку при этом на выходе устройства уже присутствовало напряжение, близкое к входному, то при переключении схемы в режим хранения отсутствуют скольконибудь значительные изменения как на выходе устройства, так и на вход усилителя 1.

Следовательно, отсутствует скачо выходного напряжения и переходные процессы, имевшие место в известном устройстве, отсутствуют таким образом, и составляющиепогрешностей, вызываемых ими. Не требуется йремя на уст ановление выходного напряжения в пределах заданной точности, и быстродействие предлагаемого устройства много выше, чем у известного. В режиме хранения напряжение на втором выходе усилит еля 1 и на выходе усилителя 2 равны, но противоположны по знаку. При равных величинах резисторов 7 и 8 напряжение в точке их соединения близко к нулю. .Вход ключа б постоянно находится под близким к нулю напряжению благодаря соединению с одним входом усилителя 2, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала 9. Выход ключа 6 в режиме записи соединен с одним из входов усилителя 2 через низкое прямое сопротивление, а в режиме хранения подключе в точку соединения резисторов 7 и 8 т.е. подключен к точке с нулевым напряжением. Таким образом, ключ б находится и в режиме выборки, и в

режиме хранения под напряжением, близким к нулю и не зависящим от входного напряжения.

Следовательно, отсутствуют утечки токов, и перезаряд ими конденсатора 3 через ключ б, и точность хранения существенно возрастает. В то же время погрешность из-за прохождения части, управляющего напряжения на конденсатор 3 из цепи управления ключом 6.есть величина постоянная и не зависящая от уровня входного сигнала, эта погрешность легко может быть учтена или скомпенсирована, например, балансировкой усилителя 2. Более того, нулевые, напряжения на ключе б позволяют использовать в его качестве ключ тока. При этом упрощается схема управления ключами за счет исключения из нее состава схемслежения за уровнем входного сигнала и сложных устройств динамической компенсации погрешности пролезания на накопительный элемент части напряжения управления.

Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается повышение точности и быстродействия, а также упрсяцается схема управления ключами. С этим связан значительный экономический эффект за счет улучшения технических характеристик устройства и повышение его надежности, вызванное упрощением схемы. Указанные преимущества предлагаемого устройства особенно ощутимы при выполнении его в микроэлектронном исполнении.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с первым выходом первого усилителя, а другая - с выходе третьего ключа и с первым входом второго усилителя, выход которого соединен с входом второго ключа и является выходом устройства, второй вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, вход первого ключа является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены элементы связи, например резисторы, один из выводов первого резистора соединен с вторым выходом первого усилителя, другой вывод первого резистора соединен с входом третьего 5 Ключа и с одним из выводов второго

резистора, другой вывод которого подключен к выходу второго усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе ,

1.Авторское свидетельство СССР 482815, кл. G 11 С 27/00, 1975.

2.Патент США 4066919,

кл. 307-353, опублик. 1978 (прототщп).

„ tjl