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

(5) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в аналогоцифровых преобразователях для запоминания аналоговой информации.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее усилители, ключи, конденсатор и охваченное отрицательной обратной связью, причем обратная связь используется как в режиме выборки, так и в режиме хранения аналоговых сигналов. Устройство обладает высокой точностью.

Однако оно характеризуется недостаточным быстродействием. Потеря быстродействия вызвана значительными переходными процессами на выходе устройства при переходе из режима выборки в режим хранения 1 .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройства, которое содержит первый усилитель, инвертирую1ций вход которого через

первый и второй ключи подключен.-ко входу и выходу устройства, второй усилитель, соединенный инвертирующим входом с одной обкладкой конденсатора памяти и через третий ключ с выходом первого усилителя, неинвертирующий вход которого подключен к другой Об.кладке конденсатора памяти и к выходу второго усилителя,

fQ соединенного неинвертирующим входом с шиной нулевого потенциала, третий усилитель, подключенный неинвертирующим входом к шине нулевого потенциала, а инвертирующим входом 15 через резистор к выходам первого и второго усилителей, а также к одному выходу третьего усилителя, другой выход которого соединен с выходом устройства.

о В режиме выборки замкнуты первый и третий ключи, второй ключ разомкнут. Происходит заряд запоминающего конденсатора. При переходе в режим хранения первый и третий ключи 3 размыкаются и замыкается второй ключ. На выходе устройства воспроизводится постоянное напряжение, равное мгновенному значению входного в момент размыкания третьего клю ча. Известное устройство отличается высокой точностью,обусловленной незначительным влиянием ряда параметров, применяемых усилителей на общую точность устройства, уменьшение коммутационных помех и токов утечки с конденсатора памяти в режи ме хранения .2, Однако динамические свойства уст ройства требуют улучшения. Устройст во обладает большим временем устаноалени.я напряжения на выходе при переходе в режим хранения. Для умен шения переходного процесса на выходе устройства, также для сохранения устойчивости, необходимо, чтобы третий усилитель, охваченный местной обратной связью, оказывал минимальное влияние на частотные зависи мости петлевого коэффициента усиления. Это требование в первом приближении может быть представлено ) частота среза по уровню 3 дб первого усилителя. - частота единичного усиления третьего усилителя. Если рассма ривать устройство как систему автоматического регулирования, то усиление этого неравенства означает пр тическое понижение порядка системы, повышение устойчивости работы в реж ме хранения и улучшение качества переходного процесса при переходе в этот режим. Для того, чтобы не ухудшать динамические характеристик устройства в режиме выборки, неравенство следует выполнять путем уве личения ,. Однако частота опр деляется не только частотными свойствами разомкнутого третьего усилит ля, но и частотными свойствами мест ной обратной связи, охватывающей его Применение резисторов в обратной св зи третьего усилителя, которое совместно с входной и паразитной емкостью приводят к образованию полюса, снижает частоту Это ухудшает динамические свойства устройства, т как увеличивает переходной процесс и соответственно время установления при переходе в режим хранения. . Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. k4 Поставленная цель достигается тем, что аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, вход первого ключа является входом устройства, накопительный элемент, например, конденсатор, одна из обкладок которого соединена с инвертирующим входом второго усилителя и с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом первого усилителя, неинвертирующий вход соединен с другой обкладкой конденсатора и с выходом второго усилителя, неинвертирующий вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, третий усилитель, выход которого является выходом устройства и соединен со входом второго ключа, в нем выходы первого и второго усилителей соединены соответственно с первым и вторым неинвертирующими входами третьего усилителя, первый инвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй инвер тирующий вход третьего усилителя соединен со входом второго ключа. На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства о Оно содержит усилители l-J, ключи 4-6, накопительный элемент, например, конденсатор 7, шину 8 нулевого потенциала, входы 9-12 усилителя 3. Предлагаемое устройство функционирует следующим образом. При замкнутых 4 и 6 ключах и разомкнутом ключе 5 устройство находится в режиме выборки. На выходе усилителя 2 устанавливается напряжение, близкое по величине входному напряжению Так как неинвертирующий вход второго усилителя 2 подключен к шине 8 нулевого потенциала, то на его инвертирующем входе при замкнутом ключе 6 и на выходе первого усилителя 1 устанавливается напряжение, близкое к нулю. Разность, напряжений на входах 11 и 9, а следовательно, и на входах 10 и 12 усилителя 3 близка к нулю. Однако на входе 10 усилителя 3 присутствует напряжение, близкое к напряжению входного сигнала. Значит, такое же напряжение присутствует на входе 12 третьего усилителя 3 ц

на выходе устройства. При переходе в режим хранения состояния ключей -6 изменяются на противоположные. Происходит фиксация напряжения на конденсаторе 7, и на выходе устройства воспроизводится напряжение, равное мгновенному значению входного в момент переключения устройства.

Предлагаемое устройство отличается улучшенными динамическими свойствами. Использование дифференциально-дифференциального усилителя позволяет отказаться от применения резисторов в цепи обратной связи третьего усилителя 3 и повысить его частоту срезаШ р. Это приводит к уменьшению времени установления напряжения на выходе устройства при переходе в режим хранения и повышению быстродействия. Уменьшение времени установления позволяет значительно раньше начинать последующую обрабоцсу выходного сигнала (например, аналого-цифровое преобразование). Ошибки третьего усилителя 3, охваченного в режиме хранения общей обратной связью, не оказывают существенного влияния на общую точность. Этот факт может быть использован для расширения полосы частот третьего усилителя 3 путем применения вавходных каскадах неподобранных высокочастотных МОП-транзистров с повышенными токами покоя.

В практической реализации предлагаемое устройство оказывается несколько проще известного ввиду исключения инверсного выхода в третьем усилителе.

Предлагаемое устройство выгодно отличается от прототипа, так как

не ухудшая его точности, позволяет пр вые ит ь быст родей ст в ие.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержаи;ее первый усилитель, инвертирующий вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, вход первого ключа является входом устройства, накопительный элемент, например, конденсатор, одна из обкладок которого соединена с инвертирующим входом второго усилителя и с выходом третьего ключа, вход которого соединен с выходом первого усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с другой обкладкой

конденсатора и с выходом второго усилителя, неинвертирующий вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, третий усилитель, выход которого является выходом устройства и соединен с входом второго ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в нем выходы первого и второго усилителей соединены

соответственно с первым и вторым неинвертирующими входами третьего усилителя, первый инвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, а второй инвертирующий о вход третьего усилителя соединен с входом второго ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1И

9«о

Лгг

о

Д -о

/

I

н

ё

3±J