Аналоговое запоминающее устройство

СООЗ СОВЕТСНИХСССИХЛИСТИЧЕСИИХ ЯЦРЕСПУБЛИН СВ ИИ А Заю 11 С 27 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТда тввснввв свиввтввьвТвв ЕНИ рова выхо ляющ с управхтора,ГОСУДАРСТВЕННЗЮ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬеТИЙ(71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (53) 681.327.66(088,8)(56 1. Котовщиков Т.С. и др. Запоминающие трубки с видимым иэображением. И., тСоветское радиофон, 1970.2. Патент США М 3492667, кл. 340-173, опублик. 1970.3. Авторское свидетельство СССР ее 665328, кл. 6 11 С 27/00, 1979 (прототип) .(54)(57) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОИИНИОЩЕЕ УСТРОИСТВО, содержащее носители информации иэ магнитострикционного мате иала вхо -выхо кото ых ды ды р соединены с выходами-входами первой группы ультразвукового преобразователя, входя-выходы второй группы ультразвукового нреобраэователя соединены с выходами первой группы переключателя, выходы второй группы которого соединены с входами блока очитывания, адресный блок, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов тока, выходы которого соединены с входами переключателя, первый генератор опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, формирователь аналогового сигнала и генератор тактовых импульсов, о.т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения обласри применения устройства эа счет увеличения динамического и частотного, диапазонов запоминаемых сигналов, в неговведены последовательно соединенные первый ком" мутатор, формирователь управляющих импульсов, блок памяти и второй коммутатор, формирователь,стробирующих импульсов, сумматор, ключи, последовательно соединенные второй генератор опорного напряжения и второй компаратор, делитель частоты, генератор ступенчатого напряжения, формирователь импххльсов возбуждения и распределитель импульсов, выходы которого соединены с входами второй группы формирователя управляющих импульсов, вход распределителя импульсов соединен с первым входом делителя частоты" с первым входом формирователя стро. бирующих импульсов, с первым входом формкроватбля аналогового сигнала и с входом второго генератора опорного напряжения,информационные входь первого коммутатора соедине- ны с выходами блока считывания, управляющий вход:. в .первогокоммутатора соединен с выходом второго коммутатора и с вторым входом формирова" теля стробирующих импульсов, второй ВХОД ВтОрОГО КОМПаратОра яВЛявСтСя входом устройства, выход формирователя аналогового сигнала является выходом устройства, второй вход формирователя аналогового сигнала соединен с первым входом первого ключа, второй выход которого соединен с вторым входом ,первого компаратора вход первого ключа соединен с выходом сумматора, первый вход адресного блока соединен с выходом первого компаратора, вход первого генератора опорного напряжения соединен с вторым выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьим входом формирователя стробирующих импульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второ,го ключа соединен с первым выходом делителя частоты, третий выход ,которого соединен с входом формителя импульсов возбуждения, д второго ключа соединеним входом второго коммута1015446 г.Е ставитель А.Воронинхред В. Далекорей "Корректор Л. Бокш актор А,МотылЪ е Зак илиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная, 4 з. 3224/49. ВНИИПИ ГосУдаР по делам и 113035, Москва, Тираж 594венного комибретений и о35, РаушскаяПодпета СССРкрытийнаб., д, 41015446 вертый вход которого соединен с четвертым выходом делителя часто ты, выходы генератора опорного напряжения соединены с входами четвертого ключа, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти; выход формирователя импульсов возбуждения соединен с управляющим входом ультразвукового преобразователя,1Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым запоминающим устройствам, и может быть использовано при разработке аналоговых запоминающих 5 устройств е энергонезависимым хранением информации.Известно аналоговое запоминающее устройство для записи аналоговык сигналов, выполненное на основе запоминающих трубок с видимым изображением. Такое устройство .обеспечивает быстродействие и точность фиксации формы аналоговых сигналов, а также необходимую в некоторых случаях видиМость изображения записанного сигнала 1).Однако применение указанного устройства связано с определенными трудностями, поскольку оно иэза конструктивной сложности обладает малой надежностью, сложно в эксплуатации, требует большого вспомогательного, электронного оборудования и имеет ограниченный. срок хранения информации. 25Известно ферроакустическое запо-/ минающее устройство, содержащее носитель информации из магнитострикционного материала, ультразвуковой, преобразователь, соединенный с генера ЗО тором импульсов, элемент задержки, соединенный с генератором импульсов и генератором цилообраэного напряжения, модулятор, соединеный с носителем инФормации и через переклю чатель типа, запоминающего устройства (ЗУ) - с, элементом задержки, усилитель считывания, соединеный через переключатель типа ЗУ с носителем информации. Такое запоминающее уст) ройство может в течение длительного срока хранить информацию при включен" ном питании, не требует сложного электронного оборудования, надежно в эксплуатации, не имеет движущихся механических частей 21.Недостатком данного устройства :является малый динамический диапа,с вторым входом адресного блока и с входом генератора ступенчатого напряжения, выходы которого соединены с входами третьего ключа, выход третьего ключа соединен с э первым входом сумматора второй и третий входы которого соединены соОтветственно с выходом второго коммутатора и с выходом Формирователя стробирующих импульсов, чет 2эон аналоговых сигналов, которые он позволяет записывать с приемлемой точностью. Ограничение происходит из-за нелинейного характера процессов записи и считывания амплитудно модулированных сигналов., Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее Б носителей информации из магнитострикционного материала, связанных с ультразвуковым преобразователем, блок адреса" ции, генератор импульсов, генератор опорного напряжения, выход котррого связан с входом компаратора, переклю-, чатель режима работы, соединенный с формирователем импульсов тока и с усилителем считывания, схему восстановлений аналогового. сигнала.В указанном аналоговом ЗУ отсчеты входного сигнала преобразуются в интервалвремени между импульсами синхронизации и импульсами тока. эапц си информациИ. Импульсы синхронизации жестко связаны с импульсом воз" суждения ультразвуковой волны, которая возбуждается во всех носителях янформации одновременно и, распространяясь вдоль носителей, последовательно проходит зоны записи, отведенные под казцюй отсчет, Запись в носителях информацйи происходит в виде локального необратимого из)менения намагниченности носителя информаций на том его участке, где в момейт импульса тока записи находится ультразвуковая волна.Информацию несет интервал времени,в течение которого ультраэвуко" вая волна проходит расстояние от начала эоны записи; отведенной под отсчет, до участка, где произощ ла запись, Начало зоны записи определяется импульсами синхронйз ации. Особенностью этого ЗУ является то, что каждый)следующий отсчет эаписываеТся в свой носитель информации, это происходит до тех пор, пока Ультразвуковая волна в первомносителе не выйдет в следующуюзону записи, после этого очереднойотсчет записывается снова в первыйноситель и порядок перебора носителей при записи каждого следующегоотсчета повторяется. При считыванииинформации в носителях возбуждается ультразвуковая волна,Распространяясь вдоль носителейинформации, она приводит, к обратимому изменению намагниченности но. сителей в той зоне, где она нахо-.дится. В момент прохождения ульт-развуковой волной зоны где произошла запись, на каждйй носительнаводятся импульсы ЭДС, т.е. происходит неразрушающее считывание.Далее интервалы времени междуимпульсами синхронизации и импульсами ЭДС преобразуются в исходныйаналоговый сигнал. В этом аналого-.вом ЗУ длительное энергонезависимое хранение информации, оно надежно в эксплуатации, имеет небольшойобъем электронного оборудования,.так как последовательное отсчитывание информации из зон записи,расположенных вдоль носителя,осуществляется ультразвуковой волной, распространякщейся вдольнегО 3.Недостатками такого Зу являются уменьшение динамического диапазона, сигналов которое позволяет записывать это устройство при увеличениичастоты отсчетов,и ограничение частотного диапазона записываемых сигналов, зТак как.зались каждого следующегоотсчета происходит только после записи предыдущего, то с увеличениемчастоты отсчетов интервал времени,отводимый йа зались каждого отсчета, уменьшается, в то же времяабсолютная погрешность определения положения записанного импульсапри считываний остается постоянной,от частоты отсчетов не зависит и,определяется однородностью магнитных свойств носителей информаций.Поэтому дри увеличении частоты отсчетов,фнамический диапазон за" .писываейых сигналов уменьшается. уменьшение интервала времени,отводимого на запись .каждого отсчета; при увеличении частоты отсчетов приводит к увеличению относительной погрешности определенияположения записанных импульсов присчитывании. Это ограничивает макси.фмальную частоту сигналов, которыеможет записывать аналоговое ЗУ сдопустимой относительной погрешностью,Цель изобретения - расширениечастотного и динамического диапазонов записываемых аналоговыхсигналов,Поставленная цель достигаетсятем,-что в аналоговое запоминающее устройство содержащее носи-, тели информацйи из.магнитострикционного материала, входы-выходы которых соединены с выходами- входами первой группы ультразвукового преобразователя, входЫ-выходы второй группы ультразвукового преобразователя соединены с выхоО,дами первой группы первого переклю.чателя, выходы второй группы которого соединены с входами блока счи.тывания,адресный блок,выходь которого соединейы с входами Формиром 15 вателя импульсов тока, выходы которого соединены с входами первого переключателя, первый генератор опорного напряжения, выход которогосоединен с первым входом первогокомпаратора, формирователь аналогового сигнала и генератор тактовыхимпульсов, введены последовательносоединеные первый коммутатор, формирователь управляющих импульсов, 25 блок памяти и второй ко утатОррформирователь стробирующих импульсов,сумматор, ключи, последовательносоединенные второй генератор опорного напряжения и второй компаратор, делитель частоты, генератор ЗО 1 ступенчатого напряжения, Формнро 1 атель импульсов возбуждения и распределитель ймйульсов выходы которого соединены с входами второйгруппы Формирователя управляющих 35 импульсов, вход распределителяимпульсов соединен с первым входомделителя,частоты " с первым входомФормирователя стробирующих импульсов, с первым входом формирователя р аналогового сигнала й с входомвторого генератора опорного напряжения, информационные входы первого коммутатора соединены с выходами блока считывания, управляющийвход пеРвого коммутаТора соединенс выходом второго компаратора и с.вторым входом формирователя стробирующих импульсов, второй вход второго компаратора является входомустройства, выход Формирователяаналогового сигнала является выходом устройства, второй входФормирователя аналогового сигналасоединен с первым выходом первого,ключа, второй выход.)кжорого сое динен свторым входом первого компа 13 атора, вход первого ключа сбедйнен с выходом сумйатора, первый вход адресного блока соединен с выходом первого ком паратора, вход первого генератораопорного напряжения, соединен с вторым выходом делителя частоты, входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьювходом Формирователя стробирующихимпульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второго"делителя частоты, третий выход кото.рого соединен е входом формирователя импульсов возбуждения, выходйторого ключа соединен с управляю-,щим входом второго коммутатора,с вторым входом адресного блокаи с входом генератора ступенчатогонапряжения, выходы которого соединены с входами третьего ключа,выход третьего ключа соединен с первым входом сумматора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго коммутатора и с выяодом формироватеЛя стробирующих импульсов, четвертый вход которого соединен счетвертым выходом делителя частоты, выходы генераторов опорногонапряжения соединены с входамичетвертого ключа, выход которогосоединен с управляющим входом бло-ка памяти, выход формирователя импульсов возбуждения соединен с .управляющим нходом ультразвукового преобразователя,На Фиг. 1 представлена функционаЯьная схема устройстна; наФиг.2-6 - временные диаграммы,поясняющие работу предлагаемогоустройства.Устройство (фиг.1) Содержит носители 1 информации из магнитострикционного материала, переключатель 2,формирователь 3 импульсов тока,блок 4 считывания, первый коммутатор5, формирователь б управляющих импульсон, блок 7 памяти, адресный блок 8,второй коммутатор 9, сумматор 10генератор 11 тактойых импульсон,делитель 12 частоты, формирователь13 стробирующих импульсов, формирователь 14 аналогового сигнала,генератор 15 и 16 опорного напряжения, компараторы 17 и 18, генератор19 ступенчатого напряжения, Формирователь 20 импульсов возбуждения,ультразвуковой преобразователь 21,ключи 22"25, распределитель 26 импульсов,На фиг.2-6 сигналы обозначенысигнал 27 на выходе формирователя 3,сигнал 28 на первом выходе делителя 12 частоты, сигнал 29 на выходегенератора 15, сигналы (напряжения)30 и 31 на нходе.и выходе генератора16, сигнал 32 на четвертом выходеделителя 12 частоты, сигнал 33 навходе устройства, сигнал 34 на выходе компаратора, Сигналы напряжения35 39 на выходах формирователя б,при М.= 5 (И - число носителей ин 1Формации из магнитострикционногоматериала), сигналы (напряжения)40-44 на конденсаторах блока 7 памяти, сигнал 45 на входе делител 12 частоты, сигнал 46 на выходегенератора 19, сигнал 47 на выходах коммутатора 9, сигнал 48 наныходе сумматора 10, сигнал 49 навыходе компаратора 17, сигналы50-51 на выходеформирователя 3,сигналы 52-56 на выходе блока 4считывания, сигналы 57 и 58 навходе и выходе Формирователя 14.Устройство работает следующимобразом.В режиме записи аналоговый сигнал 33 (Фиг.З) поступает на первыйвход компаратора 18, на втррой еговход поступает пилообразное нацря жение 31 (фиг.2 и 3) с генератором16, который запускаемся импульсами30 (Фиг.2 и 3) с первого выходаделителя 12 частоты. Частота этихимпульсов равна частоте отсчетов.Эти же иМпульсы 30 через распределитель 26 импульсов поступаютна.разрешающие входЫ формирователя б, причем каждый-й импульсраспределяется рапределителем 26на 1-й разрешающий вход формирователя б. Этому моменту соответствуетпоявление разрешающего напряжения35-39 на 1-м выходе формирователя би следовательно, на 1-м управляющем входе блока 7.При этом конденсаторы блока 7,подключенные к 1- му выходу коммутатора, объединены с блоком 7 памяти и заряжаются пилообразнымисигналами 40-44 (фиг.З), поступаю щими на конденсаторы с выхода генератора 16 через переключатель 2.Процесс заряда конденсаторов бло"ка 7 прекращается в момент раненства напряжения 31 (фиг.З) на выходе 40 генератора 16 и входного сигнала 33(фиг.3), при этом компаратор 18вырабатывает импульс 34 равенства,(Фиг,З),который через коммутатор 5поступает на запрещающие нходы 45 фоРмирователя б.Таким образоМ, каждый .1-й конден.Сатор заряжается до напряжения,Равного 1-му отсчету аналоговогосигнала, Это напряжение сохраняет. - 50ся на конденсаторе блока 7 н течение интервала времени Т, равноговремени прохождения ультразвуковой волной зоны носителя,отнеденно.гопод один отсчет. Импульсы 45(Фиг.4) с входа делителя 12 частоты поступают на Вход генератора 19ступенчатого напряжения, с выходакоторого ступенчатое напряжение46 (Фиг.4) поступает на один извходон сумматора 10, на другой60 вход которого через коммутатор 9последовательно поступает напряжение 47- (Фиг,4) с блока 7. Частотаподключения конденсаторов блока.7к входу сумматора 10 определяется65 импульсами 45 (Фиг.4), поступающими30 с входа делителя 12 частоты череэ ,переключатель 23 на управляющий ,вход коммутатора 9. Частота этихимпульсов выбирается такой, ч:1 обыподключение всех Б конденсаторовблока 7 происходило эа интервал 5времени, меньший абсолютной погрешности 1 йТ определения временногоположения записанного импульсапри считыванииНа третий вход сумматора 10поступает напряжение с выходаФормирователя 13 стробирующихимпульсов, которое компенсируетвременной сдвиг нри распределенииотсчетов по разным носителям. С15выхода сумматора 10 напряжение48 (Фиг.4) поступает на вход компаратора 17, на другой вход которогос генератора 15 поступает пилообразное напряжение 29 (Фиг.2 и 4), 2 Опериод которого равен 2 Т, а амплитуда в два.раза больше амплитудыпилообразного напряжения 31 (фиг2и 3) с генератора 16.Начало пилообразного напряжения 29 синхрониэировано с моментом возбуждения ультразвуковой волны, определяемым импульсом27 (Фиг, 2) . В.момент равенстванапряжений 48 и 49 компаратор 17вырабатывает импульс 49 (Фиг.4),который поступает на информационный вход адресного блока 8.Блок 8 обеспечивает синхронноеподключение каждого входа Формирователя 3, выход которого черезпереключатель 2 связан с-м носи"телем 1 информации, к входу компа. ратора 17 в момент, когда на его вход после суммирования подаетсянапряжение 1-го конденсатора . блока 7. В случае равенства напряжений 48 и 29 импульс 49 с выходакомпаратора 17 запускает формирователь 3 импульсов тока, который подаетимпульсы 50-51 тока (Фиг,5) в 1-йноситель 1. В зоне носителя 1, в 45которой в момент импульса токае. находится ультразвуковой импульс,происходит необратимое изменениемагнитных свойств, т.е. запись.В режиме считывания импульс 30 5 Ос первого выхода делителя 12частоты через распределитель 26подается на разрешающие входыформирователя 6, при этом на еговыходе последовательно появляютсяуправляющие импульсы 34-39 (фиг.5),Каждый 1-й импульс управленияразрешает заряд 1-го конденсатораблока 7 через коммутатор 9 пилообразными напряжениями 40-44(Фиг,б), поступающими на вход блока7 урез переключатель 25 с выходагенератора 15. Начало .этих пилообразных напряжений синхронизировано с импульсом 27 возбужденияультразвуковой волны (фиг.2 и 5). 65где Т,время прохождения ультразвуковой волны расстояниямежду двумя. соседними зонами записи, расположенными на одном носителе информации;- время, отводимое на одинотсчет в прототипе; - количество носителей информации;" абсолютная погрешность измерения интервалов временимежду импульсами синхронизации и считанными импульсами ЭДС, обусловленная абсо 4 б 8,Заряд каждого 1 -го конденсатораблока 7 прекращается в момент цоявления на концах 1-го носитедя считанных сигналов 52 5 б (Фиг,5) ипоступление их через переключательблока, 4 считывания, через коммутатор 5 на 1-й запрещающий входформирователя б. Коммутатор 9,также как и при записи, последовательно подает напряжение 40-44с кЬнденсаторов блока 7 на входсумматора 10, на другие входыкоторого подается ступенчатое напряжение с генератора 19 ступенчатого напряжения и компенсирующиеимпульсы с выхода формирователя 13.В режиме считывания эти напряжения имеют отрицательную полярность,поэтому в сумматоре 10 они вычитают.ся из выходного напряжения блока 7 памяти. Результат вычитанияподается на вход формирователя 14,где он стробируется импульсом 30(фиг.б) с первого выхода делителя 12 частоты, После стробированияиз сигнала 57 (Фиг.б) в формирователь 14 выделяется огибающая 58(Фиг.б), которая соответствуетзаписанному аналоговому сигналу.Таким образом, впредлагаемомустройстве с увеличением частоты1 отсчетов интервал времени Т, отводимый на запись каждого отсчета,уменьшается, так как значение отсчета для - го носителя запоминает.ся на конденсаторе блока 7 и сохраняется до следующего отсчета,который необходимо записать,на1 -й носитель 1; а это происходитчерез М отсчетов. Следовательночастотный и динамический диапазонсигналов, которые можно записывать в предлагаемое аналоговоеЗУ шире, чем для прототипа.для йрототипа динамический диапазон фп), записываемый с приемлемой точностью сигналов, можнооценить по Формулелютной погрешностью фиксирования положения зоны локального необратимого изменениянамагниченности носителяинфррмацйи из"эа неоднород. ности его магнитных свойств,Для предлагаемого ЗУ динамический диапазон (Э) записываемых сигна- лов можйо определить по формуле 1тВ 2 ОЕ - =2 ОЕ - , (ДБ) 2)ь Тгде Т - время, отводимые на один отсчет в предлагаемом устройстве.Таким образом, динамический дианазон в устройстве-прототипе на, 20 ЭА(дВ) меньше, чем в предлагае-. мом ЗУ.Для прототипа значениеотносительной погрешности записи ои последующего считывания отсчетов аналогового сигнала можно оценить по формулеФ-: -з)И,а)Па для предлагаемого устройства по формуле дТ а.).О,),-ъ(ф )омМаксимальная чатота Г записывае-, мых сигналовдля обоих случаев определяется по ФормулеМмщ, еив2 то Как видно из формул (4)п (5)заданное максимальное допустимоезначение для предлагаемого ЗУ,определяет минимальное значениеТ, выбирая необходимое значение Й5 можно, не влияя на с/", увеличиватьзначение Е.Для прототипа эта независимостьнд сохраняется. Заданное,максимальнодопустимое значение д определяет10 максимальное значение отношенияа следовательно, й Р. о В Качестве базового образца выбрана когерентная цифровая память,выполненная на схемах ЗУ ФирмыРаХгсМЫ с органиэацией 256 словпо 4 разряда. Память предназначенадля запоминания аналоговых сигналов.В предлагаемом устройстве берут сА отсчеты высокочастотного аналогового сигнала с частотой, удовлетворя 1 ощей критерию Найквиста . Отсчетыпреобразуются в анлого-цифроВоммпреобразователе (АЦП) и Запоминаются 25 в Озу. В качестве )Щп используетсяпороговое .Устройство, при этом неучитываются амплитудные измененияаналогового сигнала.Предлагаемое аналоговое ЗУ по З 0 сравнению с баэовым обладает следующими преимуществамифинформация нетеряется при отключении источника питания;Зу точно фиксирует измененияамплитуды аналогового сигнала,