Аналоговое запоминающее устройство

О ЛИ-А-.Н-И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскийСоциалистическихРеспубликва делам изобретений и открытий(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение при построении аналого-цифровых преобразователей (АЦП), а также при согласовании аналоговых и цифровых устройств в различных системах обработки сигналов.Известно аналоговое запоминающее устройство, использующее последовательные аналоговые ключи на биполярных и полевых транзисторах 1.Недостаток таких устройств - сравнительно высокий уровень помех, проходящих через паразитные емкости, что ограничивает как их точность, так и быстродействие.Известно также аналоговое запоминающее устройство, использующее операционный усилитель и обратную связь при заряде накопительного конденсатора 2.Недостатки этого устройства - сложность и относительно невысокое быстродействие.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, которое состоит из входного буферного каскада, аналогового ключа, разделительного элемента, накопительного конденсатора и выходного буферного каскада. Когда ключ разомкнут, происходит стробирование исходного сигнала и заряда накопительного конденсатора. Когда ключ замыкается, выходной сигнал входного каскада замыкается на шину нулевого потенциала и на накопительном конденсаторе сохраняется заряд, оставшийся в момент замыкания ключа. Разделительный элемент, представляющий собой однонаправленный вентиль (либо диод, либо р-и переход транзистора), необходим для того, чтобы отделить накопительный кон денсатор от ключа в режиме запоминания 13 ДНедостатками рассмотренного устройства являются относительно невысокая точность образования выборочных значений, которая ограничивается в первую очередь разделительным элементом, а также одно- полярность устройства, что тоже определяется наличием разделительного элемента, представляющего собой однонаправленный вентиль.Цель изобретения - увеличение точно сти образования выборочных значений и придание устройству свойства работать от биполярных входных сигналов.Поставленная цель достигается тем, чтов аналоговом запоминающем устройстве,1 29 23 ЗЯ 43 юю содержащем входной усилитель, вход которого соединен со входом устройства, накопительный элемент, например конденсатор, ключ, соединенный с шиной управления и шиной нулевого потенциала, выходной каскад, например операционный усилитель, выход которого соединен с выходом устройства, ключ соединен с одной обкладкой конденсатора и первым входом операционного усилителя, второй вход которого подключен к выходу входного усилителя и другой обкладке конденсатора.На фиг. 1 изображена структурная схема предложенного устройства; на фиг, 2 - структурная схема операционного усилителя.Устройство содержит входной усилитель 1, накопительный элемент, например конденсатор 2, ключ 3, операционный усилитель 4 (выходной каскад).Устройство работает следующим образом.В режиме слежения ключ 3 замкнут и на одной из обкладок конденсатора 2 напряжение отслеживает входное напряжение. Если выходное сопротивление усилителя 1 пренебрежимо мало, то напряжение на конденсаторе 2 повторяет входное напряжение без ошибок слежения. В противном случае появляются некоторые ошибки слежения, присущие аналогичным устройствам и зависящие от соотношения постоянной времени заряда к интервалу стробирования (времени замыкания ключа 3).Переход в режим запоминания осуществляется при размыкании ключа 3. Напряжение на другой обкладке конденсатора 2 при этом повторяет изменяющийся входной сигнал напряжения. Напряжение с обоих обкладок конденсатора 2 подается на два входа операционного усилителя 4, включенного в режим вычитания. Если коэффициент усиления усилителя в разомкнутом состоянии достаточно велик и выполняется условие Кйг = В.зЯ 1, то на выходе операционного усилителя 4 будет иметь место соотношение:)вв 1 х = (1 - 1 а) К /Йьгде 1 и 1 е - напряжения на выходе усилителя 1 и другой обкладке конденсатора 2 соответственно (точки а и б на чертеже)Поскольку переменная составляющая входного сигнала присутствует на обоих входах усилителя 4, то на его выходе в этом режиме будет иметь место постоянное напряжение. Это и будет выборочным значением сигнала. Увеличение точности образования в предоженном устройстве выборочных значений сигнала по сравнению с прототипом обусловлено, в первую очередь, отсутствием разделительного нелинейного элемента между усилителем 1 и конденсатором 2 и возможностью сделать постоянную времени заряда достаточной малой, а также тем, что для управления ключом 3, который работает относительно шины нулевого потенциала, требуются небольшие перепады напряжения. Это существенно уменьшает нелинейную составляющую апертурной ошибки, вызванную конечность фронта управляющего строба, а также ошибки, обусловленные пролезанием на конденсатор 2 управляющих ключом 3 стробов, и нестабильностью остаточных параметров ключа 3 из-за изменения входного сигнала в заданном динамическом диапазоне, Представляет интерес использование в качестве операционного усилителя 4 интегральных компараторов с дифференциальными входами, которые позволяют выполнить операцию вычитания и получить при этом очень высокое быстродействие.В операционном усилителе используется последовательная цепочка компараторов 5. Их можно рассматривать, например, как аналоговую часть параллельного АЦП. Здесь используется свойство дифференциальных компараторов 5 реагировать на разность напряжений, поступающий на их входы. Для того, чтобы это реализовать, входной сигнал с выхода усилителя поступает на одни входы компараторов, а на другие их входы подаются напряжения с отводов резистивного делителя 6, который с одной стороны соединен с промежуточным буферным каскадом 7,;. с другой - с генератором тока 8. В результате на выходе компараторов 5 будет присутствовать проквантованный по величине сигнал, соответствующий выборочному значению его на конденсаторе 2, Дополнительная погрешность квантования определяется числом используемых компараторов 5 и законом расстановки уровней квантования на резистивном делителе 6. При использовании компараторов 5 со стробированием этот результат в виде унитарного кода может быть запомнен сколь угодно долго.Скорость работы устройста, измеряемая например, максимальной частотой дискретизации, определяется в этом случае быстродействием используемых компараторов.Технико-экономическая эффективность предложенного устройства определяется тем, что оно позволяет сочетать в себе простоту аналоговых запоминающих устройств с параллельными ключами с высокой точностью, присущей аналоговым запоминающим устройствам со сложными ключами и обратными связями. Так аппаратурная реализация устройства при прочих равных условиях обходится в 3 - 5 раз дешевле известных аналогичных устройств другого типа. Устройство позволяет уменьшить динамические ошибки параллельного АЦП, использующего современные стробируемые компараторы в 3 - 5 раз по сравнению со случаем работы без аналогового запоминающего устройства и получить быстродействие,733032 Формула изобретения а под Соста Я Тех редТираж И Государстве делам изобрет Москва, Ж - 35П атент г. итель А. Воронин. Шуфрич2 орректор М. ШарошПодписноеССР Редактор В. ЗарванскаЗаказ 1563/13 ЦНИИпо113035,Филиал ПП ного комитета Сний и открытиРаушская наб.,ж город, ул. Пр д. 4/5ектная, 4 определяемое в основном используемыми компараторами. Это позволяет, например, реализовать параллельные АЦП с числом разрядов до 7 при частотах дискретизации 50 - 100 МГц, тогда как без использования предложенного устройства при указанных частотах дискретизации трудно реализовать число разрядов больше 3 - 4. Аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной усилитель, вход которого соединен со входом устройства, накопительный элемент, например конденсатор, ключ, соединенный с шиной управления и 6шиной нулевого потенциала, выходной каскад, например операционный усилитель, выход которого соединен с выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства, в нем ключ соединен с одной из обкладок конденсатора ипервым входом операционного усилителя,второй вход которого подключен к выходувходного усилителя и другой обкладке конденсатора,Источники информации,1 п принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3474259, кл. 307 - 238,опублик. 1969.2, Электроника,16, 1973, с. 52 - 57.3. Приборы для научных исследований,4, 1969, с. 3 - 14 (прототип).