Аналоговое запоминающее устройство

. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 11.09. 81(21) 3334436/18-24с присоединением заявки Мо(Р)Ц К з 6 11 С 27/ОО Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий,(23) Приоритет-Опубликовано 280283. Бюллетень Мо ВДата опубликования описания 2802.83 3) УДКб 81. 327,66( 54 ) АНАЛОГОВО НАЮЩЕ ТРОЙСТВ Во вр элеме ного на к ется ройс ния. Известно также аналоговое запоминающее устройство, которое содержит входной и выходной буферные усилите-, ли,охваченные общей отрицательной обратной связью. Сигнал обратной связи по" цается с выхода устройства на инвертирующий вход входного усилителя, инрертирующий вход которого подключенисточнику напряжения аналогового сигнала Ос . Входной Бу анализирует величины обоих сигналов на своих дифференциальных входах и путем корректирующего изменения заряда на обкладках конденсатора хранения приводит к определенному минимуму разницу между ними, В результате выходной сигнал устройства максимально возможно будет приближен к значению Ос(2).Однако точность записи сигнала. для такого технического решения имеет предел, не больший по вепичине, чем собственное смещение днойУ),ранеКазахский ордена ТрудоуниверсИзобретение относится к аналоговым электрическим устройствам накопления информации и служит для выборки,.хранения и трансляции дискретного авала" гового сигнала. Устройство может быть использовано в измерительных приборах, системах автоматики, аналоговых вычислительных устройствах и аналогоцифровых преобразователях.Известно аналоговое запоминающее устройство, которое содержит вхо и выходной буферные усилители (Б ключевой элемент и конденсатор х ния. БУ выполняются на базе высокоимпедансных операционных усилителей (Оу), в качестве ключевого элемента используется, например, полевойтранзистор или геркон, а конденсатор хранения выбирается с минимальной постоянной времени дипольной поляризации диэлектрика и слабым саморазрядом,например конденсатор на фторопласте 1.За время выборки в соОтветствии с величиной на входе устройства аналогового сигналас через входной БУ и замкнутый ключевой элемент заряжается конденсатор емкостью С с определенной точностью до-величины заряда% И). 3 емя хранения (при этом ключевой нт разомкнут) величина дискрет сигнала Ос , зафиксированного нденсаторе хранения, транслиручерез выходной БУ на выход уства для дальнейшего использова 1001179уровня входного БУ Осд( величина сме 1050 нение аналоговая информация дополнительно искажается при трансляции через выходной усилитель, имеющий соб .ственный уровень смещения нуля. Устройство вносит при передаче заряда ошибку 5 пКл (при конденсаторехранения емкостью 5000 пф). Расчетпоказывает, что ошибка в Фиксации хранимого напряжения составляет около 1 мВВ случае использования конденсатора большей емкости возникает взаимное несоответствие с большими точнос тными возможностями диодного моста ивеличинами уровней смещения буферных усилителей, которые уже лежат .напределе для номинала конденсатора,хранения 5000 пф. Это приводит к нещения для ОУ с полевыми транзисторами на входе обычно приходится на диапазон от 100 мкВ до 10 мВ, что объясняется внутренней асимметрией составляющих ОУ элементов). Существуют методы, позволяющие в определенной мере избавиться от смещения, но нелинейная зависимость во времени величины смещения от температуры, величины и полярности сигнала, а также напряжения питания делает эти методы ограниченно точными. Таким ;образом, напряжение на выходе устрой=ства будет отличаться от истинного значения Ос на .его входе по крайней "15 мере на величину( Ос ) или (-ОсМ), в зависимости от соотношения полярностей Ос. и О с цНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое состоит из двух высокоимпедансных усилителей, соединенных с помощью мостового диодного переключателя, конденсатора хранения и усилите .ля форсированного заряда. Усилитель Форсированного заряда отрабатывает разность между выходными напряжениями двух усилителей. Когда это разностное напряжение превышает определенный уровень, усилитель форсированного заряда включается и формирует на своем выходе вытекающий или втекающий ток для перезаряда конденсатора хранения. Как только напряжение на этом конденсаторе достигает своего конечного значения, усилитель форсированного заряда выключается и процесс окончательного заряда конденсатора завершается током диодной мос,товой схеж 3 ).40В этом устройстве запись на хранение аналоговой информации на .конденсатор осуществляется с ошибкой (определяемой смещением уровня нуля), которая складывается .из напряжения 45 сдвига входного усилителя и ошибки передачи заряда. После записи на храобходимости повышать требования к прецизионности составляющих операционных усилителей, а следовательно, к удорожанию изделия.Таким образом, известное устройство имеет ограничение по точности выборки и хранения, определяемое уровнями смещения усилителей, а статическая коррекция уровня не позволяет учесть в полной мере температурный дрейф и зависимость от произ 1 вольно изменяющейся величины входного напряжения 0 и его полярности, а также динамические изменения, связанные со старением элементов схемы,Цель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в. аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, первый усилитель, выход которого является выходом устройства, второй усилитель, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, и ключи, введены параллельно соединенные второй накопительный элемент; например второй конденсатор, и пассивный элемент, например резистор, первый вывод которого соединен с выходом первого ключа, вход первого ключа соединен с выходом первого усилителя и первым входом второго ключа второй вход которого является входом устройства, выход второго ключа соединен с инвертирую щим входом первого усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с выходом второго усилителя и с одной из обкладок первого конденсатора, другая обкладка которого соединена с вторым выводом резистора и инвертирующим входом второго усилителя.На чертеже изображена Функциональная схема предлагаемого устройства. Оно содержит усилители 1 и 2, ключи 3 и 4, пассивный элемент, например резистор 5, накопительные элементы, например конденсаторы б и 7, и шину 8 нулевого потенциала.Устройство функционирует следующим образом.Усилитель 1 дискретно изменяет коэффициент усиления от максимально большого К о в Режиме выбоРки (Усилитель без обратной связи) до равного единице в режиме хранения (со 100-ной обратной связью). Первый усилитель 1 выполняет роль как высокоимпедансного входного, так и выходного буферного усилителя с низко-. омным выходом. Второй усилитель 2 работает в качестве интегратора в режи- ме выборки образуя с усилителем 1 цепь обратйой отрицательной связи. В режиме хранения усилитель 2 работает как ячейка аналоговой памяти. Одновременно с процессом выборки сигнала Ос происхОдит автоматическаякоррекция схем. с учетом уровней смещения нуля обоих ОУ, искажения истин-ной величины сигнала, возникающего засчет токов смеценияи сдвига, температурного дрейфа и текущей величиныЦ и ее полярности,Величина сигнала Цс , поданнаяна.вход устройства в режиме:выборки,определяет поведение схемы, охваченной обратйой связью, таким образом,что на выход усилителя 2 в результате релаксационных колебаний устанавливается значение напряжения, равное15цсмищ"инт=3 с-ассмо+Цмщ где 0- смещение уровня усилителя 1, 20Осм инт смещение уровня усилителя 2;0 м , и 0 с учитывают суммарное зйачение смещения, вызванного различными факторами. 25С переходом в режим хранения напря жение Оиит запоминается на конденсаторе 6. Усилитель 1 транслирует его напряжение с собственным напряжением смецения Осм с, которое компенсируется величиной Ос , находящейся в формуле (2) с отрицательным знаком, Конечное значение величины напряжения на выходе устройства равно35ОсмииТ)ба с+. 1 1 Ъ)И%ОХНапряжение на выходе устройства от личается от значения напряжения сигнала на величину Ос, мт 1 Квах Если принять достаточно неблагоприятное значение величины 3 см вил 110 В, то при характерном значении К =2010Ъ выходной сигнал будет отличаться от истинного на величину., В: 451 10 -ЬЬО =5 102010 ф1которая соответствует величине тепловых шумов большинства операционных усилителей ОУ). Конденсатор 7 поэзо О ляет легко регулировать длительность процесса релаксационных колебаний и приводить ее к минимальному значению.Напряжение сигнала, подлежащего выборке, приложено к входу устройства 55 и через ключ 4 - к инвертирующему входу усилителя 1, Напряжение с. выхода усилителя 1 поступает через ключ 3 и параллельную цепь из .резистора 5 и конденсатора 7 к инвертирующему Ю входу усилителя 2. Выходное напряжение усилителя 2 оказывается приложенным к неинвертирующему входу усилите ля 1. В момент, когда усилитель 1 начинает ощущать определенное напряже-, 5 ние на своем неинвертируюцем .входе;,возникает динамическая картина релаксационных колебаний в петле отрицательной обратной связи: усилитель 1 ;ключ 3 - резистор 5 и конденсатор 7; -усилитель. 2 с конденсатором б - усилитель 1. Окончательный результат,установившийся в виде напряжения навыходе усилителя 2, Фиксируется приразмыкании ключа З,на конденсаторе б,Режим хранения наступает по прошествии М . При этом ключ 4 замыкаетинвертируюций вход усилителя 1 с еговыходом, а на выход устройства посту"пает хранящееся напряжение,Простота схемного решения, высокаяунификация составляюци.:. схему узловдает предлагаемому устройству преимущества в .стоимости. Устройство ненуждается в постановке статическойручной системы корректировки уровня,смещения, так как производит автоматическую динамическую коррекцию завремя периода каждой выборки. Схема .1 может быть принята за основу для соз 1 дания устройства, размещенного в корпусе интегральной схем, .Приведенные расчеты показывают,что предлагаемое устройство предельноунифицировано, имеет минимальное количество усилителей, к которым непредъявляются высокие требования прецизионности и, кроме того, обеспечивает высокую точность операций с.аналоговыми сигналами, автоматическикорректируется, причем процесс коррекции не требует отдельного промежутка времени, а совмещен с процессомвыборки.Формула изобретения, Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, первый усилитель, выход которого яв- ляется выходом устройства, второй усилитель, неннвертирующий вход котэ. рого соединен с шиной нулевого потенциала, и ключи, о т л и ч а ю щ е - . е с я тем,.что, с целью повышения точности, в него введены параллельно соединенные ваорьй накопительный эле- мент, например второй конденсатори пассивный элемент, например резистор, первый вывод которого соединен с вы-, ходом первого ключа, вход первого ключа соединен с выходом первого ужлителя.и первым входом второго клыча, второй вход которого является входоМустройства, выход второго ключа сое-. динен с инвертируюцим входом первого усилителя, неинвертирующий.вход ко-торого соединен с выходом второго усилителя и с одной из обкладок первОго конденсатора, другая обкладка которого соединена с вторым выводом1001179 7 резистора и инвертирующим входои второго усилителя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. Составитель А. ВоронинРедактор А. Ворович Техред Т.Маточка Корректор В.БУтяВЕЩЗаказ 1 92 П венвого комитета СССР етений и открытий Ж, Раушская наб.,ион, 4/5 лиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная б/б 0 ТиражВНИИПИ ГосУДаРпо делам изо113035, Москва