Аналоговое запоминающее устройство

Союз СоветскнкСоциапнстическмкРеспубпнн ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М, Кд. с прнсоелнненнем эаявкн РЙ С 1 С 27/00 Государстееавй коинтет(23) Прнорнтет оо делам нзобретенкй н открыткйОпубликовано 15. 11. 81. Бюллетень М 42 Дата опублнковання описания 17. 11. 8(72) Авторы изобретения Л. А. Дубицкий и В. Н. Осипов. Львовский ордена Ленина политехнический йнститут ю им. Ленинского комсомола(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПО 1 П 1 НАИЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных устройствах.Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее операционные усилители, ключи, запоминающие конденсаторы, в которых используется общая отрицательная обратная связь. Устройство обладает наибольшей точностью 111.Однако динамические свойства данно 19 го устройства требуют улучшения. К существенному снижению быстродействия приводит применение резисторов в местных и общих обратных связях, которыет совместно со входными и паразитными емкостями обуславливают появление дополнительных полюсов в амплитудно-частотных характеристиках. Это приводит к возрастанию переходных процессов и по 20 тере быстродействия,Наиболее близким к предлагаемому ио технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, кото -рое содержит основной усилитель, неинвертирующий вход которого через первый ключ соединен со входом устройства, а выход - через второй ключ с накопительным элементом, например конденсатором памяти, подключенным одной обкладкой к инвертирующему входу основного усилителя, а другой - к шине нулевого потенциала, третий ключ, соединяющий неинвертирующий вход основногоусилителя с выходом устройства и выходом дополнительного усилителя, неинвертирующий вход которого подключенк инвертирующеь у входу основного усилителя, а выход - через резистор к егоинвертирующему входу, подключенномутакже через резистор к выходу основного усилителя. Устройство работает вдвух режимах. В режиме выборки замкнуты первый и второй ключи. Происходитзаряд конденсатора до напряжения, соответствующего входному. При переходев режим хранения первый и второй ключи размыкаются ч замыкается третийключ. На выходе устройства воспроизводится постоянное напряжение, равное мгновенному значению входного в момент размыкания второго ключа. Устройство отличается высокой точностью.Это объясняется тем, что в нем влияние напряжений смещения нуля, синфаэных ошибок, конечности коэффициентов усиления применяемых усилителей на точность существенно уменьшено, Второй ключ в режиме хранения находится под напряжением, близким к нулю что увеличивает время хранения за счет меньшения токов утечки с конденсато а памяти 211 О 55 Однако динамические свойства данного устройства требуют улучшения. Если в режиме выборки динамические свойства определяются основным усилителем, охва-о ченным через замкнутый второй ключ обратной связью, то в режиме хранения общая обратная связь охватывает последовательно включенные основной и дополнительный усилители. Для уменьшения переходного процесса на выходе устройства, а также для сохранения устойчивости необходимо, чтобы дополнительный усилитель, работающий в данном случае в качестве инвертора, оказывал минимальное влияние на частотные зависимости петлевого коэффициента усиление. Это требование в первом приближении может быть представлено 1 ср 14 гр где Иср 1- частота среза по уровню 3 дБ дополнительного усилите 35 ля, охваченного местной обратной связью;Ур, - частота единичного усиления основного усилителя. Если рассматривать устройство как систему автомати 40 ческого регулирования, то усиление этого неравенства означает практическое понижение порядка системы, повьппение устойчивости работы в режиме хранения и улучшения качества переходного процесса при переходе в этот режим,45 Указанное неравенство может быть выполнено либо путем уменьшения Ир, либо увеличения (Ар. Уменьшение Ыгр ухудшает динамические характеристики устройства в режиме выборки, Предпочтительно увеличение частоты й 1 с. Однако частота б 5 ср определяется не только частотными свойствами разомкнутого дополнительного усилителя, но и час" тотными свойствами местной обратной связи, охватывающей его. Применение резистора в цепи обратной связи дополнительного усилителя, который сов" местно с входнойи параэитной емкостью приводит к образованию полюса,снижает частоту Ар. Это приводит кухудшению динамических свойств устройства за счет увеличения переходного процесса при переходе в режим хранения, длительность которого является одной иэ характеристик быстродействия. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, что в аналоговом запоминающем устройстве, содержащем накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, первый усилитель, один из входов которого соединен с выходами первого и второго клю чей, вход первого ключа соединен со входом устройства, а вход второго ключа - с выходом устройства, третий ключ, вход которого соединен с выходом первого усилителя, выход третьего ключа соединен с другой обкладкой конденсатора, второй усилитель, выход которого подключен к выходу устройства, первый вход второго усилителя соединенс другим входом первого усилителя, второй вход второго усилителя соединен с другой обкладкой конденсатора, третий вход второго усилителя соединен с выходом первого усилителя, четвертый вход второго усилителя подключен к выходу устройства.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства,Устройство содержит усилители 1 и 2, ключи 3-5, накопительный элемент, например конденсатор 6, и шину нулевого потенциала 7.Устройство работает в двух режимах,В режиме выборки замкнуты ключи 3 и 5 и разомкнут ключ ч, Усилитель 1 охвачен через замкнутый ключ 5 отрицательной обратной связью и конденсатор памяти 6 заряжается до напряжения, близкого к входному. Усилитель 2, содержащий две пары дифференциальных входов, представляет собой по конфигурации дифференциально-дифференциальный усилитель. На его первый вход поступает напряжение с конденсатора памяти 6. Поскольку падение напряжений на замкнутом ключе 5 мало, можно считать., что такое же напряжение поступа. ет на третий вход усилителя 2, который усиливает разность напряжений напервом и третьем входах, а также на втором и четвертом его входах, Так как разность напряжений -на первом и третьем входах близка к нулю, то при приблизительно равных коэффициентах усиления напряжений от входов к выходу разность напряжений на втором и четвертом входах также близка к нулю. Первый и второй входы усилителя 2 соединены между собой. Следовательно, на выходе устройства присутствует напряжение, приблизительно равное на,пряжению на конденсаторе памяти 6. Усилитель 2 выполняет Функции повторителя.При переходе в режим хранения ключи Э и 5 размыкаются, а ключ 4 замыкаетсяЗафиксированное на конденсаторе памяти 6 напряжение поступает на первый вход усилителя 1 и первый и второй входы усилителя 2. Фиксация напряжений на первом и втором входах усилителя 2 превращает его в инвертор для сигналов на третьем входе, тем самым в устройстве в режиме хранения обеспечивается необходимый дляустойчивой работы баланс фаз. На выходе устройства в режиме хранения устанавливается постоянное напряжение,равное мгновенному значению входногонапряжения в момент переключения устройства.Предлагаемое устройство по точности не уступает известному. Совершенноаналогично влияние напряжение смещения нуля, синфазных ошибок, конечности коэффициента усиления основногоусилителя на, точность в нем существенно уменьшено, Второй усилитель также не вносит существенных погрешностей, так как в режиме хранения его ошибки, приведенные к выходу устройства, подавляются примерно в К, раз,где К, - коэффициент усиления первого усилителя.Предлагаемое устройство отличает я улучшенными динамическими свойстами, Использование дифференциально- дифференциального усилителя позволяет отказаться от применения резисторов в цепи местной обратной связи второго усилителя, Это приводит к повышению часто ты среза, второго усилителя, охваченного обратной связью,что означает повышение устойчивости устройства в режиме хранения и уменьшение переходного процесса на выходе при переходе в этот режим. Уменьшение переходного процесса позволяет сократить интервалФормула изобретения 25Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемейт,например, конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, первый усилитель,один из входов которого соединен с выходами первого и второго ключей, входпервого ключа соединен со входом устойства а вход второго ключа - с выходом устройства, третий ключ, входкоторого соединен с выходом первогоусилителя, выход третьего ключа соединен с другой обкладкой конденсатора,второй усилитель, выход которого подключен к выходу устройства, первыйвход второго усилителя соединен с другнм входом первого усилителя, о т л.ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия устройства, 45в нем второй вход второго усилителясоединен с другой обкладкой конденсатора, третий вход в-орого усилителясоединен с выходом первого усилителя,четвертый вход второго усилителя подключен к выходу устройства. 55 5101520 времени между моментом подачи команды на переход устройства в режим хранения и началом последующей обработки сигнала, присутствующего на выходе устройства (например началом аналогоцифрового преобразования), Таким об.разом, быстродействие аналогового запоминающего устройства повышается. Ошибки дополнительного усилителя не влияют существенно на общую точность устройства. Этот факт также может использоваться для повышения частотыВ частности, во входных каскадах второго усилителя могут применяться неподобранные высокочастотные полевые или МОП-транзисторы, работающие при увеличенных токах покоя. Коэффициенты усиления напряжений от входов к выходу дифференциально-дифференци" ального усилителя могут быть небольшими, что позволяет уменьшить число каскадов и повысить бУср . Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССРСоставитель А. ВоронинРедактор Л. Тюрина Техред О.Летеза Корректор М. ПожоЗаказ 9986/80 Тираж 648 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035 Москва ЖРаушская наб, д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4