Аналоговое запоминающее устройство

(54 АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮШЕЕ УСТРОЙСТВ ройство, котороей элемент, например сбкладок которого евого потенпиала, токоподвода, заклювходом усилителяиз выходов ключа, шиной ое не з развязыезисторвыход - сповторитства 23 од ч имер торой кля,стро орит е к предлагаемому появляется аналогоИзобретение относится к запоминающим устройствам и может быть использовано, в частности в аналоговых вычислителях систем автЬматического управлений.Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее запоминающий элемент, усилитель постоянного тока, буферные элементы (полевье ключи, усилители-повторители и т.п. ), позволяющие уменьшить ток разряда запоминающего элемента Ы .Однако известное устройство не обладает большим временем хранения информации, особенно при неблагоприятных климатических условиях. это связано с тем, что при выбранных высокоточных элемен 1 тах (конденсатор с малыми токами утечки, усилитель с большим входным сопр тивпением и т.п,) токи утечки запоминающего элемента в основном определяются качеством изоляционных материалов уст 30 ройстна.Наиболее близкимтехнической сущности вое запоминающее уст содержит накопительнь конденсатор, одна из соединена с шиной нул а другая посредством ченного в экран - с повторитпи и одним первый вход которогоуправления, второй вх вающий. элемент, напр входом устройства, в раком и выходом усил явпяклпимся выходом В режиме запоминания информации входной сигнал через последоватепьно соединенные резистор и замкнутый контакт ключа заряжает конденсатор до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя-понт еля с коэффициентом передачи (+1), в р эультате чего экран и второй выход ключа,соединенные с выходом усилителя, оказываются под тем же потенциалом.3 00В режиме хранения информации, которы начинается с момента срабатыванияйключа по команде с шины управления,второй вход ключа, благодаря развязывающему резистору, находится под темже потенциалом, независимо от изменения величины входного сигнала в процессе хранения информации.Таким образом, вокруг токоподводаконденсатора образуется замкнутый равнопотенциальный контур, практически снижающий до нуля его токи утечки, вызываемые конечным значением сопротивления изоляции как ключа, так и изоляционно-конструктивных материалов устройства, чем оно выгодно отличается от, остальных известных устройств. Поэтомувремя хранения такого устройства определяется только величиной емкости и качеством конденсатора (его собственнымитоками утечки), а также величиной входного тока усилитепя-повторителя, который, протекая по конденсатору, нриводитк изменению во времени потенциала наего обкладке, а значит и на выходе устройства.При атом, поскольку выходной токусилителя вносит основную погрешность,а величина тока определяется толькотипом выбранного усилителя, то принимают, что скорость изменения запомненного потенциала в процессе хранения ыформации является величиной постоянной,практически не зависящей от уровня запоминаемого входного сигналасВвых 3 вх +)- 001дО хгде Их - скорость изменения запом 4 Ф ненного потенциала (абсо-.лютная погрешность устройства);3 (+1 - входной ток усилителя понеинвертирующему входу;- емкость конденсатора.Относительную погрешность о устройства (приведенная к запомщаному сигналу Овх ) записываютфеых 3 в+1сомамиС ОвхвщЭто значит, что при малых уровнях входного сигнала такое устройство имеетбольшую относительную погрешность, аиэ-аа значительных по вепичине входныхтоков усилителей (от нескольких нА донескольких мкА) для обеспечения заданной точности запоминания применяют конденсатооы большой емкости,ЗМ 7 4Цельель изобретения - повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительныйэлемент, например первый конденсатор,первая обкладка которого соединена сшиной нулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора соединена30 акранирующим проводником с первым входом усилителя и с первым выходом первого ключа, второй выход которого подвзпочен к экрану проводника, первый пассивный аэлемент, один иэ выводов которо 5 го подвлючен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элементасоединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, выход усилителя является выходом устройства, введены второйнакопительный элемент, например второйконденсатор, второй клкя, второй и третий пассивные алементы, причем один извыводов второго пассивного элемента соединен с шиной нулевого потенциала, другой вывод второго пассивного элементасоединен с одним из выводов третьегопассивного элемента и с первым входомвторого ключа, второй вход которогоподключен к шине управления, первыйвыход второго ключа соединен со вторымвходом усилителя и одной иэ обкладоквторого конденсатора, другая обкладкакоторого подключена к выходу усилителяЭ 5и к другому выводу третьего пассивногоалемента, второй выход второго ключасоединен со вторым выходом первогоключа.На чертеже представлена функционаланая схема предлагаемого устройства.Устройство содержит накопительныеэлементы, например конденсаторы 1 и 2,прводник 3 с акраном 4, ключи 5 и 6,пассивнце элементы 7 - 9, усилитель4510, шину 11 управления и шину 12 нулевого потенциала.Устройство работает следующим образом,8 режиме запоминания информациивходной сигнал через элемент 7, влюч50 5, токоподвод 3 заряжает конденсатор 1до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя 10в соответствии с выражениемй5 ООЗМ 6,иС- емкости конденсаторов 1и 2;Р -. оператор дифференцирования,Постоянная времени Т Йт 6 опре- б1депяет скорость заряда конденсатора 1,Т - Й- скорость заряда конденсатора 2,По окончании переходного процессазапоминания информации выражение (1)пишется следующим образом:/ Цв Ове1 0 (м+ т (.где К - коэффициент усиления по инвертирующему входу усилителя 10. 1 чТаким образом, на выходе устройствапроисходит усиление входного сигнала всоответствии с выбранным значением сопротивлений элементов 8 и 9, при этомналичие ключа 6, замыкаюшего обкладки фконденсатора 2, препятствует возникновению дрейфа выходного напряжения устройства,В режиме хранения информации, кото 25рый начинается с момента срабатыванияключей 5 и 6 по команде с шины 6 утравления, временной разряд конденсра 1, вызываемый протеканием повходного тока усилителя 10 по цепи неинвертирующего входа и приводящий к30,дрейфу запомненного потенциала на мходе устройства, компенсируется временным разрядом конденсатора 2, вызываемым протеканием по нему входного токаусилителя 10 по цепи инвертирующего ато- нему где 9 в, - максиыипго сигнала. й Подключение общ 8 и 9, потенциал рабочей обкладки к вому входу ключажиме хранения инфо обкладки конденсато ный контур (первы 4), практически сни токи утечки, вызь чением сопротиилени так и изоляпионнориалов устройства жительное свойство ого устройстватоками усилит ением ВИ ( ) е Звв 1" в осколь вх но 10% от велипри ратитых посаторов 1 и 2дрейф предлагас извест10 раздоЮ Введение дополнительных элементов выгодно отличает предлагаемое запоминаю шее устройство от известного, так как повышает точность запоминания информа пии, в особенности при малых входных сигналах, что позволяет расширить сферу его применения, например, использовать его в качестве обнулителя, для компенса пии дрейфа усилителей, работающих в режиме интегрирования. авС(3) слию дрейф Из выраженую компенсап полого едует, чтзапомненн хода.Временной дрейф так вызываемый входными 10, описывается. выражаОв.х ЗАСЫЮ С 3- входные токи усилителясоответственно по неинвертирующему и инвертирующему входам.разность входных токов Зв -) не превышает обыччины входных токов, то величине емкостях конден, т.е. при С, = Ст, С, емого устройства по ср ным снижается не менее,7 6сигнала осуществляют подбором по величине емкости любого из конденсаторов1 или 2 причем разность емкостей С конденсаторов, так же, как и разность входных токов, при подборе находится в пределах 10% от номинала емкости.Используя выражение (2), записывают выражение для относительной погрешноститакого устройства в следующем виде (при отсутствии подбора конденсато ров 1 и 2):тем ЬЗфайф С"вх(кч 1 (6) Из последнего выражения следует, что для уменьшения относительной погрешности устройства значение коэффициента усиления К усилителя 10 выбирают возможно большим, но таким, при котором выходной сигнал устройства, нопученный в соответствии с выражением (2), не превышает максимального диапазона выходного. напряжения усилителя 10, т.е. 1Ми вщмкатак ц 1 е (Т) Ьх иамаксимальное допустимое знчение коэффициента К; - максимальный рабочий диапазон усилителя 10;ная величина входи е точки элементов которой равен потенциалу оиденсатора 1 к пер 6, обеспечивает в рермации вокруг рабочей ра 1 равнопотенциаль й вход ключа 5, экран жающий до нуля его ваемые конечным зная изоляции как ключа, конструированных мате(т.е. сохраняется попо известного устройстСо авитель А. Воронинед Е. ХаритончикКорректор В. Бутяг Редактор С. Кр а Т аказ 134/3 Тираж 623ИПИ Государственно опо депам изобретени035, Москва, Ж,Подписноекомитета СССР.и открытийаушская наб., д. 4 113 иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект 7 90398При сохранении прежней точности запоминания (точности известного устройства) введение дополнительных элементов позволяет существенно уменьшить величину емкости накопительного элемента (т.е. уменьшить габариты и вес), а также снизить требования к входным токам усилителя (т.е. уменьшить стоимость устройства),Формула изобретенияАналоговое запоминающее устройство, содержащее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора соединена экранирующнм проводником с первым входом усилителя и с первым выходом первого ипоча, второй выход которого подключен к экрану проводника, первый пассивный элемент, один из выводов которого под-. ключен ко входу устройства, другой вы вод первого пассивного элемента соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, выход усилителя является 7 8выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности устройства, в него введенывторой накопительный элемент, напримервторой конденсатор, второй ключ, второйи третий пассивные элементы, причемодин из выводов второго пассивногоэлемента соединен с шиной нулевого нотенпиапа, другой вывод второго пассивного элемента соединен с одним из выводов третьего пассивного элемента ипервым входом второго ключа, второйвход которого подключен к шине управления, первый выход второго ключа соединен со вторым входом усилителя и содной из обкладок второго конденсатора,другая обкладка которого подключена квыходу усилителя н к другому выводутретьего пассивного элемента, второйвыход второго ключа соединен со вторымвыходом первого ключа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР495710, кл. 611 С 27/00, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2631426/18-24,кл. б 11 С 27/00, 1978 (прототип),