Аналоговое запоминающее устройство

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик пц 94385 О(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 1112,80 (21) 3215557/18-24с присоединением заявки Ко(23) Приоритет 1 М Кд 3 6 11 С 27/00 Государственный комитет СССР по делам изобретеиий и открытий.66(088.8) Опубликовано 150782, Бюллетень Мо 26 Дата опубликования описания 15.07.82(54) АНАЛОГОВОЕ ЭАПОИИНИОЩЕЕ УСТРОЙСТВ ства непредвыделени ости. Изобретение относится к вычисли- тельной и контрольно-измерительной технике и может использоваться в аналого-цифровых преобразователях, системах сбора данных, измерительных устройствах, системах автоматики и телемеханики.Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый и второй усилители, ключи и накопительный элемент, например конденсатор, включенный через ключ между выходом первого усилителя и шиной нулевого потенциалаНедостатком известного устрой является низкая точность, обусловленная прохождением части сигнала управления ключом на накопительный элемент. Поскольку к ключу, связывающему накопительный элемент с выходом первого усилителя, прикладывается входное напряжение, от величины которого изменяются параметры ключа, то погрешность от прохождения сигнала управления зависит от уровня входного напряжения и изменяется, как и входное напряжение, обычно сказуемо что затрудняет е и компенсацию этой погрешн Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее первый и второй усилители, вход первого усилителя соединен с входами первого и второго ключей, выходы которых подключен ны соответственно к входу устройства и объединенным выходу устройства и выходу второго усилителя, соединенного первым входом с шиной нулевого ,потенциала, а вторым входом - с входом третьего ключа, выход третьего ключа соединен с выходом устройства, и накопительный элемент, например конденсатор, включенный между выходом первого и вторымт входом второго усилителей. С замкнутыми первым и третьим ключами устройство работает в режиме выборки. При значительном коэффициенте передачи второго усилителя разность напряжений на его входах всегда близка к нулю. Первый вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, поэтому на одной обкладке конденсатора и на выходе устройства, подключенным к второму входу усилителя, напряжение близко к нулю. При единичном коэффициенте передачи первого усилителя на другой обкладкеНа чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.60Устройство содержит усилители 1 и 2, накопительный элемент, например конденсатор 3, ключи 4-6, элементы связи, например резисторы 7 и 8, и шину нулевого потенциала 9,65 конденсатора отслеживается входное напряжение. При изменении состояния ключей устройства на противоположное последнее переходит в режим хранения,. а выходное напряжение скачком изменяется от нулевого до вход- . 5 ного в момент переключения. Вход третьего ключа продолжает оставаться под близким к нулю напряжением, поэтому погрешность прохождения сигналов управления ключом не за висит от уровня входного сигнала 2,Однако выход третьего ключа соединен с выходом устройства и через проходную емкость ключа проникает часть скачка выходного напряжения, 15 определяемая уровнем входного сигнала. Эта составляющая погрешности устройства изменяется произвольным способом и снижает точность. Посскольку в режиме хранения третий ключ работает под входным напряжением, точность хранения является низкой из-за утечек токов через этот ключ и перезарядка ими накопительного элемента, Помимо этого, скачок напряжения на выходе устройства приводит к значительным переходным процессам и большому времени установле" ния выходного Напряжения в пределах заданной точности, что означает низ- щ кое быстродействие известной схемы.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия устройства.Поставленная цель достигается тем, З 5 что в аналоговое запоминающее устрой" ство, содержащее первый усилитель, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соедйнена с первым выходом первого усилителя, а другая - с выходом третьего ключа и с первым входом второго усилителя, выход которого соединен с входом второго ключа и является выходом 45 устройства, второй вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, вход первого ключа является входом устройства, введены элементы связи, например резисторы, один из выводов первого резистора соединен с вторым выходом первого усилителя, другой вывод первого резистора соединен с входом третьего ключа и с одним из выводов второго 5 резистора, другой вывод которого подключен к выходу второго усилителя,Устройство работает следующим образом.С замкнутыми ключами 4 и 6 и разомкнутым ключом 5 схема находится в режиме выборки. При значительном коэффициенте передачи усилителя 2 разность напряжений на его входах всегда близка к нулю, Первый вход усилителя 2 подключен к шине нулевого потенциала, следовательно, близко к нулю напряжение на втором его входе и на соединенной с ним одной обкладке конденсатора 3. При единичном коэффициенте передачи усилителя 1 напряжение на другой обкладке конденсатора 3 отслеживается близким к входному. Напряжение заряда конденсатора 3 определяется выражениемгде 0- найряжение на входеУстРойства;А , е , - коэффициент передачии напряжение смещения соответственноот входов к первомувыходу усилителя 1;е 0 - напряжение смещенияусилителя 2.Напряжение на втором входе усилителя 1 близко по величине напряжению на первом входе усилителя 1 и противоположно ему по знаку, Усилитель 2 с Резистором 7 и 8 образует усилитель напряжения в инвертирующем включении. Напряжение на его выходе и на соединенном с ним выходе устройства противоположно по знаку напряжению на его входе, который образует резистор 7. При равенстве величин резисторов 7 и 8 коэффициент передачи инвертирующего усилителя минус единица, а поскольку напряжение на втором выхОде усилителя 1 близко к входному и противоположно ему по знаку, то напряжение на выходе устройства станет близко к входному напряжению и совпадает с ним по знаку. Таким образом, напряжение на выходе устройства в режиме выборки отслеживается близким к напряжению на входе устройства.При изменении состояния ключей устройства на противоположное последнее переходит в режим хранения. В момент переключения напряжение на конденсаторе 3 станет равным0 со= Пе А,и +еоА и еоа (2) где Пэ - напряжение на входе устройства в момент переключения в режим хранения,Через замкнутый ключ 5 устройство охватывается контуром отрицательной обратной связи. Напряжение на выходе устройства сТановйтся равнымАа.943850 Следовательно, отсутствуют утечки 5 токов, и перезаряд ими конденсатора3 через ключ б, и точность хранениясущественно возрастает. В то же время погрешность из-эа прохождения части управляющего напряжения на кон денсатор 3 из цепи управления ключом б есть величина постоянная и независящая от уровня входного сигнала, эта погрешность легко может бытьучтена или скомпенсирована, напри- )5 мер, балансировкой усилителя 2. Более того, нулевые, напряжения на ключе 6 позволяют использовать в егокачестве ключ тока. При этом упрощается схема управления ключами засчет исключения из нее состава схем.слежения за уровнем входного сигнала и сложных устройств динамическойкомпенсации погрешности пролеэанияна накопительный элемент части напряжения упРавления,Таким образом, в предлагаемом устройстве достигается повышение точности и быстродействия, а также упрощается схема управления ключами, Сэтим связан значительный экономический эффект за счет улучшения технических характеристик устройства и повышение его надежности, вызванное упрощением схемы. Укаэанныепреимущества предлагаемого устройства особенно ощутимы при выпол"нении его в микроэлектронном исполнении. 40 Формула изобретения где А - коэффициент передачи усилителя 2.С учетом (2) последнее выражениепримет вид6 ЫХо Эхб 1+АА(3)Отсюда погрешности устройства прцА,1) А 27 У 1 юЪ- о,- одСА)+ д Ж)+д(е,)+д(емц1д(А) = 8,о Ад.Ь(он ) =Ь(оа) д(од) = 0(5)Формула (5) йоказывает полнуюкомпенсацию напряжений смещения усилителей, на которых построено устройство. Следовательно, полностьюустраняются любые нестабильности какнапряжения смещения (температурныйи временной дрейфы, нестабильностьот изменения напряжения питания),так и любые другие аддитивные составляющие погрешностей, такие, например, как погрешности за счет наличия входных токов и их разностив усилителях 1 и 2.Выражение (4) показывает высокуюверность воспроизведения напряжения, присутствовавшего на входе устройства в момент переключения в режим хранения. Поскольку при этомна выходе устройства уже присутствовало напряжение, близкое к входному, то при переключении схемы врежим хранения отсутствуют скольконибудь значительные изменения какна выходе устройства, так и на входеусилителя 1. Следовательно, отсутствует скачок выходного напряжения и переходные процессы, имевшие место в известном устройстве, отсутствуют таким образом, и составляющие погрешностей, вызываемых ими. Не требуется время на установление выходного напряжения в пределах заданной точности, и быстродействие предлагаемого устройства много выше, чем у известного. В режиме хранения напряжение на втором выходе усилителя 1 и на выходе усилителя 2 равны, но противоположны по знаку, При равных величинах резисторов 7 и 8 напряжение в точке их соединения близко к нулю. Вход ключа б постоянно находится ,под близким к нулю напряжению благодаря соединению с одним входом усилителя 2, другой вход которого подключен к шине нулевого потенциала 9, Выход ключа 6 в режиме записи соединен с одним из входов усилителя 2 через низкое прямое сопротивление, а в режиме хранения подключен в точку соединения резисторов 7 и 8, т,е. подключен к точке с нулевым напряжением. Таким образом, ключ б находится и в режиме выборки, и в 45 50 55 60 65 режиме хранения под напряжением,близким к нулю и не эавИсящим от входного напряжения. Аналоговое запоминающее устройство, содержащее первый усилитель, вход которого соединен с выходами первого и второго ключей, накопительный элемент, например конденсатор, одна иэ обкладок которого соединена с первым выходом первого усилителя, а другая - с выходом третьего ключа и с первым входом второго усилителя, выход которого соединен с входом второго ключа и является выходом устройства, второй вход второго усилителя соединен с шиной нулевого потенциала, вход первого ключа является входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия устройства, в него введены элементы связи, например резисторы, один из выводов первого резистора соединен с вторым выходом первого усилителя, другой вывод первого резистора соецинен с входом третьего Ключа и с одним из выводов второго943850 1. Авторское свидетельство СССР Ю 482815, кл. 0 11 С 27/00, 1975.2. Патент СЗМА В 4066919, кл, 307-353, опублик. 1978 (прототип) . Составитель А,Воронин актор М.Петрова ТехредА, Бабинец Корректор А,Гриценке аа твав ее фЗаказ 51 илиал ППП Патент, г город, ул. Проектна резистора, другой вывод которогоподключен к выходу второго усилителя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе62 Тираж 622 НИИПИ Государственнопо делам изобретен 13035, Москва, Ж,о ком й и о Раушс Подписноетета СССРкрытийая наб., д. 4/5