Аналоговое запоминающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик оц 953671(51)М. Кл. С 11 С 27/00 ооударотеенный квинтет СССР по делам изобретений н открытий(72) Авторы изобретения В.Н.Осипов и Л.А.Дубицкий Львовский ордена Ленина политехницескйй яноитут:, им, Ленинского комсомола(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к аналоговой и вычиспительной технике и может быть использовано при построении помехозащищенных аналоговых и аналого-цифровых систем и является дополнительным изобретением.По основному авт.св М 809390аналоговое запоминающее устройствосодержит основной усилитель, первыйнеинвертирующий вход которого соединен церез первый ключ с одним извходов устройства и через второйключ с выходом устройства и выходомдополнительного усилителя, неинвертирующий вход дополнительного усилителя соединен с накопительным элементом, например с одной обкладкойконденсатора, и первым инвертирующим входом основного усилителя, другая обкладка конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала, выход основного усилителя церез третий ключ соединен с неинвертирующим входом дополнительного усилителя,инвертирующий вход которого подключен через пассивный элемент к выходу основного усилителя, четвертый и пятый ключи, причем второй инвертирующий вод основного усилителя через четвертый 5 ключ соединен с другим входом устройства и через пятый ключ - с шиной нулевого потенциала и вторым неинвертирующим входом основного усилителя 1 1,1 О Устройство работает в двух режимах. В режиме выборки замкнутый первый, третий и четвертый ключи, Остальные ключи разомкнуты. Накопи тельный элемент заряжается до напряжения, соответствующего дифференциальному входному напряжению, В режиме хранения после изменения состояния ключей на противоположное на о выходе устройства воспроизводитсямгновенное значение разности напряжений, присутствовавших на входах устройства в режиме выборки.(десятикратное усиление)5о вь, - 1004 - 0,9.9. 1 О10 Предложенное устройство функционирует следующим образом,При каждом коде И 1 преобразователь 9 можно рассматривать как некоторую эквивалентную проводимость У 1 , а делитель 10 - как некоторое сопротивление й, . Разность напряжений на 3Известное устройство обладает высокой точностью и помехозащищенностью, Однако в нем не предусмотрена возможность масштабирования входных сигналов. Это вызывает значительные трудности при последующей обработке сигналов низкого уровня, мгновенные значения которых воспроизводятся на выходе устройства .без усиления.Если, например, далее необходимо 1 О преобразовывать сигналы из аналоговой .формы в цифровую, то соответствующий аналого-цифровой преобразователь должен быть расчитан на работу с сигналами низкого уровня.Введение делителя( или в более общем случае программно-управляемого делителя ) в цепь общей обратной связи устройства хотя и позволяет осуществлять усиление сигналов, од- . 20 нако приводит к резкому увеличению погрешности устройства, обусловленной конечностью коэффициента усиления основного .усилителя, Чтобы показать это, предположим, что коэф фициент усиления основного усилителя в разомкнутом состоянии по любой паре входов равен К, коэффициент передачи замкнутого дополнительного усилителя в инвертирующем включении 30 равен единице, а в цепь общей обратной связи включен делитель с коэффициентом передачи у . При усилении без погрешности выходное напряжение было бы равно35иеых Т ОВх, (1где ОВ - мгновенное значение входноВХго напряжения в момент перехода устройства в режим 40 хранения.С учетом погрешности статизма, обусловленной конечным коэффициентом усиления основного усилителя, реальное выходное напряжение равно 45 Для сравнения отметим, что при- 1 (отсутствие усиления)О ОВь(х100 0 0001/ Цель изобретения - повышение точности устройства,Поставленная цель достигаетсятем, что в аналоговое запоминающее устройство введены управляемыйделитель напряжения и цифро-аналоговый преобразователь, первый выходкоторого соединен с шиной нулевогопотенциала, а второй выход цифро-аналогового преобразователя соединенс входом второго ключа, выходы управляемого делителя напряжения соединены с третьим и четвертым неинвертирующими входами основного усилителя, входы управляемого делителя напряжения и цифро-аналоговогопреобразователя соединены с шинами управления.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства,Устройство содержит основной и дополнительный усилители 1 и 2, накопительный элемент, например конденсатор 3, ключи 4-8, цифро-аналоговый преобразователь 9, управляемый делитель 10 напряжения, шину 11 нулевого потенциала, резисторы 12-16, шины 17 управления, неинвертирующие входы 18-22 и инвертирующие входы 23 и 24 усилителя 1. Цифро-аналоговый преобразователь 9 представляет собой набор параллельно включенных резисторов, кторые подключаются к шине нулевого потенциала с помощью соответствующих ключей. Управляемый делитель 10 напряжения содержит цепь последовательно включенных резисторов, которые могут шунтироваться при отпирании соответствующих ключей. Переключение ключей осуществляется в зависимости от кода Й 11, определяющего необходимый масштаб.+ 1(Ь) где К - сопротивление резистоосра 12.В режиме выборки замкнуты ключи 4,8 и 6, а ключи 5 и 7 разомкнуты, Конденсатор 3 заряжается до напря- жения К): - . (ЬХ,(6)с 1 лК,где ОЬх - входное дифференциальноенапряжение;К - коэффициент усиления дифференциального напряженияот входов 20 и 24 к выходу разомкнутого усилителя 1;К- коэффициент усиления дифференциального напряженияот входов 23 и 19 к выхо- .ду разомкнутого усилителя 1.При переходе в режим хранения состояние ключей изменяется на противоположное. С размыканием ключа 8 на- пряжение Ое фиксируется на конденсаторе 3. Напряжение на выходе устройства в режиме хранения где 1 ь - коэффициент передачи дополнительного усилителя 2 винвертирующем включении,равный примерно отношению резисторов, подключенных кего инвертирующему входу. у : в(см,формулу 4)КмПодставляя (5) и (6) , можно найти выходное напряжение, При усилении без погрешности выходное напряжение составило бы К =гК, (9)ВЬХ (1 лф К (,1 К ) 100 /о.(10)кОтношение коэффициентов -1 прибли.кзительно равно отношению сопротивлеРм10резисторов м где- сопроРтивление резистора 13, а Й- эквивалентное сопротивление делителя1 О, Таким образом, условие ( 9 ),при выполнении которого обеспечива15 ется минимальная погрешность, длялюбого у = - = вможет быть еы 1 йКм ймполнено выбором соответствующего сопротивления Км.В предлагаемом устройстве при гозадании коэффициента К 1 путем подключения соответствующего резисторав преобразователе 9 осуществляютсяпереключения в делителе 10, измег 5няющие Й так, чтобы выполнялосьусловие (9).При рассмотрении конкретногопримера установлено, цто при К 1-0 О ДЬЫХ (1 л 0,1 ЮООЦ 1100)В известном устройстве погрешность составляет 0,9. РавенствоКм =может выполняться с некото й,рой погрешностью, Поэтому практически погрешность подгонки сопротивлений резисторов В 1,1. КМ может составлять единицы процентов.40 Предложенное устройство можносравнить с обычным масштабирующимустройством на основе операционногоусилителя. Для такого устройствапогрешность определится45.где К - коэффициеыт усиления операционного усилителя- где К - коэффициентМусиления масштабирующегоустройства.При К = 1000 и г = 0,1, тогда сОЬ х = 1 Ф. При тех же условияхЬЬХпогрешность в предлагаемом устрои" стве составит 0,013. Достижение погрешности 0,013 требует применений,ужгород у в масштабирующем устройстве усилителя с коэффициентом 10.В предложенном устройстве, так же как и в известном, достигается подавления таких погрешностей применяемых усилителей как напряжение смещения нуля и синфазные ошибки. Возможность масштабирования входных сигналов при малых коэффициентах усиления усилителя 1 позволяет отказаться от применения многокаскадных усилителей, что также благоприятно отражается на быстродействии устройства.Введение в устройство новых элементов позволяет существенно уменьшить погрешность статизма при масштабировании и эффективней использовать его в системах низкого уровня. Формула изобретенияАналоговое запоминающее устройство по авт.св. У 809390, о т л и НИИПИ Заказ 6285/78Тираж 622 Подписное ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности устройства, внего введены управляемый делительнапряжения и цифро-аналоговый преобразователь, первый выход которогосоединен с шиной нулевого потенциала, а второй выход цифро-аналогового преобразователя соединен с входом второго ключа, выходы управля О емого делителя напряжения соединеныс третьим, и четвертым нейнвертирующими входами основного усилителя,входы управляемого делителя напряжения и цифро-аналогового преобразова теля соединены с шинами управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе201, Авторское свидетельство СССРй 809390, кл, 6 11 С 27/00,03,07 78 (прототип),