Аналоговое запоминающее устройство

СООЭ СОВЕТСКИХиюпРЕСГ 1 УВЛИН 363) С 11 С 27/00 ЕН К СССР4.ССР 10 СУДАРСЧВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПб ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ И 1(21) 3357658/18-24(54)(57) 1. АНАЛОГОВОЕ ЗАПОИИНАОЦЕЕУСТРОЙСТВО, содержащее интегратор,выход которого соединен с первымвходом преобразователя йапряжение "напряжение, вход интегратора соединен с выходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряже."иенапряжение соединены соответственно с шинами питания, выход интегратора, является выходом устройства, и шину нулевого потенциала, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упроще ния, оно содержит нуль-.орган, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, первый вход нуль-органа соединен с выходом преобразователя напряжениенапряжение, второй вход нуль-органа соединенс шиной иевлево го потенциала. ,Е1015444 30 2. Устройство по п. 1, о т л и Ч а ю щ е е с я тем, что преобразователь напряжение - напряжение содержит операционные усилители, мостовые диодные схемы и пассивные элементы на резисторах, причем входы каждогооперационного усилителя соединены с первой диагональю каждой мостовой диодной схемы, первые выводы каждых первого и второго регистров соединены с второй диагональю каждой мостовой диодной схемы, выход каждого операционного усилителя соединен с первым входом последующего операционного усилителя, первый вход Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для построения аналоговых запоминающих устройств, раз личных преобразователей, а также изодромных устройств и следящих систем с неграничениым временем хранения мгновенного значения результата преобразования, широко применяемых в системах управления движущихся объектов. Известно аналоговое запоминающее устройствоосновным элементом которого является операционный усилитель с интегрирующим конденсатором в цепи отрицательной обратной связи, кото" рое также, содержит коммутирующее уст- ройство и преобразователь напряжения в периодическую энакопеременную функ цию 1.Основным недостатком известного устройства является ограниченное вре- . мя хранения результата интегрирования так как выходное напряжение интегра тора,. соответствующее компенсирующему узлу знакопеременной функции, не будет, сохраняться независимо от времени, а будет продолжать изме-. няться в установившемся направлении иэ-за наличия в замкнутом контуре некоторой задержки, связанной с естественной инерциойностью элементов схемы и являющейся причиной накопления статической ошибки рассогласования. При этом, скорость изменения выходного напряжения уменьшится, но не будет равна нулю.Кроме того, непосредственное подключение в данном устройстве выхода , преобразователя напряжения непосред ственно. к .входу операционного усилителя создает, реальные предпосылки дпя возникновения генерации в интеграторе и пбтере устойчивости устройства в целом. 45 первого операционного усилителя является первым входом преобразователя напряжение - напряжение, выход последнего операционного усилителя является выходом преобразователя напря 1 жение - напряжение, вторые выводы каждого первого и второго резисторов являются вторым и третьим входами преобразователя н"пряжение - напряжение, первый вывод каждого третьего резистора соединен с вторым входом каждого операционного усилителя, второй вывод каждого третьего резистора . соединен с шиной нулевого потенциала. Таким образом все это ограничивает область применения аакого устройства.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устрЕйство, которое содержит операционный усилитель в цепи обратной связи которого включен накопительный элемент ( конденсатор ), преобразовательнапряжение - напряжение, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и выходом устройства, коммутатор, первый вход которого подключен к входу устройства, а второй вход - к шине управления режимом памяти, шину нулевого потенциала, пороговый элемент, . триггер, пассивный элемент, два ключа и шины отрицательной и положительной полярности напряжения управления, соединенные соответственно с первыми :входами ключей, вторые входы которых подсоединены к выходам триггера, выходы ключей соединены с третьим вхо,цом коммутатора, выход которого через пассивный элемент соединен с входом операционного усилителя, выход преобразователя подключен к входу порогового элемента, выход которого соединен с входом триггера 2 1Причем преобразователь напряжение- напряжение в периодическую знакопеременную функцию в данном устройстве содержит й последовательно соединенных каскадов преобразователя, каждый из которых выполнен на двух дифференциальных операционных усилителях, резисторах и диодах, анод первого и катод второго диодов соединены с шиной нулевого потенциала, катод первого и анод второго диодов подключены через резистор к выходу первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с выходом каскада преобразователя и выходом вто- рого операционного усилителя, охваченного обратной связью по инвертирующему входу, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединенс входом каскада преобразователя ичерез второй резистор с инвертирующимвходом второго операционного усилите ля, неинвертирующий вход которогоподсоединен через третий резистор к шине нулевого потенциала, а через четвертый резистор к катоду первогои аноду второго диодов. 10В данном устройстве учтены недостатки устройства 1в нем сформированы эоны захвата вокруг соответствующих узловых точек энакоперемен-.ной периодической функции, что прак- тически неограниченно увеличивает время хранения результата преобразо вания. Кроме того, в данном устройстве приводится практическая схема реализации преобразователя напряжения в периодическую энакопеременную Функцию.К недостаткам данного устройства следует отнести сложность технических решений контура формирования эон захвата, реализованного на поро-. 25 говом элементе, триггере, двух клю" чах и шинах положительной и отрицательной полярностей напряжения управления, а также преобразователя напряжения в периодическую знакопере менную функцию.Цель изобретения - упрощение устройства за счет сокращения .Узлов элементов, формирующих эоны захвата и преобразователя. 35Поставленная цель достигается тем, что аналоговое запоминающее устройство, содержащее интегратор, выход. которого соединен с первым входомпреобразователя напряжение - напряжение, вход интегратора соединен с выходом коммутатора, первый вход которого является входом устройства, второй вход коммутатора соединен с шиной управления, второй и третий входы преобразователя напряжение - 45 . напряжение соединены соответственно с шинами питания, выход Интегратора является .выходом устройства, содержит нуль-орган, выход которого соединен с третьим входом коммутатора, 5 О: первый вход нуль-органа соединен с выходом преобразователя напряжение. - напряжение, второй вход нуль-органа соединен с шиной нулевого потенциала.При этом преобразователь напряже" ние - напряжениесодержит операци" онйые усилители, мостовые диодные схемы и пассивные элементы на резисторах, причем входь 1 каждого операционного"усилителя соединены с первой диагональю каждой мостовой ,60 диодной схемы, первые выводы каждых первого и второго резисторов соедине-, ны с второй диагональю каждой мостовой диодной схемы, выход каждого операционного усилителя соединен с 65 первым входом последующего операционного усилителя, первый вход пер 1вого операционного усилителя является первым входом преобразователя напряжение - напряжение, выход последнего операционного усилителя является выходом преобразователя на- пряжение в . напряжение, вторые выводы каждого первого и второго резисто- . ров являются вторым и третьим вхо-. дами преобразователя напряжение -напряжение, первый вывод каждого третьего резистора соединен с вторым входом каждого операционного усилителя, второй вывод каждого третьего резистора соединен,с шиной нулевого потенциала.на фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма, поясняющая. принцип его работыУстройство фиг. 1) содержит ин-". тегратор 1, который состоит иэ операционного усилителя 2, конденсатора 3 и резистора 4, коммутатор 5, пре 1 обраэователь б напряжение - напряжение, состоящий из каскадов 7, шину 8 нулевого потенциала, нуль-орган 9, шину 10 управления и шины 11 и 12 питания. В устройстве предусмотрена возможность подключения вмее" то интегратора 1 апериодического звена, Каждый каскад преобразователя б напряжение - напряжение содержит операционный усилитель 13, резисторы 14-1 б и мостовую диодную схему 17.Устройство функционирует следующим образом.Устройство работает в двух режимах: в режиме преобразования, когда входной сигнал (Пвх) поступает либо на интегратор, либо на .апериодическое звено; и в режиме пямяти когда устройство,по команде "Память" переводится в режим хранения.Режим преобразования. В этом режиме входной управляющий сигнал (Пэх) через коммутатор 5 поступает на вход усилителя 2, выходное на пряжение которого изменяется в зависимости от реализуемой им функцииДля интегратораПвых . вх Тфдля апериодического звена Л. Пвьм. Пвх (1 -е Т ) где й - текущее значение времени от момента начала преобразования;Т - постоянная времени ЙС-цепи;е " основание натурального логарифма.Дпя внешнего управления процессом преобразования должно выполняться неравенствоулаф 711 с)ч + ф 1 мт 14ВКоличество каскадовпреобразования Относительнаяошибка памяти 20результата преобразования, % 25 2,5 0,3 Менее 0,1 Режим памяти. При подаче управляющей команды "Память" коммутатор 5 размыкает цепь прохождения входного сигнала и замыкает цепь обратной связи, состоящую из преобразователя б и нуль-органа 9 с гистерезисной характеристикой переключения. Нуль-орган 9 может быть выполнен по известной схеме и содержать операционный усилитель, неинвертирующий вход которого через первый резистор соединен с шиной нулевого потенциала, а через второй - .с собственным выходом, инвертирующий вход соединен через третий резистор с входом нуль-органа 9. 50Диаграммы изменения потенциалов в контуре представлены на фиг. 2.Нуль-орган 9 меняет свое состояние на выходе каждый раэ при изменении полярности выходного напряжения пре обраэователя б напряжения. где 1- ток смещения операционногоусилителя 2;1 - ток утечки конденсатора 3,Точность запоминания выходного напряжения интегратора 1 (апериодического звена) при переходе устрой ства в режим памяти зависит от количества узловых точек, в которых выходное напряжение преобразователя б проходит через нулевые значения, число которых определяется количе- О ством каскадов 7 преобразования.В таблице вычислена гарантированная точность работы устройства как функция от числа каскадов преобразования, 5 Для устойчивой работы устройствав данном режиме его работы необходимо в замкнутом контуре формировать зоны захвата, которые реализуются нуль-органом 9, имеющим гистерезисную характеристику переключения, при наличии которой момент перехода нуль-органа 9 из одной полярности в другую будет происходить при Гзличных уровняхвыходного напряжения преобразователя б, а все устройство в целом приобретает свойство памяти на переключениеоколо узловых точек нулевого потенциала.Главное требование, предъявляемое к ширине гистерезисной зоны 2 ЕО) нуль-органа 9, состоит в том,. чтобы она была уже шага захвата, определяемого требуемой точностью работы устройства в режиме памяти.При соблюдении этого условия текущее значение потенциала на конденсаторе 3 в начальный момент будет изменяться в пределах шага захвата до ближайшей узловой точки.Благодаря наличию гистереэисных эон захвата и изменению полярности выходного напряжения нуль-органа 9, процесс заряда и разряда конденсатора 3 в замкнутом контуре носит устойчивый характер принудительного воздействия, которое подавляет всевозможные нестабильности отдельных эле ментов и узлов, т.е. около узловых точек образуются устойчивые биполярные зоны.Как следует из диаграмм фиг. 2), процесс памяти в замкнутом контуре носит автоколебательный характер.Частота колебаний пилообразного напряжения около узловых точек на выходе устройства будет определяться выражениемУупри Я Т где:п - частота колебаний выходного напряжения устройства; 1, - амплитуда выходного напряжения нуль-органа 9,е - ширина гистереэисной характеристики переключения нуль" органа 9 Т - постоянная времени интегратора 1, равная Т = й .С Тп - период колебаний вых 3 д 4 ого напряжения устройства,Амплитуда колебаний. будет опреде-. ляться шириной 1 истереэисной эоны.гуновПроектн Филиал ППП "Патент", г. Ужгород Заказ 3224/49 Тир ВНИИПИ 1 осу по делам 113035, Мосж 594арстве изобре ва, Ж" Подписноеого комитета СССРний и открытийРаушская наб., д, 4/5