Аналоговое запоминающее устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕ(НИХРЕСПУБЛИК зи С 11 С 27/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ овюро приАналого"Сов, рап нтегГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(54)(57) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее пассивные элементы на весовых резисторах, первые выводы которых соединены с соответ-. ствующими выходами двоичного счетчика, вторые выводы соединены с инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с источником опорного напряжения, а выход является выходом устройства, элемент обратной связи . на .резисторе, первый вывод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, второй вывод - с выходом операционного усилителя и первым входом компаратора, второй вход которого является входом устройства, выход компаратора соединен с входом установки "0" первого Ю- триггера, вход установки "1" которо,.ЯО 109 69 А го является управляющим входом устройства и соединен с входом элемента задержки и входом установки "0"второго Ю -триггера, вход установки"1" которого соединен;с выходом элемента задержки, первый выход - свходом установки "0" двоичного счетчика, второй выход - с управляющимвходом генератора импульсов, выходкоторого соединен со счетным входомдвоичного счетчика и выходом первого ЧБ-триггера, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности, номинальные значения сопротивлений весовых резисторов связаны соотношением номинальное значение сопротивления весовго резистора 1 -го разряда,относительная погрешностсопротивления весовогорезистора 1 -го разряда,величина, большая нуля исоответствующая относительному отклонению ближайшего сопротивления изряда номинальных сопротивлений к вычисленному значению Й 11,при 2; =О;текущее значение разрядаИзобретение относится к автоматике, вычислительной и электроизмери"тельной технике и может найти применение в аппаратуре, использующей дли.тельное хранение выборочных значенийаналогового напряжения.Известны аналоговые запоминающиеустройства, содержащие накопитель"ный конденсатор, аналоговый ключ,усилитель 1.Основным недостатком данных устройст является спад выходного напряжения, обусловленный разрядом накопительного конденсатора токамиутечки.Наиболее близким к предлагаемомуявляется аналоговое запоминающееустройство с хранением информациив цифровой форме, содержащее пассивные элементы на весовых резисторахс сопротивлениями, взвешенными подвоичному закону, двоичный счетчик,к выходам которого поразрядно подключены первые выводы соответствующих весовых резисторов, вторые выводы которых соединены с инвертирующим входом операционного усилителя,выход которого является выходом устройства и соединен с первым входомкомпаратора, второй вход которогоявляется входом устройства, а выходкомпаратора соединен с входом блокауправления двоичным счетчиком2 .Точность выборки данного устройства определяется количеством разрядов двоичного счетчика и величинами погрешностей весовых резисторов. Наихудшим сочетанием знаковпогрешностей резисторов, выполненных с одним классом точности, является случай, когда знак погрешности.проводимости старшего разряда положителен и противоположен знакам погершностей проводимостей остальныхразрядов, Поэтому относительная погрешность весовых резисторов не должна превышать величину,3 -2 ч(1)где 3 - относительная погрешностьсопротивления весовых резисторов,О - количество разрядов устройства,Данное требование вступает в противоречие с требованием повышенияточности выборки информации, поскольку сложно изготовить резисторы с по" грешностью, позволяющей реализоватьустройство с разрядностью выше одиннадцати,Цель изобретения - повышение точ 5 ности устройства без применения прецизионных резисторов.Указанная цель достигается тем,что в аналоговом запоминающем устройстве, содержащем пассивные эле 0 менты на весовых резисторах, первыевыводы которых соединены с соответствующими выходами двоичного счетчика, вторые выводы - соединены с инвертирующим входом операционного уси 15 лителя, неинвертирующий вход которого соединен с источником опорногонапряжения, а выход - является выходом устройства, элемент обратнойсвязи на резисторе, первый вывод ко 20 торого соединен с инвертирующим входом операциочного усилителя, второйвывод - с выходом операционного усилителя и первым входом компаратора,второй вход которого является входомустройства, выход компаратора соединен с выходом установки "О" первогоЮ-триггера, вход установки "1" которого является управляющим входомустройства и соединен с входом эле 30 мента задержки и входом установки"О" второго Ь -триггера, вход установки "1" которого соединен с выходом элемента задержки, первый выход .с входом установки "О" двоичногосчетчика, второй выход - с управляющим входом генератора импульсов, выход которого соединен с счетным входом двоичного счетчика и выходомпервого ЯЬ-триггера, номинальныезначения сопротивлений весовых резисторов связаны соотношением:4 нв2 1-5,"(2)45где 8, - номинальное значение сопротивления резистора 1 -горазряда,3; " относительная погрешность-го разряда,Вр. - величина большая нуля и соответствующая относительному отклонению ближащего сопротивления из ряда поминальных сопротивлений к вычисленному значению Кпри ) 11 =- текущий номер разряда,(3) 8 ьх опд о аг Вг " 3 1096На чертеже представлена функциональная схема устройства.Устройство содержит весовые резисторы 1-8, двоичный счетчик 9, операциокный усилитель 10, элемент 11 обратной связи, компаратор 12,1 В-триггеры 13 и 14, генератор 15 импульсови элемент 16 задержки. Первый Цб -триггер 13, генератор 15 импульсов ипервый счетчик 9 имеют выходы с от окрытым коллектором.Устройство работает следующим образом.В режиме выборки импульс на управляющем входе устройства устанавливает 15первый 85-триггер 13 в состояние, разрешающее прохождение импульсов с выхода генератора 15 на вход двоичногосчетчика 9. Одновременно второйтриггер устанавливается в "0" состо Оякие, что вызывает сброс двоичного счетчика 9 в "0" состояние и с некоторой задержкой, определяемой элементом 16, запуск генератора 15 импульсов. Двоичный счетчик 9 считаетимпульсы генератора 15, переключаявесовые резисторы 1-8 в комбинации,соответствующей двоичному коду числа импульсов генератора 15, Усили-.тель 10 совместно с весовыми резисторами 1-8 и резистором 11 обратнойсвязи представляет собой неинвертирующнй усилитель, коэффициент передачи которого меняется в зависимости от комбинации ключевых весовых35резисторов,Для выходного напряжения можно за.писать 696 4растающий сигнал в диапазоне от Оо до 0 а . Когда напряжение на выходе усилителя 1 О сравняется с напряжением на входе устройства, срабатываеткомпаратор 12, выходной импульс ко- . торого перебрасывает триггер 13, последний блокирует прохождение импульсов с генератора 15 на вход регистра 9. На выходе усилителя 10, а следовательно и устройства, запоминается нАпряжение, соответствующее цифровому коду на выходе регистра 9 и равное входному напряжению. Из формул (3) и (4) следует, что выходное напряжение устройства определяется значением проводимости разрядов включенных весовых резисторов.Повышение точности предлагаемого устройства обеспечивается за счет ограничения максимального приращения выходногб напряжения на величину не более заданной при условии наихудшего сочетания знаков погрешностей резисторов во всем диапазоне изменения выходного напряжения. При этом, в отличие от известного устройства на выходе предложенного устройства в период выборки информации может формироваться немонотонно возрастающее напряжение, дискретность приближения к уровню сравнения которого, не превышает заданной величины, равной максимальному приращению напряжения при включении младшего разряда.и А -ЕА А (5)евах1 о -п 1 ахл=11где А максимальная проьеахОпавводимостьИ -гомох Я (. 1 где Ооп - опорное напряжение нанеинвертирующем входе ф 5усилителя 10;ц 1 - сопротивление резистора 11;а,-ао - 0 или 1 в зависимостиот состояния соответствующего разряда счетчика 9,8 - сопротивления соответствующих весовых резисторов 1-8. 55На. выходе усилйтеля 10, который является одновременно и выходом устройства, формируется ступенчато возной погрешностью 3 резистора п,мипимальная проводимость 1 горазряда, обусловленная относительной погрешностью 3; резистора Й;максимальная проводимость (1 -го младшего) разряда, обусловленная относительной погрешностью,3 резистора Й,1096696В Данном слУчае А 1,ах заДаннаЯ мак симальная величина приращения, которая обеспечивает точность выборки информации.Номинальное значение проводимости А -2-го разряда выбирается изЯусловия 20Аналогично для номинального значениясопротивления 2- го разряда получаемЗлах Фге 1 л 1 а 1 и 1- 1111 ахили с учетом (7) эАв 1 ах 4 Ад,а 1 Ддф та Я 11 га Я п 11 л Ь Р 11-бьат(4 г 1 Продолжая аналогию приходим к общемусоотношению, связывающему номиналь 30ное значения сопротивлений весовыхрезисторов предлагаемого устройства, ,-3,р-3.Иэ Формулы (10) следует, что номи нальное значение сопротивления весового резистора каждого последующего (старшего по отношению к предыдущему) разряда определяется следующим образом:40- - , э.1 Н 2 1 1.1+1 )441 где О 111 - относительное отклонение ближайшего сопротивления из ряда 45 номинальных сопротивлений к вычисленному значению К 1.1 при 3+1 = 0Отклонение 01 1 выбирается таким образом, чтобы значения сопротивлений резисторов содержались в ряду номи нальных сопротивлений по ГОСТ 2826-67 ф 2 вал 1 т 1 пф ф 411 ах 1илиайвах"лбах ф 1 е 1 н(7)а номинальное значение сопротивления2-го разряда выбирается иэ условия(8)В 1. 5 г) 11 И д 61(1151) Очевидно, что реализация предлагаемого устройства возможна в томслучае, если во всем диапазоне номинальных значений весовых резисторов 5 выполняется условие 8,1( Я;, котороевыполняется в том .случае, если(,4-Ь. Н 10;+1 1 ОТаким образом, для того чтобы впредложенном устройстве повысить точность - необходимо увеличить количество разрядов, но в то же времяужесточить требования к точйости ве 35 совых резисторов. Так, например, чтобы выполнить базовый объект, построенный на интегральной микросхеме10-разрядного преобразователя типа252 ПАЗ, требуется подгонка сопротивлений весовых резисторов с точностью0,1 Х. В предложенном устройстве, выбирая номинальные сопротивления весовых резисторов согласно Формуле(2) можно повысить точность устройства беэ применения прецизионных резисторов как, например, при испытании макета предложенного устройства,собранного на дискретных эх". 1 ентах,используя тринадцать разрядов и выбрав сопротивления весовых резисторов по приведенной выше формуле, удалось достичь точность и динамическийдиапазон 12-разрядного эквивалентапрн точности весовых резисторов 1 Е.Т.е, по сравнению с базовым объектом,точность .выборки увеличена в 4 разас весовыми резисторами в 10 раз менее точными,Предлагаемое устройство наиболеевыгодно использовать в интегральномисполнении, при этом нет необходимости в подгонке номинальный значений сопротивлений резистивной матрицы, что значительно снижает трудоем-кость ее изготовления при массовомпроизводстве.При этом достигаемая точностьпредлагаемого. устройства ограничивается разрешающей способностью компаратора, а динамический диапаэоя -максимальным напряжением усилителя,"Патен ул. Проектная, 4 игор Заказ 3833/39ВНИИПИпо дел113035,.Мос Тираа 575 Поосударственного комитета СССРам изобретений и открытийва, Ж, Раушская наб., д