Аналоговое запоминающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 633073 Союз Сааетсиик Соцмапистическик Республик(23) Приоритет 423445/ С 27/00 осуаарственный комит Совета Министров ССС но дедам изобретений и открытий(43) Опубликовано 151178, Бюллетень Ю 42 (45) Дата опубликования описания 16,11,78(72) Авторы изобретения П, Шевченко, В.Н. Липавский и Ю.Н. Ог ков Специальное конструкторское бюро по автоматик в нефтепереработке и нефтехимии аявител 4) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение предназначено,для использования в схемах автоматики, в частности в корректурах. нуля промышленных хроматографов, в устройствах для интегрирования и запоминания сигналов отражающих площади пиков анализируемых компонентов., а также в устройствах определения высот и дискриминации неразделенных пиков.Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный конденсатор, соединенный соответственно со входом дифференциального усилителя постоянного тока и ключом, через который поступает усиленный сигнал дрейФа нулевой линии хроматографа в промежутках между анализами 1 . Это устройство характеризуется малым временем и низкой точностью хранения информации. Из известных аналоговых запоминающих устройств наибоЛее близким к изобретению является аналоговое запоминающее устройство, содержащее повторитель напряжения, вход которого подключен через накопительный элемент к шине нулевого потенциала, один из выходов повторителя напряжения соединен с первым входом дифференциального усилителя 2). В этом известном устройстве непостоянство хранимой информации,зависит от утечек заряда накопительного элемента, а так как в процессехранения информации имеют место различные скорости спада напряженияна накопительном элементе, обусловленные экспоненциальным законом изменения напряжения на нем, то с увеличением времени хранения абсолютноезначение потериинформации увеличивается и будет тем больше, чем больше начальное значение напряжения, которое необходимо запомнить. Кроме того конденсаторы, применяемые в каче 1 о стве накопительных 1 элементов, имеютсущественный разброс такого параметра, как сопротивление изоляции Яопределяемое отношением приложенйогок конденсатору напряжения к величине ф тока утечки 1, Разброс этого параметра накладывает дополнительную погрешность от образца к образу в известных запоминающих устройствах. Таким образом, известное запоминающееустройство имеет низкую точность ималое время хранения информации, чтоособенно проявляется с увеличениемабсолютных значений напряжений и делает это устройство непригодным дляприменения в измерительной технике,633073где необходима точная количественная оценка информации.Целью изобретения яьляется повышение точности и увеличение времени хранения инФормации.В описываемом устройстве это достигается тем, что дополнительно со держит блок сравнения, блок коррекции, блок подзаряда, элемент задержки, ключи и дополнительный повторитель напряжения, выходы которого соединены со вторым входом дифференци ального усилителя, с первым выходом блока коррекции и одним из входов блока сравнения соответственно, вход дополнительного повторителя напряжения соединеи со вторьм выходом блока коррекции, один из входов которого соединен с выходом дифференциального усилителя, другой ьход блока коррекции подкхпочен .к другому выходу повторителя напряжения и другому входу блока сравнения, выход которого соединек а входом блока подзаряда, выход блока аодэаряда через первый ключ щодйяочен к накопительному элементу, один из выходов повторителя напряжения подключен через последовательно соединенные второй ключ и элемент задержки .к шине нулевого потенциала. При этом блок коррекции содержит ключи, МОП-транзистор, резисторы конденсаторыр оптроиы и ЙС -цепи 30 причем эмиттер фототранзистора первого оптрона соединен с коллектором Фототранзистора второго оптрона и. через последовательно соединенные первый ключ и первую ЯС -цепь - с 85 шиной нулевого потенциала, змиттер Фототранзистора второго оптрона соединен со вторым выходом блока коррекции и через резистор и последовательно соединенные второй ключ и вторую 40 ЯС -цепь - с шиной нулевого потенциала, катод светодиода второго оптрона через последовательно соединенные МОП-транзистор и первый резистор подключен к шине нулевого потенциала, затвор МОП-транзистора соединен с Одним из входов блока коррекции, эмиттер фототранзистора третьего оптрона через второй резистор соединен с третьим выходом блока коррекции, катод светодиода третьего оптрона через третий резистор соединен с первым выходом блока коррекции, катод светодиода первого оптрона через четвертый резистор соединен с другим входом блока коррекции, аноды аветоциодов всех оптронов и коллекторы фототранзисторов первого и третьегооптронов соединены с шинами напряжения питания.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема описы ваемого устройства.Оно содержит повторитель напряжения 1 и дополнительный повторитель .напряжения 2, выполненные на МОП-тран. зисторах 3 и 4 (с индуцированным каналом и -типа), истоки которых, являющиеся одними выходами повторителей напряжения 1 и 2, соединены соответственно с первым и вторым выходами дифференциального усилителя 5, Стоки ИОП-транзисторов 3 и 4 являющиеся другими выходами повторителей4напряжения 1 и 2, подключены ко входам блока сравнения б, причем указанный выход повторителя напряжения 1 соединен также со входом блока коррекции 7, а указанный выход дополнительного повторителя напряжения 2 соединен с первым выходом блока коррекции 7, Вход повторителя 1 соединен с ключом 8 и накопительным эле" ментом (конденсатором) 9, а вход дополнительного повторителя напряжения 2 подключен ко второму выходу блока коррекции 7. Выход блока сравнения б соединен со входом блока подзаряда 10, выход которого через первый ключ 11 подключен ко входу повторителя напряжения 1, выход которого через второй ключ 12 подсоединен к элементу задержки 13, соединенному с шиной нулевого потенциала. Блок коррекции 7 содержит первый ключ 14, второй ключ 15, МОП-транзистор 16, первый оптрон 17, второй оптрон 18, третий оптрон 19, первый резистор 20, второй резистор 21, третий резистор 22, четвертый резистор 23 и резистор 24, конденсаторы 25 и 26, первую ЙС -цепь 27 и вторую%С -цепь 28, нагрузочный резистор 29. Эмиттер Фототранзистора первого оптрона 17 сое динен с коллектором Фототранзистора второго оптрона 18 и через последовательно соединенные первый ключ 14 и первуюЧС -цепь 27 - с шиной нулевого потенциала. Эмиттер фототранзистора второго оптрона 18 соединен со вторым выходом блока коррекции 7 и через резистор 24 и последовательно соединенные второй ключ 15 и вторуюКС -цепь 28 - с шиной нулевого потенциала. КатОд светодиода второго оптрона 18 через последовательно соединенные МОП-транзистор 1 б и первый резистор 20 подключен к шине нулевого потенциала, а затвор МОП- транзистора 1 б соединен с одним из входов блока коррекции .7. Эмиттер фототранзистора третьего оптрона 19 через второй резистор 21 соединен с третьим выходом блока коррекции 7, катод светодиода третьего оптрона 19 через третий резистор 22 соединен с первым выходом блока коррекции7, а катод светодиода первого оптрона 17 иерез четвертый резистор 23 соединен со входом блока коррекции 7, Аноды светодиодов всех оптронов 17, 18 и 19 и коллекторы фототранзисторов первого и третьего оптронов 17 и 19 соединены с шинами напряжения питания.Работа устройства состоит из режима установления заряда на накопитель 633073ном элементе 9 и режима хранения заряда (информации), причем режим установления заряда в зависимости от характера (увеличения или уменьшения) изменяющегося напряжения, подлежащегозапоминанию, может быть режимом увеличения или уменьшения заряда на накопительном элементе 9. В режимеустановления (увеличения) заряда на накопительном элементе 9 ключи 14 и 15 блока коррекции, а также ключи 11и 12 - разомкнуты, а ключ 8 - замкнут,С возрастанием напряжения на накопи- (О цержки 1 , изменение напряжения на истоке МОП-транзистора 3 и на стоке МОП-транзистора 4, определяемое напряжением на резисторе 24. Следовательно, в течение некоторой части (начального участка) времени задержки 1 Э напряжение на входе дифференциального усилителя 5 и на стокеМОП-транзистора 4 остается практически неизменнно, а напряжение на стокеМОП-транзистора 3 изменяется (повышается), поскольку уменьшается проводимость его клапана, из-за понижения35 50 тельном элементе 9 увеличивается проводимость канала ИОП-транзистора 3,что вызывает увеличение тока черезсветодиод первого оптрона 17 блокакоррекции 7. При этом возрастающееизлучение света светодиода первогооптрона 17 посредством оптическойсвязи, обеспечивающей гальваническую развязку и повышение устойчивости, увеличивает проводимость фототранэистора этого оптрона. Это вызывает увеличение тока по цепи от источника Е 2 через фототранзистор первого оптрона 17, не полностью откры"тый фототранзистор второго оптрона18 и резистор 24, Возрастающее напряжение на резисторе 24 блока коррекции 7 по абсолютной величине повторяет напряжение на накопительномэлементе 9. Если это напряжение накаком-либо участке рабочего диапазона запоминаемых напряжений не равнонапряжению на накопительном элементе 9, то под действием появившегосясигнала разбаланса, поступающего сповторителя напряжения 1 и дополнительного повторителя напряжения 2на входы дифференциального усилите"ля 5, выходной сигнал которого поступает на МОП-транзистор 16, изменяется проводимость фототранзисторавторого оптрона 18 блока коррекции 7 так, что напряжени на резисторе 24 становится равным напряжению на накопительном элементе 9, т.е. осуществляется постоянное отслеживание сигнала. Если напряжение поступающее на накопительный элемент 9 после возрастания начинает уменьшаться, то на резисторе 24 блока коррекции 7 оно по абсолютной величине повторяется также.Конденсаторы 25 и 26 обеспечивают неизменность напряжения на резисторе 24 и на коллекторе фототранзистора второго оптрона 18 непосредственно до и после коммутации при переключении на режим хранения заряда.В режиме хранения заряда на накопительном элементе 9 ключ 8 - разомкнут, ключи 14 и 15 блока коррекции, а также ключи 11 и 12 - замкнуты. Изменение напряжения на накопительном элементе 9 за счет утечек его заряда должно вызывать через некоторое время, называемое временем запотенциала на его затворе, соеди- .ненного с накопительным элементом 9.Таким образом, в это время нарушается равенство напряжения на стокахМОП-транзисторов 3 и 4,Под действием разности напряжения на входе блока сравнения 6, управляющего работой блока подзаряда 10, восстанавливается потенциал на накопительном элементе 9 путем его подзаряда, осуществляемого блоком подзаряда 10, При этом время восстановления 1 значительно меньше времени задержки Е,Для детального анализа работы устройства рассмотрим время задержки 1 Э Представим изменяющееся напряжение нв накопительном конденсаторе в виде бесконечной суммы ступенек или импульсов. Каждый такой импульс характеризуется экспоненциальным фронтом с постоянной времени измененияЭтот импульс поступает на вход схемы блока коррекции, обладающей свойством интегрирующей цепи с постоянной времениц,.Известно, что вид функции, выражающей сигнал на выходе интегрирующей цепи, определяется в зависимости от соотношения между 1и 14. При- с ц и 1м ссигнал (напряжение) на выходе интегрирующей цепи сдвигается во в емени, т.е. имеет место задержка сигнала, Так, например, известно, что в случае идеального скачка при 11время задержки определяется (, Э = 0,45 и, При, этом время восстановления потенциала. на накопительном конденсаторе должно быть значительно меньше. времени задержки, т.е, должно соблюдаться условие 1 ь с 1 Э причем время восстановдения определяется постоянными времени блоков сравнения и подзаряда.Ф Следовательно, повышается точность описываемого устройства и увеличивается время хранения информацииКроме того, за счет малого времени восстановления потенциала на накопительном конденсаторе разброс величины сопротивления его изоляции не вносит погрешности в процессе хранения информации.Таким образом, описываемое аналоговое запоминающее устройство обеспечивает хранение информации с болеевысоким классом точности длительное время (обеспечивается практически неизменное во времени хранение информации), что позволяет использовать его не только в хроматографической аппаратуре, но и как блок аналоговой памяти в целом ряде систем автоматики и телемеханики, в информационно- измерительной и вычислительной технике, в устройствах регулирования и управления технологическим процессом, в решении задач автоматизации научного эксперимента, в системах связи, основанных на методе накопления и корреляционном методе приема, где обязательным элементом служат накопители сигнала, а также и в других устройствах, где требуется для целей измерения или управления накопление информации в аналоговой форме.Формула изобретения201, Аналоговое запоминающее устройство, содержащее повторитель напряжения, вход которого подключен через накопительный элемент к шине нулевого потенциала, один из выходов повторителя напряжения соединен с первым входом дифференциального усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности 30 и увеличения времени хранения, устройство содержит блок сравнения, блок коррекции, блок подэаряда, элемент задержки, ключи и дополнительный повторитель напряжения, выходы которого 35 соединены со вторым входом дифференциального усилителя, с первым выходом блока коррекции и одним из вхоцов блока сравнения соответственно, вход дополнительного повторителя напряжения соединен со вторым выходом блока коррекции, один иэ входов которого соединен с выходом дифференциального усилителя, другой вход блока коррекции подключен к другому выходу повтори теля напряжения и другому входу бло" ка сравнения, выход которого соединен с входом блока подзаряда, выход блока подзаряда через первый ключ подключен к накопительному элементу, один из выходов повторителя напряжения подключен через последовательно соединенные второй ключ и элемент задержки к шине нулевого потенциала.2. Аналоговое запоминающее устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок коррекции содержит ключи, МОП-транзистор, резисторы, конденсаторы, оптроны иЧС -цепи, причем эмиттер фототранзистора первого оптрона соединен с коллектором фототранэистора второго оптрона и через последовательно соединенные первый ключ и первую ЯС -цепь - с шиной нулевого потенциала, эмиттер фототранэистора второго оптрона соединен со вторым выходом блока коррекции и через резистор и последовательно соединенные второй ключ и вторую ЯС -цепь - с шиной нулевого потенциала, катод светодиода второго оптрона через последовательно соединенные МОП-транзистор и первый резистор подключен к шине нулевого потенциала, затвор МОП-транзистора соединен с одним иэ входов блока коррекции, эмиттер фототранзистора третьего оптрона через второй резистор соединен с третьим выходом блока коррекции, катод светодиода третьего оптрона через третий резистор соединен с первым выходом блока коррекции, катод светодиода. первого оптрона через четвертый резистор соединен с другим входом блока коррекции, аноды светодиодов всех оптронов и коллекторы фототранзисторов первого и третьего оптронов соединены с шинами напряжения питания. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Патент США М 388678 б, кл. 7327, 1975.2. Конев Ю.И, Электронная техникав автоматике. Советское радиоф,М 1975, с. 140-144.б 3 3073 ель А. Воронинндрейчук Корре5тета Совний и отушская на Составиехред Н. дю т Тираж б венного коми лам изобрет ас Жс Р нан, 4 Редактор Л. Тю з 65 б 1/42 ЦНИИПИ ГосУДаР по 113035 МосФилиал ППП атент, г Подпи ета Ми крытий б.с д. жгород, ул, П оестров ССС