Аналоговое запоминающее устройство

Союз Советскик Социанистическик Веспублик(22) Заявлено 161078 (21) 2674701/18-24 с присоединением заявки Йф -51) М(з 6 11 С 27/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088. 8) Опубликовано 2305.81. Бюллетень ЙЯ 19 Дата опубликования описания 25.0581) Заявитель 54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВ строй гнов е етры хемы бы от тве ного ото- ре- про- ыли за отсутствия в элемента памяти напряжения, парам ле переключения ния не зависели роисходящих в сх и во времени. время из базового з начения рого по жим.хран цессов, неизменным объ нео мгн пре ель н,цинами1 входуменперио зового ороготребо- сиро- процесс Из-за отсутствия в схеме б элемента памяти, параметры ко удовлетворяли бы перечисленным ваниям, схема не может скомпе Овать это изменение, а поэтомутсяновенвногоное Изобретение относится к аналоговой технике и может быть использовано в системах управления движущихсяектов и вычислительной технике для граниченного во времени хранения овенного значения напряжения нерыв ного аналогового сигнала.Известно устройство для запоминания мгновенного значения непрерывно 1 го сигнала, запоминающий элемент которого выпблнен в виде генератора периодических колебаний на транзисторе, охваченного по переменному току цепью отрицательной обратной связи через последовательно соединенные резистор 15 и диод, выход генератора через трансформатор соединен со входом усилителя, а вход по переменному току зашунтирован диодом и через двухпозицирнный переключатель связан с источником 2 отрицательного входного напряжения, а через цепь положительной обратной связи, состоящей иэ цепочки последовательно соединенных резистора, диода и интегрирующего кС-звена - с выходом усилителя 1 .Недостатком устройства являего, что оно не может хранить мгное значение напряжения .непрерыаналогового сигнала неограничен 3 В режиме хранения отрицат ное мгновенное значение исходного апряжения на конденсаторе КС-звена, в промежутках между импульсами отрицательной полярности, поступающими с выхода генератора через усилитель, уменьшается по абсолютной величине из-за наличия у любого типа конденсатора конечного значения сопротивления утечки.В результате уменьшения исходного заряда на конденсаторе понижаетсяческое сопротивление диода нае генератора и, как следствие, ьшается амплитуда генерируемых дическик колебаний.уменьшения исходного заряда на конденсаторе продолжается Конечное время до тех пор, пока на нем не установится нулевое напряжение.Наиболее близким к предлагаемомупо технической. сущности является устройство для долговременного запоминания мгновенных значений аналоговыхсигналов, которое представляет собоймногоканальное аналоговое запоминающее устройство, относящееся к классудолговременных дискретных конденсаторных запоминающих устройств многократного действия с узлом.переработки аналоговой информации в код и уз-.лом обратного преобразования кода ваналоговую величину.15Элементарная ячейка памяти устройства представляет собой сочетаниеследящей схемы и время-импульсногофазового многоустойчивого элемеита(МУЭ) с многогорбой амплитудной,.характеристикой. Число равновесных состояний МУЭ определяется соотношением опорной и тактовой частот, которое выбирается разработчиком, исходяиз требуемой точности устройства. Всостав МУЭ входит буферныи каскад,компаратор, Р 5-триггер и усилительтока.На один вход компаратора поступает напряжение треугольной формы свыхода внешнего генераторатреугольного напряжения, а на другой вход -напряжение с запоминающего конденсатора через буферный каскад, выполненныи на двух транзисторах,Выход компаратора соединяется с одним из входов Р 5-триггера, на другойвход которого поступают прямоугольныеимпульсы с выхода внешнего генераторапрямоугольных импульсов. Импульсы,свыхода Р 5-триггера через усилитель 40тока на одном транзисторе поступаютна подзаряд конденсатора.Длительность этих импульсов обратно пропорциональна уровню напряженияна конденсаторе, 45При изменении входного напряженияот нуля до номинальной величины изменения длительности импульсов на выходе В 5-триггера имеют место и раз,где и - соотношение частот генератора прямоугольных импульсов и треуголь.ного напряжения.Следящая схема. устройства памятисостоит из компаратора, инвертора натранзисторе и 2-х зарядно-разрядныхусилителей на 2-х транзисторах иразделительных диодах. На один входкомпаратора поступает входной сигнал, на другой вход - сигнал с выхода буферного каскада.По команде внешнего источника управляющий сигнал блокирует выход компаратора,и.напряжение на конденсаторе сохрайяется за счет работы МУЭ 2,Недостатком данного устройства является то, что точность его даботы в режиме хранения аналогового сигнала ограничена заранее выбранным конечным числом дискретных равновесных состояний в многогорбой амплитудной характеристике МУЭ.Цель изобретения - повышение точности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминакщее устройство, содержащее накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого еоединена с шиной нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена со входом усилителя, выход которого соединен с выходом устройства и одним из входов компаратора другой вход компаратора подключен к первой шине управления, первый Р 5-триггер, 5-вход, которогосоединен с выходом компаратора, и вторую и третью шины управления, введеныкоммутатор, ключи и второй Р 5-триг-, гер, выход которого соединен с Р-входом первого В 5-триггера, Р-вход второго Р 5-триггера соединен со второй шиной управления и одним из входов коммутатора, 5-вход второго Р 5-триггера подключен к третьей шине управления, выход первого Р 5-триггера соединен со входом генератора прямоугольных импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого ключа, выход первого ключа соединен с выходом коммутатора и входом усилителя, другой вход первого ключа соединен с выходом второго ключа, один из входов которого соединен с выходом ком-, паратора, другой вход второго ключа соединен с первой шиной управления, другой вход коммутатора подсоединен ко входу устройства.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устроиства.Устройство содержит коммутатор 1, усилитель 2, накопительный элемент, например, конденсатор 3, ключи 4 и 5, генератор 6 прямоугольных импульсов, компаратор .7, В 5-триггеры 8 и 9, шины 10-12 управленияПредлагаемое устройство может работать в следующих двух режимах.1. Режим слежения за напряжением входного сигнала. В этом режиме выходное напряжение устройства следует за изменениями напряжения входного сигнала. 2. Режим памяти, когда устройство сохраняет мгновенное значение напряжения входного сигнала, до которого был заряжен конденсатор в момент включения режима.Режим слежения.Командный сигнал фСлежение" в виде напряжения постоянного тока, соответствующего логической "1 ф, поступает с шины 11 управления на управляющий вход коммутирующего устройства и832601 Частота повторения этих импульсов, а следовательно, и частота колебания напряжения на шине 10 управления выби. раются из условия значительного ее превышения максимально возможной частоты в спектре входного сигнала,В этом случае с достаточной точностью можно утверждать; что устроиство запоминает мгновенное значение напряжения входного сигнала. Амплитуда импульсов на.шине 10 управления должна быть выбрана несколько большей максимального уровня напряжения входного сигнала.Точность известного устройства в режиме хранения определяется выбранным количеством дискретных уровней напряженияв многогорбои амплитудной характеристике.В предложенном устроистве его амплитудная характеристика является непрерывной функцией входного сигнала, а следовательно, и точность предлана Р-вход Р 5-триггера 9, устанавливая на его выходе напряжение, соответствукщее логическои "1", Одновре-менно коммутатор 1 замыкает входустройства с потенциальной обкладкой.конденсатора 3, входом усилителя 2 ивыходом ключа 4,5Усилитель 2 представляет собойэлектрическую схему с входным сопротивлением РВ, - со и выходным - Р -фалыхО, с коэффициентом передачи К = +1.Напряжение с выхода Р 5-триггера9, соответствующее логической "1",поступает на й-вход Р 5-триггера 8,при этом на его выходе появляетсянапряжение, соответствующее логичес-кому "0", и колебания .на выходе генератора прямоугольных импульсов 6 отсутствуют.Выход ключа 4 постоянно соединенсо входом усилителя 2 и потенциальной обкладкой конденсатора 3, а на 20один из входов ключа 4 поступают,.врежиме хранения, положительные прямоугольные импульсы с выхода генератора б прямоугольных импульсов.Следовательно, ключ 4 находится 25в разомкнутом состоянии и напряже(ние треугольнои формы с шины 10 управления не проходит на подзарядкуконденсатора 3.Постоянная времени цепи заряда кон-Зденсатора 3 (Тс -- СР ,1 ) определяется произведейием велйчйны его емкости на выходное сопротивление источника входного сигнала (Рз,д) .При значении Тс с с Т(где Тз -период колебаний непрерйвного аналогового входного сигнала) можно считать, что схема безинерционно передает напряжение входного сигнала навыход устройства.Выходное напряжение устройства 40поступает на один из входов компаратора 7, на другой вход которого подается напряжение с шины 10. На выходекомпаратора 7 формируются прямоугольные положительные импульсы в моментпревышения текущим значением треугольного напряжения мгновенного значейиянапряжения аналогового входного сигнала.Длительность этих импульсов обратно пропорциональна мгновенному значе 50нию напряжения аналогового входногосигнала. Эти импульсы не меняют "0"состояние выхода Р 5-триггера 8, таккак на его Р-входе присутствует логическая "1", поступающая с выходаР 5-триггера 9, на 5-вход которогопоступают. положительные прямоугольные импульсы с шины 12, но сдвинутыепо фазе относительно треугольногонапряжения на шине 10 на 180 и равные с ним по частоте повторения колебаний. Логическая "1" на выходеР 5-триггера 9 сохраняется.до тех пор,пока на его й-входе присутствует команда "Спежение" с шины 11. 65 Одновременно прямоугольные импульсы с выхода компаратора 7 поступают на другои вход второго ключа 5, переводя его периодически в замкнутое состояние.Режим памяти.Команда "Память" поступает с шины 11 управления в виде постоянного напряжения нулевого уровня, соответствующее логическому состоянию "0". По этой команде коммутатор 1 размыкает цепь прохождения напряжения входного сигнала на заряд конденсатора 3.Изменение исходного логического состояния выхода Р 5-триггера 9 с "1 ф на "0" произойдет с приходом на его 5-вход положительного импульса с шины 12 управления.Изменение исходного логического состояния выхода Р 5-,триггера 8 с "0" на "1" произойдет одновременно с приходом на.его 5-вход положительного импульса с выхода компаратора 7, что приведет к запуску генератора прямоугольных импульсов 6.С запуском генератора б, на его выходе формируются положительные управляющие импульсы с частотой повторения, соответствующей частоте повторения колебаний на шине 10 управления, но сдвинутых во времени на величинуГПИ прямо пропорциональную величине мгновенного значения напряжения входного сигнала на конденсаторе 3 в момент поступления команды "Память" на шине 11 управления.Благодаря наличию постоянного фазо вого сдвига между управляющими импуль. сами на входах последовательно включенных ключей 4 и 5, на вход усилителя 2 и обкладку конденсатора 3 поступают положительные треугольные, импульсы с шины 10 управления с амплитудой, равной мгновенному значению исходного напряжения, входного сигнала.гаемого устройства в режиме хранения в ыце.Частота повторения импульсов на шине 10 управления выбирается из условия, чтобы за 2 такта снижение исходного напряжения на конденсатрре 3 за счет его разряда АО было мини мальным.Значение аОс определяется по фор- муле ЗО 2 ф 0,5-10 2,5 10Относительная ошибка 80 упри О, 10 В) определяетсяДфОф "100 = 0,025 2,5 10101 у известного устроиства 80 = 1при ОЗы щщкс= 6 В),Дополнительным резервом повышенияточности в предложенном устройствепо сравнению с известными является наличие в нем ключеи 4 и 5, которые,размыкают связь. между цепью зарядаконденсатора 3 и выходом схемы кор-.рекции постоянно в режиме слеженияи замыкают только на время прохождения зарядного импульса с шины 10 управления в режиме памяти. 40 45 зр т а.дОС " 2Сгде АО - уменьшение напряжениянаконденсаторе за 2 периодаколебаний напряжения на 1.5шине 10 управления;Э - суммарный ток разряда конденсатора 3, определяемыишунтирующим действием сопротивления утечки конденсатора, внутренним сопротивлением коммутатора 1 иключей 4 и 5 в разомкнутомсостоянии и входным сопротивлением усилителя 2,С ввеличина емкости конденсатора 3;Т - длительность периода повторения импульсов .на шине10 управления,11 ример.Зр 0 510 АуС = 1 мкфф Омах,макс. = 10 В 1 Овокс. =2,5 10 зс Предлагаемое аналоговое запоминающее устроиство на конденсаторе позволяет решить задачу построения малогабаритнои аналоговой,следящеи системы управления и стабилИЬации летательных аппаратов: на неогранр.енное время с минимальной погрешностью, составляющеи,сотые доли процента максимальнои величины входного сигнала и мгновенным быстродействием слежения за его изменениями.Формула изобретенияАналоговое запоминакщее устройство, содержащее накопительныи элемент,например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиноь нулевого потенциала, другая обкладка конденсатора соединена со входом усилителя, выход которого соединен с выходом устройства, и одним иэ входовкомпаратора, другои вход компаратораподключен к первой шине управления,первыи В 5-триггер, 5-вход которогосоединен с выходом компаратора, генератор прямоугольных импульсов, и вторую и третью шины управления, о тл и ч а ю щ е е с я тем,что,с цельюповышения точности работы устройства, внего введены коммутатор, ключи и второи В 5-триггер, выход которого соединен с В-входом первого В 5-триггера,В-вход второго В 5-триггера соединенсо второи шинои управления и однимиз входов коммутатора, 5-вход второго В 5-триггера подключен к третьей шине управления, выход первого В 5-триггера соединен со входом генераторапрямоугольных импульсов, выход которого соединен с одним иэ входов первого ключа, выход первого ключа соединен с выходом коммутатора и входомусилителя, другои вход первого ключасоединен с выходом второго ключа,один из входов которого соединен свыходом компаратора, другой вход второго ключа соединен с первой шинойуправления, другой вход коммутатораподсоединен ко входу устройства.Источники информациипринятые во в нимание при э к спе ртиэе