Аналоговое запоминающее устройство

) Заявитель Уфимский ционный институт им. Ордж г(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙС 10 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных аналого-цифровых измерительных системах для исследования параметров быстропро текающих процессов.Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее два накопительных элемента, .блоки записи в1 подзаряда, ключи, блок управления и согласующий усилитель 11.Недостатком известного устройства является ограниченная область . применения - оно используется только в одноканальной аппаратуре.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит ячейки памяти, каждая из которых содержит элемент заряда, элемент считывания и накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которых подключена .к шине нулевого потенциала, другая - к элементу заряда и к входуэлемента считывания, управляющий генератор, вход которого является входомустройства, выходы управляющегогенератора подключены к элементамзаряда соответствующих ячеек памяти,тактовый генератор, выход которогоподключен к входу регистра сдвига,выходы которого подключены к входамсоответствующих элементов считывания, выходной сглаживающий Элемент,выход которого является выходом устройства,генератор фонового тока переключатель тока, один из входов которого подключен к выходу генератора фонового тока, другие - к выходамтактового генератора и выходной нако;пительный элемент, например конден"сатор, одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потеициала, а другая - к выходу переключателятока и к входу выходного согласунще-.го элемента. В многоканальном аналоговом запоминающем устройстве величина51 О 15 20 30 35 40 45 50 55 емкости накопительных элементов - конденсаторов определяется в зависимости от вепичины интеграла тока по времени существования входного моноимпульса 3; (1). Так при обработке моноимпульсов с амплитудами порядка1 мА, с длительностями около50 нс, расчетная величина емкости на".копительных элементов - конденсаторовсоставляет 51 пф. При дальнейшемуменьшении амплитуд и длительностейвходных моноимпульсов эта величинадолжна быть еще более уменьшена. Однако в известном устрбйстве подобноеуменьшение ограничено, посколькусуммарная паразитная нелинейнаяемкость коллекторов транзисторовэлементов считывания, подключенных квыходному накопительному конденсатору,при большом числе каналов обработки,оказыватеся сравнимой с величинойемкости выходного накопительногоэлемента-конденсатора. В известномустройстве в результате последовательного опроса накопительных элементов зафиксированная в них инфорИация поступает в выходной накопительный элемент - конденсатор в видесовокупности и зарядов. А считывается с него с помощью выходногосогласующего устройства, в видепоследовательнсоти из и скачков напряжения, т.е. амплитудного распределения одновременно возникающих моноимпудьсных сигналов. Таким образом,на данном этапе обработки моноимпуль.сов происходит преобразование зарядов в напряжение. Причем размернымкоэффициентом преобразования здесьявляется величина, складывающаясяиз емкости выходного накопительного элемента-конденсатора и соизмеримой с ней нелинейной суммарной царазитной емкостй параллельно подхлюченньгх коллекторных переходов транзисторов - элементов считывания 2Однако нелинейность результирую."щей емкости приводит к снижению точности операции вывода информационных сигналов, и как следствие, ксущественному ограничению количества используемых каналов обработки моноимпульсных сигналов.Цель изобретения - повышение точности аналогового запоминающего устройства,Поставленная пель достигается тем,что в аналоговое запоминающее,устройство, содержащее накопитель, первые входы ячеек памяти которого сое; дииены со входами устройства, вторые и третьи входы ячеек. памяти накопителя подключены к соответствующим вы", ходам генератора управляющих импульсов, регистр сдвига, выходы которого соединены с четвертыми входами ячеек памяти накопителя, выход которого подключен к первому накопитель". ному элементу, например к одной изобкладок конденсатора и к первому выходу переключателя тока, генератортактовых сигналов, выходы которогосоединены с первым и вторым входами переключателя тока, вход регистра сдвига подключен к одному иэ выходов генератора тактовых сигналов,другая обкладка первого конденсатора соединена со вторым выходом переключателя тока и с шиной нулевого потенциала, генератор фонового тока, выход которого подключен к третьему входу переключателя тока, элемент согласования, выход которого соединен с выходом устройства и шину питания, введен второй накопительныйэлемент, например конденсатор, элемент считывания и преобразовательуровня тактовых сигналов, вход которого соединен с одним из Рыходов генератора тактовых сигналов, выходпреобразователя уровня тактовых сигналов подключен к первому входу элемен- .та считывания, второй вход которого подключен к первому выходу переключателя тока, а выход соединен со входом элемента согласования и с однойобкладкой второго конденсатора, другая обкладка которого соединена с шиной питания.На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.Устройство содержит генератор управляющих импульсов 1, регистр 2, сдвига, генератор 3 тактовых сигналов, накопитель 4, ячейки памяти 5 накопителя 4, накопительные элементы, например конденсаторы 6 ячеек памяти 5 (на чертеже показан конденсатор одной ячейки памяти), элементы 7 и 8 заряда, элементы считывания 9 (показаны только одной ячейки памятн),генератор 1 О фонового тока, накопительные элементы, например конденсаторы 11 и 12, элемент считывания 13, преобразователь 14 уровня тактовых сиг5 873278 6 налов, переключатель 15 тока, эле- ня 14, который смещает уровень управ" мент согласования 16, шина питания ляюших импульсов на величину, необ 7, шина 18 нулевого потенциала1 ходимую для обеспечения активного шина синхронизации 9. режима работы транзистора элементаРабота устройства состоит в сле 5 считывания 13, Счичитывание информа-ции с линеаризирующего накопительного элемента 12 производится с по" элемента заряда первой ячейки памя- мощью элемента согласования 16 в ти 5 закрыт, а транзисто элеменсования в вир элемен- де последовательности из и скачков та заряда 8 отк ыты. П и пр . р оступле напряжения, т.е. амплитудного распрении на вход генератора 1 сигнала син- деления и одновременно возникающих хронизации управляющий генератор 1 моноимпульсных сигналов. Поддержавырабатывает парафазные сигналы ние готовности к работе накопительного элемента 11 и накопительного тор элемента заряда 8 а гой о -д ф дру ой от элемента 12 осуществляется непрерывкрывает транзистор элемента заряда ным прохождением через них фонового 7. С задержкой, равной в емени пе е- заряда, который подается в накопительключения генератора 1, на входы ячечныи элемент 11 с помощью переключате- .ля тока 12 от генератора 10 фоновоют и анализируемых мокоимп льсныхимпульсных го тока, а затем переносится элесигналов, Накопительный элемент- ментом считывания 13 в линеа и конденсатор 6 ячейки памяти 5 заря- щий накопительный элемент 15. Сумжается за в емяр , в течение которо" марная емкость, складывающаяся из го транзисто элемента емкости накопительного элемента 11 находится в открытом состоянии, рав и параллельно подключенных к нем ное или несколько и евосУпаразитных нелинейных емкостей длительность входного имп льса Эд ульса Э (1). коллекторных переходов транзисторов- В течение некото ого в еменир ремени заряд элементов считывания 9 имеет нелинейхранится на накопительном элементе- ный характер, проявляющийся в эависиконденсато е 6 и сох анр р няет свое зна- Зо мости величины емкости от находящегося в ней заряда. Отсюда следует, токами утечки запе тых т анзист - что напряжение на этой емкости является нелинейной функцией от заряда. .ния запе т в течение в ер ие времени накоп-, Однако элемент считывания 13 счнтываления и хранения. Режим считывания З 5 ет с накопительного элемен а 11 з р да не напряжение и переносит его вэлемент 12, в котором теперь уже про.б зы транзисто исходит преобразование ;заряда витывания, приров элементов 9 считывания п и- напряжение. Накопительный элемент 12 чем частота переключения элементов 40 отличается от накопительного элесчитывания (от канала к каналу) опт мента 11 высокой линейностью, поскольределяется частотой тактового гене- ку к нему подключен лишь один кпллекторный переход транзистора - элетывания 9 осуществляется последова- мента считывания 13, величиной емтельный перенос накопленных на нако .кости которого из-за ж Мщ пительных элементах-конденсаторах 6 пренебречь по сравнению с емко- зарядов на конденсатор 11, и таким стью накопительного элемента 12, Ввеобразом, производится развертка во дение еще одного переноса зарядов времени на накопительном элементе- позволяет получить существенный выигконденсаторе 11 совокупности информарыш в точности обработки при бо ь 50л - ционных зарядов (с периодом, равным шом числе каналов, так как устраня- периоду тактового генератора). Далее ет искажающее влияние нелииейносвся последовательность зарядов пере- ти результирующей емкости накопитель- носится с помощью дополнительного ного элемента 11 на обрабатываемые элемента считывания 13 в накопитель- сигналы и не вносит практически доный элемент-конденсатор 12. Управле- полнительных потерь информации при55ние элементом считывания 13 осуществ.". переносе, поскольку при данном испол- ляется от генератора тактовых сигна- ненни устройства, погрешность при одном, лов 3 с помощью преобразователя уров- переносе составляет величину менее 1 Е.,Устранение влияния нелинейности результирующей емкости накопительного элемента 1 на операцию цреобразо. вания заряда в напряжение позволяет существенно расширить число каналов многоканального аналогового запоминающего устройства.Таким образом, введение дополнительного элемента считывания и дополинтельного накопительного элемента 10 обеспечивает повышение линейности операции вывода информационного сигнала и,тем самым, позволяет повысить точность работы всего устройства,что в конечном счете приводит к возможности обрабатывать еще более короткиемоноимпульсные сигналы и с меньшими амтцтитудами.20Формула изобретенияАналоговое запоминающее устройство, содержащее накопитель, первые входы ячеек памяти которого сое,динены со,входами устройства, вторые и третьи входы ячеек памяти накопителя подключены к соответствующим вьг ходам генератора управляющих импульсов, регистр сдвига, выходы которого соединены с четвертыми входами ячеек памяти накопителя, выход которого подключен к первому накопительному элементу, например к одной из обкладок конденсатора и к первому выходу переключателя тока, генера тор тактовых сигналов, выходы которого соединены.с первым и вторым входами переключателя тока, вход регистра сдвига подключен к одному из выходов генератора тактовых сигналов, другая обкладка первого конденсатора соединена со вторым выходом переключателя тока и с шиной нулевого потенциала, генератор фонового тока, выход которого подключен к третьему входу переключателя тока, элемент согласования, выход которого соединен с выходом устройства и шину питания, о т л н ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введен второй накопительный элемент, например конденсатор, элемент считывания и преобразователь уровня тактовых сигналов, вход которого соединен с одним из выходов генератора тактовых сигналов, выход преобразователя уровня тактовых сигналов подключен к первому входу элемента считывания, второй вход которого подключен к первому выходу переключателя тока, а выход соединен со входом элемента согласованияи с одной обкладкой второго конденсатора, другая обкладка которо" го соединена с шиной питанияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Ф 562867, кл, С 11 С 27/00, 1977.2. Авторское свидетельство СССР по заявке У 2699727/18-24,кл. С 11 С 27/00, 1978 (прототип), 1873278 оставиехред ь А. ВоронинСавка Коррект дакг юри ономарен 9055/77 Тираж 648 ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыти 13035, Москва, Ж, Раушская на ПодписиССР