Аналоговое запоминающее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик 111978200(23) ПриоритетОпубликовано 3(11,82, Бюллетень Мо 44Дата опубликования описания 30.11.82 Р 11 М Кп з С 11 С 27/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения В.Н. Осипов с ) Львовский ордена Ленина политехнический институтим. Ленинского комсомола(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к вычисли=тельной техникеи может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных устройствах,Известно аналоговде запоминающееустройство разомкнутого типа, содер"жащее повторитель напряжения, усилитель, накопительный элемент и четыре ключа, В режиме выборки устройство не охвачено отрицательной обратной связью и поэтому характеризуется высоким быстродействием 11.Недостатком устройства являетсянизкая точность иэ-эа отсутствиякомпенсации напряжения смещения нуляусилителя и большой коммутационнойпомехи, вызванной прониканием на накопительный элемент параэитного заряда из цепи управления ключом припереходе устройства из режима выборки в режим хранения,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяаналоговое запоминающее устройство,содержащее повторитель напряжения,вход которого соединен с выходоми входом соответственно первого ивторого ключей, причем вход первогоключа является входом устройства, авыход второго ключа является выходом устройства, выход повторителя нап" ряжения соединен с накопительным элементом, например, одной обкладкой конденсатора, другая обкладка которого подключена к инвертирующему входу усилителя и через третий ключ к выходу устройства и выходу усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной нулевого потенциала2.В этом устройстве устранено влияние напряжения смещения нуля усилителя на точность устройства, Однако, поскольку переход от режима выборки к режиму хранения сопровождается изменением выходного напряжения от нуля до напряжения на входе устройства, то имеет место прохождение паразитного заряда через емкость закрытого третьего ключа на накопительный элемент, Кроме того, в режиме хранения третий ключ находится под .напряжением, близким к выходному напряжению, и накопительный элемент разряжается током, протекающим через сопротивление закрытого ключа.Поскольку для увеличения быстродействия устройства емкость накопи тельного элемента стремятся умень- ЗО шить, то составляющая погрешности, 978200,третьего ключа и его емкостью в закрытом состоянии, возрастает и становится доминирующей н устройствах,рассчитанных на максимальное быстродействие,1Цель изобретения - повышение точности устройстваПоставленная цель достигается тем,чта в аналоговое запоминающее устройство,. содержащее повторитель напряжения, вход которого соединен снь 1 ходом и входом соответственна первого и второго ключей, причем входпервого ключа является входом устройстна, а ныхоц второго кпоча янлгется вь.ходом устройства, выход повторителя нагряжения соеди 11 ен с накОпительньм элементом, например сОдной обкладкой конденсатора, друГ-:1 г Сб (1.алка КОтОрОГО СОЕдИНЕна Сводам третьего ключа, нведен пе 1 ек.;1 о 1 ае.1 ь,й усилитель,- первый инверт 1,"ру 1 о:.;Нй вход и выход которогодинены с выходом второго кл 1 оча, первый неинвертирующий вход переключае:Ога усиг 1 ителя соединен с входомповторителя на 11 ряжения, второй ин "вергирующий вход - с входом третьего1(доча второй неинвертиру 1 ощий нхОдс выходом третьего ключа и шиной ну,левого поте 11 циала,Переключаемый усилитель содержитОперационный усилитель и управ 11 яемыйдифференциальный каскад, иннертирую 1 ли 1 и 1(еинвертиаующий входы которогоявля:отся соответственна первым инне"тиру 1 о;им и первым неинвертирую:1 им входами переключаемого усилителяпергый и второй выходы управляемогодифференциального каскада соединеныСООТВЕТСТВЕННО С ПЕГВЫМ И ВТОРЬ 1 Мнь 1 ходами входного каскада операционного усилителя, инвертируюший входнеинверт 11 ру 1 ощ 11 Й вход и выход которого являются соответственно вторыминвертирующим входом, вторым неиннертирующим входом и выходом переключаемого усилителя,Третий ключ содержит десять транзисторов и восемь резисторов, первыевыводы перного и второго резисторовобъединены и являются входом третьего ключа, вторые выводы первого ивторого резисторов соединены соответственно с эмиттерами первого ивторого транзисторов, базы которыхсоединены соответственно с базамитретьего и четвертого транзисторов,эмиттеры которых соединены с шинойнулевого потенциала, коллектор третьего транзистора объединен с его базой, эмиттером пятого транзистора иколлектором шестого транзистора,база которого соединена с коллекторами седьмого и первого транзисторов и базой седьмого транзистора,эмиттеры пятого, шестого и седьмого транзисторов соединены соответственно через третий, четвертый и пятыйрезисторы с положительной шиной питания, коллектор четвертого транзистора объединен с его базой, эмит 5 тером восьмого транзистора и коллектором девятого транзистора, базакоторого соединена с коллекторамидесятого и второго транзисторов ибазой десятого транзистора, эмиттеры восьмого, девятого и десятого1 транзисторов соединены соответственно через шестой, седьмой и восьмойрезисторы с отрицательной шиной питания, коллекторы пятого и восьмоготранзисторов соединенЫ соответственно с отрицательной и положительной шинами питания, базь; пятого ивосьмого транзисторов являются соответственно первым и вторым входамиуправления третьего ключа,На фиг,1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг,2 - электрическая схема переключаемого усилителя; на фиг.3электрическая схема третьего ключа,Устройство содержит повторитель1 напряжения, ключи 2 - 4 накопительный элемент, например конденсатор 5, переключаемый усилитель б спервым иннертирую 1 цим 7 и первым неинвертирующим 8 входами, выходом 9,вторым иннертируюшим входам 10,вторым неиннертирующим входом 11,Переключаемый усилитель б содержит операционный Усилитель 1 иЭЭ управляемый дифференциальный каскад13, первый 14 и второй 15 выходь 1которого соединены соответственно сперньщ 16 и вторым 17 выходами входного каскада операционного усилите 40 ля 12,Третий ключ 4 содержит транзисторы 18 - 27, резисторы 28 - 35 и Управляется путем подачи сигналов управления на дна входа 36 и 37 управленин клк 1 чом.Устройство работает следующимобразом,В режиме выборки ключи 2 и 4замкнуты, ключ 3 разомкнут, а на управляющий вход управляемого усилителя б подан потенциал логической1 1, При этом переключаемый усилитель обеспечивает усиление напряжений па нхадам 7 и 8. Входной аналоговый сигнал через замкнутый ключ2 поступает на вход повторителя 1напряжения, который через замкнутыйключ 4 обеспечивает заряд конденсатора 5, Переключаемый усилитель бпри эакароченных входах 10 и 11работает как повторитель напряжения,поступающего на вход 8, т,е, входного напряжения устройства, не влияяна заряд конденсатора 5 и не ухудшаябыстрадейстния устройства.Для уменьшения времени зарядаконденсатора 5 до величины входногонапряжения в качестве повторителя1 напряжения может быть использованэмиттерный повторитель, а третийключ 4 может быть выполнен по схеме,представленной на фиг,З. В этомслучае в режиме выборки на первыйвход 36 управления ключа подаетсяпотенциал +1,5 В, а на второй вход37 управления -1,5 В, Тогда в зависимости от полярности тока заряда,этот ток протекает либо через верхнюю половину схемы ключа (фиг,З),т,е, через резистор 28 и транзисто"ры 19, 18, 22 и 23 к шине нулевого 15потенциала, либо через нижнюю половину схемы, Характерной особенностьюпредлагаемой схемы ключа является то,что при идентичных транзисторах 19,23и 18, 22, напряжение на эмиттере20;транзистора 19 (при протекании токачерез верхнюю половину схемы) близко к нулю, а следовательно, сопротивление открытого ключа равно сопротивлению резистора 28 и 29, которое можно уменьшить до единиц ом,Это на порядок меньше, чем у обычныхключей на полевых транзисторах,При переходе в режим храненияна управляющий вход 36 ключа подает- З 0ся -1,5 В, на вход 37 +1,5 В, при этомключ 4 закрывается, На управляющийвход переключаемого усилителя 6 подается потенциал логического 0,при котором управляемый дифференциальный каскад 13 отключается ипереключаемый усилитель 6 обеспечивает усиление напряжений толькопо входам 10 и 11. Ключ 2 в режимехранения закрыт, а ключ 3 открыт.При этом на выходе устройства остается напряжение, равное входному напряжению в момент перехода устройства от режима выборки в режим хранения,На точность предлагаемого устрой" 45ства не влияет напряжение смещениянуля повторителя 1 напряжения и отличие его коэффициента передачи отединицы, поскольку влияние этихфакторов ослаблено в К раз, где К - 50коэффициент усиления операционногоусилителя 12,Хотя напряжение смещения нуляпереключаемого усилителя 6 в предлагаемом устройстве не компенсируется, 55при малой емкости конденсатора 5точность предлагаемого устройстваоказывается выше точности прототипа,а при выполнении третьего ключа 4по схеме, показанной на фиг.З, уве- щличивается по сравнению с прототипом и быстродействие.Формула изобретения1. Аналоговое запоминающее устройство, содержащее повторитель 65 напряжения, вход которого соединенс выходом и входом соответственнопервого и второго ключей, причемвход первого ключа является входомустройства, а выход второго ключаявляется выходом устройства, выходповторителя напряжения соединен снакопительным элементом, напримеродной обкладкой конденсатора, другаяобкладка которого соедИнена с входом третьего ключа, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью увели" чения точности устройства, в него введен переключаемый усилитель,первый инвертирующий вход и выход которого соединены с выходом второго ключа, первый неинвертирующий вход переключаемого усилителя соединен с входом повторителя напряжения, второй инвертирующий вход - с входомтретьего ключа, второй неинвертирующий вход - с выходом третьего ключа и шиной нулевого потенциала.2. Устройство по п, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что переключаемый усилитель содержит операционный усилитель и управляемый дифференциальный каскад, инвертирующий инеинвертирующий входы которого являются соответственно первым инвер" тирующим и первым неинвертирующим входами переключаемого усилителя, первый и второй выходы управляемогодифференциального каскада соединенысоответственно с первым и вторымвыходами входного каскада операционного усилителя, инвертирующий вход,неинвертирующий вход и выход которого являются соответственно вторыминвертирующим входом, вторым неинвертирующим входом и выходом переключаемого усилителя,3, УстройствЬ по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения быстродействия устройства, третий ключ содержит десятьтранзисторов и восемь резисторов,первые выводы первого и второго резисторов объединены и являются входом третьего ключа, вторые выводыпервого и второго резисторов соединены соответственно с эмиттерамипервого и второго транзисторов, базы которых соединены соответственнос базами третьего и четвертого транзисторов, эмиттЕры которых соединены. с шиной нулевого потенциала,коллектор третьего транзистора объединен с его базой, эмиттером пятоготранзистора и коллектором шестоготранзистора, база которого соединена с коллекторами седьмого и первоготранзисторов и базой седьмого транзистора, эмиттеры пятого, шестого и седьмого транзисторов соединены соответственно через третий, четвертый и пятый резисторы с положи978200 ф тельной шиной питания, коллекторчетвертого транзистора объединен сего базой, эмиттером восьмого транзистора и коллектором девятого тран-зистора, база которого соединенас коллекторами десятого и второго транзисторов и базой десято"го транзистора, эмиттеры восьмого,девятого и десятого транзисторовсоединены соответственно через шестой, седьмой и восьмой резисторы сотрицательной шиной питания, коллекторы пятого и восьмого транзисторов соединены соответственно с отрицательной и положительной шинами питания, базы пятого и восьмого транзисторов являются соответственнопервым и вторым входами управлениятретьего ключа,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Патент СОИ Р 4063182,кл.328-151, опублик. 1978.2.Патент США Р 4066919,кл.307-353, опублик, 1978 (прототип),978200 Составитель Н. ДикаревРедактор П. Макаревич ТехредЛ.Пекарь Корректор,М. Кос 5 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул, Проектная Заказ 9227/67 Тираж б 22 ВНИИПИ Государственного комит по делаМ изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушская н