Аналоговое запоминающее устройство

19) (11) 1603 А 1 ТЕНИ ЕЛЬСТВ нения и, х зна апря змер пользовано для выбо коммутации дискретн няющихся во времени мируемых множеством преобразователей пр енин иэмеений, фортельных 9 1элек техничеспытаниях сложных тех либо формируемых в х кого или вычислитель Цель изобретения - п.К.Еф 88.8) сов го пр ышени во СССР 1974СССР О, 1986. ЩЕЕ УСТРОЙ детельс С 27/О ыст нием доторого достигается вве х компар ат оров,блока элемент деист полни ельств С 27/ ОМИНАЮльныа И И. Уст ах одмент обеспечивает ист скретизации выборку и кретных значений канальий последовательно не ого ш тносит именн и моычис ранение ых напр ельнои хник запомибыть оист щим СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ С(57) Изобретение о 5) 4 ( 11 ( 27/00 динамических ис ических объектоде технологичес138603 20 по номеру канала, а последовательнопо значениям канальных напряжений,начиная с наименьшего из всех и заканчивая наибольшим - во время фазызаряда конденсатора 5, а при разряде конденсатора 5 - начиная с наибольшего иэ всех и заканчивая наименьшим. Формирование канальных напряжений осуществляется компараторами10, формирователями 1 и 12 импульИзобретение относится к вычислительной технике, а именно к запоминающим устройствам, и может быть использовано для выборки, хранения и коммутации дискретных значений изме няющихся во времени напряжений, формируемых множеством измерительных преобразователей при динамических испытаниях сложных технических объектов, либо Формируемых в ходе технологического или вычислительного процессов.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства,Иа фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на Фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство содержит пассивные элементы на резисторах 1 и 2, ключи 3 и 4, накопительный элемент на конденсаторе 5, операционный усилитель 6 генератор 7 тактовых импульсовФ25 дополнительные компараторы 8 и 9 ос,новные компараторыО, формирователи 1 и 12 импульсов, первый элемент И 13, второй элемент И 14, блок 15 элементов И, шины 16 и 7 положительного и отрицательного напряжения, информационные входы 18 устройства,входы 19 и 20 опорных напряжений, информационный выход 21 устройства, адресные выходы 22 устройства,Устройство работает следующим об разом.Рассмотрим принцип действия с использованием временных диаграмм (Фиг.2), где приведен случай обработки трех аналоговых сигналов сов и элементами И 13 и 14. Управление ключами 3 и 4 осуществляется свыходов элементов И 13 и 14, а компараторами 10 - уровнями логическихсигналов, снимаемых с выхода компараторов 8 и 9, получаемых сравнениемвыходного напряжения операционногоусилителя 6 и опорных напряжений2 ил,2О (устройство содержит, например, 3 канала).При поступлении в момент временипереднего фронта импульса с прямого выхода задающего генератора 7 импульсов на один из входов многовхо" дового элемента И 13, на других входах которого находятся уровни "1", на его выходе установится единичный уровень, открывающий ключ 3 и в результате начинается процесс заряда конденсатора 5. Б момент времени напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигает значения,наименьшего из всех канальных напряжений (на Фиг,2 это напряжение первого канала 1/1) и срабатывает компаратор 1 О первого канала, на прямом выходе которого появляется уровень "1", Б результате этого, на вход формирователя 11 первого канала поступает передний фронт импульса, который запускает этот формирователь, вырабатывающий отрицательный импульс длительностью, равной необходимому времени хранения выбранного дискретного значения, в течение которого производится его обработка, например аналогоцифровое преобразование или другие операции. Другие формирователи 11 и 12 работают аналогично. С выхода формирователя 11 первого канала отрица тельный импульс подается на один из входов многовходового элемента И 3, в результате чего на его выхоце появляется отрицательный импульс, закрывающий ключ 3 и прекращающий заряд конденсатора 5 на время длительности этого импульса. Кроме того, с выхода того же Формирователя 11 импульс подается на один из входов первого элемента И блока 15 и на первомего выходе появляется импульс той же длительности,Б момент времени, С, (по окончании импульса, вырабатываемого Формирователем 11 первого канала) на выходе элемента И 13 вновь устанавливается единичный уровень, который открывает ключ 3 и продолжает процесс заряда конденсатора 5 по линейному закону через резисторот источника 10 напряжения -Е (не показан).Б момент времени С , когда 0операционного усилителя 6 достигнет значения, наименьшего из оставшихся канальных напряжений (на фиг.2 напряжение ), срабатывает компаратор 10 второго канала, на прямом выходе 20 которого появляется передний Фронт импульса, запускающий формирователь 11 второго канала, который вырабатывает отрицательный импульсЭтот импульс через элемент И 13пос тупает на управляющий вход ключа 3 и закрывает его до своего окончания т.е. до момента времени С, в результате чего прекращается заряд конденсатора 5, что свидетельствует об 30 окончании процесса хранения дискретного значения второго сигнала. Импульс Формирователя 1второго канала через второй элемент И блока 15 поступает также на управляющий выход второго канала. Пос; е его окончания (в момент времени . ) вновь начнетсяьпроцесс заряда конденсатора 5, который будет продолжаться до момента времени Скогда напряжение на Вы 40 ходе операционного усилителя Ь достигнет значения последнего из оставшихся канальных напряжений (ца эпюре фиг.2 напряжение 1) и в результате срабатывает компаратор 10 45 третьего канала, на прямом выходе которого появится передний фронт импульса, запускающий формирователь 11 третьего канала, который вырабатывает отрицательный импульсЭтот импульс через элемент И 13 поступает на управлявший вход ключа 3 и закрывает его до своего окончания,те.до момента времени , в результате чего прекращается заряд конденсато 55 ра, что свидетельствует об окончании процесса хранения дискретного значения последнего из напряжений, Импульс формирователя 11 третьего канала через элемент И блока 15 поступает также ца адресный выход третьего канала. После его окончания (в момент времени .) вновь начнется процесс заряда конденсатора 5, который будет продолжаться до момента времени ; , когда напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигнет максимального положительного значения диапазона изменения входных сиг, Фналов Е, поступающего на неинвертирующий вход компаратора 8 (К +), на выходе которого устанавливается уровень "0" через элемент И 13 закрывающий ключ 3.Фаза заряда конденсатора 5 начинается в момент времени Спри поступлении переднего Фронта импульса с инвертируюшего выхода генератора 1 на один из входов элемента И 14 (3, ), на других входах которого находятся уровни. На его выходе установится единичный уровень, открывающий ключ 4, в результате чего начинается процесс разряда конденсатора 5 по линейному закону через резистор 2 от источника напряжения +Е (не показан). Б момент времени ., напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигнет значения, наибольшего из всех канальных напряжений (ца фиг.2 напряжение третьего канала 0 ) и срабаты 3вает компаратор 10 третьего канала, ца инверсном выходе которого появляет ся передний Фронтимпульса, запускавщцй Формирователь 12 третьего канала, который вырабатывает отрицательный импульс, Этот импульс через элемент И 14 (0 ,) поступает на управляющий вход ключа 4 и закрывает его до своего окончания, т.е. до момента времени С в результате чего сокращается процесс разряда конденсатора 5, что свидетельствует об окончании хранения дискретного значения выбранного канального напряжения. Импульс формирователя 12 третьего канала через элемент И блока 15 поступает также на выход 22 третьего канала. После его окончания (в момент времени С,) вновь начнется процесс разряда конденсатора 5, который будет продолжаться до момента временикогда напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигнет наибольшего из оставшихся канальных напряжений (на фиг2 напряжение 0 ) и срабатывает компаратор 10 второго ка 138160нала, на инверсном выходе которого появляется передний фронт импульса, запускающий формирователь 12 второго канала, который вырабатывает отрица 5 тельный импульс. Этот импульс через элемент И 14 (0,) поступает на управляющий вход ключа 4 и закрывает его до своего окончания, т.е. до момента времени Сц, в результате чего прекращается процесс разряда конденсатора 5, что свидетельствует об окончании хранения дискретного значения второго канального налряжения. Импульс формирователя 12 второго канала через элемент И блока 15 поступает также на выход 22 второго канала. После его окончания 1,в момент времени С ) вновь начнется процесс разряда конденсатора 5, который будет продолжаться до момента времени С , когда напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигнет значения последнего из оставшихся канальных напряжений (на фиг2 напряжение 1,) и срабатывает компаратор 10 первого канала, на инверсном выходе которого появляется передний Фронт импульса, запускающий Формирователь 12 первого канала, который вырабатывает отрицательный импульс. Этот импульс через элемент И 14 (1 м) поступает на управляющий вход ключа 4 и закрывает его до своего окончания, т.е. до момента времени С, в результате чего прекраща 35 ется процесс разряда конденсатора 5, что свидетельствует об окончании хранения дискретного значения первого канального напряжения. Импульс 40 формирователя 12 первого канала через элемент И блока 15 поступает также на выход 22 первого канала. После его окончания (в момент времени С) вновь начнется процесс разряда конденсатора 5, который будет продолжаться до момента времени С , когда напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигнет максимального отрицательного значения диапазона из 50 менения входных сигналов Б , поступающего на инвертирующий вход компаратора 9 (К -), на выходе которого устанавливается уровень 0", через элемент И 14 закрывающий ключ 4.С момента времени Спри поступлении переднего фронта импульса с прямого выхода задающего генератора импульсов 7 на один из входов элемен 3 6та И 13 ( м,) снова начинается Фаза заряда конденсатора 5 и все процессы повторяются аналогично выше описанному.Анализируя действия и временную диаграмму работы (Фиг.2) для нескольких шагов дискретизации, можно придти к выводу, что предлагаемое устройство обеспечивает в пределах одного шага дискретизации выборку и хранение дискретных значений канальных напряжений последовательно не по номеру канала, а последовательно по ранжиру, т.е. по значениям канальных напряжений, начиная с наименьшего из всех и заканчивая наибольшим - во время фазы заряда конденсатора 5, начиная с наибольшего из всех и заканчивая наименьшим - во время фазы разряда конденсатора 5, На фиг.2 наблюдается следующий порядок выборки и хранения налряжений: 1 шаг дискретизации (Фаза заряда) - 13 ,3, 3,; 2 шаг (Фаза разряда) -0, и т,д.Б устройстве одновременно выполняются функции многоканальной коммутации ( коммутация с адаптацией и к уровням канальных напряжений) и функция аналогового запоминающего устройства, т.е. выборка и хранение дискретных значений.Число каналов может быть произвольным, однако необходимо учесть, что максимальное число каналов определяется максимальной скоростью изменения канальных напряжений (т.е. их динамикой), погрешностью дискретизации, выборки и хранения, а также взаиморасположением канальных напряжений, как Функций времени, одно относительно другого1 х 1 инимальная длительность импульсов генератора 7 определяется скоростью заряда и скоростью разряда конДенсатора 5, а также длительностью хранения дискретных значений сигналов и рассчитывается по формулам:ахХ+=Т х +3 максхр+ и хргде Т +- длительность положительного импульса генератора 7;Т 3 макс Т р макс длительность отрицательного импульса генератора 7;диапазон изменения входных сигналов;время заряда конденсатора 5 от максимальной отрицательной границы диапазона изменения входных 1 Осигналов до максимальнойположительной;время разряда от максимальной положительной ретизациц уменьшается ца время,необходимое для разряда конденсатора вустройстве-прототипе ат максимальнойположительной границы диапазона изменения входных сигналов до максимальной отрицательной,Формула изобретения Аналоговое запомнакицее устройство, содержащее накопительный элемент на конденсаторе, обкладки которого соединены с входом ц выходом опера границы диапазона измене-, 5ни я входных си гнало в домаксимальной отрицате:ьной;скорость заряда конденсатора 5; 20скорость разряда конденРсатора 5;п - количество сигналов;- длительность храненияхрдискретных значении сигналов ,принимается равной для всех сигна:ов).Следует отметить, что входные сигналы должны быть ограничены па скорости нарастация, так как грц не соблюдении этого требования возможна повторная выборка сигнала по одному и тому же кана;у, что в:ечет за собой недозаряд ,недоразряд) конденсатора до границы диапазона из-за до 35 бавочной выборки и храненя этого сигнала, что может привести к опасности невыборки сигналов, находящихся возле границы диапазона, 11 а эту опасность можно исключить, предус- л 0 матрен некоторый запас длительности импульсов задающего гецератора 7.Использование компараторов 8,9 (К +, К-) позволяет исключить плацванне диапазона входных сигналов 45 при возможнои одновременной ныборке (фиг.21, т,-,к, нескольких сигналов, что может принести к перезарядке (переразрядке) конденсатора 5 относительно границы диапазона.Увеличение быстродействия достигается за счет использования фазы разряда конденсатора в качестве рабочей фазы. Поэтому длительность шага дискциоццого усилителя соответственно,первый и второй пассивные эпементыца резисторах, первые выводы которыхсоединены с ццфармациаццыми входамипервого ц второго ключеи соотнетствецо, выходы к;ючей сседцнецы с входом операционного усилителя, выход которого является информациошьымвыходам устройства, вторые выводы резисторов соединены соответствешо сшицами положтельного и отрицательного напряжения устройства, генератор тактовых импульсов, основные компаратары, первые входы которых явля-. ются цнфа 1 .ационными входами устройства, формирователи импульсов, первыи элемент И, о т л и ч а ю щ е с с я тем, что, с целью псвышеция быстродействия устройства, в него ннедець; допа:шите:ьцые компараторы, второй элемент И и блок элементов И, нходы которого являются адресць.ми выходами устройства, входы блока элементов И соединены с выходами формираателей импульсов и ервымвходами первого и второго элементов И, гторые вхо;ы которых соединены с выхадамц генератора тактовых импульсов, третьи входы первого и второго элементов И саедицець с выходами дополните:ьцых компараторав, первые входы дополнительных и вторые входы основных компараторов соединены с выходом операционного усилителя, вторые входы дополнительных компаратарон являются входами опорных напряжешй устройства, выходы первого и второго элементОв И соединены с управляюглгми ходампервого и второго ключей соответственно.дактор М.Товтин рректор С,Шекмар Подписно Заказ 11 0 Тираж 590 ВПИИПИ Государственного кпо делам изобретений 113035, Москва, Ж, Рау СССР т тии о б., д кая ная, ч Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Про