Аналоговое запоминающее устройство

1336119ь Ъ 20 м:о, КС/Е. Изобретение относится к устройствам автоматики, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано для коммутации и одновре 5мединой выборки и хранения дискретныхзначений изменяющихся во времени напряжений, формируемых множеством измерительных объектов,Цель изобретения - расширение Функ. циональных возможностей устройствапутем обеспечения многоканальностипри сохранении высокого быстродействия.На фиг, 1 приведена функциональная 15схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы для случая четырехканального устройства в пределах нескольких шагов дискретизации; нафиг, 3 - временная диаграмма в пределах одного шага дискретизации,Устройство содержит масштабные резисторы 1 и 2, первый 3 и второй 4аналоговые ключи, запоминающий конденсатор 5, операционный усилитель 256, генератор 7 импульсов, первый 8,второй 9 и третий 1 О Формирователиимпульсов, первый 11 и второй 12 элементы ИЛИ, элемент 13 запрета, формирователь 14 короткого импульса, триг- зогер 15 управления выборкой дискретного значения сигнала, многовходовыйэлемент И 16, компаратор 17, элементИ 18, КЯ-.триггер 19.Устройство работает следующим образом,При поступлении в момент времений импульса с генератора 7 импульсовпо переднему фронту запускается первый формирователь 8 импульсов, кото брый вырабатывает импульс, поступающийна вход аналогового ключа 3, который,открываясь, обеспечивает разряд запоминающего конденсатора 5. Длительность этого импульса должна быть такой, чтобы завершился перезаряд конденсатора 5 от положительного значения Пмок до отрицательного значения-О ,. Таким образом устройство приводится в исходное состояние; Нафиг. 3 перезаряд конденсатора 5 заканчивается в момент времени С иисходное состояние длится до моментавремени С. Длительность импульсаС =-первого формирователяЬ 2 о 558 можно определить по формуле Е, 7 /К Ъ 211 мокс С или В момент времени С закрывается ключ 3, по заднему фронту импульса с формирователя 8 через первый элемент ИЛИ 11 запускается Формирователь 14 короткого импульса, длительность которого должна быть достаточна для установки триггера 15 управления в единичное состояние и всех КБ-триггеров 19 в нулевое состояние. Триггер 15 управления выборкой дискретного значения сигнала, установившись в единичное состояние практически с момента времени с, открывает ключ 4 и начинается заряд конденсатора в положительную сторону относительно исходного значения -Б ок, по линейному закону (фиг3 056/х ) В интервале 2 С. В момент вРемени Т Бцх опера- ционного усилителя 6 достигает значения наименьшего из всех канальных напряжений (на Фиг, 3 это напряжение 0 третьего канала) и срабатывает компаратор 17 третьего канала, на выходе которого появляется уровень логической единицы, Так как на обоих входах элемента И 18 третьего канала присутствуют сигналы логической единицы, то на его выходе формируется сигнал, под действием которого КБ- триггер 19 третьего канала установится в единичное состояние (практически с момента времени Т) до окончания циклаПри этом на второй вход элемента И 18 инверсного выхода КЯ-триггера третьего канала поступает логический нуль и этот элемент закрыва- ется до очередного шага дискретизации, В результате этого на выходе этого элемента И 18 формируется всего один короткий импульс в момент равенства напряжений на входах компаратора 17 третьего канала, Сформированный на выходе элемента И 18 ко- роткий импульс через второй элемент ИЛИ 12 запускает второй.формирователь 9 импульса, вырабатывающий импульс, длительность которого должна быть достаточной для сброса триггера 15 управления выборкой дискретного значения сигнала в исходное состояние. При этом закрывается аналоговый ключ 4 и прекращается заряд запоминающего конденсатора, что свидетельствует об окончании процесса выборки дискретного значения сигнала по третьему каналу,Под действием сигнала с выходавторого формирователя 9 импульсов3 13361третий формирователь 10 импульсов вырабатывает импульс, длительность которого равна необходимому временихрапения выбранного дискретного зна 5чения, в течение которого производится его обработка, к примеру аналогоцифровоепреобразование или другиеоперации, Этот импульс через открытый элемент 13 запрета (на второй 10вход элемента с выхода многовходоро-,го элемента И 1 б поступает логический нуль) и через первый элемент ИЛИпоступает на вход формирователя 14короткого импульса, По заднему фронту импульса третьего формирователя1 О, в момент времени , формирователь 14 генерирует короткий импульс,устанавливающий триггер 15 в единичное состояние. При этом открывается 20ключ 4 и продолжается заряд конденсатора 5 в интервале 14-Св по линейному закону через резистор 2 от источника напряжения -Е,В момент времени 1 , когда Пвы 25операционного усилителя 6 достигаетзначения наименьшего из оставшихсяканальных напряжений (на фиг, 3 этонапряжение Б), срабатывает компаратор 17 второго канала. Элемент И 18 З 0второго канала формирует перепад напряжения, под действием которого устанавливается в единичное состояниеКЯ-триггер 19 второго канала, закрывающий элемент И 18, Короткий импульс с выхода элемента И 18 черезвторой элемент ИЛИ 12 запускает второй формирователь 9 импульсов и триггер сбрасывается в нулевое состояние,При этом закрывается ключ 4 и прекращается заряд конденсатора 5, что свидетельствует об окончании процессавыборки дискретного значения второгоканала, В интервале временийтретий формирователь 10 импульсовснова формирует импульс, длительностькоторого равна, как и на интерваленеобходимому времени хранения,в течение которого производится обработка этого дискретного значения. Вмомент времени 1 в по заднему фронтуимпульса, сформированного третьимформирователем 10 и .прошедшего черезоткрытый элемент 13 запрета и первый элемент ИЛИ 11, формирователь 14вырабатывает импульс, который сноваустанавливает триггер 15 в единичноесостояние, Снова при этом открываетсяаналоговый ключ 4 и на интервале 194производится заряд конденсатора 5 через резистор 2 от источника напряжения -Е. В момент времени С, когда напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигает значения наименьшего из оставшихся канальных напряжений (на фиг3 это напряжение У), срабатывает компаратор 17 четвертого канала. Элемент И 18 четвертого канала формирует аналогичным образом импульс, устанавливающий в единичное состояние КЯ-триггер 19 четвертого канала, закрывающий этот элемент И, Короткий импульс с выхода элемента И 18 четвертого канала через второй элемент ИЛИ 12 запускают в очередной раз первый формирователь 9 импульсов и триггер 15 сбрасывается в нулевое состояние, Ключ 4 эакрывается и завершается заряд конденсатора 5, что свидетельствует об окончании очередного процесса выборки дискретного значения четвертого канала. На интервале С -Т формирова 1 Зтель 10 снова формирует импульс, длительность которого -соответствует необходимому времени хранения. В момент времени Т по заднему фронту имВпульса, поступившего с формирователя 10 через открытый элемент 13 запрета и первый элемент ИЛИ 11, формирователь 14 вырабатывает импульс, которыйустанавливает триггер 15 в единичное состояние на этом шаге дискретизации в последний раз. Открывается ключ 4 и на интервале Св-СЗ снова произво; . дится заряд конденсатора 5 от источника напряжения -Е. В момент времени 1 З, когда напряжение на выходе операционного усилителя 6 достигаетзначения последнего из оставшихся канальных напряжений (на фиг, 3 это напряжение У), срабатывает компаратор 17 первого канала. Элемент И 18 совпадения первого канала формируетимпульс, устанавливающий в единичное состояние КЯ-триггер 19 первого канала, закрывающий элемент И 18 совпадения, с выхода которого короткий импульс через второй элемент ИЛИ 12 запускает формирователь 9 импульсов и триггер 15 сбрасывается в нулевое состояние. Ключ 4 закрывается и прекращается заряд конденсатора 5, что свидетельствует об окончании процесса выборки дискретного значения последнего из канальных напряжений Ю. Так как все канальные триггеры к мо 1336119менту времени С установлены в единичное состояние, многовходовый элемент И 1 б формирует импульс запрета,запрещающий прохождение импульса с5выхода формирователя 10 через элемент13 запрета. Поэтому не происходит.очередной установки триггера 15 вединичное состояние, ключи 3 и 4 закрыты и перезаряд конденсатора 5 невозможен, При этом на выходе операционного усилителя 6 с момента времени 1 до окончания шага дискретизации будет поддерживаться напряжение,равное дискретному значению П .Начиная с очередного момента дискретизации, все процессы повторяютсяаналогично,Предлагаемое устройство обеспечивает в пределах одного шага дискретизации выборку и хранение дискретныхзначений канальных напряжений последовательно не по номеру канала, а последовательно по значениям канальныхнапряжений, начиная с наименьшего из 25всех и заканчивая наибольшим. Нафиг. 2 наблюдается следующий порядоквыборки и хранения напряжений: 1-йшаг дискретизации - У,2-й шаг - П, Пз, П, П,; 3-й шаг - ЗО0, П, П, 13,; 4 й шаг - П, ьзП,П;5-й шаг - 11 П, П, 0 и т.д.Число каналов может быть произволь-.ным, однако необходимо учесть, чтомаксимальное число каналов определяется максимальной скоростью измененияканальных напряжений (т,е, их динамикой), погрешностью дискретизации,выборки и хранения, а также взаиморасположением канальных напряжений, 40как функций времени, одно относительно другого,КЯ-триггер с момента установки вединичное состояние служит индикатором того, дискретное значение какогоканала с этого момента в течение времени хранения находится на выходеустройства. При необходимости эта информация может быть использована какслужебная или адресная, индицирующаяномер канала,. подключенного к выходуустройства. формула изобретения 55Аналоговое запоминающее устройство, содержащее запоминающий конденсатор, первый и второй аналоговые ключи, первый и второй масштабные реэисторы, операционный усилитель, генератор импульсов и триггер управлениявыборкой дискретного значения сигнала, причем вход операционного усилителя соединен с одной обкладкой запоминающего конденсатора и выходамипервого и второго аналоговых ключей,входы которых соединены соответственно с первыми выводами первого и второго масштабных резисторов, вторыевыводы которых подключены соответственно к положительному и отрицательному выводам источников опорного напряжения, вторая обкладка запоминающего конденсатора подключена к выходуоперационного усилителя и являетсявыходом устройства, прямой выход триггера управления выборкой дискретного значения сигнала подключен к управляющему входу второго аналогового ключа, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения многоканальности при сохранении высокого быстродействия устройства, в него введены первый, второй, третий формирователи импульсов, многовходовый элемент И, элемент запрета, формирователь короткого импульса, первый и второй элементы ИЛИ и п каналов, каждый из которых состоит из компаратора, элемента И и КБ-триггера, причем первые входы компараторов соединены и подключены к выходу операционного усилителя, а вторые входы являются информационными входами устройства, выходы компараторов соединены соответственно с первыми входами элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами второго элемента ИЛИ и с Б-входами КБ-триггеров, К-входы КБ-триггеров соединены и подключены к выходу формирователя короткого импульса и Б-входу триггера управления выборкой дискретного значения сигнала, прямые выходы КЯ-триггеров соединены с соответствующими входами многовходового элемента И и являются адресными выходами устройства инверсные выходы КБ-триггеров подключены соответственно к вторым входам элементов И, вход первого формирователя импульсов подключен к генератору импульсов, первый вход первого элемента ИЛИ соединен с выходом первого формирователя импульсов и подключен к управляющему входу первого аналогового ключа, второй вход7 1 ЗЗ 1 первого элемента ИЛИ соединен с выходом элемента запрета, второй вход которого подключен к выходу многовходового элемента И выход первого эле 1 5 мента ИЛИ подключен к входу формирователя коротких импульсов, выход второго элемента ИЛИ подключен к входу второго формирователя импульсов, квыходу которого подключен вход третьего формирователя импульсов и Квход триггера управления выборкойдискретного значения сигнала, выходтретьего формирователя подключен кпервому входу элемента запрета.1336119 и,Редактор А. Коз аказ 4051/50 Под ноеа СССР ного комит нии и открытий Раушская наб., д. Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проект Юе Ып Юру оставитель А, Ершоваехред И.Попович Корректор С, Черни Тираж 589 ВНИИПИ Государств по делам изобрет 113035, Москва, Ж