Аналоговое запоминающее устройство

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в качестве аналогового запоминающего устройства. Цель изобретения - уменьшение времени выборки и повышение точности устройства. Поставленная цель достигается за счет введения в устройство третьего операционного усилителя /ОУ/ 14, третьего 4 и четвертого 5 пассивных элементов на резисторах. В режиме хранения ключи 6-11 устанавливаются в разомкнутое состояние. При этом конденсатор 1 с помощью ключей 6 и 8 подключен к выходу и инвертирующему входу ОУ 13, сигнал с выхода которого поступает на выход 17 через ключ 6. Данный ОУ поддерживает на выходе напряжение, запомненное на конденсаторе 1. ОУ 12 работает в режиме инвертора. Ключи 10 и 11 замыкают ОСС ОУ 14, который работает при этом как источник нулевого напряжения. В режиме выборки конденсатор 1 подключается к источнику нулевого потенциала на ОУ 14 с помощью ключей 10 и 11. Выходные и входные напряжения на ОУ 12 и 14 в режиме выборке и ОУ 13 в режиме хранения, а также при переходе из одного режима в другой одинаковы, а время их установления при переключениях минимально. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дп 4 С 11 С 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4350979/24-24 (22) 28. 12.87 (46) 23, 12.89. Бюл, Р 47 (72) А.В.Водеников (53) 681.327.66(088.8) (56) Алексеенко А.Г. и др..Применение презиционных аналоговых ИС. М.:

Радио и связь, 1981, с. 182.

Авторское свидетельство СССР

В 1277212, кл. G 11 С 27/00, 1985.

„„SU, 1531173 А1

2 (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮ1цЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в качестве аналогового запоминающего устройства, Цель изобретения — уменьшение времени выборки и повышение точности устройства ° Пос1531173 тавленная цель достигается за счет введения в устройство третьего операционного усилителя (ОУ) 14, третьего

4 и четвертого 5 пассивных элементов на резисторах. В режиме хранения клю— чи 6- 11 устанавливаются в разомкнутое состояние. При этом конденсатор 1 с помощью ключей 6 и 8 подключен к выходу и инвертирующему входу ОУ 13, си1- 10 нал с выхода которого поступает на выход 17 через ключ 6. Данный ОУ поддерживает на выходе напряжение, запомненное на конденсаторе 1. ОУ 12

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к запоминающим устройствам, и может быть использовано в системах сбора и обработки информации в качестве аналогового запоминающего устройства.

Целью изобретения является умень- 25 шение времени выборки и повышение точности устройства.

На чертеже представлена функциональная схема предложенного устройства.

Устройство содержит накопительный элемент на конденсаторе 1, пассивные элементы 2-5 на резисторах, ключи

6-11 и операционные усилители 12-14, управляющий вход 15 устройства, информационный вход 16 устройства, выход 17 устройства и шину 18 нулевого потенциала устройства.

Аналоговое запоминающее устройство работает следующим образом. 40

В режиме хранения на вход 15 приходит нулевой уровень сигнала, при этом ключи 6-11 устанавливаются в нормально разомкнутое состояние. При этом конденсатор 1 с помощью ключей Ь и 8 45 подключен к выходу и инвертирующему входу операционного усилителя 13, сигнал с выхода когoporo посгупаег на выход 17 через ключ 6. С помощью операционного усилителя 13 на выходе

17 поддерживается в режиме хранения напряжение, запомненное на конденсаторе 1. Элемент 2 с помощью ключей

7 и 9 подключен между инвертирующим входом и выходом операционного усилителя 12, Элемент 4 подключен ключом 9 между входом 16 и инвертирующим входом операционного усилителя

12. работает в режиме инвертора. Ключи 10 и 11 замыкают ОСС ОУ 14, который работает при этом как источник нулевого напряжения, В режиме выборки конденсатор 1 подключается к источнику нулевого потенциала на ОУ 14 с помощью ключей 10 и 11. Выходные и входные напряжения на ОУ 12 и 14 в режиме выборке и ОУ 13 в режиме хранения, а также при переходе из одного режима в другой одинаковы,а время их усгановления при переключениях минимально.

1 ил.

Таким образом, операционный усилитель 12 работает в режиме инвертора.

Ключи 10 и 11 замыкают отрицательную обратную связь операционного усилителя 14, который работает при этом как источник 0 напряжения. Между его выходом и входом 16 подключен элемент 5, а между его выходом и выходом 17 — элемент 3, В режиме хранения токи утечки ключей 8, 10 и 11 практически не сказываются на погрешность хранения информации, так как они незначительны ввиду того, что все входы и выходы ключей находятся практически под одним "нулевым потеницалом. При использовании высококачественных операционных усилителей разность потенциалов между ними не превышает единиц (и даже десятых долей) милливольт.

Токи утечки аналоговых ключей 6 и

7 также практически не оказывают влияния на выходной сигнал, так как замкнуты через малое выходное сопротивление охваченного отрицательной обратной связью операционного усилителя 13, которое определяется из выражения

R1 3+R6

R вых К!3 где R ы.„- выходное сопротивление аналогового запоминающего устройства в. режиме хранения

R13 — выходное сопротивление опе-.; рационного усилителя 13, не охваченного отрицательной обратной связью;

R6 — сопротивление между входом и нормально замкнутым выходом ключа Ь, R14+Ri1

К14

R3

it R5 ie

45

1 <6

6 R4

R4 - =R5 -- К;

R2 =R3 =KR

R, „= R12+R7/К12, 5 15311

K13 — коэффициент усиления операционного усилителя 13 без обратной связи.

Выбрав сопротивление элементов 4 и

5, равными R, имеем входное сопротивление аналогового запоминающего устройства R = 0,5R.

В режим выборки устройство переходит после подачи на вход 15 сигнала 10 единичного уровня. При этом ключи 611 переключаются в состояние, в котором с их информационными входами соединены нормально разомкнутые выходы. 15

В режиме выборки одна обкладка конденсатора 1 подключается к выходу источника нулевого напряжения на операционном усилителе 14 с помощью ключей

10 и 11. Другая обкладка конденсатора 1 с помощью ключа 7 подключается к источнику проинвертированного входного напряжения на операционном усилителе 12, в котором с помощью ключей

7 и 9 в цепь обратной связи включен элемент 3, а к входу 16 подключен элемент 5.

В операционном усилителе 13 с помощью ключей 6 и 8 в цепь обратной связи включен элемент 2, а ко входу 16 подключен элемент 4.

На выходе 17 действует напряжение где U — входное напряжение на входе

16, R3 — сопротивление элемента 3 40

R5 — сопротивление элемента 5.

В то же время на нормально разомкнутом выходе ключа Ь напряжение равно где R2 — сопротивление элемента 2, R4 - сопротивление элемента 4. 50

Минимальное время установления операционных усилителей 12 и 13 при переключениях иэ режима выборки в режим хранения и обратно будет при U<=U,7, что достигается в случае, когде

73 6 где К вЂ” коэффициент отношения резисторов.

При этом напряжение на выходе операционного усилителя 12 одинаково как в режиме выборки, так и в режиме запоминания, и соответственно, время

er o установления минимально.

Токи утечки ключей 6-11 практически не влияют на точность заряда конденсатора 1, так как их информацион- ные входы и выходы находятся под одним нулевым потенциалом.

Сопротивления замкнутого ключа 11 и его температурные и временные изме\ нения также практически не влияют на точность заряда конденсатора 1, так как обратная связь на инвертирующий вход операционного усилителя 14, работающего в режиме повторителя с помощью ключа 10, подключена непосредственно к конденсатору 1.

Выходное сопротивление источника нулевого напряжения на операционном усилителе 14, подключенного к конденсатору 1, равно: где R — выходное сопротивление источника "0" напряжения, подключенного к одной из обкладок конденсатора 1, R14 — выходное сопротивление операционного усилителя 14 без обратной связи;

R11 — сопротивление нормально замкнутого выхода-входа ключа 11;

К14 — коэффициент усиления операционного усилителя 14 без обратной связи.

На точность заряда конденсатора 1 также практически не сказывается сопротивление замкнутого ключа 7 и его температурные и временные дрейфы, так как резистор обратной связи RÇ у операционного усилителя 12, работающего в режиме инвертора, подключен непосредственно к первому выводу конденсатора 1.

Выходное сопротивление источника сигнала на операционном усилителе 12, подключенного к первому выводу конденсатора 1, равно:

1531173 где R,, — выходное сопротивление источника сигнала, подключенного к первому выводу конденсатора 1;

R12 — выходное сопротивление one5 рационного усилителя 12 беэ обратной связи;

R7 — сопротивление нормально э амк н у то го выхода-входа

10 ключа 7;

К12 — коэффициент усиления операционного усилителя 12 без обратной связи.

Активное сопротивление, через которое производится заряд емкости Сl, равно Rl = R + К

При использовании прецизионных операционных усилителей Rl измеряется единицами-десятками миллиом, что на 4-5 порядков меньше, чем в известных, и, соответственно, меньше постоянная заряда конденсатора Ъ 1

= R1 Сl и выше быстродействие в режиме выборки. 25

Из-за малой величины Rl можно использовать в предложенном аналоговом запоминающем устройстве конденсатор

Сl, имеющий в несколько раз большую емкость, чем в известных. Это в нес- 30 колько раз снижает погрешности, связанные с токами утечки, погрешностью переключения и прямым прохождением аналоговых и управляющих сигналов.

Входные и выходные напряжения на операционных усилителях 12 и 14 в режиме выборки и в режиме запоминания и операционного усилителя 13 при переходе из режима выборки в режим эапо- 40 минания одинаковы, поэтому время их установления при переключениях минимально.

Также одинаковы напряжения опера- 45 ционного усилителя 13 при переключении из режима выборки в режим запоминания и соответственно минимально

его время установления при данном пере ключении, а установление операционного

l усилителя 13 при переключении из режима запоминания в режим выборки происходит независимо от заряда конденсатор а 1 (одновременно с з арядом конденсатора 1, а не последовательно во времени, как в известных), что также увеличивает быстродействие выборки на

I время установления операционного усилителя.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее накопительный элемент на конденсаторе, первая обкладка которого соединена с первыми выходами первого и второго ключей, третий ключ, первый выход которого соединен с первым выводом первого пассивного элемента на резисторе, четвертый ключ, управляющий вход которого является управляющим входом устройства и соединен с управляющими входами первого, второго, третьего, пятого и шестого ключей, первый операционный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с информационным входом четвертого ключа, выход первого операционного усилителя соединен с информационным входом второго ключа, второй onepационный усилитель, инвертирующий вход которого соединен с информационным входом третьего ключа, второй пассивный элемент на резисторе, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени выборки и повышения точности устройства, в него введены третий операционный усилитель, третий и четвертый пассивные элементы на резисторах, первые выводы которых объединены и являются информационным входом устройства, вторые выводы резисторов третьего и четвертого пассивных элементов соединены с вторым выводом резистора первого пассивного элемента и первым выводом резистора элемента второго пассивного соответственно, второй выход третьего ключа соединен с первыми выходами пятого и шестого ключей и второй обкладкой конденсатора, первая обмотка которого является выходом устройства, неинвертирующий вход первого операционного усилителя соединен с неинвертирующими входами второго-и третьего операционных усилителей и шиной нулевого потенциала устройства, инвертирующий вход третьего операционного усилителя соединен с информационным входом шестого ключа, второй выход которого соединен с вторым выходом пятого ключа, первым выходом четвертого ключа и вторым выводом резистора четвертого пассивного элемента, второй выход четвертого ключа соединен с вторым выводом резистора третьего пассивного элемента, вторые выходы первого

1О

Составитель А.Воронин

Редактор Г.Волкова Техред Л.Олийнык Корректор Н Король

Заказ 7963/54 Тираж 558 Подписное

8HHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

У 1531173 и второго ключей соединен с вторым второго выводом резистора первого пассивного второго элемента, первый выход второго ключа динен с соединен с вторым выводом резистора ключа. пассивного элемента, выход операционного усилителя соеинформационным входом первого