Аналоговое запоминающее устройство

Аналоговое запоминающее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

)(B. К. Гросс, М. Д. Замятин и Г. В. Иефедье (72) Авторы изобретения (7!) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮШЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к запоминающим устройствам и может быть использовано, в частности в аналоговых вычислителях систем автЬматического управлений.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее запоминающий элемент, усилитель постоянного тока, буферные элементы (полевье ключи, усилители-повторители и т.п. ), позволяющие уменьшить ток разряда запоминающего элемента (13 .

Однако известное устройство не обладает большим временем хранения информации, особенно при неблагоприятных климатических условиях. это связано с тем, что при выбранных высокоточных элемен15

T&x (конденсатор с малыми токами утечки, усилитель с большим входным compoтивлением и т.п.) токи утечки запоминающего элемента в основном определяются качеством изоляционных материалов ycr 20 ройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого соединена с шиной нулевого потенциала, а другая посредством токоподвода, заключенного в экран — с входом усилителяповторит пя и одним из выходов ключа, первый вход которого соединен с шиной управления, второй вход через развязывающий элемент, например резистор - с . входом устройства, второй выход - с экраном и выходом усилителя-повторителя, являклцимся выходом устройства (23

В режиме запоминания информации входной сигнал через последоватепьио соединенные резистор и замкнутый контакт ключа заряжает конденсатор до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя-повторителя с коэффициентом передачи (+1), в результате чего экран и второй выход ключа, соединенные с выходом усилителя, оказываются под тем же потенциалом.

3987

3 90

В режиме хранения информации, которы начинается с момента срабатывания и ключа по команде с шины управления, второй вход ключа, благодаря развязывающему резистору, находится под тем же потенциалом, независимо от изменения величины входного сигнала в процессе хранения информации.

Таким образом, вокруг токоподвода конденсатора образуется замкнутый равнопотенциальный контур, практически они жающий до нуля его токи утечки, вызываемые конечным значением сопротивления изоляции как ключа, так и изоляционно-конструктивных материалов устройства, чем оно выгодно отличается от . остальных известных устройств. Поэтому время хранения такого устройства опре деляется только величиной емкости и качеством конденсатора (его собственными токами утечки), а также величиной входного тока усилитепя-повторителя, который, протекая по конденсатору, приводит к изменению во времени потенциала на его обкладке, а значит и .на выходе усТройства.

При атом, поскольку выходной ток усилителя вносит основную погрешность, а величина тока определяется только типом выбранного усилителя, то принимают, что скорость изменения запомненного потенциала в процессе хранения maформации sanserca величиной постоянной, практически не зависящей от уровня за« поминаемого входного сигнала

d Овых 3 вх С+)

alt С вЂ” - co»st " ы где Их — скорость изменения запом(ф ненного потенциала (абсо-. лютная погрешность устройства);

1 <+> - входной ток усилителя по неинвертируюшему входу, - емкость конденсатора.

Относительную погрешность 5 устройства (приведенная к запомненному сигналу U< ) записывают вых Э вх(+) т сомами „ сй С Мвх вмх

Это значит, что при малых уровнях входного сигнала такое устройство имеет большую относительную погрешность, а иэ-аа значительных по вепичине входных токов усилителей (от нескольких нА до нескольких мкА) для обеспечения заданной точности запомни ния применяют кон» денсатопы большой емкости.

IIåù» ель изобретения - повышение точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминатощее устрой

5 ство, содержащее первый накопительный . элемент, например первый конденсатор, пеРвая обкладка которого соединена с шиной нулевото потенциала вторая об» кладка первого конденсатора соединена

10 экранирующим проводником с первым входом усилителя и с первым выходом первого ключа, второй выход которого подключен к экрану проводника, первый пассивный э элемент, один из выводов которо15 го подключен ко входу устройства, другой вывод первого пассивного элемента соединен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с шиной управления, выход усилителя является выходом устройства, введены второй накопительный элемент, например второй конденсатор, второй клкя, второй и третий пассивные элементы, причем один из выводов второго пассивного элемента соединен с шиной нулевого потенциала, другой вывод второго пассивного элемента соединен с одним из выводов третьего пассивного элемента и с первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход второго ключа соединен со вторым входом усилителя и одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого подключена к выходу усилителя

Э5 и к другому выводу третьего пассивного элемента, второй выход второго ключа соединен со вторым выходом первого ключа.

На чертеже представлена функционал» ная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит накопительные элементы, например конденсаторы 1 и 2, прводник 3 с акраном 4, ключи 5 и 6, пассивные элементы 7 — 9, усилитель

lO, шину 11 управления и шину 12 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

8 режиме запоминания информации входной сигнал через элемент 7, ключ

50 5, токоподвод 3 заряжает конденсатор 1 до уровня запоминаемого потенциала, который передается на выход усилителя 10 в соответствии с выражением н Я

55 Овых и С Р+1 R (R С.P+1)

7 1 8 9 в где Й Дв,Й9 - сопротивление элементов

7-9;

5 0030

C,èt - емкости конденсаторов 1 и 2;

Р -. оператор дифференцирования.

Постоянная времени T В С опре- В

1 депяет скорость заряда конденсатора 1, Т = R> C< - скорость заряда конденсатора 2.

По окончании переходного процесса запоминания информации выражение {1) пишется следующим образом:

/ и

Ув„„О „— 111 «т) (++q) (- йй где К вЂ” коэффициент усиления по инвертирующему входу усилителя 10.

Таким образом, на выходе устройства происходит усиление входного сигнала в соответствии с выбранным значением сопротивлений элементов 8 и 9, при этом наличие ключа 6, замыкаюшего обкладки конденсатора 2, препятствует возникновению дрейфа выходного напряжения устройства.

В режиме хранения информации, кото25 рый начинается с момента срабатывания ключей 5 и 6 по команде с шины 6 управления, временной разряд конденсатора 1, вызываемый протеканием по нему входного тока усилителя 10 по цепи неинвертирующего входа и приводящий к

30 дрейфу запомненного потенциала íà вааходе устройства, компенсируется временным разрядом конденсатора 2, вызываемым протеканием по нему входного тока усилителя 10 по цепи инвертирующего входа.

Временной дрейф такого устройства, вызываемый входными токами усилителя

10, описывается. выражением 40 аи» звс)

dt С, С, где Звх(+1 м Зв„ ) — входные токи Усилителя соответственно по неинвертирующему и инвертирующему входам.

Поскольку разность входных токов sx (о) 3ьх т-) не превышает обычно 10% от величины входных токов, то прн ратжьтх по величине емкостях конденсаторов 1 и 2, т.е. при С,т С С, дрейф предлагаемого устройства по сравнению с известным снижается не менее, чем в 10 раз

d )в iamb) вхц вв S5 с< О,1

С С С

Из выражения (3) следует, что полную компенсацию дрейфа запомненного

87 6 сигнала осуществлятот подбором по величине емкости любого из конденсаторов

1 или 2 причем разность емкостей С конденсаторов, так же, как и разность входных токов, при подборе находится в пределах

10% от номинала емкости.

Используя выражение (2), записывают выражение для относительной погрешности K такого устройства в слеаующеи виде (при отсутствии подбора конденсато» ров 1 и 2): д Ов „d3

"ак(ккк1 ЬК авк

Ив поопеппего вакрвжеппя опеяувт, что для уменьшения относительной погрешности устройства значение «оэффицнента усиления К усилителя 10 выбирают возможно большим, но таким, при котором выходной сигнал устройства, нопученный в соответствии с выражением (2), не превышает максимального диапазона выходного. напряжения усилителя IO, т.е.

Ф ° вк « к и 1к (к)

Sx ax где К„,„„- максимальное допустимое зна чение коэффициента К;

О „„- максимальный рабочий диапазон усилителя 10; () „» «мвксщщуп,ная . величина входио го сигнала.

Подключение общей точки элементов

8 и 9, потенциал которой равен потенциалу рабочей обкладки конденсатора 1, к пер вому входу ключа 6, обеспечивает в режиме хранения информация вокруг рабочей обкладки конденсатора 1 рввнопотенцивль ный контур (первый вход кюпоча 5, экран

4), практически снижающий до нуля его токи утечки, вызываемые конечным значением сопротивления изоляции как ключа, так и изоляционно-конструированных материалов устройства (т.е. сохраняется попо . жительное свойство известного устройства).

Введение дополнительных элементов выгодно отличает предлагаемое запоминаю шее устройство от известного, так квк повышает точность запоминания информв ции, в особенности при малых входных сигналах, что позволяет расширить сферу его применения, например, использовать его в качестве обпулителя, для компенса» цин дрейфа усилителей, работающих в режиме интегрирования.

7 90398

При сохранении прежней точности запоминания (точности известного устройства) введение дополнительных элементов позволяет сушественно уменьшить величину емкости накопительного элемента (т.е. уменьшить габариты и вес), а также снизить требования к входным токам усилителя (т.е. уменьшить стоимость у стройст ва ) .

Формула изобретения

Аналоговое запоми аюшее устройство, содержашее первый накопительный элемент, например первый конденсатор, первая обкладка которого соединена с шиной нулевого потенциала, вторая обкладка первого конденсатора соединена экранируюшим проводником с первым входом усилитепя и с первым выходом первого ипоча, второй выход которого подключен к экрану проводника, первый пассивный элемент, один из выводов которого под-. ключен ко входу устройства, другой вы вод первого пассивного элемента соеди-нен с первым входом первого ключа, второй вход которого соединен с шиной

ynpaaaeass, выход усилителя является

7 8 выходом устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены второй накопительный элемент, например второй конденсатор, второй ключ, второй и третий пассивные элементы, причем один из выводов второго пассивного элемента соединен с шиной нулевого нотенпиапа, другой вывод второго пассивного элемента соединен с одним из выводов третьего пассивного элемента и первым входом второго ключа, второй вход которого подключен к шине управления, первый выход второго ключа соединен со вторым входом усилителя и с одной из обкладок второго конденсатора, другая обкладка которого подключена к выходу усилителя н к другому выводу третьего пассивного элемента, второй выход второго ключа соединен со вторым выходом первого ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 495710, кл. 611 С 27/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке M 2631426/18-24, кл. G 11 С 27/00, 1978 (прототип).

Составитель А. Воронин

Редактор С. Крупенина ТехредЕ. ХаритончикКорректор В. Бутяга

Заказ 134/36 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4