Аналоговое запоминающее устрой-ctbo

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (, >S41055 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.03.79 (21) 2741152/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

G 11 С 27/00

Гвеудврствевнмв комитет

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 28.06.81 (53) УДК 681.327..66 (088.8) Il0 делам езобретений и вткрмтлй (72) Автор изобретен и я

С. М. Крылов

И (71) Заявитель (54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение предназначено для запоминания, хранения и предварительной обработки выборок аналоговых сигналов в аналоговых и аналого-цифровых системах обработки данных. Ввиду пониженных требований к точности изготовления компонентов, устройство может быть реализовано в интегральном исполнении.

Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее усилитель постоянного тока, запоминающие ячейки, катодный повторитель, ключи (1.) .

Недостатком устройства является ограниченные функциональные возможности, т.е. оно не может хранить одновременно несколько выборок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является аналоговое запоминающее устройство, особенностью которого является независимость точности

его работы от точности используемых пассивных компонентов и от напряжения смещения нуля операционного усилителя (21.

Однако применение такого устройства в системах обработки данных малоэффективно ввиду того, что задачи обработки данных часто требуют одновременного хранения целой серии выборок аналогового сигнала. В известном устройстве задача одновременного хранения нескольких выборок аналового сигнала не решена. Обычным схемотехническим решением в таком случае является использование нескольких аналоговых запоминающих устройств. т.е. нескольких операционных усилителей с запоминающими конденсаторами, ключами, повторителями и пассивными компонентами. Крометого, считывание уровня выходного напряжения в известном устройстве осуществляется непосредственно с выхода инвертирующего операционного усилителя. Поэтому при выполнении операции считывания операционный усилитель постоянно занят и неможет использоваться для других целей (нап15 ример, для записи уровня аналогового сигнала в ячейку). Таким образом, снижается эффективность использования имеющихся элементов и суммарное быстродействие устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет осуществления операций сложения и вычитания сигналов.

841 з

Поставленная цель достигается тем, что в известное аналоговое Запоминающее устройство, введены дополнительные ключи, накопительные элементы, например конденсаторы, повторители напряжения и пассивные элементы, например резисторы, причем входы дополнительных повторителей напряжения соединены с одними из обкладок дополнительных конденсаторов, другие обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход каждого дополнительного повторителя напряжения соединен через последовательно включенные дополнительный резистор и первый дополнительный ключ с входом операционного усилителя, выход которого через вторые дополнительные ключи соединен с входами дополнительных повторителей напряжения, выходы которых через третьи дополнительные ключи соединены с выходом второго ключа, другой вывод второго резистора через четвертый дополнительный ключ соединен с входом операционного усилителя.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит ключи 1 и 2, первый пассивный элемент, например резистор

3, операционный усилитель 4, первые дополнительные ключи 5 — 7, вторые дополнительные ключи 8 и 9, третьи дополнительные клю чи 10 — 12, повторитель напряжения 13, накопительный элемент, например конденсатор

14, второй пассивный элемент, например резистор 15, дополнительные накопительные элементы, например конденсаторы 16 и 17, дополнительные повторители 18 и 19 напряжения, дополнительные пассивные элементы, например резисторы 20 и 21, шину 22 нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом, При записи напряжения U», поступающего на вход устройства, замыкаются ключ

2 и пара ключей из групп 5 — 7 и 1, 8 и 9, соответствующая накопительному элементу, в который производится запись. Например, если запись производится на конденсатор 14 и повторитель 13, то. замыкается ключ 5, а ключ 1 переводится в верхнее положение, как показано на чертеже. По окончании переходного процесса в схеме ключ 1 переводится в нейтральное, разомкнутое полойение. Считывание записанного на конденсатор 14 напряжения, осуществляется как непосредственно с выхода повторителя 13 напряжения («Вых. 1»), так и через операционный усилитель 4. При этом ключ 2 размыкается, ключ 5 замыкается, а ключ 1 переводится в нижнее положение.

По окончании переходного процесса на выходе операционного усилителя 4 устанавливается напряжение, равное U >, независящее ни от точности изготовления пассивных элементов 15 и 3 (например, резисторов), ни от напряжения смещения нуля операционного усилителя 4. Это напряжение, в свою очередь, может быть записано в любой из

055 конденсаторов 16 и 17. Например, если запись производится на конденсатор 17, то ключ 1 переводится в нейтральное, разомкнутое положение, и замыкаются ключи

8 и 10 (ключ 7 разомкнут). На выходе повторителя 19 устанавливается напряжение, равное U „. После этого ключи 5, 8 и 10 размыкаются и операционный усилитель 4 может использоваться для выполнения других операций, например — для записи на конденсаторы 14 и 16 новых значений напряже10 ния U Считывание напряжения Иа„, запомненного на конденсаторе 17, осуществляется с выхода повторителя 19, обозначенного «Вых.п». Устройство позволяет также суммировать (вычитать) напряжения, хранящиеся на конденсаторах 14, 16 и 17. Например, пусть на конденсаторе 14 в первом цикле записи записано напряжение

U i q = -U в е — - + Е „(1 + — -)

R R

R 35 15

20 где R i s — сопротивление пассивного элемента 15;

К з — сопротивление пассивного элемента 3;

U q 4 — напряжение на выходе устройства в момент записи;

E „„— напряжение смещения нуля операционного усилителя 4

На конденсаторе 16 во втором цикле зазо писи записано напряжение

V 6 =- Uw„ + Е д(1 + — - ), R R г.о Rzo

35 где R zo — сопротивление пассивного эле мента 20, — напряжение на входе устройства, в момент записи.

При суммировании напряжений Uiq и U>a

40 замыкаются ключи 5 и 6, а ключ 1 переводится в нижнее положение (ключ 2 разомкнут) . При этом на выходе операционного усилителя 4 формируется напряжение

Usa» (Usx4 - + Ц» (I + 4- — ) )— — (-11ьх еф —, + Есм(1+ -К )) г — +

CtE>

50 т.е. ошибка сУммы напРЯжений Иах4 и

Ug>д не зависит от точности изготовления и соотношения сопротивлений R s g, R 3, R ao и имеет величину, равную Ед„. Современные интегральные операционные усилители име5 ют Е м = 3 — 5 мВ при полном размахе выход ного напряжения порядка 10 В, Ошибка от среднего значения 5 В в этом случае не превысит 0,06 — 0,1 /О, что вполне приемлемо для многих практических приложений.

При вычитании двух напряжений, напряжение которое должно вычитаться, предварительно инвертируется с помощью инвертирующего операционного .усилителя 4 и записывается в 14.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет по сравнению с известным выполнять не только хранение уровней сигналов, но и их предварительную обработку.

Формула изобретения

Аналоговое запоминающее устройство, содержащее основной накопительный элемент, например конденсатор, одна обкладка которого соединена с входом основного повторителя напряжения и одним из выходов первого ключа, операционный усилитель, выход которого подключен к входу первого ключа, другой выход первого ключа соединен с выходом второго ключа и через первый пассивный элемент, например резистор с входом операционного усилителя, выход основного повторителя напряжения соединен с одним из выводов второго пассивного элемента, например резистора, другая обкладка основного конденсатора соединена с шиной нулевого потенциала отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных

6 возможностей устройства за счет осуществления операций сложения и вычитания сигналов, в устройство введены дополнительные ключи, накопительные элементы, например, конденсаторы, повторители напряжения и пассивные элементы, например резисторы, причем входы дополнительных повторителей напряжения соединены с одними из обкладок дополнительных конденсаторов, другие обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход каждого до-! о пблнительного повторителя напряжения соединен через последовательно включенные дополнительный резистор и первый дополнительный ключ со входом операционного усилителя, выход которого через вторые дополнительные ключи соединен с входа и дополнительных повторителей напряжения, выходы которых соединены через третьи дополнительные ключи с выходом второго ключа, другой вывод второго резистора через четвертый дополнительный ключ соединен

2О с входом операционного усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 434483, кл. G 11 С 27/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 586500, кл. G 11 С 27/00, 1976 (прототип).

Составитель А. Воронин

Редактор В. Лазаренко Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4780/81 ТираМс 645 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и от крытий

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

Филиал ППП «Патент», г, Ужгород, ул. Проектная, 4