DE1904827A1 - Analogspeicher-Verstaerkersystem - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

8 MDNCHEN 71.31. Jan. 1969 MelchlontraB· 42

MtMZMhM: M29P-224

Motorola, Inc. 9401 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois V.St.A.

Analogspeicher-Verstärkersystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Analogspeicher-Verstärkersystem, "bei dem kapazitive Speicherelemente Verwendung finden.

Der Bedarf an Speichern, und zwar sowohl Analog- als auch Digitalspeichern, ist für eine Vielzahl von Anwendungsfällen gross und beständig im Steigen begriffen. Die Bezeichnung "analog" bezieht sich auf einen Speicher, bei dem die zu speichernde Grosse durch den Betrag eines Signals gekennzeichnet wird, wogegen der Begriff "digital" bei einem Speicher Verwendung findet, bei dem der zu speichernde Wert durch das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Signals gekennzeichnet wird. Ein solcher Speicher kann eine vorübergehende oder andauernde Speicherfähigkeit aufweisen,

Ps/wi wobei

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wobei diese wahlweise änderbar oder nicht änderbar sein kann. Der Speicher kann ferner eine kontinuierliche oder wiederholte Anzeige des gespeicherten Signals abgeben. Die für viele Anwendungsfälle vorteilhafteste Speicherart besitzt eine wahlweise, vorzugsweise elektrisch änderbare Speicherfunktion und hat eine hohe Remanenz über eine lange Zeitdauer, wobei eine kontinuierliche Anzeige des gespeicherten Signals gegeben wird. Diese Speichereigenschaft ermöglicht die Übertragung von analogen Steuersignalen zwischen einer Vielzahl von Stationen über eine einzige Leitung im Zeitmultiplexverfahren oder auf Grund von Adressen. Je länger ein Signal zuverlässig beibehalten werden kann, umso günstiger ist die Leistungsfähigkeit des Speichers, indem eine grosse Anzahl von Stationen möglich sind. Die Fähigkeit des Speichers bei elektrischen Einrichtungen, ein gespeichertes Signal auch während dem Zusammenbruch der Stromversorgung aufrechtzuerhalten, ist von grossem Wert für viele Anwendungsfälle. Für den Fall von Fehlfunktionen in dem Überwachungssystem ist es wünschenswert, den Betrieb aufrechtzuerhalten. Hierfür ist es notwendig, dass die Speicherfähigkeit in jeder Aussenstation vorgesehen wird, wobei diese eine Steuereinrichtung umfasst, welche die für die Steuerung eines Prozesses oder eines Vorgangs in einer bestimmten vorgegebenen Weise geeigneten Signale zu speichern in der Lage ist. Auf Grund derartiger Speicher können solche Steuereinrichtungen unabhängig von anderen Teilen des Überwachungssystems sein.

Derartige Speichereigenschaften bieten magnetische Einrichtungen, kapazitive Einrichtungen und auch andere elektrische Schaltkreise oder Schaltelemente, wie z.B. Relais, Flip-Flops und dergleichen. Auf Grund der vielen Schwierigkeiten,

- 2 - - analoge

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analoge Signale sicher über eine längere Zeitdauer zu speichern, werden im allgemeinen digitale Speicher verwendet, wenn die Aufrechterhaltung elektrischer Signale für eine Zeit von mehr als einigen Stunden erforderlich ist. Magnetische und kapazitive Elemente behalten ihre Speicherfähigkeit auch während eines Zusammenbruchs der Energieversorgung.

Sowohl magnetische als auch kapazitive Elemente wurden zur Speicherung von analogen Signalen verwendet. Die magnetischen Einrichtungen speichern die Signale in Form eines remanenten Magnetismus und können daher keine kontinuierliche elektrische Anzeige des gespeichertenSignals liefern. Die elektrische Abtastung eines magnetisch gespeicherten Signals erfolgt in der Regel durch eine Änderung des gespeicherten Signals und macht eine Wiedereinspeicherung erforderlich. Diese Art der Speicherung kann sehr kompliziert und teuer sein.

Eine Alternative hierzu ist die Verwendung eines kapazitiven Speicherelementes. Kapazitive Elemente speichern analoge Signale in. der Form einer elektrischen Ladung. Diese Ladung wird kontinuierlich durch die an dem kapazitiven Element wirksame Spannung angezeigt. Eine derartige Speicherung von Ladung unterliegt jedoch einer Fehlermöglichkeit, da jedes kapazitive Element einen sogenannten Leckstrom aufweist, wodurch dieses mit der Zeit zum Abbau der gespeicherten Ladung tendiert und damit auch die Spannung an der Kapazität abnimmt. Selbst wenn hochqualitative Kondensatoren zur Verfügung stehen, bieten die Anschlüsse der Kondensatoren eine ausreichende Ableitung, um die gespeicherte Ladung während einer verhältnismäcüig kurzen Z3it, d.h. weniger als einem

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Tag, abnehmen zu lassen. Daher wurden·■-"kapazitive Speicherelemente, obwohl sie für eine sichere Speicherung analoger Signale über kurze Zeitabschnitte verwendbar sind, als Speicherelemente zur Speicherung analoger, über verhältnismässig lange Zeit unveränderter Signale nicht benutzt.

Bei Uberwachungssystemen ist es wünschenswert, dass ein kontinuierliches analoges Signal an dem Steuerelement anliegt. Bei .der Verwendung kapazitiver Speicherelemente besteht die Neigung, die elektrisch gespeicherte Ladung durch den kon-, tinuierlichen Abtastvorgang zu verändern. Aus diesem Grund wurden andere Formen analoger Speicherelemente, wie z.B. Servomotore, Schleifdrähte und dergleichen, bisher für Prozesssteuersysteme verwendet. Wenn ein kapazitives Element für eine Langzeitspeieherung verwendbar wäre, könnten die Kosten und Gerätegrössen bei einer gleichzeitigen Verbesserung der betrieblichen Leistungsfähigkeit erheblich reduziert werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten kapazitiven Analogspeicher zu schaffen, der eine kontinuierliche Anzeige des Betrags der gespeicherten Ladung an seinem Ausgang liefert. Dabei soll dieser kapaziüve Speicher extrem kleine Leckverluste aufweisen und das gespeicherte Signal auch während dem Zusammenbruch der Energieversorgung unverändert beibehalten.

Diese Aufgabe wird für ein Analogspeicher-Verstärkersystem erf±ndungsgemäss dadurch gelöst, dass ein einseitig an einem Bezugspötential liegendes kapazitives Element mit seinem anderen Anschluss mit einer Feldeffekt-Halbleiteranordnung in Verbindung steht, dass ein nicht invertierender Verstärker mit der Verstärkung 1 an die Feldeffekt-Halbleiteranordnung angeschlossen ist und ein Ausgangssignal liefert, das die am kapazitiven Element liegende

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Spannung anzeigt, dass eine Potentialeinrichtung in einem Abstand neben dem kapazitiven Element derart angeordnet ist, dass diese zwischen dem kapazitiven Element und einer Bezugsspannung liegt, und dass ein Teil der Potentialeinrichtung mit dem "Verstärker neben dem einen Anschluss verbunden ist und die Potentialdifferenz zwischen dem Anschluss und seiner Umgebung erniedrigt«

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung erfolgt das Zurückspeisen des Ausgangssignals vom Verstärker zu einer gattergesteuerten analogen Eingangsschaltung derart, dass die Leckverluste durch die Eingangsschaltung elektrisch verringert werden. .

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein analoges Speichersystem vorgesehen,, das eine Eingangsschaltung und eine Ausgangsschaltung mit extrem hoher Impedanz aufweist, so dass im Falle eines Zusammenbruchs der Energieversorgung das kapazitive Speicherelement seine gespeicherte elektrische Ladung imwesentlichen beibehält.

Bei einer erfindungsgemässen Ausführung ist ein kapazitives Element in einer Schaltung physikalisch derart angeordnet, dass die Leckverluste^ einen minimalen ¥ert annehmen. Bas eine Ende des kapazitiven Elementes ist an ein Bezugspotential bezw. Masse angeschlossen, wogegen das andere Ende des kapazitiven Elementes mit einem gut isolierten Anschlussstift verbunden ist. Der Anschlusstift befindet sich auf einer metallischen Schicht, die auf einem Potential gehalten wird, das gleich oder nahezu gleich dem Potential des einen Endes des Kondensators ist. Durch diese potentialgleiche Anordnung wird das elektrische Feld am Anschlusstift

- 5 - verringert

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verringert und dabei die Leckverluste des Kondensators verkleinert. An den Kondensator ist ferner ein nicht invertierender Verstärker mit der Verstärkung 1 angeschlossen, an dem die Kondensat or spannung liegt. Die extrem hohe Eingangsimpedanz des in Folgeschaltung aufgebauten Verstärkers wird durch die Verwendung einer Feldeffekt-Halbleiteranordriung bewirkt, die aus einem Metall-Oxyd-Silicium-Feldeffekttran- · sistor (MOSE¹KD) bestehen kann. Die Feldelektrode ist mit dem Anschlusstift verbunden und wird von der an diesem wirksamen Spannung "beaufschlagt. Das Ausgangssignal der Folgeschaltung ist im wesentlichen gleich der in dem kapazitiven Element gespeicherten Spannungsamplitude und wird an die Potential einrichtung zurückgespeist. ''-'"..'

Die Eingangsschaltung zur wahlweisen Änderung der am kapazitiven Element gespeicherten Spannung umfasst zwei Feldeffekt-Halbleiteranordnungen, z.B. zwei MOSFET. Diese Anordnungen sind als Gatter geschaltet. Ein Widerstand ist mit der Eingangsschaltung verbunden und speist das Ausgangssignal auf diesen zurück, um die Leckverluste in der Eingangsschaltung^ zu verringern, indem ein sehr geringes Potential an dem mit dem Anschlusstift verbundenen MOSFET aufrechterhalten wird.

Bei einem Energieausfall besitzt die Feldeffekt-Halbleiteranordnung die für die Aufrechterhaltung der gespeicherten Spannung an dem kapazitiven Element notwendige sehr hohe Impedanz. Es kann jedoch möglich sein, dass beim Zusammenbruch der Energieversorgung oder einem Systemausfall die:am kapazitiven Element liegende Speicherspannung auf einen bestimmten Wert geändert werden soll. Um dies auszuführen, ist eine ohmische Verbindung vorgesehen, die den Anschlusstift _: über einen geeigneten Widerstand mit einem Bezugspotential

- 6 - - derart

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derart Terbindet, dass bei einem Systemausfall die gespeicherte Ladung und damit die an dem. kapazitiven Element liegende Spannung auf einen bestimmten Wert geändert wird. Dieser bestimmte Spannungswert wird sodann einem Verbraucher zugeführt, um den zu steuernden Prozess oder Betriebsablauf auf einen bestimmten Sicherheitszustand einzustellen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand weiterer Uhteraneprüche.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Anälogspeicher-Verstärkersystems gemäss der Erfindung;

Fig. 2 die Ansicht des prinzipiellen Aufbaue einer Feldeffekt-Halbleiteranordnung;

Fig. 3 eine bevorzugte Montage eines kapazitiven Speicherelementes an einem Anschlusstift in prinzipieller Darstellung, aus der die Lage einer Potentialplatte in der Nähe des SpeichejBLementes hervorgeht.

In den einzelnen Figuren bezeichnen gleiche Zahlen gleiche Teile bezw. Aufbaumerkmale· In Fig. 1 wird ein analoges Signal von einer Quelle 10 über eine gattergesteuerte Eingangsschaltung 11 in ein Speicherelement 12 eingespeist. Über eine Leitung 14 wird ein Gattersignal von der Quelle aus angelegt, um die Quelle 10 mit dem Speicherelement 12 zu verbinden oder abzutrennen. Die Amplitude des analogen und in dem Speicherelement 12 gespeicherten spannungsmässigen

- 7 - Signals

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Signals wird kontinuierlich über eine nicht invertierende - . ' Folge schaltung 15 mit der Verstärkung 1 'entweder an beide

oder den einen be zw. anderen Verbraucher 16 und 17 angelegt. Per Verbraucher 16 besteht aus einer auf einen Strom ansprechende^ Anordnung und besitzt eine niedere Impedanz, während der Verbraucher 17 aus einer auf eine Spannung ansprechendem Anordnung besteht und eine verhältnismässig hohe Impedanz aufweist. Das Ausgangssignal der Folgeschaltung wird auch über die Speicher-Rückkopplungsstrecke 18 in die Eingangsschaltung 11 und das Speicherelement 12 eingespeist. Die Folgeschältung Ί5 besteht aus einem Verstärker mit der λ Verstärkung 1, und daher ist das Rückkopplungssignal auf der Strecke 18 bezüglich der Spannungsamplitude gleich dem Eingangssignal und damit gleich der im Speicherelement 12 gespeicherten Spannungsamplitude. Dieses Rückkopplungssignal bewirkt eine wesentliche Verringerung der Ableitung der im Kondensator 19 des Speicherelementes 12 gespeicherten Ladung. ;

Diese Verringerung der Leckverluste der in dem Kondensator 19 gespeicherten Ladung wird zum Teil durch die mit extrem hoher Impedanz versehenen Schaltungen bewirkt, die an dem hochspannungsseitigen Anschluss 20 des Kondensators 19 angekoppelt sind. Der andere Anschluss 21 des Kondensators ) ist mit einem Bezugspotential verbunden, welches Massepotential sein kann. Bei der Aufrechterhaltung einer in einem Kondensator gespeicherten Ladung, selbst bei dem Vorhandensein von Schaltungen mit extrem hoher Impedanz, können auf Grund hoher Feuchtigkeitsverhältnisse Leckstrecken von dem Kondensator und seiher Umgebung zu dem Bezugspotential entstehen. Zu diesem Zweck wird über die Speicher-Rückkopplungsstrecke 18 ein Teil,des Ausgangssignals zu der Vorrichtung in der Nähe des Kondensators 19 zurückgeführt,

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um die Potentialdifferenz zwischen den verschiedenen Punkten der Schaltung, insbesondere in der Nähe des Anschlusses 20, erheblich zu verringern und dadurch die Leckverluste über die derartig angekoppelten Elemente mit hoher Impedanz zu reduzieren. Die Verhältnisse, die die geringen Leckverluste bewirken, werden nachfolgend bei der Beschreibung der Anordnung und der Wirkungsweise der gattergesteuerten analogen Eingangsschaltung 11 und der Koppelschaltung 22 mit hoher Impedanz beschrieben, die ein Teil der Folgeschaltung 15 mit der Verstärkung 1 bildet.

Um die Schaltungsteile mit hoher Impedanz zu schaffen ,ist es sehr wichtig,, die elektronischen oder elektrischen Komponenten der Schaltung richtig auszuwählen. Halbleiteranordnungen mit Feldelektroden besitzen eine extrem hohe Impedanz bei niederen Leckverlusten. Für einen analogen Signalspeicher müssen diese Komponenten derart richtig miteinander verbunden und funktionsmässig betrieben werden, dass die elektrischen Schaltungen mit den gewünschten niederen Leckverlusten entstehen. Als Beispiel ist eine typische Feldeffekt-Halbleiter anordnung in Fig. 2 dargestellt, deren Wirkungsweise nachfolgend kurz beschrieben wird. Die Anordnung gemäss Fig. 2 besteht aus einem Metall-Oxyd-Silicium-Feldeffekttransistor (MOSFET), der auf einem Träger 30 mit P-Leitung aufgebaut ist. Es kann selbstverständlich auch ein N-leitender Träger für einen derartigen MOSFET verwendet werden. Das Trägermaterial 30 mit der Leitfähigkeit P besitzt einen hohen Widerstand und zwei getrennte N-leitende .Bereiche 31 und 32 mit einem niederen Widerstand. Diese Bereiche wirken als Quelle und Senke für den Feldeffekttransistor und bewirken einen Strompfad durch die Anordnung. Eine isolierende Oxydschicht 33 .überzieht die Grenzschichtübergänge zwischen den Bereichen 31 und 32 und dem Trägermaterial 30. Eine

- 9 - metallische

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metallische Schicht 34 bildet die Gatterelektrode, mit derein leitender Kanal zwischen den Bereichen Jl und 32, wie durch die gestrichelte Linie 35 angedeutet ist, wahlweise induziert werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass die Metallschicht oder die Gatterelektrode 34 physikalisch nicht durch die Oxydschicht 33 in den Trägerbereich eindringt und die elektrische Wirkung einzig und allein durch das elektrische Feld der Metallschicht 34 ausgelöst wird. Da dieQuelle und die Senke 31 und '32 durch das Trägermaterial und die Grenzschichtübergänge gegeneinander isoliert sind, ist ein von der Quelle zur Senke fliessender Strom ψ beim Fehlen einer Gatterspannüng an der Metallschicht 34-extrem klein, da der Aufbau analog zweier gegeneinander geschalteter Dioden wirkt. Der metallische Bereich der . Gatterelektrode 34- in Verbindung mit. der isolierenden Oxydschicht 33 und dem Halbleiterkanal, wie er durch die gestrichelte Linie 35 angedeutet ist, bildet einen Kondensator. Dabei ist die Gatterelektrode 34 die obere Platte und das ".". Trägermaterial im Kanal 35 die untere Platte. Das Anlegen eines positiven Potentials an die Gatterelektrode 34- induziert eine negative Ladung im Kanalbereich 35, die ansteigt, solange die andas Gatter angelegte Spannung vergrösserf wird, und bis der Bereich unterhalb der Oxydschicht 33 zwischen den Bereichen 31 und 32 N-leitend wird und damit einen Stromfluss von der Quelle zur Senke zulässt. Der Kanalwiderstand ist direkt proportional zur Gatterspannung. Durch das Anlegen einer grossen positiven Gatterspannung kann ein Stromweg mit niederer Impedanz zwischen der Quelle und der Senke gebildet werden, wogegen ein negatives an das Gatter 34- angelegtes Signal eine hohe Impedanz bewirkt.

Der Eingangswiderstand für die Gatterelektrode 34 ist extrem hoch, da sich die Gatterelektrode wie ein Kondensator mit

- 10 - sehr

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sehr kleinem Leckstrom verhält. Z.B. kann die Eingangsimpe-

danz bei 10 Megohm liegen. Die Ausgangsimpedanz ist eine Funktion der Gatterspannung und ist gleich der am Kanalbereich liegenden Impedanz zuzüglich dem Materialwiderstand in den Quell- und Senkbereichen 31 und 32.' Der in Fig. 2 dargestellte Feldeffekttransistor wird als MOSFET oder auch als Feldeffekttransistor mit isoliertem Gatter (IGFET) bezeichnet. Derartige Feldeffekttransistoren mit einem Yerdrängungseffekt verwenden einen Kanalbereich 35 mit ΪΓ-Leitung wischen Que 11- und Senkbereichen mit ^-Leitung. Es gibt auch kombinierte Anordnungen, bei denen beide Effekte Verwendung finden. Daher ist eine Feldeffekt-Halbleiteranordnung gemäss Fig. -2 sehr zweckmässig für den Anschluss an ein Speicherelement 12, da diese eine extrem hohe Eingangsimpedanz an der Gatterelektrode 34 aufweist und ausserdem eine hohe Impedanz zwischen der Quelle und Senke besitzt, wenn die Anordnung nicht leitend ist.^; .

Der Kondensator 19 besitzt mehrere Leckstrecken, über welche kleine elektrische Ströme die Amplitude der gespeicherten Spannung ändern. In der normalen Ingenieursprache besitzen derartige Kondensatoren bereits Leckstrecken mit extrem hoher Impedanz. Jedoch kann über diese ein genügend grosser Strom abfliessen, um einen schädlichen Einfluss auf die gespeicherte Ladungsmenge auszuüben. Eine erste Leckstrecke verläuft über die gattergesteuerte analoge Eingangsschaltung 11, eine zweite Leckstrecke stellt die hochimpedante Koppelschaltung 22 dar, welche notwendig ist, um die gespeicherte Ladung abzutasten und einen brauchbaren Ausgangsstrom zu liefern. Die dritte Leckstrecke wird von der Umgebung des Kondensators 19 gebildet, in der sich der Kondensator entsprechend der schematischen Darstellung gemäss Fig. 3 befindet. Durch die Rückkopplung zwischen dem äusgangsseitigen Teil 82 der

- 11 - FoIgesehaltuns

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Fo Ige schaltung 15 und dem Speicherelement 12 sowie der Eingangsschaltung 11 wird eine sehr niedere Potentialspannung bewirkt, d.h. die Spannungsdifferenz zwischen dem Kondensatoranschluss 20 und den Teilen der Schaltung in dessen unmittelbarer Umgebung nähert sich dem Wert Null. Die hochimpedante Koppelschaltung 22 ist derart angeschlossen, dass eine maximale Eingangsimpedanz am Kondensatoranschluss 20 erscheint, um jegliche Ladung auf einen extrem kleinen Wert zu begrenzen, welche abfliesst oder diesem zugeführt wird«

Die Verhinderung der Leckverluste über die Eingangsschaltung 11 wird durch eine Kombination einer hohen Impedanz und eines sehr kleinen Potentials bewirkt.

Die Eingangsschaltung 11 besteht aus zwei seriengeschälteten MOSFET 4-0 und 4-1, Der Elektrodenanschluss 4-2 zur Senke verläuft über die Leitung 4-3 zur Signalquelle 10, deren, innerer Widerstand durch den Widerstand 44- repräsentiert wird. Parallel zu der Signalquelle und deren inneren Widerstand liegt ein weiterer Widerstand 4-4-A. Der Anschluss 4-5 des Quellbereiehes ist mit dem Anschluss 4-6 des Senkenbereiches des MOSFET 4-1 verbunden. Der Anschluss 4-7 des Quellbereiehes liegt über die Leitung 4-8 an der Anschlussklemme des Kondensators 19. Die Gatterelektroden 4-9 und 50 sind zusammengeführt und an die Signalquelle 13 über die Leitung 14- angeschlossen. Wenn von der Signalquelle 13 ein relativ positives Signal angelegt wird, schalten die beiden MOSFET 40 und 4-1 gleichzeitig in einen niederen Impedanzzustand und verbinden die Quelle 10 mit dem Anschluss 20 zur Änderung der elektrischen Ladung im Kondensator 19. Wenn die Signalquelle 13 ein relativ negatives Potential über die Leitung 14- an die MOSFET 4O und 4-1 anlegt, werden diese in einen nicht leitenden, hochimpedanten Zustand umgeschaltet.

. '■-"■■" - 12 - - Wenn

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Wenn sich die Eingangsschaltung.11 in einem, hohen Impedanzzustand befindet, ist es'■■wünschenswert,"-die. Leckverluste zwischen dem Anschluss 20 und der Leitung 43 sowie der Leitung 14 und ^jeglichem Bezugspotential auf ein Minimum zu verringern. Um diese Leckströme· von dem Anschluss 20 zu einem Bezugspotential zu verkleinern, wird das Trägermaterial der MOSi¹ET 40 und 41, d.h. der Träger 30 gemäss Hg. 2, elektrisch nicht angeschlossen, was durch die freiliegenden Klemmen 51 und 52 angedeutet wird. Gemäss Pig. 2 sind der Quell- und Senkenbereich 31 uncL 32 über gleichrichtende Grenzschichten elektrisch mit dem Träger 30 verbunden. Wenn der Träger 30 an ein Bezugspotential, angeschlossen wäre * entstände eine zusätzliche Leckstrecke bei irgendeiner an einem der beiden Bereiche anliegenden Spannung. Eine weitere mögliche Leckstrecke ergibt sich für die MOSi¹ET in der Eingangsschaltung 11 zwischen dem Anschluss 47 für die Quelle und dem Anschluss 42 für die Senke. Über diese Strecke könnte ein Strom entweder zu dem Kondensator 19 fliessen und dessen elektrische Ladung vergrössern oder von dem Kondensator 19 abfliessen und dessen elektrische Ladung verkleinern. Zur Verringerung dieser Leckverluste ist die eine Seite des Widerstandes 53 an den Verbindungspunkt der beiden MOSFET 40 und 41, d.h. an die Elektrode 45 des Quellbereichs des einen Transistors und die Elektrode 46 des Senkenbereichs des anderen Transistors angeschlossen. Die andere Seite des Widerstandes 53 ist an die Rückkopplungsstrecke 18 angeschlossen und empfängt darüber das Ausgangssignal. Es sei darauf hingewiesen, dass die nicht invertierende Polgeschaltung 15 mit der Verstärkung 1 ein Signal liefert, das im wesentlichen gleich der Amplitude der am Kondensator 19 liegenden Spannung ist. -Über diesen Anschluss wird somit eine SpannungSamplitude an den Anschluss 46 der Senke geliefert, die im wesentlichen gleich der

- 13 - Spannungsämplitude 909834/126 6

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Spannungsamplitude am Anschluss 20 des Kondensators 19 ist. Da daher die Spannung zwischen den Anschlüssen der Quelle und der Senke des MOSFET 41 im wesentlichen Null ist, bildet sich nur ein unbedeutender Leckstrom zwischen dem Anschluss 20 und dem Anschluss 46 des Senkenbereiches aus. Damit wird durch den beschriebenen Anschluss des Widerstandes 53 ein Leckstrom in der Eingangsschaltung 11 zwischen der Signalquelle . ^: 10 und dem Anschluss 20 des Kondensators unwesentlichen unterdrückt. . . ■ ". ".

Der Widerstandswert des Widerstandes 53 kannin der Grossen-Ordnung von-100 kOhm sein. Dieser Wert ist ausreichend gross, um an diesem Widerstand ein Signal derart entstehen zu las- · sen, wenn die MOSFET 40 und 41 im leitenden Zustand sind, dass ein Signal übertragen wird, um.eine bestimmte Spannung am Kondensator 19 aufzuprägen. Jedoch ist dieser Widerstandswert wesentlich kleiner als die elektrische Impedanz zwischen den Anschlüssen des Quell- und Senkenbereiches des MOSFET 41y wenn dieser im nicht leitenden Zustand ist. Der Widerstand ist auch klein im Vergleich mit der Impedanz des MOSFET 40, so dass die Signalquelle 10 praktisch von dem Anschluss 20 abgetrennt ist.

Die in der Eingangsschaltung 11 erzeugte Leckimpedanz kann. aus der Formel Rl χ H1/S2 errechnet werden, wobei Rl die Impedanz zwischen den Anschlüssen der Quelle und der Senke der nicht leitenden MOSFET 40 und 41 und R2 die Impedanz des Widerstandes 53 ist.: Da R2 um mehrere Grössenordnungen ' _: kleiner ist als Rl, entsteht eine extrem hohe Leckimpedanz zwischen der Signalquelle 10 und dem Anschluss 20. Typischerweise liegt Rl in der Grössenordnung von 10^ MegOhm. Mit einem Wert von 0,1 MegOhm für R2 (100 kOhm) ergibt sich für die Impedanz der Eingangsschaltung 11 zwischen der Leitung 43

- 14 - ...-"■ und

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und der Leitung 48 ein Wert von IO OOO 000 MegOhm aus nachfolgender Berechnung:
1 000 χ 1 000/0,1 = 10 000 000 000 000.

Eine dritte Quelle für Leckverluste in der Eingangsschaltung "11 liegt zwischen dem Anschluss 4-7 des Quellbereiches und der Gatterelektrode 50 des MOSfET 41 und der Signalquelle 13. Es sei daran erinnert, dass die Impedanz eines MOSFET ungefähr

gleich 10 MegOhm sein kann und daher keine wesentliche Leckstrecke für die Spannung an dem .Anschluss 20 bietet.

■ ι

Im Nachfolgenden wird die Verhinderung der Ableitung von gespeicherter Ladung vom Kondensator 19 an seine unmittelbare Umgebung anhand der Pig. 1 und 3 erörtert. Auf der isolierenden Scheibe 61 wird unmittelbar unterhalb des Kondensators 19 eine sogenannte Potential-Schutzebene in Form einer metallischen Schicht 60 vorgesehen. Der Kondensator 19 ist als Poly styrol- Wicke !kondensator dargestellt. Die Metallschicht 60 ist über eine Leitung 62 mit der Speicher-Bückkopplungsstrecke 18 verbunden» Daher wird das Potential der Metallschicht 60 auf einer Spannungsamplitude gehalten, die gleich dem Ausgangssignal der Folgeschaltung 50 mit der Verstärkung 1 und damit im wesentlichen gleich der gespeicherten Spannungsamplitude am Kondensator 19 ist. Bei der prakiäschen Ausführung der Schaltung mag eine geringe Potentialdifferenz zwischen der gespeicherten Spannungsamplitude'und der Amplitude des Ausgangssignals bestehen, die jedoch z.B. weniger als 1 Millivolt ist. Diese Verringerung der Potentialdifferenz in der Umgebung des Kondensators 19 reduziert die Leckverluste praktisch auf den wert Null.

Da trockene Luft ein sehr gut isolierendes Medium ist, wird der Kondensator 19 freiliegend über der Potentialplatte 60

- 15 - . ■ . , angeordnet 90-9834/1266

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angeordnet. Der Anschluss 20, an dem die gespeicherte Spannung liegt, ist leitend mit einem Anschlusstift 63 verbunden, der in geeigneter Weise auf einem hochqualitativen Isolationskörper 64 montiert ist. Der Isolationskörper64 ist mit Hilfe eines Bolzens 65». der durch die isolierende Scheibe 61 verläuft, auf der Eotehtialplatte;60 befestigt* Wie aus Fig. 3 hervorgeht, steht der Bolzen 65 mit einer zweiten Metallschicht 66 auf der Rückseite der isolierenden Platte 61 in Verbindung. Der Bolzen 65 erstreckt sich ein kurzes Stück in den Isolationskörper 64 und steht mit dem Anschlusstift 63 in keiner Verbindung. Die von dem Isolationskörper 64 bewirkte Leckimpedanz ist von minimalem Einfluss auf die gespeicherte Ladung, im Kondensator 19, da die Potentialplatte 60 im wesentlichen auf der Spannung des Anschlusses 20 gehalten wird. Auch sind die durch die freie Luft vom Kondensator 19 verlaufenden LeckstrÖme minimal, da sich der Kondensator in der unmittelbareh Mähe der schützenden Potentialplatte 60 befindet, die eine identische Spannung trägt. Während des Betriebs kann durch die Atmosphäre, durch Schmutz bezw. hohe Luftfeuchtigkeit u.s.w. die Oberfläche des rohrförmigen Kondensators 19 verunreinigt werden. Damit kann ein Leckstrom vom Anschluss 20 über die Endfläche 6? des Kondensators 19 und weiter über die zylindrische Oberfläche 68 zum geerdeten Anschluss 21 des Kondensators fliessen. Unter diesen umstanden kann der Kondensator 19 gegen die Potentialplatte 60 gedrückt werden, um die elektrische Spannungsdifferenz zwischen dem Anschluss 20 und irgendwelchen Leckquellen zu verringern. Der Kondensator 19 kann auch unbeabsichtigt gegen die isolierende Platte 61 gedrückt werden. Wenn die Metallplatte 60 weggelassen wird, dann berührt die Oberfläche 68 die isolierende Platte 61, welche ihrerseits eine zusätzliche Leckstrecke darstellt und damit das im Kondensator 19 gespeicherte Signal ungünstig beeinflusst. Durch eine Vergrößerung der Potentialplatte 60, so

- 16 - ' dass

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-.'■■. M29P-224

dass sie über den. Kondensator 19 hinausragt, können die Änderungen auf Grund von zufälligen Leckstrecken-, die die elektrische Ladung des Kondensators ungünstig "beeinflussen, erheblich -verringert werden. Die ^eitung 48 zwischen dem, Anschlusstift 63 und dem MOSi¹ET 41 wird frei verlaufend, ohne dass sie mit irgendeiner isolierenden Platte in Berührung steht, ausgeführt. JDas Trägermaterial des MOSI¹ET AJ. ist elektrisch mit dem Gehäuse 521 verbunden. Ferner sind die Leitungen A-6 und 50 des Quell- und Senkenanschlusses verhältnismässig lang gehalten, so dass das Gehäuse 52A in einem Abstand von der isolierenden Platte. 61 -angeordnet ist und keine Leckverbindungen entstehen. Der Anschluss 46 des Senkenbereiches steht über die gedruckte Leitung 69 mit dem Widerstand 53 in Verbindung, welcher seinerseits an die Potentialplatte 60 angeschlossen ist» Die verhältnismässig dichte Anordnung des Widerstandes 53 über der isolierenden Platte 61 verursacht keinen nennenswerten negativen Einfluss bezüglich einer Vergrösserung der Leckverluste des Kondensators 19. Die Potentialdifferenz zwischen dem Anschluss 20 des Kondensators 19 und seiner unmittelbaren Umgebung wird daher im wesentlichen auf einem sehr geringen, annähernd bei Null liegenden Wert gehalten, wodurch- die Leckverluste vom Anschluss 20 über das den Kondensator halternde isolierende Material erheblich verringert werden.

Eine dritte mögliche Leckstrecke verläuft über den Eingangsteil der Folge schaltung 15, welcher aus^ einer Gatterelektrode 70 des MOSFET 7I. in der Koppelschaltung 22 mit hoher Impedanz verläuft. Die hochimpedante Koppelschaltung 22 besteht aus einem MOSFET 71 und einem MOSFET 72, die eine ausgewogene hochimpedante Eingangsschaltung für den zweistufigen Differentialyerstärker 73 liefern. Die Eingangsimpedanz des MOSFET 71 über die Gatterelektrode 70 ergibt sich aus der

- 17 - Messung

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R
Messung mit einem Wert von etwa XQ MegOhm. Auf diese Weise ist der Leckverlust über die Gatterelektrode ungefähr gleich dem über einem sehr kleinen Kondensator. Es sei erneut hervorgehoben, dass der Kondensator 19 kontinuierlich mit der Gatterelektrode 20 derart verbunden ist, dass die Folgeschaltung 15 kontinuierlich mit einem Ausgangssignal beaufschlagt wird, das bezüglich J.er Amplitude direkt mit der gespeicherten Spannung in Beziehung steht.

Die hochimpedante Koppelschaltung 22 stellt eine differentielle Eingangsschaltung für- den zweistufigen Differentialverstärker 73 dar. Die Quellanschlüsse der MOSJ¹ET 71 und 72 sind über ein Potentiometer 74- miteinander verbunden, dessen Abgriff an eine Vorspannungsschaltung 75 angeschlossen ist und die Fullpunkteinstellung für die Folgeschaltung 15liefert. Die Vorspannungsschaltung 75 kann in bekannter Weise derart ausgeführt sein, dass sie für die zweistufigen Differentialverstärker verwendbar ist, die aus NPlT Transistoren 76, 77, 78 und 79 aufgebaut sind. Von einer bekannten Stromversorgung 80 aus wird über die Vorspannungsschaltung 75» die aus Spannungsteilern bestehen kann, die notwendige Versorgungsspannung zum Betrieb des zweistufigen Verstärkers 73 angelegt. Die Stromversorgung 80 kann Teil eines nicht dargestellten Schaltkreises sein, der die notwendige Energie für die gesamte in ffig. 1 dargestellte Anordnung liefert. Der zweistufige Differentialverstärker 73 liefert über die Leitung 81 zur Ausgangsschaltung 82 ein die gespeicherte Ladung im Kondensator 19 anzeigendes Signal. Die Schaltung 82 besteht aus in Emitterfolgeschaltung aufgebauten und parallelgeschalteten Transistoren 83 und 84. Die Transistoren 83 und 84 können gewünschtenfalIs durch einen einzigen Transistor ersetzt werden. Der Emitter des Transistors 84 ist über die Spannungswiderstände 85, 86 und 87 mit dem Bezugspotential·

- 18 '-. Masse

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Masse verbunden. Die Widerstände 86 und 87 "bilden eine Verstärkungsregelsehaltung, die über die Leitung 89 mit der Gatterelektrode 90 des MOSFET 72 verbunden ist. Der Widerstand 86 ist als Potentiometer dargestellt, so dass die Folgeschaltung 15 bei maximaler Eingangs amplitude auf die Verstärkung 1 eingestellt werden kann. Wenn sieb, das Signal an der Gatterelektrode 70 ändert„ liefert der zwei stufige Verstärker ein sieb, änderndes Signal über die Leitung 81, welches sodann über die Verstärkungsregelschaltung 88 zurückübertragen und über die Leitung 89 an die Gatterelektrode 90 des MOSFET 72 angelegt wird. Dadurch wird wiederum, der Differentialverstärker 73 derart abgestimmt, dass das Signal auf der Leitung 81 gleich der Amplitude des Eingangssigaals an derGatterelektrode 70 ist. Durch eine Überprüfung der Schaltungsverbindungen in dem Differentialverstärker 73 und der hochimpedanten Koppel schaltung 22 kann man erkennen, dass die Polarität des Signals auf der Leitung 81 der des Signals an der Gatterelektrode 70 folgt. Damit findet keine Inversion statt. Durch die Einstellung der Potentiometer 74- rand 86 kann die Einheitsverstärkung eingestellt und bei der Null-Eingangsamplitude sowie bei der maximalen Eingangsamplitude des Signals festgelegt werden, so dass die Verstärkung 1 im wesentlichen über den gesamten Amplitudenbereich der am Speicherkondensator 19 liegenden Spannung gegeben ist.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Eingangsschaltung 11 festgestellt wurde, können die Leckverluste eines MOSFET im wesentlichen dadurch reduziert werden, dass der Trägerkörper des Transistors freiliegt, d.h. im Potential bezüglich der übrigen Schaltung nicht festgelegt wird. Die Trägerkörper der MOSFET 71 und 72 sind über die Leitung 91 miteinander verbunden, jedoch nicht an die übrige Schaltung angeschlossen. Die Trägerkörper sind ferner elektrisch und thermisch mit den

- 19 - Gehäusen

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Gehäusen der MOSFECD, z.B. mit dem Gehäuse 52A des MOSI¹ET 41, verbunden. Es ist auch wünschenswert, einen guten themai-- - sehen Kontakt zwischen den Gehäusen der MOSFET 71 und 72 herzustellen, so dass die innere Betriebstemperatur der beiden MOSFET auf einem identischen Wert gehalten wird. ,Diese Anordnung stellt sicher, dass bei; einer Änderung der Umgebungstemperatur die Wirkung der beiden MQSFET in der Koppelschaltung 22 gleich ist und in der Folgeschaltung 15 die Verstärkung Λ über einen grossen- Temperaturbereich gewährleistet- ist.- Die Leitung.91 deutet schematisch diese gute thermische Verbindung an. Die Widerstände 85 und 92 in der Ausgangsschaltung 82 sind die Emitterwiderstände von in Emitterfolgeschaltung parallelgeschalteten Transistoren 84 und 83. Diese Widerstände sind mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 93 verbunden. Es ist wichtig, dass die Transistoren 83 und 84 auf derselben Temperatur gehalten werden, so dass das Stromteilungsverhältnis über den gesamten Betriebsbereich im wesentlichen konstant ist* Indem man für die beiden Widerstände 92 und 85 z.B. gleiche Widerstandswerte wählt,, kann die Stromteilung zwischen den beiden Transistoren im wesentlichen gleich eingestellt werden, so dass nicht der eine Transistor zuviel Strom zieht. Die Ausgangsschaltung wird durch einen Spannungsteiler vervollständigt, der aus den Widerständen 94 und 95 besteht, über welche eine Ausgangsspannung an die Leitung 96 und damit über die Anschlussklemme 97 an den Verbraucher 17 mit hoher Impedanz angelegt wird. Dieser Verbraucher 17 ist einseitig geerdet und kann aus einer auf eine Spannung ansprechende Einrichtung, z.B. zur Steuerung eines Prozesses, bestehen. Der Widerstand 98 verbindet die Leitung 96 mit der Speicher-Rückkopplungsstrecke 18.

- 20 - . Bei

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Bei bestimmten Situationen kann es wünschenswert sein, einen auf einen Strom ansprechenden Verbraucher 16 zu besitzen. Das eine Ende dieses Verbrauchers 16 ist mit einer positiven Spannungsquelle V+ verbunden. Das andere Ende des Verbrauchers 16 steht über einen StrOmbegrenzungswiderstand 101 mit den zusammengeschlossenen Kollektoren der Transistoren 83 und 84 in Verbindung. Die Stromversorgung des ausgangsseitigen Transistors erfolgt somit über den Verbraucher 16 mit einer Stromamplitude, die durch die Basisspannung auf der Leitung 81 und die parallel liegenden Emitterwiderstände der Transistoren 83 und 84 bestimmt'wird. Dieser Strom zeigt die Grosse der Spannungsamplitude am Speicherkondensator 19 ,an.

Wenn die Energieversorgung 80 und. die anderen nicht dargestellten, für den Betrieb der Schaltung notwendigen Energieversorgungen ausfallen, verhindert die vorausgehend erwähnte hohe Impedanz eine Entladung bezw. Änderung der gespeicherten Ladung des 'Speicherkondensatörs I9. Bei der Wiedereinschaltung der Energieversorgung verhindert diese hohe Impedanz auch, dass eine wesentliche Änderung der gespeicherten Energie auftritt. Die Wiedereinschaltung der Versorgungsenergie sollte derart erfolgen, dass keine positiven Signale über die Leitung 14 zugeführt werden, bevor nicht eine geeignete analoge .Signalamplitude an der Leitung 43 anliegt. Bei einem Energieausfall werden die Energieverluste vom 'Kondensator 19 an seine unmittelbare Umgebung grosser, da die metallische Potentialplatte 60 (Fig. 3) nicht mehr auf der Spannungsamplitude des Anschlusses 20 gehalten wird. Jedoch ist die Remanenz der Spannungsamplitude am Kondensator 19 nach wie vor sehr gut.

Wenn ein Systemzusammenbruch ausserhalb der dargestellten Schaltungseinrichtung auftritt, kann es wünschenswert sein,

- 21 - . . die -

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die Ladung des Kondensators 19 auf einen solchen Wert zu* ändern, dass das über die Leitung 96 oder,100 abgegebene Ausgangssignal einen vorher festgelegten Wert zur Weiterführung eines !Prozesses einnimmt. Zu diesem Zweck ist eine Sicherheit sschaltung 105 vorgesehen, die einen Schalter 106 umfasst, der die Bezugsquelle 107 für eine bestimmte Spannungsamplitude einschaltet« Die Sicherheitsschaltung 105 besteht aus einem veränderlichen Widerstand 108, der über ein niederohmiges Verbindungsglied 109 mit dem Anschluss 20 verbunden -ist. Während dem normalen Betrieb des Systems ist das Verbindungsglied 109 geöffnet. Bei der Feststellung eines Aus- . falls wird das Verbindungsglied 109 geschlossen, und zwar entweder von Hand oder automatisch/Die andere Seite der Schaltung 105 enthält ein Verbindungsglied 110, das den Anschluss 20 über die Impedanz 108 mit der Leitung' 62 verbindet. Durch die Einstellung der Grosse der Impedanz 108 kann die Entlade- oder Ladezeit des Kondensators 19 gesteuert werden. Diese Zeitkonstante kann in einem zu steuernden Prozess von Wichtigkeit sein, um sicherzustellen, dass keine zu rasche Änderung des Prozesses erfolgt. In diesem Fall ist die Leitung 62 über einen Schalter 106 mit der Anschlussklemme 111. verbunden und wird auf dem durch die Bezugsquelle 107 bestimmten Potential gehalten. Diese Bezugsquelle 107 kann aus einer Batterie oder einer anderen Einrichtung zur Festlegung eines bestimmten Bezugspotentials bestehen. Daraus ergibt sich, dass sich das Potential des Anschlusses 20 langsam auf das von der Bezugsquelle 107 angelegte Potential ändert. Bei der Wiederherstellung der normalen Betriebsweise werden die Verbindungsglieder 109 und 110 geöffnet, wobei der Kondensator 19 auf der vorher festgelegten Spannung liegenbleibt. Wenn diese bestimmte Spannung im Steuersystem aufgezeichnet wird, kann dieses derart gesteuert werden, dass die Signalquelle 10 für das analoge Signal über die Eingangsschaltung

- 22 - 11

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11 Signale anlegt, und die Spannungsamplitude am Kondensator 19 mit einer bestimmten Änderungsgeschwindigkeit ändert, um die optimalen Betriebsbedingungen des zu steuernden Prozesses wiederherzustellen. .

-23- Pat ent angprüche

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Claims (1)

1. PATENTANWALT 1 Ω Π / O>ί-7

   • I Cj U H-O L 7 "

   DIPL-ING. LEO FLEUCHAUS

   3LH

   β Mönchen 7u 31. Jan.1969

   Melchlontraße 42

   Mein Ztlchtn: M29P-224"

   Pat ent ansprüch

   1. Analogspeicher-Verstärkersystem, dadurch ge k e η η - w zeichnet, dass ein einseitig an einem Bezugspotential liegendes kapazitives Element (19) niit seinem anderen Anschluss (20) mit einer Feldeffekt-Halbleiteranordnung in Verbindung steht, dass ein nicht ihvertie-

   - render Verstärker (15) niit der Verstärkung -1 an die Feldeffekt-Halbleiteranordnung angeschlossen ist und ein Ausgangssignal liefert, das die am kapazitiven Element liegende Spannung anzeigt, dass eine Potentialeinrichtung (60) in einem Abstand neben dem kapazitiven «-»-Element- derart angeordnet ist, dass diese zwischen dem kapazitiven Element und einer Bezugsspannung liegt, und dass ein neben dem Anschluss (20) befindlicher Teil der Potentialeinrichtung mit dem Verstärker (IJ?) verbunden ist und die Potentialdifferenz zwischen dem Anschluss und seiner Umgebung erniedrigt.

   2. Analogspeicher-Verstärkersystem mit einem kapazitiven SpeicheieLement, dadurch ge k e η nz e i c h η et, dass Gattereinrichtungen vorhanden sind, über welche ein analoges, in dem kapazitiven Speicherelement zu speicherndes Eingangssignal empfangen wird, dass diese

   '- 24- - Gattereinrichtungen

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   Gattereinrichtungen aus einer ersten und zweiten Feldeffekt-Halbleiteranordnung bestellen, die je zwei Signalwegelektroden und eine Gatterelektrode aufweisen, von denen die eine Signalwegelektrode der ersten Halbleiteranordnung als Eingangsklemme dient und die eine Signalwegelektrode der zweiten Halbleiteranordnung mit dem Anschluss des kapazitiven Spdcherelementes verbunden ist, und von denen die anderen Signalwegelektroden zur Vervollständigung des Schaltkreises zwischen der Eingangsklemme und dem Anschluss des kapazitiven Speicherelementes miteinander verbunden sind, dass die Gattereinrichtungen mit den Gatterelektroden verbunden sind und die Halbleiteranordnungen in den leitenden bezw. nicht leitenden Zustand schalten, um wahlweise ein analoges Eingangssignal von der Eingangsquelle an den Anschluss-des Speicherelementes zu übertragen, und dass eine ausgangsπextige Schaltung vorhanden ist, die eine dritte Feldeffekt-Halbleiteranordnung enthält", deren Gatterelektrode mit dem Anschluss zum Speicherelement verbunden ist, so dass die dritte Feldeffekt-Halbleiteranordnung auf ein im kapazitiven Speicherelement gespeichertes Signal anspricht und die ausgangsseitige Schaltung derart ab-stimmt, dass sie ein den gespeicherten Signalwert kennzeichnendes Signal liefert.

   Analogspeicher-Yerstärkersystem nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, dass weitere elektrische Schalteinriehtungen zwischen die erste und zweite FeIdeffekt-Halbleiteranprdnung geschaltet sind und wirksam werden,· wenn.die zweite Feldeffekt-Halbleiteranordnung nicht leitend ist, um ein Potential aufzubauen, das in einem bestimmten Verhältnis zu dem an dem kapazitiven Speicherelement liegenden Spannungswert steht.

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   4. Analogspeicher-Verstärkersystem nach, den Ansprüchen. 2 und 3, dadurch, g e.k e η n ζ e lehne t, dass die ausgangsseitigen Sehaltungseinrichtungen einen Verstärker mit der Verstärkung 1 umfassen, der die ,dritte FeIdeffekt-Halbleiteranordnung als eingangs^eiligen TeAl enthält und ausgangsseitig über eine hohe Impedanz mit den Gattereinrichtungen derart verbunden ist, dass, wenn die ersten und zweiten Feldeffekt-Halbleiteranordnungen Strom führen, der zwischen der Eingangsklemme und dem Anschluss des SpeicheoELementes wirksame Impedanzwert wesentlich kleiner ist als der Impedanzwert

   . der hohen Impedanz, so dass der ausgangsseitige Teil * des Verstärkers im wesentlichen von den Gattereinrichtungen abgeschaltet ist, und dass, wenn die erste und zweite Feldeffekt-Hklbleiteranordnung nicht leitend ist, der elektrische Impedanzwert der ersten und zweiten Feldeffekt-Halbleiteranordnung zwischen der Eingangsklemme und dem Anschluss des Speicherelementes wesentlich grosser ist als der Impedanzwert der hohen Impedanz, so dass das Ausgangssignal zu den Gattereirichtungen übertragen wird.

   5. Analogspeicher-Verstärkersystem, dadurch g e k e η η zeichnet, dass ein Isolierkörper (64) mit einem

   , elektrisch leitenden Anschlusstift (65) versehen ist, an dem der andere Anschluss (20) eines mit seinem einen Anschluss (21) an einem Bezugspotential liegenden, kapazitivaiSpeicherelements (19) angeschlossen ist, dass die mit einer Eingangsklemme (14) versehene, hochimpedante Eingangsschaltung (11) mit der Ausgangsklemme (48) an den Anschlusstift (63) angeschlossen ist und im nicht leitenden Zustand einen hohen Impedanzxiert aufweist, dass ein ausgangsseitiger Signalverstärker (15)

   - 26 - hoher

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   hoher Eingangs impedanz und einer Sp annungs verstärkung von im wesentlichen 1 mit seiner Eingangsklemme an den Isolierkörper angeschlossen ist und den Verbraucher mit einem Ausgangssignal versorgt, dass ein Widerstand 53 einerseits mit der hochimpedanten Eingangsschaltung und andererseits mit der Ausgangsschaltung des ausgangsseitigen Verstärkers verbunden ist, dass die hochimpedante Eingangsschaltung von einer Signalquelle (13) derart gesteuert wird, dass wahlweise Signale zu dem Anschlussstift (63) übertragen werden, und dass eine Potentialeinrichtung mit dem Isolierkörper verbunden ist und sich unter dem kapazitiven Speicherelement erstreckt, wobei "' diese Potentialeinrichtung mit dem Ausgang des ausgangs-' seitigen Verstärkers verbunden, auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das das kapazitive Speicherelement (19) gegen Leckverluste schützt.

   6. Analogspeicher-Verstärkersystem nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t, dass die Potentialeinrichtung aus einer dünnen Metallschicht (60) besteht p-die auf einer isolierenden Platte (61) angebracht, mit einer zweiten metallischen Schicht (66) auf der gegenüberliegenden Seite der isolierenden Platte verbunden ist.

   7. Analogspeicher-Verstärkersystem nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch g e k e-.n η ζ e ic h η e t, dass sich ein leitender Bolzen (65) durch die isolierende Platte erstreckt und den Isolierkörper an dieser befestigt, wobei der Bolzen kurz vor dem Anschlusstift (63) endet.

   8. Analogspeicher-Verstärkersystem nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennze ichne t, dass sich

   - 27 - die

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   die Metallschichten (60, 66) über" die gesamte Länge des kapazitiven Speicherelementes erstrecken und in einem Abstand von diesem verlaufen. .

   9- Analogspeicher-Verstärkersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 "bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgangsseit£ge Verstärker und die Eingangsschaltung Feldeffekt-Halbleiteranordnungen (40, 41, 71 und 72) umfassen, die hohe Impedanzwerte aufweisen.

   10. Analogspeicher-Verstärkersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 "bis 9, dadurch ge k e η η ζ e i c h η e t, dass die Eingangsschaltung (2) Feldeffekt-Halb-Ieiteranordnungen (40, 41) umfasst, deren Gatterelektroden (49, 50) an die eingangsseitige Signalquelle angeschlossen sind, und dass der Widerstand (53) am Verbindungspunkt der hintereinandergeschalteten Halbleiteranordnungen angeschlossen ist.

   11. Analogspeicher-Verstärkersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 "bis 10, dadurch g e k e η η ζ e ich-η et, dass der ausgangsseitige Verstärker aus einem nicht invertierenden Verstärker mit der Verstärkung 1 besteht und aus zwei FoIgeschaltungen aufgebaut ist, wobei die beiden Feldeffekt-Halbleiteranordnungen (71» 72) eine differentiale, eingangsseitige Koppelschaltung (22) bilden, wobei die Gatterelektrode (70) der einen Halbleiteranordnung mit dem Anschlusstift (6J) verbun-

   ' den ist. '"""·

   12. Analogspeicher-Verstärkersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 11, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, dass der Anschlusstift mit dem Bezugspotential

   - 28 - '-.■'■'-' (107)

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   (107) über eine verändern ehe Impedanz (108) verbunden ist. · -■■■-■■-...-

   13. Analogspeicher-Verstärkersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 12, dadurch-, _;g e k en η ζ e i c h net, dass die Irägerkörper der Feldeffekt-Halbleiteranordnungen freiliegen und elektrisch gegen die übrigen Teile der Schaltung isoliert sind.

   Analogspeicher-Verstärkersystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis !J, dadurch g e k e" η η ζ e i c h net, dass jegliche Leckstrecke zwischen dem Anschlussstift über den hochimpedanten Verstärker zu dem Bezugs-

   potential zumindest eine Impedanz von 10 MegOhm aufweist.

   - 29 ■-.

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