(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО(54) ANALOG STORAGE DEVICE
Изобретение относитс к вычислитель ной технике и предназначено дл использовани в аналого-41ифровых преобразова- тел к. Известны устройства выборки - хранени , содержащие входной дифференциальный усилитель, выход которого через ключ соединен .с емкостью пам ти и входом выходного усилител Щ. Недостатком таких устройств вл етс больша погрешность запоминани , котора св зана с неидеальностью входного усилител . Сюда вход т конечность коэффициента усилени , конечность коэффициента ослаблени синфазных входных напр жений, наличие температурного и временного дрейфа напр жени смещени . Известно аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной усилитель , неинвертирующий вход которого соответственно через первый и второй ключи соединен со входом и выходом устройства, а выход входного усилител через третий ключ подключен к запоми- нающему элементу и выходному усилителю , выход которого подключен к выходу устройства 2. Недостатком указанного уст1эойства . вл ечхз его низка точность, .что . зано с конечностью коэффициентов усилени входного усилител К1 и выходного усилител К2, а также наличием цепи обратной св зи, вли ние которой можно учесть с помощью коэффициентов передачи по цепи обратной св зи А , равного отношению резисторов обратной св зи R 1, посредством которотч инверфнрующий вход выходного силител Соединен с выходом вхЪднб1Х, и R 2, соедин к)щим выход устройств инвертирующим входом выходного усиител Яд :;тг к моменту окончани режима выборки входное напр жение будет равно напр жение на запоминающем элементе Uc-Uoe TT В режиме хранени это напр жение вл етс задающим к выкоаное напр жеHtte V)(оирец,еп11тс из выражени . -у «и ,. Л гвы% ОЙА (+ К1- )(-t- К2 Погрешность устройства сГ опреце л етс выражениемOUX аык. Эта погрешность минимальна при Р 0. В этом случае она равна -кА:г Как видно из прибеденных выражений ЧЬЧНоеть йЭВестйо го устройства опреде- л етс произведением коэффициентов пер дачи входного и выходного усилителей. В лучшем случае погрешность передачи устройства сГ обратно пропорциональна этому произведению. Целью предлагаемого изобретени в л етс повышениеточности устройства Поставленна цель достигаетс тем, что устройство содержит повторитель напр жени , вход которого подключен к запомиН(ающему элементу, а выход - к инвертирующему входу входного усилите л и к неинвертирующему входу и общей шине выходного усилител , инвертирующий вход которого соединен с выходом входного усилител . Такое построение устройства обеспечивает меньшую погрешность передачи, так как в данном случае выходной сигнал выходного усилител накладываетс на напр жение запоминающего элемента т. е. выходной сигнал собственно выход ного усилител значительно меньше в предлагаемой схеме, чем у известной, а следовательно, меньше и входной сигнал , с наличием которюго св зана погрешность передачи. На чертеже представлена блок-схема предложенного устройства. Схема содержит первый ключ 1 и тр тий ключ 2, через первый из которых вход устройства св ;Эан с неинвертирую ШЙ1Й ЖШЬКГ ВХддногЧ) усилител 3, а че рез второй - выход этого усилител св зан с повторителем 4 напр жени и запоминающим элементом 5. Через второ ключ б неинвертирующий вход входного усилител св зан с выходом устройства который одновременно вл етс выходом выходного усилител 7. Устройство работает следующим обр зом. ,v ... .; , 9 8« режиме выборки ключи 1,. 2 замкнуты и сигнал, поступающий на вход устройства , поступает также и на неинвертирую- щий вход входного усилител 3, который через ключ 2 и повторитель 4 напр жени охвач&н бтрицательной обратной св зью. При этом, в установившемс режиме напр жение на инвертирующем входе входного усилител 3 с точностью определ емой неидеальностьй его параметров повтор ет входное.. Поскольку напр жение на выходе повторител 4 напр жени равно напр жению на его входе, то напр жение на запоминающем элементе 5 тоже повтор ет напр жение, поступающее на вход устройства. Напр жение на выходе устройства: в режиме выборки не существенно. В момент Окончани режима выборки напр жение на входе устройства достигнет ка кого-то значени Ug , ключи 1, 2 размыкаютс , а ключ 6 замыкаетс . Устройство переходит в режим хранени . Напр жение на запоминающем элементе перестанет отслеживать сигнал поступающий на вход устройства . Если пренебречь разр дом конденсатора - запоминающего элемента, конечностью полосы пропускани и скорости нарастани входного усилител 3 и повторител напр жени 4, то напр жение на инвертирующем входе входного усилител 3, на неинвертирующем входе и общей шине выходного усилител 7 будет равно напр жению на емкости 5. ..ЙГ л Здесь К1 - коэффициент усилени входного усилител , а ди - напр жение, вызванное наличием напр жени смещеВИЯ входного усилител и конечным значением коэффициента синфазных входных напр жений. Поскольку выход входного усилител соединен с инверти1эующим входом выходного усилител , то н инвертирующий вход входного усилител вл етс инвертирую- щим входом дл всего устройства. Таким образом, в режиме хранени все устройство через второй ключ 6 ох- вачен отрицательной обратной св зью. В установившемс режиме напр жение на выходе схемы будетравно -i-t-Ki-bK-j-Ka G /|-УКЛ-К.г кл(/|+ка.) 06) ( 2) к 2 - коэффициент усилени выходйого усилител . Погрешность устройства будет onpe дел тьс выражением об амк Cl+K.MC -M-Ka) Следовательно, в предлагаемом устройстве практически полнос1 ью компенсируютс погрешности, вызванные напр жением смещени и конечностью коэффициента осла лени входных синфазных напр жений, а погрешность вызванна конечностью коэф фициентов усилени усилителей в число раз, равное коэффициенту усилени входного усилител , меньше , чем у известно го устройства. Предложенное устройство выборКихранени имеет значительно меньшую по грешность передачи, что позвол ет испол зовать выходной усилитель с коэффициентом усилени близким к единице, а следовательно, с широкой полосой пропускани . Кроме того, в предложенном устройстве меньше зависимость погрешности от нестабильности коэффициента усилени и больше врем хранени , так как запомйнавэща с емкость разр жаетс через третий ключ и повторитель напр жени . Формула нэобретени Аналоговое запоминающее устройство, содержащее вкодной усилитель, неинвертирующий вход которого соответственно через первый и второй ключи соединен со входом и выходом устройства, а выход входного усилител через третий подключен к запоминающему элементу и выходному усилителю, выход которого подключен к выходу устройства, отличавэщеес тем, что, с целью повышени точности устройства, оно содержит повторитель напр жени , вход которого подключен к запоминающему элементу, а выход - к инвартирующему входу входного усилител и к неинвертирующему входу и общей шине выходного усилител , инвертирующий вход которого соединен с выходом входного усилител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии № 1213457, кл. Н 03 Т Н 4, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 482815, кл. G 11 С, 27/00, 1976 (прототип).The invention relates to computing technology and is intended for use in analog-to-digital converters to. Sampling-storage devices are known that contain an input differential amplifier, the output of which is connected through a key with a memory capacitance and an input of the output amplifier Sch. There is a large memory error associated with the imperfection of the input amplifier. This includes the finiteness of the gain factor, the finiteness of the attenuation coefficient of the in-phase input voltages, the presence of temperature and temporal drift of the bias voltage. There is an analog storage device containing an input amplifier, the non-inverting input of which is connected to the input and output of the device through the first and second keys, respectively, and the input of the input amplifier through the third switch to the storage element and output amplifier of which is connected to the output of the device 2. The disadvantage of the specified device. owchchhz its low accuracy. what. It is related to the finite gains of the input amplifier K1 and output amplifier K2, as well as the presence of a feedback circuit, the effect of which can be taken into account with the aid of transmission coefficients over the feedback circuit A, equal to the ratio of feedback resistors R 1, through which the inverting input output silitel Connected to the output of ihdnb1kh, and R 2, connecting the output of the inverter input of the output amplifier Poison to the output of devices:; tg by the time the sampling mode ends the input voltage will be equal to the voltage on the storage element Uc-Uoe TT In storage mode, this voltage is set to the output voltage of the Htte V) (oireets, ep11ts from the expression. -Y "and,.% OyA (+ K1-) (-t-k2) The accuracy of the device cG is fixed This error is minimal at R0. In this case, it is equal to -kA: g As can be seen from the approximate expressions of the device, it is determined by the product of the transmission coefficients of the input and output amplifiers. At best, the transmission error of the device sG inversely proportional to this work. The purpose of the present invention is to improve the device’s accuracy. The goal is achieved in that the device contains a voltage repeater, the input of which is connected to a memory (the output element, and the output to the inverting input of the input amplifier and to the noninverting input and the common bus of the output amplifier that inverts the input which is connected to the output of the input amplifier. Such a construction of the device provides a lower transmission error, since in this case the output signal of the output amplifier is superimposed on the storage element, i.e., the output signal of the output amplifier itself is much smaller in the proposed circuit than in the known, and therefore, the input signal, which is associated with transmission error, is smaller. The drawing shows the block diagram of the proposed device. contains the first key 1 and the third key 2, through the first of which the input of the device is St; Ean with non-inverting SJ1JWHKG VHddogN) amplifier 3, and through the second - the output of this amplifier is connected with the voltage follower 4 and the storage element 5. Through The second key is the non-inverting input of the input amplifier connected to the output of the device which is also the output of the output amplifier 7. The device operates as follows. , v ...; , 9 8 "mode selection keys 1 ,. 2 are closed and the signal arriving at the input of the device is also fed to the non-inverting input of input amplifier 3, which, via switch 2 and repeater 4, covers the voltage & negative feedback. In this case, in the steady-state voltage on the inverting input of the input amplifier 3 with the accuracy of the imperfection of its parameters repeats the input .. Since the voltage on the output of the repeater 4 voltage is equal to the voltage on its input, the voltage on the storage element 5 is also repeats the voltage input to the device. The output voltage of the device: in the sampling mode is not significant. At the time of the end of the sampling mode, the voltage at the input of the device reaches some Ug value, the keys 1, 2 open, and the key 6 closes. The device goes into storage mode. The voltage on the memory element will no longer track the signal entering the device. If the capacitor of the storage element, the bandwidth and the slew rate of the input amplifier 3 and the voltage follower 4 are neglected, then the voltage on the inverting input of the input amplifier 3, on the non-inverting input and the common bus of the output amplifier 7 will be equal to the voltage on the capacitor 5 ... YGL Here K1 is the gain of the input amplifier, and the voltage is the voltage caused by the presence of the bias voltage of the input amplifier and the final value of the coefficient of the common-mode input voltage. Since the output of the input amplifier is connected to the inverting input of the output amplifier, the inverting input of the input amplifier is the inverting input for the entire device. Thus, in the storage mode, the entire device through the second key 6 is covered with negative feedback. In the steady-state mode, the voltage at the output of the circuit will be equal to -i-t-Ki-bK-j-Ka G /| -UKL -K.g Kl (/ | + ka.) 06) (2) to 2 - the gain of the output amplifier. The error of the device will be onpe made by the expression about amk Cl + K.MC -M-Ka) Therefore, the proposed device almost completely compensates for the errors caused by the bias voltage and finiteness of the input common-mode voltage coefficient, and the error caused by the finite coefficients the amplifiers are multiplied by a factor equal to the gain of the input amplifier, which is less than that of the known device. The proposed Pickups selection device has a much smaller transmission error, which allows the use of an output amplifier with a gain factor close to unity and, therefore, with a wide bandwidth. In addition, in the proposed device, the dependence of the error on the instability of the gain factor is less and the storage time is longer, since memory is discharged from the capacitor through the third key and the voltage follower. Analog memory device containing an in-code amplifier, the non-inverting input of which is connected via the first and second keys to the input and output of the device, respectively, and the output of the input amplifier through the third is connected to the storage element and the output amplifier whose output is connected to the output of the device, distinguished by that, in order to increase the accuracy of the device, it contains a voltage follower, the input of which is connected to the storage element and the output to the enabling input of the input amplifier and to the non-inverting input and the common bus of the output amplifier, the inverting input of which is connected to the output of the input amplifier. Sources of information taken into account in the examination 1. England patent No. 1213457, cl. H 03 T H 4, 1975. 2. USSR author's certificate No. 482815, cl. G 11 C, 27/00, 1976 (prototype).