SU841055A1

SU841055A1 - Analogue storage device

Info

Publication number: SU841055A1
Application number: SU792741152A
Authority: SU
Inventors: Сергей Михайлович Крылов
Original assignee: Krylov Sergej M
Priority date: 1979-03-27
Filing date: 1979-03-27
Publication date: 1981-06-23

Description

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО(54) ANALOG STORAGE DEVICE

1one

Изобретение предназначено дл запоминани , хранени и предварительной обработки выборок аналоговых сигналов в аналоговых и аналого-цифровых системах обработки данных. Ввиду пониженных требований к точности изготовлени компонентов, устройство может быть реализовано в интегральном исполнении.The invention is intended to store, store and pre-process samples of analog signals in analog and analog-digital data processing systems. Due to the reduced accuracy requirements for the manufacture of components, the device can be implemented in an integrated design.

Известно аналоговое запоминающее устройство , содержащее усилитель посто нного тока, запоминающие чейки, катодный повторитель, ключи .).An analog memory device containing a DC amplifier, memory cells, a cathode repeater, and keys is known.).

Недостатком устройства вл етс ограниченные функциональные возможности, т.е. оно не может хранить одновременно несколько выборок.The drawback of the device is limited functionality, i.e. it cannot store multiple samples at once.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс аналоговое запоминающее устройство, особенностью которого вл етс независимость точности его работы от точности используемых пассивных компонентов и от напр жени смещени нул рперационного усилител 2.The closest in technical essence to the present invention is an analog storage device, a feature of which is the independence of its accuracy from the accuracy of the used passive components and from the bias voltage of the numerical amplifier 2.

Однако применение такого устройства в системах обработки данных малоэффективно ввиду того, что задачи обработки данных часто требуют одновременного хранени целой серии выборок аналогового сигнала . В известном устройстве задача одновременного хранени нескольких выборок аналового сигнала не решена. Обычным схемотехническим решением в таком случае вл етс использование нескольких аналоговых запоминающих устройств, т.е. нескольких операционных усилителей с запоминающими конденсаторами, ключами, повторител ми и пассивными компонентами. Крометого , считывание уровн выходного напр жени в известном устройстве осуществл етс непосредственно с выхода инвертирующего операционного усилител . Поэтому при выполнении операции считывани операционный усилитель посто нно зан т и неможет использоватьс дл других целей ( например, дл записи уровн аналогового сигнала в чейку). Таким образом, снижаетс эффективность использовани имеющихс элементов и суммарное быстродействие устройства .However, the use of such a device in data processing systems is ineffective due to the fact that data processing tasks often require the simultaneous storage of a whole series of samples of an analog signal. In the known device, the task of simultaneously storing several samples of the analog signal is not solved. A typical circuit solution in this case is the use of several analog storage devices, i.e. several operational amplifiers with memory capacitors, switches, repeaters, and passive components. In addition, the reading of the output voltage level in a known device is carried out directly from the output of the inverting operational amplifier. Therefore, when performing a read operation, the operational amplifier is permanently occupied and cannot be used for other purposes (for example, to record the level of an analog signal in a cell). Thus, the efficiency of using existing elements and the overall speed of the device are reduced.

Цель изобретени - расщирение функциональных возможностей устройства за счет осуществлени операций сложени и вычитани сигналов. Поставленна цель достигаетс тем, что в известное аналоговое запоминающее устройство , введены дополнительные ключи, накопительные элементы, например конденсаторы , повторители напр жени и пассивные элементы, например резисторы, причем входы дополнительных повторителей напр жени соединены с одними из обкладок дополнительных конденсаторов, другие обкладки которых подключены к шине нулевого потенциала, выход каждого дополнительного повторител напр жени соединен через последовательно включенные дополнительный резистор и первьш дополнительный ключ с входом операционного усилител , выход которого через вторые дополнительные ключи соединен с входами дополнительных повторителей напр жени , выходы которых через третьи дополнительные ключи соединены с выходом второго ключа, другой вывод второго резистора через четвертый дополнительный ключ соединен с входом операционного усилител . На чертеже изображена функциональна 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 напр жени 13, накопительный элемент, например конденсатор 14, второй пассивный элемент, например резистор 15, дополнительные накопител.ьные элементы, например конденсаторы 16 и 17, дополнительные повторители 18 и 19 напр жени , ;5,ополнительные пассивные элементы , например резисторы 20 и 21, щину 22 нулевого потенциала. Устройство работает следующим образом. При записи напр жени UB , поступающего на вход устройства, замыкаютс ключ 2 и пара ключей из групп 5-7 и 1, 8 и 9, элеменсоответствующа накопительному ту, в который производитс запись. Например , если запись производитс на конденсатор 14 и повторитель 13, то замыкаетс ключ 5, а ключ 1 переводитс в верхнее положение, как- показано на чертеже. По окончании переходного процесса в схеме ключ 1 переводитс в нейтральное, разомкнутое поло:4 ение. Считывание записанного на конденсатор 14 напр жени , осуществл етс как непосредственно с выхода повторител 13 напр жени . («Вых. 1), так и через операционный усилитель 4. При этом КЛЮЧ 2 размыкаетс , ключ 5 замыкаетс , а ключ 1 переводитс в нижнее положение. По окончании переходного процесса на выходе операцис)нного усилител 4 устанавливаетс напр жение, равное . независ щее ни от точности изготовлени пассивных элементов 15 и 3 (например, резисторов), ни от напр жени смещени нул операционного усилител 4. Это напр жение, в свою очередь, может быть записано в любой из конденсаторов 16 и 17. Например, если запись производитс на конденсатор 17, то ключ 1 переводитс в нейтральное, разомкнутое положение, и замыкаютс ключи 8 и 10 (ключ 7 разомкнут). На выходе повторител 19 уста«авливаетс напр жение, равное UBX- После этого ключи 5, 8 и 10 размыкаютс и операционный усилитель 4 может использоватьс дл выполнени других операций, например - дл записи на кон денсаторы 14 и 16 новых значений напр жени и Считывание напр жени Иах, запомненного на конденсаторе 17, осуществл етс с выхода повторител 19, обозначенного «Вых.п. Устройство позвол ет также суммировать (вычитать) напр жени , хран щиес на конденсаторах 14, 16 и 17. Например , пусть на конденсаторе 14 в первом цикле записи записано напр жение U,4 -Ue)(I+-JJ где RIS -сопротивление пассивного элемента 15; Rs -сопротивление пассивного элемента 3; Uji M-напр жение на выходе устройства в момент записи; см - напр жение смещени нул операционного усилител 4, На конденсаторе 16 во втором цикле записи записано напр жение Ui6 -Uax3 + Есм(1 + рд j -сопротивление пассивного элемента 20, у -напр жение на входе устройства, в момент записи. При суммировании напр жений Uu замыкаютс ключи 5 и 6, а ключ 1 переводитс в нижнее поло) (ключ 2 разомкнут ). При этом на выходе операционного усилител 4 формируетс напр жение г, rirRi , р ti , К + R J , + + Ris -f Есм(1 +-1 +-) U ьх,ц + bt, Rj Rb т.е. ощибка суммы напр жений UBX и UBXI не зависит от точности изготовлени и соотношени сопротивлений , Rjo и имеет величину, равную Нем- Современные интегральные операционные усилители Ef, 3-5 мВ при полном размахе выход ного напр жени пор дка 10В, Ошибка от среднего значени 5 В в этом случае не превысит 0,06-0,1%, что вполне приемЛемо дл многих практических приложений.The purpose of the invention is to extend the functionality of the device by performing the operations of addition and subtraction of signals. The goal is achieved by introducing additional keys, accumulative elements, such as capacitors, voltage followers and passive elements, such as resistors, to the known analog storage device, the inputs of additional voltage followers being connected to one of the additional capacitor plates, the other plates of which are connected to the bus of zero potential, the output of each additional voltage follower is connected through a series-connected additional resistor and ne An additional key is connected to the input of an operational amplifier, the output of which is connected via the second additional switches to the inputs of additional voltage repeaters, the outputs of which are connected to the output of the second switch via the third additional switches, the second output terminal of the second resistor is connected to the input of the operational amplifier. The drawing shows a functional diagram of the proposed device. The device contains switches 1 and 2, the first passive element, for example, resistor 3, operational amplifier 4, first additional switches 5-7, second additional switches 8 and 9, third additional switches 10-12, voltage follower 13, accumulative element, for example a capacitor 14, a second passive element, such as a resistor 15, additional storage elements, such as capacitors 16 and 17, additional voltage followers 18 and 19,; 5, additional passive elements, such as resistors 20 and 21, a zero potential terminal 22. The device works as follows. When recording the voltage UB, which enters the device, closes the key 2 and a pair of keys from groups 5-7 and 1, 8 and 9, which correspond to the accumulative one to which the recording is made. For example, if the recording is made to the capacitor 14 and the repeater 13, the key 5 is closed, and the key 1 is moved to the upper position, as shown in the drawing. At the end of the transition process in the scheme, the key 1 is converted to a neutral, open position: 4. The reading of the voltage written to capacitor 14 is carried out as directly from the output of the voltage follower 13. (Ex. 1), and through the operational amplifier 4. In this case, KEY 2 opens, the key 5 closes, and the key 1 is moved to the lower position. At the end of the transient process, the output of the opamped amplifier 4 is set to a voltage equal to. independent of the accuracy of the manufacture of passive elements 15 and 3 (for example, resistors) or the bias voltage of zero of operational amplifier 4. This voltage, in turn, can be written to any of the capacitors 16 and 17. For example, if is produced on the capacitor 17, the key 1 is transferred to the neutral, open position, and the keys 8 and 10 are closed (the key 7 is open). The output of the repeater 19 is set to a voltage equal to UBX. After this, the keys 5, 8 and 10 are opened and the operational amplifier 4 can be used to perform other operations, for example, to write to the capacitors 14 and 16 new voltage values and Read voltage Jax, stored on the capacitor 17, is carried out from the output of the repeater 19, labeled "Ex. The device also allows you to sum up (subtract) the voltages stored on capacitors 14, 16 and 17. For example, suppose that voltage U, 4 -Ue is recorded on capacitor 14 in the first recording cycle (I + -JJ where RIS is the resistance of the passive element 15; Rs is the resistance of the passive element 3; Uji M is the voltage at the output of the device at the time of recording; cm - zero bias voltage of the operational amplifier 4, The voltage Ui6 -Uax3 + Есм (1 + рd) is recorded on the capacitor 16 in the second recording cycle j is the resistance of the passive element 20, y is the voltage at the input of the device, at the time of recording When summing the voltages Uu, the keys 5 and 6 are closed, and the key 1 is transferred to the lower polo) (the key 2 is open). At the output of the operational amplifier 4, the voltage r, rirRi, p ti, K + RJ, + + Ris is formed -f Esm (1 + -1 + -) Ux, q + bt, Rj Rb, i.e., the error of the sum of the voltages UBX and UBXI does not depend on the manufacturing accuracy and the ratio of resistances, Rjo and has a value equal to Him operational amplifiers Ef, 3-5 mV with a full swing of the output voltage of the order of 10V, the error from the average value of 5 V in this case will not exceed 0.06-0.1%, which is quite iemLemo for many practical applications.

Claims

Claim

An analog storage device containing a main storage element, for example, a capacitor, one lining of which is connected to the input of the main voltage follower and one of the outputs of the first key, an operational amplifier, the output of which is connected to the input of the first key, the other output of the first key is connected to the output of the second key and through the first passive element, for example, a resistor with an input of the operational amplifier, the output of the main voltage follower is connected to one of the terminals of the second passive element, for example, torus, the other plate of the main condenser is connected to the bus zero potential characterized in that, in order to expand the functional capabilities of the device by performing the operations of addition and subtraction of signals in the apparatus introduced additional keys, storage elements such as capacitors, repeaters the voltage ₅ Nia and passive elements, for example, resistors, and the inputs of additional voltage followers are connected to one of the plates of additional capacitors, the other plates of which are connected to non-zero potential, the output of each up to 10 additional voltage followers is connected through a series-connected additional resistor and the first additional switch to the input of the operational amplifier, the output of which through the second additional switches is connected to the inputs of the additional voltage followers, the outputs of which are connected through third additional switches to the output of the second switch, the other output of the second resistor through the fourth additional key is connected 20 to the input of the operational amplifier.