SU888208A1

SU888208A1 - Analogue storage device

Info

Publication number: SU888208A1
Application number: SU802891819A
Authority: SU
Inventors: Виктор Николаевич Осипов
Original assignee: Львовский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1980-03-11
Filing date: 1980-03-11
Publication date: 1981-12-07

Description

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть, использовано в аналоговых и аналого-цифровых вычислительных системах.The invention relates to computer technology and can be used in analog and analog-to-digital computing systems.

Известно аналоговое запоминающее . устройство [ij , предназначенное для ⁵запоминания аналоговых функций путем дискретизации и последующего хранения их выборочных значений. В гибридных вычислительных системах такое устройство может использоваться для ^,0изменения масштаба времени, что позволяет снизить требования к последующим узлам. Однако подобное аналоговое запоминающее устройство имеет недостаточную точность.Analog storage is known. device [ij, designed for ⁵ storing analog functions by discretization and subsequent storage of their sample values. In hybrid computing systems such a device can be used for the ⁰ time-warping, thereby reducing the requirements for subsequent nodes. However, such an analog storage device has insufficient accuracy.

Наиболее близким решением по технической сущности к изобретению является аналоговое запоминающее устройство, которое содержит основной усилитель, η ячеек памяти, каждая из которых состоит из ключа, включенного между входом и выходом ячейки памяти, и конденсатора памяти, под2 ключенного одной обкладкой к выходу ячейки памяти, а другой - к шине нулевого потенциала, повторители напряжения, подключенные к выходу каждой ячейки памяти, входные ключи и ключи считывания, соединяющие соответственно источники входных сигналов и выходы повторителей с инвертирующим входом основного усилителя, выход которого подключен к входам ячеек памяти[2].The closest solution in technical essence to the invention is an analog memory device, which contains a main amplifier, η memory cells, each of which consists of a key connected between the input and output of the memory cell, and a memory capacitor connected by one lining to the output of the memory cell, and the other - to the bus of zero potential, voltage followers connected to the output of each memory cell, input keys and read keys connecting respectively the input sources and the outputs of the repeater minutes to the inverting input of the main amplifier whose output is connected to inputs of the memory cells [2].

Запись отсчетов входного сигнала осуществляется путем замыкания соответствующего входного ключа, ключа выбранной ячейки памяти и ключа считывания. В устройстве замыкается цепь общей обратной связи и осуществляется заряд конденсатора Памяти выбранной ячейки памяти. При считывании напряжения с этой ячейки памяти ключ, входящий в ее состав, разомкнут, а соответствующий ключ считывания замкнут и записанное напряже3 ние поступает на общий выход устройства.Samples of the input signal are recorded by closing the corresponding input key, the key of the selected memory cell and the read key. The device closes the general feedback circuit and charges the memory capacitor of the selected memory cell. When reading the voltage from this memory cell, the key included in its structure is open, and the corresponding read key is closed and the recorded voltage is supplied to the general output of the device.

Точность устройства непосредственно зависит от свойств основного усилителя. Влияние ошибок повторителей в значительной степени ослаблено за счет общей обратной связи, охватывающей устройство при записи.The accuracy of the device directly depends on the properties of the main amplifier. The effect of repeater errors is largely attenuated due to the general feedback that spans the device during recording.

Недостаточная точность устройства обусловлена такими факторами как напряжение смещения нуля и его дрейф, синфазная ошибка и конечность коэффициента усиления основного усилителя .The lack of accuracy of the device is due to factors such as zero bias voltage and its drift, common mode error and the finiteness of the gain of the main amplifier.

Целью изобретения является повыше|Ние точности устройства.The aim of the invention is to increase the accuracy of the device.

' Поставленная цель достигается тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее ячейки памяти, основной усилитель, первый неинвертирующий вход которого соединен с выходами основных первого и второго ключей, вход первого основного ключа соединен с входом устройства, вход второго основного ключа соединен с выходом устройства, выход основного усилителя подключен к входам ячеек памяти, первый выход каждой ячейки памяти, кроме первой, соединен с входом каждого повторителя напряжения, выход первой ячейки памяти соединен с первым инвертирующим входом основного усилителя, введены дополнительный усилитель, охваченный через первый пассивный элемент обратной связью по инвертирующему входу, который соединен через второй пассивный элемент с выходом основного усилителя, и дополнительные ключи, вход и выход каждого из которых соединены соответственно с первым и вторым выходами каждой ячейки памяти, кроме первой, и с каждым инвертирующим и неинвертирующим входами* основного усилителя, выход каждого повторителя напряжения подключен к каждому неинвертирующему входу основного усилителя, кроме первого, и к второму выходу последующей ячейки памяти, последний инвертирующий вход которого соединен с неинвертирующим входом дополнительного усилителя , выход которого является выходом устройства.'The goal is achieved by the fact that in the analog storage device containing memory cells, the main amplifier, the first non-inverting input of which is connected to the outputs of the main first and second keys, the input of the first main key is connected to the input of the device, the input of the second main key is connected to the output of the device, the output of the main amplifier is connected to the inputs of the memory cells, the first output of each memory cell, except the first, is connected to the input of each voltage follower, the output of the first memory cell is connected to the first the secondary amplifier input, an additional amplifier is introduced, covered through the first passive element by feedback on the inverting input, which is connected through the second passive element to the output of the main amplifier, and additional keys, the input and output of each of which are connected respectively to the first and second outputs of each cell memory, except for the first one, and with each inverting and non-inverting inputs * of the main amplifier, the output of each voltage follower is connected to each non-inverting input of the main amplifier, except the first, and to the second output of the subsequent memory cell, the last inverting input of which is connected to the non-inverting input of the additional amplifier, the output of which is the output of the device.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит усилители 1 и 2, первый и второй основные ключи 3 и 4, пассивные элементы 5 и 6, выход 7 основного усилителя, выход 8 усилите888208 4 ля 2, входы 9 и 10 усилителя 2, ячейки 11.1-11.η памяти, повторители 12.1-12.П напряжения, дополнительные ключи 13.1-13.П, инвертирующие вхо5 ды 14.1-14.η и неинвертирующие входы 15.1~15.η усилителя 1. Каждая из ячеек 11.1-11.η выполнена на конденсаторах 16.1-16.η и ключах 17.1-17.п.The drawing shows a functional diagram of the proposed device. The device contains amplifiers 1 and 2, the first and second main keys 3 and 4, passive elements 5 and 6, output 7 of the main amplifier, output 8 amplify 888208 4 la 2, inputs 9 and 10 of amplifier 2, memory cells 11.1-11.η, repeaters 12.1-12.P voltage, additional switches 13.1-13.P, inverting inputs 14.1-14.η and non-inverting inputs 15.1 ~ 15.η of amplifier 1. Each of the cells 11.1-11.η is made on capacitors 16.1-16.η and keys 17.1-17.p.

Устройство функционирует следующим »0 образом.The device operates as follows »0 way.

В процессе записи мгновенных значений входного напряжения ключ 3 замкнут, а ключ. 4 разомкнут. При замкнутом ключе 17.1 первой ячейки 11.1 15 происходит заряд конденсатора 16.1 с выхода усилителя 1, охваченного обратной связью по первому инвертирующему входу 14.1. В момент напряжение, соответствующее первому от20 (счету входного сигнала, фиксируется путем размыкания ключа 17.1 первой ячейки 11,1. Одновременно в момент 1ц замыкается ключ 17.2 ячейки 11.2, который далее размыкается в момент 25 t^, фиксируя напряжение, соответствующее второму отсчету, на конденсаторе ячейки 11.2. Далее процесс записи происходит аналогично. Таким образом, в устройстве, содержащем ₃₀ η ячеек от 11.1 до 11,п, происходит запись мгновенных значений входного сигнала в моменты Ц,... t t_n. С размыканием ключа 1/.п ячейкиIn the process of recording the instantaneous values of the input voltage, the key 3 is closed, and the key. 4 open. When the key 17.1 of the first cell 11.1 15 is closed, the capacitor 16.1 is charged from the output of the amplifier 1, covered by feedback on the first inverting input 14.1. At the moment, the voltage corresponding to the first from 20 (the input signal count is fixed by opening the key 17.1 of the first cell 11.1. At the same time, at the moment 1c, the key 17.2 of the cell 11.2 closes, which then opens at the moment 25 t ^, fixing the voltage corresponding to the second counting, by the capacitor of cell 11.2. Further, the recording process proceeds similarly. Thus, in a device containing ₃₀ η cells from 11.1 to 11, p, the instantaneous values of the input signal are recorded at moments C, ... tt _n . With the key 1 / .p open cells

11.η происходит также размыкание ключа 3 и замыкание ключа 4. На выхо³⁵ де устройства воспроизводится постоянное напряжение, соответствующее последнему отсчету п,взятому в момент времени t_n. При замыкании одного из ключей 13.1“13·(п-1), включенного ⁴⁰ параллельно конденсатору’ 16.η ячейки 11.η на выходе воспроизводится напряжение, соответствующее отсчету, взятому в момент времени При последовательном замыкании ключей ⁴³ 13.1 “13.(η-1) и шунтировании конденсаторов 16.1-16.η ячеек 11.л до 11.2 на выходе будут воспроизводиться мгновенные значения входного сигнала, фиксированные в моменты от t^.11.η, the key 3 is also opened and the key 4 is closed. At the output ³⁵ de of the device, a constant voltage is reproduced, corresponding to the last count n taken at time t _n . When one of the keys 13.1 “13 · (p-1) is closed, ^{40 is} connected in parallel with the capacitor '16.η of the cell 11.η, the output reproduces the voltage corresponding to the count taken at the time point. When the keys are sequentially closed ⁴³ 13.1“ 13. (η -1) and bypassing the capacitors 16.1-16.η of the cells 11.l to 11.2 the output will reproduce the instantaneous values of the input signal, fixed at moments from t ^.

Темп воспроизведения выбирается в зависимости от требований’ конкретного применения. В предлагаемом устройстве значительно уменьшены погрешности, обусловленные напряжениями смещения нуля, синфазными ошибками, конечностью коэффициентов усиления усилите ля 1. Ошибки повторителей, как и в известном устройстве, несущественны.The playback tempo is selected depending on the requirements ’specific application. In the proposed device, the errors due to zero bias voltages, common mode errors, and the finiteness of the amplification factors of amplifier 1 are significantly reduced. Repeater errors, as in the known device, are insignificant.

888203888203

Ошибки усилителя 2 также подавляются, поскольку усилитель 2 совместно с усилителем 1 при воспроизведении охвачен общей обратной связью.The errors of amplifier 2 are also suppressed, since amplifier 2 together with amplifier 1 is covered by common feedback during playback.

Высокая точность устройства при воспроизведении любого отсчета имеет достаточно простое физическое объяснение: при воспроизведении любого отсчета, начиная с η-го, на входах усилителя 1 воспроизводятся напряжения, присутствовавшие на них в момент записи этого отсчета.The high accuracy of the device when playing any sample has a fairly simple physical explanation: when playing any sample, starting from the ηth, the inputs present on the amplifier 1 reproduce the voltages that were present at the time of recording this sample.

Сравнительный анализ показывает, что предлагаемое устройство отличается повышенной точностью. Высокая точность достигается за счет существеннного уменьшения влияния таких параметров применяемых усилителей как напряжение смещения нуля, синфазные ошибки, величина коэффициента усиления, и сохраняется при климатических и временных колебаниях этих параметров. Таким образом, возможно воздание прецизионного анало•гового запоминающего устройства на ^неточных элементах. Устройство при этом не требует предварительной настройки, что повышает технологичность изготовления.A comparative analysis shows that the proposed device is highly accurate. High accuracy is achieved due to a significant reduction in the influence of such parameters of the amplifiers used as zero bias voltage, common mode errors, and the gain value, and is preserved during climatic and temporal fluctuations of these parameters. Thus, it is possible to render a precision analogue storage device on inaccurate elements. The device does not require preliminary settings, which increases the manufacturability.

Claims

The invention relates to computing technology and can be used in analog and analog-digital computing systems. An analog storage device 1 is known for storing analog functions by sampling and then storing their sample values. In hybrid computing systems, such a device can be used to scale the time, thereby reducing the requirements for subsequent nodes. However, such an analog storage device has insufficient accuracy. The closest solution to the technical nature of the invention is an analog storage device that contains a main amplifier, memory cells, each of which consists of a key, connected between the input and output of a memory cell, and a memory capacitor connected by a single plate. to the output of the memory cell, and the other to the zero-potential bus, voltage followers connected to the output of each memory cell, input keys and read keys that connect the input sources and outputs, respectively, fir with the inverting input of the main amplifier whose output is connected to inputs of the memory cells 2. Record the input signal samples is accomplished by closing the respective input keys, the selected memory cell and the read key. The device closes the common feedback circuit and charges the memory capacitor of the selected memory location. When reading the voltage from this memory cell, the key in its composition is open, and the corresponding key is read. Vani is closed and the recorded voltage is fed to the total output of the device. The accuracy of the device is directly dependent on the properties of the main amplifier. The effect of repeater errors is greatly attenuated due to the overall feedback covering the device during recording. The lack of accuracy of the device is due to such factors as the zero bias voltage and its drift is the in-phase error and the finiteness of the gain of the main amplifier. The aim of the invention is to improve the accuracy of the device. The goal is achieved by the fact that in an analog storage device containing memory cells, the main amplifier, the first non-inverting input of which is connected to the outputs of the main first and second keys, the input of the first main key is connected to the input of the device, the input of the second main key is connected to the output of the device , the output of the main amplifier is connected to the inputs of the memory cells; the first output of each memory cell, except the first one, is connected to the input of each voltage repeater; the output of the first memory cell is connected to the first inv The secondary amplifier's input input is an additional amplifier, covered by the first passive element by feedback on the inverting input, which is connected through the second passive element to the main amplifier output, and additional switches, the input and output of each of which are connected respectively to the first and second the outputs of each memory cell except the first one, and with each inverting and non-inverting inputs of the main amplifier, the output of each voltage repeater is connected to each non-inverting input of the main ovnogo amplifier except Vågå ne and subsequent to the second output of the memory cell, the last-inverting input connected to the input of the additional neinver tiruyuschim amplifier whose output is the output device. The drawing shows the functional scheme of the proposed device. The device contains amplifiers 1 and 2, the first and second main switches and k, passive elements 5 and 6, the output of the main amplifier, output 8, amplify 8 l, ki 2, inputs 9 and 10 of amplifier 2, whose 11.11-11.P memory, repeaters 12.1-12.P voltage, additional keys 13.1-13.P, inverting inputs l..n and non-inverting inputs 15.1-15. P amplifier 1. Each of the cells 11.1-11. P is made on capacitors 16.1-16.p and keys 17.1-17.p. The device operates as follows. In the process of recording the instantaneous values of the input voltage, the key 3 is closed, and the key. 4 open. When the key 17.1 of the first cell 11.1 is closed, the capacitor 16.1 is charged from the output of the amplifier 1, which is feedback-linked to the first inverting input 14.1. At time t. the voltage corresponding to the first one (the input signal count is fixed by unlocking the key 17-1 of the first cell 11.1. At the same time, the key 17-2 of the cell 11.2 closes at time i, which then opens at the moment tn, fixing the voltage corresponding to the second reading 11.2. Further, the recording process proceeds in a similar way. Thus, in the device containing 5 11.1 and ll.n cells, the instantaneous values of the input signal are recorded at times t, ... t, ..., t ,. With the opening key cell 11.P is also the opening of the key 3 and h. plugging the key 4. At the output of the device, the constant voltage corresponding to the last counting n, taken at the moment of time t is reproduced. When one of the keys 13.1-13. (n-1) connected 1 / in parallel to the capacitor 16 is closed. .P output reproduces the voltage corresponding to the counting, taken at time t, With the successive closure of the keys TZ. 1-13. (N-1) and bypassing the capacitors 1b.1-1b, n cells ll.n to 11.2 on the output will reproduce the instantaneous values of the input signal, fixed at times from t. The reproduction rate is selected depending on the requirements of the specific application. In the proposed device, the errors due to zero bias voltages, common-mode errors, finiteness of amplification factors of amplifier 1 are significantly reduced. The repeaters errors, as in the known device, are not significant. The errors of amplifier 2 are also suppressed since amplifier 2, in conjunction with amplifier 1, is reproduced with common feedback when played back. High accuracy of the device when playing any sample has a fairly simple physical explanation: when playing any sample, beginning with the n-th, the inputs of the amplifier 1 are reproduced, however, were present at them at the time of recording this reference. A comparative analysis shows that the proposed device is characterized by increased accuracy. High accuracy is achieved due to a significant reduction in the influence of such parameters of the used amplifiers as a zero bias voltage, synphonic errors, the magnitude of the gain factor, and is preserved during climatic and temporal variations of these parameters. Thus, it is possible to discharge a precision analog storage device on (Inaccurate elements. The device does not require pre-tuning, which increases the manufacturing process. Invention Analog storage device containing a memory cell, the main amplifier, the first non-inverting input of which is connected to the outputs of the first and the second key, the input of the first main key is connected to the input of the device, the second key input is connected to the output of the device OUTPUT of the main amplifier under Connected to the inputs of the memory cells, the first output of each memory cell, except the first one, is connected to the input of each voltage repeater, the output of the first memory cell is connected to the first inverting input of the main amplifier, characterized in that, in order to improve the accuracy of the device, An additional amplifier is introduced into it, covered by the first passive element by feedback on the inverting input, which is connected through the second passive element to the output of the main amplifier, and additional keys, the input and output of each of which are soy dinenets with the first and second outputs of each memory cell, except the first one, and with each inverting and non-inverting outputs of the main amplifier, the output of each voltage repeater is connected to each non-inverting input of the main amplifier, except the first, and to the second output of the subsequent memory cell, the last inverting input of which is connected to the non-inverting input of an additional amplifier, the output of which is the output of the device. Sources of information taken into account during the examination 1). Korn G. et al. Electronic analog and analog-digital computers. M., Mir, I h., 1968, p.119.

2. Microelectronic analog and analog-to-digital information converters. Ed. Smolova V.Yu. L., Energie, 1976, p. P3 (prototype)

L // -o

J.