SU822295A1 - Аналоговое запоминающее устройство - Google Patents

Description

(54) АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относитс  к средствам св зи и может быть использовано, например , при построении аналого-цифровых преобразователей контрольноизмерительных , телевизионных и других систем дл  осуществлени  временной дискретизации электрических сигналов .

Известны устройства выборки и хранени  мгновенных значений высокочастотного сигнала, например телевизионного , выполн емые по разомкнутой схеме с применением запоминающего конденсатора и мостового Диодного ключа, последовательно соединенного с источником входного сигнала. Основна  проблема, возникающа  при построении такого устройства,«выбор схемы коммутации мостового диодного ключа. Наилучшие динамические и статические параметры . устройства выборки и хранени  обеспечивает схема токовой коммутации мостового ключа.

Известно устройство, содержащее входной усилитель, с выхода которого сигнал подан на вход мостового диодного ключа, соединенного выходом с одной из обкладок запоминающего конденсатора и со входом усилител -по вторител  напр жени . Коммутаци 

ключа осуществл етс  одновременнь1М изменением направлени  тока в каждой из двух ветвеП, подход щей к соответствующей точке коммутации мостового диодного ключа от формировател  импульсов коммутирующего тока . Кажда  точка коммутации мостового диодного ключа соединена анодом первого и катодом второго диодов,

0 пол рность подключени  которых в точке коммутации противоположна пол рности диодов мостового диодного клю;Ча . На другие электроды первого и второго диодов относительно шины ну5 левого потенциала поданы соответственно положительный и отрицательный посто нные запирающие потенциалы, разность между которыми превышает динамический диапазон напр жений вход0 ного сигнала. В режиме выборки коммутирующие токи имеют направление, отпирающее дл  диодов мостового диодного ключа. Этим обеспечиваетс  его отпирание, необходимое дл  зар 5 да запоминакицего конденсатора до мгновенного значени  напр жени  входного сигнала. Первый и второй ответвленные диоды при этом закрыты запирающими потенциалами. В режиме хра0

нени  коммутирующие точки измен ют свое направление на запирающее дл  диодов мостового диодного ключа.Диоды открываютс , и между точками коммутации мостового диодного ключа устанавливаетс  запирающий перепад напр жени ; Величина перепада определ  етс  посто нными запирающими потенци . алами,поданными к электродам ответнительных диодов 1. Недостатками этого устройства  в (л ютс  низкие точность и быстродействие , обусловленные тем, что на соответствующие электроды диодов относительно шины нулевого потенциала поданы посто нные запирающие потенциалы , превышающие по абсолютной величине максимально возможную амплитуду входного сигнала соответствующей пол рности. В результате врем  выключени  мостового диодного ключа оказываетс  минимальным в середине диапазона напр жений входного ригнала и максимальным по его кра м, так как в зависимости от напр жени  входного сигнала запирающий перепад на диодах мостового диодного ключа измен етс  от минимального (обычно 0,5-1,08) до максимального, превышающего динамический диапазон напр жений входного сигнала. Это приводит к снижению точности устройства. Кроме того, повышенные несимметричные запирающие перепады напр жени  на диодах мостового диодного ключа привод т к по влению значительных погрешностей проникновени  импульсов коммутирующего тока на запоминающий конденсатор. В результате снижаетс  быстродействие .устройства. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной усилитель, представл ющий собой линейный импульсный усилитель напр жени , с выхода которого сигнал подан на вход мостового диодного ключа. Мостовой диодный ключ соединен с одной из обкладок за поминающего конденсатора и со входом выходного усилител -повторител  напр жени , представл ющего собой импульсный повторитель напр жени . В точки коммутации мостового диодного ключа поданы противофазные двухпол рные импульсы с выходов формировани  импульсов коммутирующего тока, на вход которого поданы импульсы дискретизирующего напр жени , опреде л ющие состо ние устройства (выборка-хранение ). Формирователь коммути рующего тока представл ет собой быс тродействующий переключатель двухпол рного тока. Общие катоды диодов мостового диодного ключа в одной из точек коммутации соединены с анодом первого диода. Общие аноды диодов мостового диодного ключа в другой его точке коммутации соединены с ка тодом второго диода. Катод первого диода соединен с анодом второго диода и с выходом выходного усилител повторител  напр жени , а входной усилитель снабжен ограничителем тока . Соединение катода первого диода с анодом второго диода и с выходом выходного усилител -повторител  напр жени  позвол ет ограничить запирающий перепад напр жени  между точками коммутации мостового диодного ключа пр мым падением напр жени  на двух диодах 2 . Недостатками данного устройства  вл ютс  низкие быстродействие и точность выборки и хранени  при больших, скорост х изменени  входного сигнала, а также сложность устройства. Эти недостатки обусловлены наличием во входном усилителе-повторителе напр жени  схемы ограничени  тока. Если за врем  хранени  входной сигнал получит приращение более, чем на 0,5 В в положительном или отрицательном направлени х , то один из диодов мостового диодного ключа (в зависимости от знака приращени ), соединенного с выходом входного усилител , будет открыт и через открытый диод и ответвительный диод на выход выходного усилител повторител  напр жени  потечет разностный ток, т.е. выходы обоих усилителей окажутс  соединенными через малые сопротивлени  открытых диодов. Такой режим работы устройства  вл етс  нежелательным, поскольку во входном усилителе-повторителе напр жени  возникает нелинейный режим работы, обусловленный схемой ограничени  выходного тока входного усилител -повторител  напр жени . Схема ограничени  выходного тока снижает быстродействие и точность устройства , поскольку реальный усилитель имеет ограниченное быстродействие и не может мгновенно перейти от нелинейного режима работы к линейному. Врем  переходного процесса от.нелинейного режима работы к линейному должно быть существенно меньше времени выборки сигнала,что трудно выполнимо и требует применени  сложных усилител  и ограничител  тока. Цель изобретени  - повышение точности и быстродействи  устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в аналоговое запоминающее устройство, содержащее входной усилитель , накопительный элемент, например конденсатор, одна из обкладок которого подключена к тине нулевого потенциала, мостовой диодный ключ, к первой диагонали которого подсоединены выход входного усилител  и друга  обкладка конденсатора, соединенна  со входом выходного усилител , выход которого подключен к первому и второму элементам с нелинейной характеристикой, например к катоду

первого диода и к аноду второго диода , формирователь импульсов, первый и второй выходы которого подсоединены ко второй диагонали мостового диодного ключа, введены третий и четвертый элементы с нелинейной харак .теристикой, например диоды, анод третьего из которых соединен с-анодом первого диода и третьим выходом формировател  импульсов, катод четвертого диода подключен к катоду второго диода и к четвертому выходу формировател  импульсов, катод третьего и анод четвертого диодов подсоединены ко. второй диагонали мостового диодного ключа, а также тем, что формирователь импульсов содержит элемент ИЛИ-НЕ, два переключател  тока, первый из которых выполнен на дифференциальной паре р-п-р-транзисторов , эмиттеры р-п-р-транзисторов соединены с источником тока положительной пол рности, базы р-п-р-транзисторов подсоединены через первый и второй стабилитроны к выходам элемента КЛИ-НЕ соответственно, а через первый и второй резисторы - к положительной шине питани , коллекторы р-п-р-транзисторов подключены к третьему и первому выходам формировател  импульсов, второй переключатель тока, выполненный на дифференциальной паре п-р-п-транзисторов, эмиттеры которых соединены с источником тока отрицательной пол рности, базы п-р-п-транзисторов подключены соответственно через третий и четвертый стабилитроны к выходам элемента ИЛИНЕ , а через третий и четвертый резисторы - к отрицательной шине питани  коллекторы п-р-п- транзисторов -соединены с четвертым и вторым выходами формировател  импульсов.

На фиг.1 изображена функциональна  схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - электрическа  схема формировател  импульсов.

Устройство содержит входной усилитель 1, например широкополосный усилитель с большой скоростью изменени  сигнала на выходе, мосторой диодный ключ 2, накопительный элемен например конденсатор 3, выходной усилитель 4, выполненный, например, по схеме сложного эмиттерного повторител  напр жени  с полевым МДП-транзистором на входе, элементы 5-8 с нелинейной характеристикой, например диоды, формирователь 9 импульсов, содержащий логический элемент ЙЛИгНЕ 10 с пр мым и инверсным выходом, два переключател  тока на дифференциальных парах транзисторов р-п-р- и п-р-п-проводимостей 11,12 и 13,14 соответственно, источник 15 тока положительной пол рности, выполненный , например на операциоинс усили|Теле , резисторе и транзисторе р-п-р проводимости, источник 16 тока отрицательной пол рности, выполненный, например, на операционном усилителе, резисторе и транзисторе п-р-п-проводимости , четыре стабилитрона 17,18, 19 и 20, четыре резистора 21,22,23 и 24.

Формирователь 9 импульсов работает следующим образом.

Если на вход логического элемента ИЛИ-НЕ 10 подать тактовый импульс положительной пол рности длительность

10 которого равна длительности выборки сигнала, то с пр мого выхода логического элемента ИЛИ-НЕ 10, через стабилитроны 18 и 19, импульс поступит на базы транзисторов 12 и 13, с инверс15 ного выхода логического элемента 10, через стабилитроны 17 и 20, импульс поступает на базы транзисторов 11 и 14. При этом транзисторы 12 и 14 будут открыты, а транзисторы 11 и 13

20 будут заперты, и ток от источников 15 и 16 тока будет подключен к выходам формировател  (коллекторы транзисторов 12 и 14 соответственно). После прекравдени  тактового импульса (режим хранени ) переключатели тока

25 измен т состо ние, открытыми будут транзисторы переключателей 11 и 13 тока, а запертыми будут транзисторы 12 и 14, и ток от источников тока будет подключен к выходам формирова0 тел  импульсов (коллекторы транзисторов 11 и 13 соответственно).

Устройство работает следующим образом .

Дискретизируемый сигнал подаетс 

5 на вход входного усилител  1. Тактовые импульсы поступают на вход формировател  9 импульсов . В режиме выборки импульсы с выходов формировател  9 импульсов открывают ключ 2, и

0 напр жение на конденсаторе 3 будет равно напр жению на выходе входного усилител  1. Поскольку напр жение на выходе выходного усилител  4 равно напр жению на конденсаторе 3, то в линейном режиме выборки диоды 5 и 6

5 и диоды 7 и 8 заперты и на работу мостового диодного ключа вли ни  не оказывают.

В режиме хранени  импульсы с выходов формировател  9 импульсов пройдут

0 через диоды 5 и 6. Через диоды 7 и 8 запирающее н.апр жение будет приложено к диодам мостового диодного ключа 2. Поскольку диоды 5 и 6 соединены с выходом выходного усилител  4, то

5 производитс  отслеживание запирающего напр жени , приложенного к диодсМ мостового диодного ключа 2, за напр жением на конденсаторе 3. Если в режиме хранени  мгновенного значени  напр жени  входной сигнал изменитс 

0 на величину, превышающую напр жение отпирани  диодов мостового диодного ключа 2, то диоды 7 и 8 окажутс  в запертом состо нии, и входной усилитель 1 не будет нагружатьс , что

5

исключает необходимость применени  выходного ограничител  тока во входном усилителе 1. Введение в схему устройства дополнительных диодов 7 и 8 позвол ет повысить точность и быстродействие при дискретизации быстроизмен ющихс  сигналов, поскольку входной усилитель 1 всегда работает в линейном режиме и исключен режим перегрузки как входного усилител  1, так и выходного усилител  4.

Использование предлагаемого устройства при построении аналого-цифровых преобразователей телевизионных систем подводного телевидени  позвол ет с большей точностью осуществить в реальном масштабе времени автоматический анализ и обнаружение быстромен ющихс  малоконтрйстных изображений за счет повышени  точности и быстродействи  устройства выборки и хранени  мгновенных значений электрического сигнала, по вл етс  возможность повышени  разр дности и быстродействи  аналого-цифровых преобразователей , что  вл етс  необходимым дл  повышени  веро тности обнаружени  малоконтрастных изображений.

На промышленном производстве устройства не требуетс  вести подбор элементов по статическим и динамическим характеристикам.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Аналоговое запоминающее устройство , содержащее входной усилитель, накопительный элемент, например конденсатор , одна из обкладок которого подключена к шине нулевого потенциала , мостовой диодный ключ, к первой диагонали которого подсоединены выход входного усилител  и друга  обкладка конденсатора, соединенна  со входом выходного усилител , выход которого подключен к первому и второму элементам с нелинейной характеристикой , например к катоду первого диода и к аноду второго диода, формирователь импульсов, первый и второй выходы которого подсоединены ко

   второй диагонали мостового диодного ключа, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности и быстродействи  устройства, в него введены третий и четвертый элементы с с нелинейной характеристикой, например диоды, анод третьего из которых соединен с анодом первого диода и третьим выходом формировател  импульсов , катод четвертого диода подQ ключен к катоду второго диода и к четвертому выходу формировател  импульсов , катод третьего и анод четвертого диодов подсоединены ко второй диагонали мостового диодного . ключа.

   5
2. 2. Устройство по П.1, о т л и чающеес  тем, что формирователь импульсов содержит элемент ИЛИ-НЕ, два переключател  тока, первый из которых выполнен на д.ифферен0 циальной паре р-п-р-транзисторов,

   эмиттеры р-п-р-транзисторов соединены с источником тока положительной пол рности, базы р-п-р-транзисторов подсоединены через первый и второй

   5 стабилитроны к выходам элемента ИЛИНБ соответственно, а через первый и второй резисторы - к положительной шине питани , коллекторы р-п-р-транзисторов подключены к третьему и первому выходам формировател  импульсов, второй переключатель тока, выполненный на дифференциальной паре п-р-птранзисторов , эмиттеры которых соединены с источником тока отрицательной пол рности, базы п-р-п-транзисторов подключены соответственно через третий и четвертый стабилитроны к выходам элемента ИЛИ-НЕ, а через третий и четвертый резисторы - к отрицательной шине питани , коллекторы п-р-п0 -транзисторов соединены с четвертым и вторым выходами формировател  .импульсов .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   с l.MEEE. Trans.on commun,1974 , Vol.COM-22, №7, p.986-994,fig.,6. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке 2530543, кл.С 11 С 27/00, 1978 (прототип). 8 frfflt/fflfavomt/iff . fnOftot ,