горы, находящиеся в герметичном сосуде с сухим воздухом, сохра няют заряд с точностью около 1 % в течение полутора-двух месяцев. Однако при считывании запомненного напряжения всегда происхо дит утечка заряда. Для уменьшения этой утечки можно применять специальные электрометрические лампы. При этом устройство с применением электрометрических ламп получается довольно сложным.
Для уменьшения утечки при применении обычных ламп исполь зуется способ двухступенчатого считывания [115]. Схема аналоговой запоминающей ячейки (АЗЯ), основанная на этом способе, приве дена на рис. 170. Ячейка состоит из двух последовательно вклю-
Рис. 170. Схема аналоговой запоминающей ячейки на двух катодных повторителях
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ченных катодных повторителей КПі |
и КП2. На вход КПі |
контактом |
ключа Кі периодически подключается |
полистироловый |
конденса |
тор Ci, сохраняющий запомненное напряжение |
(7Вх- |
Одновременно |
с помощью |
ключа К2 напряжение |
с выхода |
КПі |
подается |
на |
вход КП2. При замыкании ключа |
К2 |
конденсатор С2 заряжается |
до |
напряжения, |
равного выходному |
напряжению |
с КПи |
и на выходе |
схемы в течение периода сохраняется |
запомненное |
напряжение. |
Ключи /Сі и К2 срабатывают на время, необходимое для подзарядки конденсатора С2 . Период между двумя подзарядками в данной схе ме регламентируется требованиями по стабильности поддержива ния запомненного напряжения и величиной сеточного тока в КП2. Погрешность запоминания при применении этого способа составля ет величину порядка 1 В/ч и существенно зависит от качества применяемых радиоламп. Принципиальный недостаток этого метода состоит в том, что ток считывания, хотя и имеет в среднем очень малую величину, не компенсируется. Это ограничивает время запо минания.
Простотой |
и надежностью в работе |
обладает схема |
АЗЯ, |
по |
строенная на |
базе |
операционного усилителя, отличающаяся |
тем, |
что сеточный |
ток |
в ней периодически |
компенсируется |
[116, |
117]. |
В результате длительность запоминания при одном и том же токе считывания резко возрастает по сравнению со способом двухсту пенчатого считывания.
|
Рассмотрим принцип построения такой ячейки. |
|
|
|
|
|
Как известно, операционный усилитель с конденсатором в цепи |
обратной связи |
позволяет |
запоминать |
аналоговые |
величины. Так, |
если в схеме |
(рис. 171, а) замкнуть контакт, то на выходе усилителя |
|
R |
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
04ZD- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 2 |
С, |
1 |
|
|
-0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с, |
|
|
|
|
|
|
|
- Н И - |
|
|
|
|
|
|
оЧН^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0 |
|
|
|
|
|
|
- 0 |
|
Рис. 171. Схема аналоговой запоминающей ячейки на |
операционном |
усилителе |
(а, |
|
г) |
и подключение |
компенсирующего конденсатора |
(б, |
в) |
|
|
установится |
напряжение |
ивых |
= —UBX |
независимо |
от емкости кон |
денсатора. Если контакт разомкнуть, то при идеальном |
усилителе |
(іе = О, k = |
о о ) |
выходное |
напряжение |
останется |
равным |
— £ / в х . |
Наличие сеточного |
|
тока |
будет |
менять |
напряжение на |
выходе |
со |
скоростью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ з ы х |
= |
іс • |
10» - 3600 = |
3 6 0 |
0 ± |
, |
|
|
( 4 8 |
5 ) |
|
|
|
dt |
|
|
|
С |
• W |
|
|
С |
|
|
|
|
|
где |
іс — сеточный ток, мкА |
(на рис. 171, а показано |
положительное |
|
направление |
тока); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С — емкость конденсатора обратной связи, мкФ. |
|
|
|
от |
В формуле (485) |
и в дальнейшем принято, что ток іс |
не |
зависит |
времени. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Включим |
теперь |
|
(рис. |
171,6) |
последовательно с |
конденсато |
ром СІ компенсирующий конденсатор С2 , предварительно полностью разряженный. Это включение, естественно, не изменит выходного напряжения и сеточного тока іс. Рассмотрим изменение напряжений на этих конденсаторах (Ui и 11% соответственно) во времени. За счет
неточного тока эти напряжения (клемма / относительно клеммы 2 •каждого конденсатора) будут изменяться со скоростями:
|
|
|
|
dU, |
|
3600 |
|
(486) |
|
|
|
|
dt |
~ l |
|
Ci : |
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
|
|
3600 |
|
(487) |
|
|
|
|
"— |
—- |
le |
|
, |
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
Через время |
Т напряжения |
на конденсаторах |
изменяются на |
шеличины: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3600 |
I . |
,, |
|
ЗШісТ |
ілоо\ |
|
|
Л(У1 |
= — |
I icdt |
= |
— ; |
(488) |
|
|
|
|
Ci ô ) |
|
|
C i |
|
|
|
A |
f , |
3600 |
p . . . |
|
3600ic 7" |
/ / | о л ч |
|
|
Лі/ а |
== |
i |
içdt |
= |
— - ~ — |
(489) |
|
|
|
|
Сч. |
|
|
|
c2 |
|
Выходное напряжение изменится на величину |
|
|
|
|
A t / . ^ A L ^ |
+ |
A i / , . |
(490) |
Из |
формулы |
(490) |
следует, |
что в этом случае |
выходное напря |
жение |
будет меняться |
быстрее, чем в случае с одним конденсато |
ром. Однако важно отметить, что на конденсаторе С2 запоминается •величина, пропорциональная интегралу сеточного тока за время Т.
.Эту величину можно использовать для компенсации тока считыва ния. Действительно, если теперь, не теряя зарядов с конденсаторов, собрать схему (рис. 171, в) и замкнуть ключ К, напряжение на кон
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
денсаторе Ci станет |
равным |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
иг' |
^U^ |
+ MJ^AUziCjCJ. |
|
|
|
(491) |
С учетом выражений |
(488) и (489) заключаем,-что |
|
|
|
|
|
Л ^ в ы х = ^ і - £ Ѵ = |
0. |
|
|
|
|
(492) |
Соотношение |
(492) |
показывает, |
что |
независимо |
от |
величин |
-Ci и С% происходит |
полная |
компенсация |
тока |
утечки, |
имевшего |
место в интервале |
времени |
7". |
Конденсаторы периодически можно |
пересоединять с помощью реле. |
Упрощенная схема |
запоминающей |
ячейки представлена |
на рис. 171, г. Контакты реле |
ІРі |
и 1Р2 |
нахо |
дятся в положении, соответствующем накоплению |
заряда |
на кон |
денсаторе С2. После |
того как пройдет |
заданное |
время |
Т, реле Рі |
срабатывает, образуется |
схема |
(см. рис. 171, в) |
при |
замкнутом |
ключе К с компенсацией |
тока утечки. |
В момент |
компенсации |
кон |
денсатор С оказывается |
подключенным к сетке |
усилителя |
и не- |
сколько разряжается. Это ограничивает длительность |
запоминания |
в данной схеме. |
|
Определим длительность запоминания. Погрешность запомина |
ния AUBbIX(t) на выходе схемы изменяется во времени |
(рис. 172). |
Первоначально она равна нулю, потом постепенно увеличивается. В момент t = Т погрешность становится равной Лі и происходит ее компенсация. Однако некомпенсированный сеточный ток вызовет
дополнительную погрешность ôi. В момент t = Т + т вновь начина
ет |
работать схема |
запоминания |
сеточного |
тока, и |
накопившаяся |
к |
концу периода |
погрешность |
AUBbtx-(2Т |
+ х) = |
Д4 + ôi будет |
частично скомпенсирована. За период компенсации вновь появится
дополнительная погрешность 02 = 2ôi. Процесс будет |
продолжаться |
до тех пор, пока через п периодов |
погрешность не станет равной |
максимальной допустимой |
погрешности |
|
|
|
* ^вых (ПТ |
™) = Д 1 |
+ " S l = |
|
|
(493) |
Величины Ді и ôi определяют длительность |
запоминания |
|
Тл= (х+-Т)п^Тп, |
|
|
(494) |
откуда |
|
|
|
|
|
|
|
|
n = |
( А Т А Х |
- |
А І ) / ^ = |
ßA m a x /5 „ |
(495) |
где ß = (Amax — Ai)/Атах (0 < ß < 1) показывает, какая |
часть об |
щей погрешности приходится на некомпенсированную |
погрешность. |
Положив в формуле (491) Д£/В ых = (1 — ß)A m ax |
и |
подставив |
выражения (489) и (490), |
выразив Т в явном виде и умножив чис |
литель и знаменатель на (Ci + С2 ), получим |
|
|
|
Т |
(1 — Р) ^тах (Ci + |
Сг) а (1 — а) |
|
,,де \ |
|
|
|
3600/с |
' |
|
( |
где а = СІ/(Ci + С 2 ), |
причем 0 < а < 1. |
|
|
|
Кроме того, из формулы (489) находим |
|
|
|
\ = З600іс т/Сі = 3600/с х/а ( С Г -f С2 ). |
|
(497) |
Окончательно на основании выражений (494) — (497) можем за писать
|
|
A max ( С і + Сг) |
о |
|
|
2 |
. |
|
(498) |
|
|
|
|
|
|
р ( 1 — |
|
а) а |
|
|
|
|
] / -с 3600/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
Анализ формулы (498) показывает, что |
наибольшее |
значение |
|
|
|
1 |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
Т3 получается при ß = |
— и а = — . |
Практически |
удобнее а |
брать |
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равной не-^-> |
а — , что сокращает |
время |
запоминания |
примерно |
на 20%. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Данная АЗЯ может работать в режиме хранения |
запомненного |
напряжения, в режиме запоминания входного напряжения и в ре |
жиме интегрирования |
входного тока. |
|
|
|
|
|
|
В режиме хранения напряжения РХ АЗЯ должна |
непрерывно |
выдавать на выходе напряжение, которое было подано на вход АЗЯ |
в момент запоминания входной величины. |
|
На входе АЗЯ в этом |
режиме могут быть любые сигналы, однако на выходное напряже |
ние они не должны влиять |
(рис. 173, а, б). |
В режиме |
хранения |
емкость С2 периодически коммутируется на сетку для компенсации |
сеточного тока |
(рис. 173,6). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В режиме интегрирования входного тока |
(173, в) |
АЗЯ работает |
как интегратор |
входного тока t B I . Чтобы изменить выходное |
напря |
жение на фиксированную величину AU за заданное |
время т, необ |
ходимо на клемму Вх подать импульс тока, удовлетворяющий соот |
ношению |
|
AU |
X-\iaAt)dt. |
|
|
|
|
|
(499) |
|
|
|
|
'1 |
А |
|
|
|
|
|
|
|
В |
режиме |
обратимого |
|
интегрирования |
входного |
тока |
(рис. 173, г) схема работает |
аналогично |
предыдущей |
схеме, но |
с большим коэффициентом |
усиления (в нашем |
случае в 2 раза). |
Однако за счет наличия конденсатора С2 , включенного |
последова |
тельно с СІ, происходит запоминание интеграла тока и последующая |
компенсация изменения выходного напряжения аналогично компен |
сации сеточного тока |
(см. рис. 173,6). |
|
|
|
|
|
|
На |
рис. 173, с? показана схема, |
реализующая |
режим |
запомина |
ния. Время установления абсолютной величины выходного напря |
жения |
определяется |
мощностью |
выходного |
каскада |
усилителя. |
Для оценки сверху времени запоминания |
можно |
воспользоваться |
формулой (499). Если принять, что j'-const (для данного типа |
усили |
теля і = 10 мА), можно написать |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- = |
AUCH. |
|
|
|
|
|
(500) |
В этом случае время установления максимальной величины за поминаемого входного напряжения при емкости конденсатора
