Устройство фиксации временных положений случайных сигналов

 

УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ВРЕМЕННЫХ ПОЛОЖЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее пороговый формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым входом - через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импульсов снизу и линейный инвертор, отличаю щее с я тем, что, . с целью повышения точности, в него дополнительно введены вторая и третья линии задержки, второй и третий пороговые формирователи, диод с накоплением заряда, генератор тока накопления заряда и генератор тока рассасывания заряда, причем второй пороговый формирователь подключен своим первым входом через вторую линию задержки к выходу линии задержки , вторым входом - к выходу линейного инвертора, а выходом соединен с первым входом генератора тока накопления заряда, объединенного сво .им выходом с выходом генератора тока рассасывания-заряда, входом третьего порогового формирователя и i анодом диода с накоплением заряда, катодом соединенного с общей шиной, (Л третий пороговый формирователь своим выходе подключен к выходной клемме устройства и первому входу генератора тока рассасывания заряда, а первый пороговый формирователь выходом соединен с вторыми входами генераторов токов накопления и рассасывания заряда через третью линию задержки. со СП 00 ч со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

3(59 Н 03 5 153

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3467623/18-21 (22) 08.07 ° 82 (46) 30.05.84. Бюл. Р 20 (72) В.A. Гулякин и В.В. Данилевич (71) Научно-исследовательский инстигут прикладных физических проблем нм. академика A.Н. Сенченко (53) 621.374(088.8) (56) 1. Агаханян T.Ì. и др. Основы наносекундной импульсной техники.

Атомиэдат, 1976, с. 333.

2. Мелешко Е.A. Препринт ОИЯИ. (г 13-3700, Дубна, 1968, с. 225 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ФИКСАНИИ BPEMEHHbu ПОЛО)((ЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ CHFHAJIOB содержащее пороговый формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вто. рым входом — через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импульсов снизу и линейный инвертор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, . с целью повышения точности, в него

„;SU„„1095379 А дополнительно введены вторая и третья линии задержки, второй и третий пороговые формирователи, диод с на» коплением заряда, генератор тока

° накопления заряда и генератор тока рассасывания заряда, причем второй пороговый формирователь подключен своим первым входом через вторую линию задержки к выходу линии задержки, вторым входом — к выходу ."инейного инвертора, а выходом соединен с первым входом генератора тока накопления заряда, объединенного сво.им выходом с выходом генератора тока рассасывания заряда, входом третьего порогового формирователя и анодом диода с накоплением заряда, катодом соединенного с общей шиной, третий пороговый формирователь своим выходом подключен к выходной клемме устройства и первому входу генератора тока рассасывания заряда, а первый пороговый формирователь выходом соединен с вторыми входами генераторов токов накопления и рассасывания заряда через третью линию задержки .

1 095379

Изобретение Ьтносится к информационно-измерительной технике и может использоваться в экспериментальной

4нэике н технике.

Известно устройство, осуществляющее фиксацию временных положений слу- 5 чайных сигналов, содержащее выходной формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым — через аналоговое запоминающее устройство, и соединенный своим выходом с выходной клеммой (1), Недостатком известного устройства является низкая точность Фиксации регистрируемых сигналов при изменении 5 длительности их фронтов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство фиксации временных положений случайных сигналов, содержащее пороговый формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым входом — через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импуль". сов снизу и линейный инвертор(2).

Недостаток данного устройства состоит в низкой точности фиксации âðåменных положений случайных сигналов при отличии их фронта нарастания от линейного. 30

Действительно, аппроксимируя рабочий участок фронта фяксйруемогo сигнала =кспоненциальной зависимостью

Ф .

U (t) = а (е " — 1) /ао (1) для момента t4,(t«) (фиг. 2,19) пересечения суммарййм сигналом порогового уровня Пп,можно записать

t ô - Ф ф н ) 40 — .(- — -1 -0 О, (11 а 1о о где а.и Т„ - соответственно амплитуда и длительность фронта нарастания исходного фиксируемого сигнала ; а = е-1 — нормирующий множитель; о = и Uо — коэффициент ослабления и уровень ограничения сигнала. Полагая U = U, что является оптимальо п ,ным для линейно нарастающих сигналов, получим 50

t =сь — r (з1 (- к ф н

1, 3 н

Анализ уравнения (3) показывает, что положение точки фиксации t< на временной оси существенным образом зависит от величины. времени нарастания сигнала Г . Так для, изменян °

60 ющегося в пределах 15-50 нс, при — 6 нс смещение момента фиксации

t4, составляет 1,6 нс. Для реальнйх сигналов в эквивалентном диапазоне фронтов нарастания величина погрещности фиксации имеет еще большее значение, так как им характерно большее по сравнению с моделью (1) изменение крутизны на интервале нарастания °

Пель изобретения — повышение точности устройства фиксации временных положений случайных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пороговый формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым входом - через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импульсов снизу и линейный инвертор, дополнительно введены вторая и третья линии задержки, второй и третий пороговые формирователи, диод с накоплением заряда, генератор тока накопления заряда и генератор тока рассасывания заряда, причем второй пороговый формирователь подключен своим первым входом через вторую линию задержки к выходу первой линии задержки, вторым входом — к выходу линейного инвертора, а выходом соединен с первым входом генератора тока накопления заряда, объединенного своим выходом с выходом генератора тока рассасывания заряда, входом третьего порогового формирователя и анодом. диода с накоплением. заряда, катодом соединенного с общей шиной, третий пороговый формирователь своим выходом подключен к выходной клемме устройства и первому входу генератора тока рассасывания заряда, а первый пороговый формирователь выходом соединен с вторыми входами генераторов токов накопления и рассасывания заряда через третью линию задержки.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства

Фиксация временных положений случайных сигналов; на фиг. 2 — временная диаграмма его работы; на фиг. 3зависимости момента фиксации вход.ного сигнала от длительности фронта нарастания последнего для известногс (a) и предлагаемого (б-r) устройства.

Предлагаемое устройство фиксации временного положения случайных сигналов содержит входную клемму 1, соединенную со входом первой линии задержки 2 с электрической длиной

Т, выход которой. подключен к входу второй линии задержки 3 с электри1У ческой длиной i>, аттенюатор 4,подключенный входом к входной клемме 1, а выходом через последовательно соединенные ограничитель импульсов снизу 5 и линейный инвертор 6— к вторым входам первого 7 и второго

8 пороГовых формирователей, первые входы которых соединены соответственно с выходами первой 2 и второй 3 линий задержки, выход первого формирователя 7 через третью 9 линию эа1095379 держки подключен к вторым входам генераторов тока накопления 10 и то ка рассасывания 11 заряда, объединенные выходы которых подключены к аноду диода 12 с накоплением заряда и к входу третьего порогового 5 формирователя 13, соединенного выходом с выходной клеммой 14 и с первым входом генератора тока рассасывания заряда 11, причем первый вход генератора тока накопления заряда 10 соединен с выходом второго порогового формирователя 8.

Временная фиксация сигналов в предложенном устройстве осуществляется следующнм образом. 15

Входной сйгнал поступает на последовательно соединенные аттенюатбр

4, ограничитель импульсов снизу 5 и линейный инвертор 6. В результате на выходе линейного инвертора 6 формируется ослабленный в к раз и ограниченный снизу на величину Uq ймпульс с полярностью, обратной входному (фиг. 2,16). Полученный таким образом сигнал складывается с помощью формирователя 7 с фиксируемым 25 сигналом, задержанным линией задержки 2 на время т„ .В момент времени

„(t+) пересечения суммарным сигналом (фиг. 2,19) порогового уровня

U на выходе формирователя 7 выраба- 30 тйвается стандартизованный импульс, временное положение которого „() не зависит от амплитуды регистрируемых сигналов (выражение (3)). Аналогичным образом в момент времени t О 35 пересечения суммарным сигналом, полученным в результате сложения выходного импульса линейного инвертора .б с входным сигналом, задержанным на, время Т + 71 линиями задержки 2 и

3 порогового уровня U„ (причем

40 . U„- =U и = U ), вырабатывает стандартнйй импульс формирователь 8 (фиг. 2;

20 и 22).

По выходному импульсу порогового формирователя 8 включается генератор 45 тока накопления заряда 10, в результате чего в диоде 12 начинает накапливаться током T заряд неосновных носителей Q. Этот процесс продолжается до поступления на второй вход 50 генератора тока рассасывания заряда

11 импульса формирователя 7, задержанного линией задержки 9 на интервал 7>, несколько превышающий суммарную задержку 1+ 2 линий 2 и 3. 55

Упомянутым импульсом выключается генератор тока накопления заряда 10 и начинается рассасывание заряда накопленного в диоде 12 током I генератора тока рассасывания заряда 11.

В момент окончания рассасывания накопленного заряда (0=0) происходит резкое восстановление обратного сопротивления диода 12, в результате чего ток генератора 11 полностью переключается в выходной формирова ) 5 тель 13 и запускает его. Формирователь

13 генерирует выходной импульс устройства, фиксирующий положение входного сигнала на временной оси, H приводит кроме того в исходное состояние генератор тока рассасывания заряда 11. . Если при изменении длительности фронта нарастания т н регистрируемых сигналов увеличится (уменьшится) задержка t „ запуска формирователя 7, то увеличйтся (уменьшится) также и временной интервал tq - „„между сиг алами формирователей 8 и 7. При этом уменьшится время накопления и время рассасывания заряда в диоде

l2, компенсируя упомянутое смещение момента t<, Оптимальная компенсация погреШности фиксации достигается подбором значений токов рассасывания и накопления заряда, а также электрических длин линий эадержки .3 и 9.

Эффективность рассматриваемого устройства для экспоненциально нарастающих сигналов вида (1) может быть оценена следующим образом.

Известно, что если время накопления tH заряда в диоде с накоплением заряда значительно меньше времени жизни неосновных носителей заряда, то оно связано с интервалом рассасывания t соотношением н Р Р/ (4) т.е. для момента восстановления обратного сопротивления диода с накоплением заряда в предложенном устрой-. стве можно получить следующее соотношение с учетом выражения (2) и (3) . где (5) Аьалиэируя (5), можно заметить, что при заданных диапазоне изменений времени нарастания регистрируемых сигналов и длительностях линий за-держки 2, 3 и 9 выбор отношения

Й /МР позволяет минимизировать вариацйи времени t восстановления обратного сопротивления диода с накопленйем заряда и сделать их существенно меньше, чем в известном устройстве.

На фиг. 3 приведены расчетные зависимости t „(кривая а) и -7 (кривые б-г) от величины с„ в дйапазоне 1550 нс. Расчеты выполнены для Jc = 0,4, 6 нс, Т = 7 нс, Т = 10 нс и отношения eL = I /I, равного 14, 1 8 и 2,1 (кривые б, в и r соответственно). Иэ графиков видно, что для экспоненциальных сигналов при oL= 1,8 предлагаемое устройство временной фиксации сигналов превосходит по точности известное более 10 раэ.

1095379

ra и 26 Ях sn ss 90 Фю хд х (исек)

Ума 3

Редактор М.Келемеш

Заказ 3621/41 Тираж 862 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,,Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектная, 4

21

Составитель А.Титов

Техред Л.Коцюбняк КоРректоР Н.Лазарева