Дискриминатор-формирователь импульсов наносекундной длительности

 

ДИСКРИММНАТОР-ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСОВ НАНОСЕКУНДНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТИ, содержащий триггер Шмитта на первом дифференциальном приемнике с линии, соединенный инверсньпм входом с шиной запуска, прямым входом через первый резистор с общей шиной и через параллельную RC-депь со своим выходом, соединенным через второй резистор с шиной питания, второй дифференциальный приемник с линии, инверсный вход которого соединен с третьим резистором, а выход - с выходной ив-, формационной шиной, отличающийся тем, что, с целью повьппения его надежности и уменьшения длительности выходных импульсов, в него введены четвертый, пятый и шестой резисторы, первьй и второй диоды и транзистор и-р-п типа, причем коллектор этого транзистора соединен с прямым входом первого дифференциаль ного приемника с линии и через первый диод - со своей базой, причем катод первого диода соединен с коллектором транзистора, а анод - с его базой, которая через третий резистор соединен с инверсным входом второго дифференциального приемника с линии и через пятый резистор - с шиной питания , эмиттер транзистора через (Л четвертый резистор соединен с шиной с питания, а через второй диод, соединенный катодом с эмиттеромтранзистора - с прямым входом второго дифференциального приемника с линии и через шестой резистор - с общей шиной выход первого дифференциального приемника с линии соединен с инверсным входом второго дифференциального приемника с линии. U1 д

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

З(51) Н 03 К 5/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ (21) 3580040/18-21 (22) 18.04.83 (46) 23.09.84. Бюл. ?- 35 (72) Л.С.Хуршудян (53) 62 1.382.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 595854, кл. Н 03 К 5/01, 1978

2. Басиладзе С.Г. Быстродействую— щая ядерная электроника. M., Знергоиздат, 1982, с. 66, рис,2.9 (прототип). (54)(57) ДИСКРИМИНАТОР-ФОРМИРОВАТЕЛЬ

ИМПУЛЬСОВ НАНОСЕКУНДНОИ ДЛИТЕЛЬНОСТИ., содержащий триггер Шмитта на первом дифференциальном приемнике с линии, соединенный инверсным входом с шиной запуска, прямым входом через первый резистор с общей шиной и через параллельную ВС-цепь со своим выходом, соединенным через второй резистор с шиной питания, второй дифференциальный приемник с линии, инверсный вход которого соединен с третьим резистором, а выход — с выходной ин-. формационной шиной, о т л и ч а ю,.SU„, 1115212 А шийся тем, что, с целью повышения его надежности и уменьшения длительности выходHbIx импульсов, в него введены четвертый, пятый и шестой резисторы, первый и второй диоды и транзистор и-р — и типа, причем коллектор этого транзистора соединен с прямьм входом первого дифференциаль ного приемника с линии и через первый диод — со своей базой, причем катод первого диода соединен с коллектором транзистора, а анод . — с его базой, которая через третий резистор соединен с инверсным входом второго дифференциального приемника с линии и через пятый резистор — с шиной питания, эмиттер транзистора через четвертый резистор соединен с шиной питания, а через второй диод, соединенный катодом с эмиттером транзисто ра — с прямым входом второго дифференциального приемника с линии и, через шестой резистор — с общей шиной

Э выход первого дифференциального приемника с линии соединен с инверсным входом второго дифференциального приемника с линии.

1! )5212 четвертый 10, пятый 11 и третий 12 резисторы, шину 13 запуска, выходную информационную шину 14 и шину 15 питания.

Инверсный вход приемника 1 с линии соединен с шиной запуска, прямой вход приемника 1 с линии через резистор 7 соединен с общей шиной, а через параллельную RC-цепь 3 со своим выходом, который непосред- 10 ственно соединен с инверсным входом приемника 2 с линии, а через резистор 8 — с шиной 15 питания, через резистор 15 — с базой транзистора 4, которая через резистор 12 — с базой 15 транзистора 4, которая через резистор 11 соединена с шиной 15 питания.

Эмиттер транзистора 4 через резистор 10 продключен к шине 15 питания, коллектор транзистора 4 соединен с 20 прямым входом приемника 1 с линии, а через параллельную RC-цепь 3 соединен с выходом приемника 1 с линии.

Параллельно базоколлекторному переходу транзистора 4 включен диод 5, 25 прямой вход приемника 2 с линии соединен соответственно через диод 6 с эмиттером транзистора 4, а через резистор 9 — с общей шиной. Выход приемника 2 с линии является 30 выходом дискриминатора-формирователя.

Устройство работает следующим образом.

В исходно,м состоянии на выходе первого дифференциального приемни- 35 ка 1 с эмиттерно-связанной логикой (ЭСЛ) поддерживается более положительный уровень логической "1", отвечающий (— 0,85 В), а на выходе второго дифференциального приемни— ка 2 — уровень логического "0", отвечающий =(-1,75B). Последнее обес— печивается путем задания запирающего напряжения на прямом входе приемника 2 (относительно его инверсного 45 выхода), величина которого с помощью делителя из диода 6 и резистора 9 поддерживается на уровне -(-1,25 В), отвечающего уровню напряжения переключения дифференциального приемника с линии в номинальном для него режиме функционирования. Б то же время с помощью резистора 10 режимный ток транзистора 4 задается таким, чтобы величина порогового напряжения 55 на прямом входе приемника 1 поддер— живалась на уровне -,-1,15В). Благодаря этому удовлетворяются условия, при которых переключение триггера

Шмитта в случае увеличения амплитуды сигнала на шине 13 запуска логического "0" до (-1,28B) происходит на участке максимальной крутизны передаточной характеристики предусилителя, реализуемого как правило, на аналогичном приемнике 1 типа дифференциального приемника с линии. Вместе с этим для существенного повышения стабильности порога срабатывания и уменьшения длительности процесса переключения триггера Шмитта и соответственно уменьшения результирующей погрешности временной привязки дискриминатора-формирователя, передаточное (по постоянному току) отношение цепи обратной связи, образуемой RC-цепью 3 и резистором 7, задают максимально возможным и равным K = (0,5-0,55) вместо максимально допускаемой в известном устройстве величины К = 0,25 (при большей величине К в известном устрой— стве оказывается невозможным формирование коротких импульсов с резким срезом заднего фронта, а также обеспечение его высокой чувствительности из-за увеличения ширины петли гистерезиса). При этом в исходном состоянии высокочастотный германиевый транзистор 4, например, типа ГТ329В, благодаря заданию на его базе с помощью резисторов 11 и 12 напряжения - (-1,0В), находится в режиме неглубокого насыщения, фиксируемого посредством нелинейной обратной связи через германиевый импульсный диод 6 с малым временем восстановления обратного сопротивления, в основном предназначенный для повышения температурной стабильности порога срабатывания триггера

Шмитта.

В указанных условиях при поступлении с предусилителя на шину 13 запуска импульса напряжения с амплитудой, превышающей порог отпирания дифференциального приемника 1 на уровне, при котором коэффициент его передачи оказывается не меньшим единицы, происходит регенеративное переключение триггера Шмитта. Сигнал с логического 0 с выхода триггера

Шмитта поступает на инверсный вход второго дифференциального приемника 2 и по превышении второго дополнительного вводимого здесь порога дискриминации уже по прямому входу при1115212.т. рно.i нягр> IQK емника 2 обуславливает его отпирание. При этом практически в течение всей стадии регенеративного переключения триггера Шмиття пороговое напряжение на прямом входе приемника 2 остается неизменным поскаль— ку, несмотря на поступление запирающего импульса в базу транзистора ц, его коллекторный переход благодаря шунтирующему действию ускоряющей емкости RC-цепи 3 продолжает оставаться смеп(енным в прямом направлении на несколько единиц <, где ф, — температурный потенциал, при 300 К равный - 25 мВ.

Однако к моменту завершения стадии переключения триггера Шмитта эмиттерный ток германиевого транзистора 4 в силу изначального задания малой степени его насыщения и сравнительно быстрому эмиттерному рассасыванию избыточных носителей в подобном ключе-звезде, начинает заметно уменьшаться. Соответственно отрицательное приращение напряжения с эмиттеря транзистора 4 поступает ня прямой вход приемника 2 и с дополнительной задержкой, вносимой делением этого сигнала ня германиевом импульсном диоде о и резистс ре 9, Обеспечивает надежное »яп((ранив" дифференциального при мникя 2 путе . установления ня е "o входе ря-:»o и потенциалов не менее = .... 2 В;. ". ре -;ó-;.:тате на вь|ходе lipbreMHHKFI 2 e=eepil)B ется формирование положи тel :b«oão импульса длите»льнОсть кОторогО при

"номинальной" величине С =- Тв,!(Г< !i R;) ускоряющеЙ eìirocòè RC — leпк 3 сравнительно легко может сыть минимизи— рована до величины задержки распространения информации р -(ерез приемник 2, где R — сопротивление

pe3FIcTopB I, R - coIIp0тивление резистора цепи 3.

Существенное влияние на повышение стабильности формирования таких коротких импульсОБ Ок83r»IHBeт задержан ная отрицательная обратная связь, воздействующая через транзистор 4 на цепь регенетятивной связи триггера Шмитта. Содержание данного отличия определяется тем, что поддерживая таким путем в течение стадии формирования выходного импульса максимальное значение коэффициента усилении по петле обратной связи триггера Шмитта, обеспечивают сохракение у него в течение всего это!< периода предельной ширины петли гистерезиса. Тем самым подавляются условия для зависающих включений

5 триггера Шмитта и, как следствие, для формирования урезанных импул,— сов ня шине 14 в характерных ситуа((иях для дискриминации наносекунд«biх импульсов, когда продолжительность действия входного сигнала ня уровне вышеуказанного порога отпирания пгиемникя оказывается близка к величине Т . Однако достигаемое за счет ! этого улучшения соответствующих метрологH«ecKvix качеств устрОиствя не предОпределяет ухудшения его времени вося ".«.ленив и потерю чувствительности, -«., к. " у к моменту окончания стадии фОРМИ»ОЗ:. .;Из Ив!ХОД«ОГО ИМПУЛЬСа фУ«:.<нио«г.:О.;.а«-,;. тря«зистора 4 характери "уст< -, установлен(;ем у «его гониж ..нHo:< зняч=ния коллектор«ого тока

"ooгветственно передаваемый в эт

Kol 0 О поних<ает (Io Boco iþ Но« н< личинс и< рог e r o от. ус;=-«;-:я, Bcri.—,, cтБи»- этОГo i.роисхоци l р«К< сужен.". (ет!»и Гистepe«ися т;;! Гep;» !Ш!ит. я

":,;«ясиру< м<, -.утем из«я ыл.,«ого задания ol . имат .—.«Ой г:(уби«ы отрицательаой О Г>.i: «Ол < (!ЛЗИ ЧЕрвэ Тра«ЗИС

"Ор !» Т, P rl Ò.. I i Из начат(Ь:"!ОГ<» Зад. ни < и= д-л-:»-жяп:его соотношения между

ВЕ "iH.I !-",Н,-, .<И <»! 0 K07ЛЕКТОР«ÎA И ЭМИТ

1 ЯК!»(ч ОбРЯэОм. НРН спЯДе а r;. лит ды запускающего сигна;(я ня шин; 13

lip ниже ми«ими з иро В я« но. 0 (по я бсОлют= ((ой ве!!Нчине) порог" отгускяни:! триггера Шмитта происходит peгенерятивное возвращение последнего в исходное состояние. При этом с установлением сигнала логической на его як!ходе и соответственно с станогле«Hем максимального зняче— ния коллектop«oro тока транзистора монотонно возрастает величина запи50 рающей разности потенциалов на входах элемента 2 с 0,2 В до

0,4 В, исключающая возможность его спорадических пролезаний" каких †ли помех или перекрестных наводок на информационный выход устройства, В предлагаемом дискриминатореформирователе в отличие от известноI o Отпадает необходимос-.ь в удовлет) 115212

Составитель В.Мясников

Техред M,Êóçüìà Корректор М.Шароши

Редактор А.Козориз

Заказ 6790/43

Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ворении взаимопротиворечивых требований при обеспечении высоких метро, югических качеств устройства без ухудшения надежности его функционирования. При сопоставительной экс- 5 периментальной проверке Предлагаемого устройства по отношению к известным аналогичного назначения такое схемное решение при его сравнительно простой и экономичной струк- о туре позволяет обеспечить достижение предельных технико-эксплуатационных показателей используемой элементной базы, в качестве которой использовались микросхемы серии MECL 10.000 с временем задержки распространения сигнала Тр = 2 нс. Функционально полная схема предлагаемого дискриминатора-формирователя, включая его предусилитель и выходной одновибратор, может быть реализована при использовании лишь одной микросхемы.

Кроме того, разрешается ряд проблем по надежной дискриминации и формированию наносекундных сигналов с многосчетчиковых систем.