Времяимпульсный амплитудный преобразователь

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ядерном приборостроении, в многоканальных амплитудных анализаторах им-- пульсов. Изобретение позволяет повысить точность. Это достигается-тем, что в преобразователь; содержащий дифференциальный усилитель 3, выпрямительный элемент 4, повторитель 5 напряжения, дискриминаторы 14,18,25 уровня сигнала, исходного уровня сйгнала, максимального уровня сигнала, .блок 16 выбора уровней сигнала, элемент И 7, элемент 20 управления, преобразователь 8 время-код, блок 9 клю чей, токоограничивающий элемент 24, выполненный на резисторе, накопительный элемент 1t, выполненный н конденсаторе , введены второй токоограничивакяций элемент 2, выполненный на резисторе , второй выпрямительный мент, выполненный на диоде генератор 12 начального тока управляемый генератор 21 тока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 Н 03 М 1/54

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 30. 04. 90. Бюл. Ф 16 (21) 4! 43703/24-24 (22) 15, 11. 86 (72) А.Б.Дорин и A,В.Матвеев (53) 681. 325 (088. 8) (56) Глушковский М. E. Быстродействующие амплитудные анализаторы в современной ядерной физике и технике. М.:

Энергоатомиздат, 1986, с.64-75, рис. 5. 1-5. 3:

Анализаторы SERIES,10 и 20, блок

АДС. Каталог фирмы Canberra. USA,Edi tiorr Six> 1986, (54) ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ АМПЛИТУДНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ядерном приборостроения, в многоканальных амплитудных анализаторах шг-. пульсов. Изобретение позволяет повыЛ0„„> 435131 А 1 сить точность. Это достигается тем, что в преобразователь, содержащий дифференциальный усилитель 3, выпрямительный элемент 4, повторитель 5 напряжения, дискриминаторы 14,18,25 уровня сигнала, исходного уровня сиг нала, максимального уровня сигнала, блок 16 выбора уровней сигнала, Элемент И 7, элемент 20 управления, преобразователь 8 время-код, блок 9 клю чей, токоограничивающий элемент 24, выполненный на резисторе, накопитель ный элемечт 11, выполненный на конденсаторе, введены второй токоограничи" вающий элемент 2, выполненный на резисторе, второй выпрямительный зле ф мент, выполненный на диоде-генератор

t2 начального тока управляемый генератор 21 тока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, ! 435131

Изобретение относится к импульсной технике, и частности к импульсным измерительным устройствам, работающим со статистически распределенными входными сигналами (например» амплитудным спектрометрическим измерительным трактом), и может быть использовано в ядерном приборостроении, в многоканальных амплитудных аналиэато- 10 рах импульсов.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — времен- 15 ные диаграммы работы преобразователя.

Преобразователь (фиг.1) содержит входную шину 1, токоограничивающий элемент 2, выполненный на резисторе, дифференциальный усилитель 3, выпря1 мительный элемент 4, повторитель 5 напряжения, дискриминатор 6 временного интервала» элемент И 7, преобразователь 8 время-код, блок 9 ключей, выходные шины 10, накопительный элемент 11,. выполненный на конденсаторе, генератор 12 начального тока, генератор 13 разрядного тока, дискриминатор 14 уровней сигнала, третий вход 30

15 блока 16 выбора уровней сигнала, второй вход 17 блока 16, дискриминатор 18 исходного уровня сигнала, первый вход 19 элемента 20 управления, выполненного на RS-триггере, управля35 емый генератор 21 тока, инвертирующий вход 22 дифференциального усилителя, выпрямительный элемент 23, выполненный на диоде, токоограничивающий элемент 24, выполненный на резисторе, дискриминатор 25 максимального уровня сигнала, первый вход 26 блока 16, первый и второй выходы 27, 28 блока

16, второй вход 29 управления генератора 13, вход 30 блокировки преобра45 эователя время-код, первый вход 31 управления генератора 13, второй вы-, ход 32 преобразователя 8; второй вх6д 33 элемента 20. .Преобразователь 8 время-код выполнен на генераторе 34 импульсов, блоке 50

35 синхронизации, элементе И .36, счетчике 37» импульсов.

Блок 16 выполнен на двух Р"тригге-.

:.рах 38, 39, 55

На временной диаграмме (фиг.2) обозначено1 U, — напряжение на входИ 2 0 Ъ У 14 27» 28

U »U 1 — напряжения йа выходах соот-, ветствующих блоков; U — ток через

23 диод 23.

Преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на входной шине 1 током генератора 12 петля обратной связи дифференциального усилителя 3 поддерживается замкнутой через выпрямительный элемент 4 (например, диод, один иэ переходов транзистора), повторитель 5 (истоковый или эмиттерный повторитель, а также другие устройства, имеющие высокое входное н низкое выходное сопротивления) и резистор 24. значение начального тока выбирается из условия

U f ь» макс»Ð

J 7j (1)

Н » » Ч С

» где 0 „„„— максимальная амплитуда шумов в аналоговом тракте;

f, — граничная частота усиления дифференциального усилителя 3 или максимальная частота спектра шумов;

С -- емкость конденсатора 11.

Таким образом создаются постоянные начальные условия для полезного сигнала и поддерживается линейный режим работы дифференциального усилителя 3 при отсутствии сигнала, Благодаря этому время заряда конденсатора

11 определяется только длительностью фронта входного импульса и не зависит от времени выхода дифференциального усилителя 3 из насыщения и времени нарастания его.выходного сигнала до момента замыкания петли общей обрат ной связи.

Входной сигнал через дифференциальный усилитель 3 и выпрямительный элемент 4 заряжает конденсатор 11.

Обратная связь при этом замыкается по той же петле, что и при начальных условиях, т.е. через резистор 24.

Инвертирующее включение дифференциального усилителя 3 позволяет устра-. нить компоненту дифференциальной нелинейности, связанную с конечным ослаблением входного импульсного синфазного .сигнала дифференциальным усилителем 3.

После прохождения вершины снгйала .выпрямительный элемент 4 закрывается и размыкается петля обраткой связи через повторитель 5 и резистор 24. !435131

М

Ф

Uc

Вк

U — напряжение входного сигнала;

R - -сопротивление резистора 2, замыкается петля местной обратной связи дифференциального усилителя 3 через диод 23, поддерживающая линейный режим работы дифференциального усилителя 3. Срабатывает дискриминатор 25. Сигнал с его выхода поступает на блок 16. Блок 16 в зависимости, от состояния дискриминатора 14 на входе 15 устанавливает сигнал на выходе 27, свидетельствующий о наличии сигнала на входе устройства, и, если входной сигнал не подошел по условиям отбора (был ниже нижнего порогового урогня или выше верхнего порогового

25 уровня), устанавливает сигнал на выходе 28.

Сигнал с выхода 27 блока 1б через элемент И 7 переводит устройство в режим преобразования. Сигнал,с выхода ЗО элемента И 7 поступает на стробирую" щие входы дискриминаторов 25, 18, 14 и поддерживает их на все время преобразования в состоянии, соответствую-щем наличию входного сигнала, удов- 35 летворяющего условиям отбора. Таким образом исключается возможность их

Сигнал с выхода 32 преобразователя 8 включает генератор разрядного тока 13, который начинает линейный разряд конденсатора 1f. Линейный . разряд продолжается до тех пор, пока,. напряжение на выходе повторителя 5 нв станет равно напряжению U, по" даваемому на второй вход дискримнна" тора 6. Обычно на этот вход подается

Разностью токов I и 1I „ I, rpe м

Цст

ac y, ° (2) ос

1! - амплитуда входного сигнала, В о — сопротивление резистора 24; срабатывания во время преобразования и исключаются соответствующие помехи, увеличивающие дифференциальную нели" нейность устройства. Кроме-того, .сигнал с выхода элемента И 7 поступает на вход 33 элемента 20, который срабатывает и включает своим выходным сигналом управляе ий гей|ератор 21. Выходной ток управляемого генератора 21 поддерживае замкнутой местную обратную связь дифференциального усилителя 3 через диод 23.

Значение тока I+ управляемого генератора 21 выбирается из условия

11ет.инкс .

7/ б л Р где Цст .м«кс максимально возможная 55 амплитуда сигнала на входе устройства .

Таким образом, изменение сигнала на входе устройства или. поступление нового входного сигнала во время преобразования приводит только к изменению тока через диод 23 и не влияет на процесс разряда конценеатора 11,.

"изолированного" от выхода дифферен" циального усилителя 3 зякрытым выпрямительным элементом 4, Выход управляемого генератора 21 и катод диода 23, подключенные к инвертирующему входу

22 дифференциального усилителя, на процесс заряда влияния не оказывают и не вносят нелинейности.

Включение управляемого генератора

21 и диода 23 вместе с инвертирующим включением дифференциального усилителя 3 позволяет исключить иэ аналогового тракта линейно-пропускающее устройство, вносящее значительную дифференциальную нелинейность, а также исключает нелинейными режим работы дифференциального усилителя 3 во вре мя преобразования, вызывающий эависо мость его коэффициента передачи от предыстории (импульсы стабильной aNll- литуды дают различный заряд иа конденсаторе 11 в зависимоети от амплн тчды и времени поступления предьдуще" го статистического импульса (из-за изменения температуры транзисторов дифференциальной входной пары что эквивалентно увеличению собственных

-шумов преобразования и его дифференциальной нелинейности.

Одновременно с этим сигнал с выхода элемента И 7 поступает на вход блока 35 преобразователя 8, где этот сигнал фазируется с частотой генератора 34 и разрешает прохождение импульсов генератора 34 через элемент

36 на вход счетчика 37.

Сигнал с выхода элемента 7 поступает также на вход блокировки блока

9. При этом входы ключей блока 9 переводятся в высокоимпедансное состояние и не вызывают асимметрии триг геров счетчика 37 во время преооразования время-код, а также срабатывания внутренних несимметричных элементов ключей.

5 14351 опр(дев:. с . дое постоянное напряжение или он эаземляется. Б момент равенст" ва напряжения на выходе повторителя э и Б „, срабатывает дискриминатор 6, сигнал с выхода которого подается на 5 первый вход элемента 7 и прекращает преобразование. Таким образом, код счетчика 37 оказывается пропорциоНальным амплитуде входного сигнала

10 и через блок 9 поступает на выходные воины 10, разблокируются дискриминаторы 25, 18 и 14, выключается генератор

l3 и снимается сигнал с входа ЗЗ элеМента 20. Если в этот момент на входе

15 устройства присутствует сигнал, дискриминатор 18 це поменяет своего состояния, т.е. сигнал на его выходе с1нимается только при отсутствии сигНалов на входе устройства.

Таким образом, исключается возмож-., йость .деблокирования входа устройства за время действия входного сигнала и осуществляется режекция наложенных (т.е. пришедших во время действия обрабатываемого сигнала или во время

Преобразования) входных сигналов.

Снятие сигнала с выхода дискриминатора 18 через элемент 20 выключает уп1 авляемый генератор тока 21, вход стройства деблокируется, и оно приодится в исходное состояние, Если импульс не подошел по условим отбора, преобразование происходит налогичным -образом, но сигнал с выХода 28 блока 16 подается на вход 29 35 генератора 13, а также блокирует про-. хождение импульсов с генератора 34 через элемент 36 на вход счетчика 37.

Pазряд конденсатора 11 производится при этом увеличенным током генератора 40 !

3 эа меньшее время.

Формула изобретения

1. Времяимпульсный амплитудный 45 преобразователь, содержащий последо;Вательно включенные дифференциальный усилитель, первый выпрямительный элемент, пов тори тель напряжения, дискриминатор временного интервала, 50

Выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с информационным входом преобразователя время-код, выходы кото" рого соединены с соответствующими информационными входами блоха ключей, выходы которого являются соответствующими выходными шинами, выход повторителя напряжения через первый тоха31 6 ограничивающ ш эл мент, выполненный на резисторе, соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и непосредственно — с информа.ционным входом дискриминатора уровней сигнала, накопительный элемент, выполненный на конденсаторе, первая обкладка которого соединена с выхода,ми первого выпрямительного элемента генератора разрядного тока, а вторая является общей шиной, первый вход управления генератора разрядного тока соединен со вторым выходом преобразователя время-код, дискриминаторы максимального уровня сигнала и исходного уровня сигнала, информационные входы которых объединены и являются входной шиной, блок выбора уровней сигнала, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами дискриминаторов максимального уровня сигнала, исходного уровня сигнала и уровней сигнала, первый Выход блока выбора уровней сигнала соединен со вторым входом элемента И, второй выход соединен со входом блокировки преобразователя время-код и вторым входом управления генератора разрядного тока, элемент управления, выполненный на RS-триггере, первый вход которого соединен с выходом дискриминатора исходного уровня, второй вход — с выходом элемента И, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем уменьшения дифференциальной нелинейности, в него введены управляемый генератор тока, генератор начального тока, второй токоограничивающий элемент, выполненный на резисторе, второй выпрямительный элемент, выполненный на диоде, анод которого соединен с выходом дифференциального усилителя, а катод объединен с первым выводом вто рого резистора, инвертирующим входом дифференциального усилителя и соединен с выходом управляемого генератора тока, неннвертирующий вход дифференциального усилителя является общей шиной, второй вывод второго резистора является входной шиной, причем вход управления управляемого генератора така соединен с выходом элемента управления, вход управления генератора начального тока соединен с выходом дискриминатора исходного уровня сигнала, а выход соединен с входом повторителя напряжения, стробнрующие входы дискриминаторов максимального

1 35131 уровня сигнала, исходного уровня сигнала и уровней сигнала объединены со вторым входом элемента управления и входом блокировки блока ключей, при этом второй вход дискриминатора временного интервала является шиной напряжения смещения.

2. Преобразователь по п.1, о т - 1п л и ч а ю шийся тем, что блок выбора уровней сигнала выполнен на двух 0-триггерах, D-вход первого

D-триггера является третьим входом блока, R-вход объединен с S-входом второго D-триггера и является вторым входом блока, первым входом которого является С-вход второго D".òðèããåðà, D-вход которого является общей шиной, выход второго В-,триггера соединен с входом первого D-триггера и является первым выходом блока, вторым выходом которого является выход первого Dтриггера, 3, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что преоб разователь время-код выполнен на генератор е импульсов, блоке синхронизации, счетчике импульсов и элементе И, первый вход которого является входом блокировки преобразователя время-код, второй вход соединен с выходом блока синхронизации и является вторым выходом преобразователя время-код, третий вход элемента И объединен с первым входом блока синхронизации и соединен с выходом генератора импульсов, второй вход блока синхронизации является информационным входом преобразователя время-код, первыми выходами которого являются выходы счетчика импульсов, вход которого соединен с выходом элемента И.

Составитель А.Титов

Редактор Т.Орловская Техред Л.Сердюкова

Корректор A.Îáðó÷àð. Заказ )694

Тираж 667 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю йв@Ь

ПфоиэводсФвенно"полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4