Интегратор тока

 

О fl И С А H И Е 37887!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ЛВтОРСКОММ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 08Х1.1970 (№ 1448997/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет

Опубликовано 18Л т!.1973. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 2.VII.1973

M. Кл. G 06Q 7/18

Комитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

УДК 681.333(088.8) Автор изобретения

Заявитель

Институт физических исследований АН Армянской ССР

ИНТЕГРАТОР ТОКА

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Интегратор тока может быть использован в различных аналоговых схемах, в частности, в качестве устройства, выдающего импульс напряжения, пропорционального заряду, попадающему (за некоторое время Т) на анод фотоумножителя, работающего в режиме счета фотонов. Это необходимо при линейном методе определения статистики фотоэлектронов.

Известные схемы интеграторов тока, построенных на принципе накопления заряда емкостью, имеют тот недостаток, что выходным в них является напряжение на интегрирующей емкости, форма которого в интервале Т интегрирования оперделяется временным поведением интегрируемого тока в том >ке интервале.

Полезным же сигналом является мгновенное значение этого напря>кения в конце интервала Т.

Рассмотрим интегрирование однополярн ых токов. В этом случае (идеальной емкости) мгновенное напря>кение в конце Т есть пиковое за этот интервал.

Поскольку аппаратура, следующая за интегрирующим устройством, предъявляет определенные требования к спектру поступающих на его вход сигналов, непосредственно подавать напряжение с интегрирующей емкости на вход этой аппаратуры нельзя, но необходимо выработать еще соответствующий сигнал. Этот являет собой самостоятельную радиотехническую задачу.

Цель изобретения — создание интегрирую5 щего устройства, выходное напряжение которого не зависит от временного поведения исследуемого тока, но зависит только от мгновенного значения напряжения на интегрирующей емкости в конце выбранного интервала

10 иптегрированпя.

Предло>кенное устройство отличается тем, что в нем времязадаю цие цепочки, выполненные в виде последовательно соединенных первого диода, обмотки трансформатора и вто-, 15 рого диода, соединены параллельно. Отрицательные электроды вторых диодов времязадающих цепочек подключены в коллекторную цепь транзистора, эмиттер которого через последовательно соединенные резисторы соедине20 ны с положительными электродами первых диодов времязада!ощих цепочек, а положительные электроды вторых диодов — с интегрирующими конденсаторами.

Принципиальная схема интегратора тока

25 приведена на чертеже. Это балансная схема, при использовании которой отмечается л>>чшая стабильность работы при изменении питающих напря>кений и температуры. Она может быть разделена на интегрирующие кон30 денсаторы С, и С, выходной трансформатор

378871

40

КО45

Тр1 и времязадающую цепь — остальная схема.

Рассмотрим работу схемы в предположении идентичности элементов плеч А и Б и идеальности трансформатора Тр,.

При поступлении отрицательного импульса

T управления потенциал cpz точки д падает, а потенциал, из-за инвертирования импульса транзистором Т, — растет, так что все четыре диода Д., — Д., и До, — До, отсекаются.

Обмотки L, и 1.д «повисают», исключая прохождение сигнала на выход и допуская н акопление заряда на конденсаторы С, и С;.

Следует отметить, что обмотки L, и 1.д не мешают отсечению диодов Д,, и Дд, за время переднего фронта импульса Т. Просто на обмотках не возникает напряжения. Из симметричности схемы (в отсутствие тока н а входе) следует, что напряжение между верхним и

HH)KHHM концом каждой из обмОтОк L H L g должно быть одного знака в любой момент переднего фронта, а выбор подключения концов этих обмоток допускает только обратный знак этих напряжений. Поэтому возможно только нулевое напряжение на обмотках. Реальный трансформатор и рабочие токи меняют ситуацию несущественно.

Из соображений симметрии же следует, что при отсутствии тока на входах вх, н вхб (а также при одинаковых токах) напряжение на концах обмотки L. должно равняться нулю при любых манипуляциях с напряжением г д °

Поэтому рассмотрим случай наличия тока на одном из входов: пусть на вх, есть ток

l,„(t) (импульсный или непрерывный), заряжающий конденсатор С„т. е. понижающий потенциал точки а.

За время Т возникает некоторая разность

i+r т т 1 ( потенциалов грт — я = 1,„(/) Й, а /

t торая определяется только зарядом, поступившим на С, за это время и не зависит практически от утечек при CXRoop)) T (Romp — обратное сопротивление диода), так как утечки обеих емкостей близки.

При наступлении заднего фронта импульса

Т сначала отпирается Д... по обмотке L, начинает течь ток, и в обмотке L, индуцируется э.д. с., повторяющая во времени соответствующий участок заднего фронта импульса Т.

Э. д. с., способствующая отпиранию Дд,, наводится и в обмотке Ед .

Далее, через время, в течение которого р т т изменяется на е, отпирается д,, г начинается разряд конденсаторов С, и Сд и спад э. д. с. в обмотке L, Таким образом, 25

55 о0 амплитуда выходного импульса оказывается пропорциональной

Разряд С, до отпирания Д,я можно не учитывать (трансформатор не нагружен). Также можно не учитывать флуктуации чистого времени интегрирования из-за флуктуаций момента включения диода Д;, .

Затем почти одновременно включаются Д„ и Дб„жестко фиксируя потенциалы точек а и б. После этого можно подавать новый импульс Т.

Задержка включения диодов Д,, и Дб, достигается вследствие насыщен|ия транзистора

Т>. Степень насыщения и, следовательно, время задержки регулируется потенциометром Rz.

Рассмотрим теперь возможность прохождения подлежащего интегрированию сигнала на выход в отсутствие импульса Т.

Импульс напряжения на С„обязанный о о амплитуде тока .4,-, не больше i„(Rä + Ri), где Яд — дифференциальное сопротивление диода в рабочей точке (изменением Лд во время импульса входного тока пренебрегаем. Частью импульс на С, передается на Сб через

Д„и Д„-,. Далее благодаря выбранному включению обмоток L, и L ; значительная часть этого импульса передается в точку д.

Эти обстоятельства ведут к тому, что в подавляющем большинстве практических случаев прохождение входного сигнала на выход выпадает из рассмотрения и для моментов времени вне интервалов интегрирования.

При подаче сигнала на оба входа схемы, очевидно, будет выдавать сигнаал, пропорциональный разности соответствующих интегралов.

Предмет изобретения

Интегратор тока, содержащий интегрирующие конденсаторы, резисторы, времязадающие цепочки и транзистор, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства в нем времязадающие цепочки, выполненные в виде последовательно соединенных первого диода, обмотки трансформатора и второго диода, соединены параллельно, причем отрицательные электроды вторых диодов времязадающих цепочек подключены в коллекторную цепь транзистора, эмиттер которого через последовательно соединенные резисторы соединен с положительными электродами первых диодов времязадающих цепочек, а положительные электроды вторых диодов времязадающих цепочек подключены к интегрирующим конденсаторам.

378871

Составитель E. Тимохина

Техред E. Борисова

Редактор Н. Данилович

Корректор Е. Талалаева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1800/5 Изд. № 503 Тираж 647 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4!5