Преобразователь амплитуд импульсов в цифровой код

 

ОЙИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1Рц 6053!6

Союз Советских

Социалистйческих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.06.76 (21) 2370695/21 с присоединением заявки М (51) М. Кл. Н ОЗК 13/20 (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень М 16 (53) УДК 681.325(088.8) (45) Дата опубликования описания 21.04.78

Государственный иомит=т

Совета Министров СССР

ll0 делам изобретений и открытий (72) Автор изобретения

М. Е. Глушковский (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АМПЛИТУД ИМПУЛЬСОВ

В ЦИФРОВОЙ КОД

Изобретение относится к измерительной импульсной технике и может быть использовано для прецизионного анализа при высоких входных загрузках.

Известен прецизионный амплитудный преобразователь, предназначенный для полупроводниковой спектрометрии, содержащий зарядноразрядное устройство, блоки фазировки, дискриминаторы, устройство управления и счетчик.

На входе преобразователя имеется дискриминатор на рабочую полярность, предотвращающий повторный запуск преобразователя после выделения вершины (режекции наложений на заднем фронте). Недостатком известного преобразователя является сравнительно низкое быстродействие.

Известен преобразователь, который содержит последовательно соединенные входную клемму, линейный ключ, зарядно-разрядное устройство; первый и второй блоки фазировки, ключ кода, счетчик, ключ считывания и выходную клемму. Кроме того, входная клемма соединена также с положительным дискриминатором и через элемент привязки, ключ запуска с входом запуска устройства управления, причем ко входу положительного дискриминатора подключен потенциометр, а к выходу — ключ запуска, устройство управления соединено с линейным ключом, зарядно-разрядным устройством, счетчиком и ключами считывания, а генератор с элементом фазировки и ключом кода.

Недостатком этого преобразователя является то, что при повышении нижней границы регистрируемой энергии (повышении порога дискриминатора) ухудшаются его свойства как режектора наложений, поскольку сигналы небольшой амплитуды не вызывают его сраба10 тывания. Кроме того, преобразователь не реагирует на обратные выбросы биполярных сигналов и шумов, что также ухудшает эффективность режекции и приводит к иска>кениязт спектра при повышенных загрузках. Формиро15 ванне (фазировка) временного интервала на пороговых элементах усложняет схемы, а обычная схема фазировки не позволяет произвести операцию фазировкп при высокой тактовой частоте качественно, что увеличивает

20 дисперсию преобразователя и ухудшает амплитудный спектр.

Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены ин25 вертирующий усилитель, дополнительный дискриминатор, элемент ИЛИ, элемент временнбй растяжки и элемент установки кода, причем переменный резистор через последовательно соединенные инвертирующий усилитель, до30 полнительный дискриминатор, элементы ИЛИ

605316

4 и времсннбй растяжки, подключен к другому входу линейного ключа, второй вход дополнительного дискриминатора соединен с входной клеммой преобразователя, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом дискрихинатора, выход установки кода устройства управления через элемент установки кода соединен со счетчиком.

На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие ее работу.

Входная клемма 1 преобразова1еля через последовательно соединенные линейный ключ

2, зарядно-разрядное устройство 3, первый 4 и второй 5 элементы фазировки, ключ кода 6 и счетчик 7 соединена с ключами считывания 8.

Кроме того, клемма 1 соединена со входамн элемента привязки к вершине сигнала 9, дискриминатора 10 и дополнительного дискриминатора 11, причем выходы этих дискриминаторов через элементы ИЛИ 12 и временнбй расТИ iKH 13 соединены со Вхор03! поддерхкк

l4 линейного ключа 2. Переменный резистор

15, регулирующий пороги дискриминаторов, подключен к дискриминатору 10 непосредственно, а к дискриминатору 11 через пнвертирующий усилитсль 16. Выход элемента привязки 9 через кл1оч запуска 17 соединен со входом зап„ 18 устройства упр",âëåíèÿ 19, причем потенциальный вход ключа запуска подключен к выходу дискриминатора 10, Выходы блокировки 20 устройства управления

19, считывания 21 и установки кода 22 соединены соответственно с линейным ключом 2, ключами считывания 8 и элементом установки кода 23, подключенным к счетчику 7. Выходы первой фазы 24 и второй фазы 25 генератора импульсов 26 соединены соответственно с перВым элементом фазировки и ключоъ1 кода 6 и вторым элементом фазировки 5. Кроме того, выход второго элемента фазировки 5 соединен также с входом пуска линейного разряда

27 зарядно-разрядного устройства 3, выход ключей считывания 8 — с выходной клеммой

28 преобразователя, а выход переполнения

29 счетчика 7 — — с устройством управле1тия 19.

На фиг. 2 приведены диаграммы импульсов на выходах отдельны, наиболее важных элементов преобразоватсля, причем номер диаграммы соотве1ствуст номеру элемента, за исключением диаграммы 30, которая нллю:трирует продлевание блокировки линейного ключа 2 при наличии сигнала с элемента временнбй растяжки 13.

Преобразователь работает следующим оиразом.

Входной сигнал поступает через клемму 1 на дискриминаторы 10 и ll, элемент привязки 9 и через линейный ключ 2 на зарядно-разэядное устройство 3. Если сигнал превышает порог положительного дискриминатора, то сигнал, сформированный в момент максимума входного сигнала проходит через элемент привязки 9 и запускает устройство управления 19. Последнее блокирует линейный клю:

20 из

-10

50 дЭ

2, il после дв, хкратпой BBIIpOBKII Вкл10 12ется

;oi; линейного разряда в зарядно-разрядном устройстве 3. На все Вpe .Iÿ разряда клю г кода 6 открыт и иипульсLI генератора 26 поступают па счетчик 7.

Поскольку в счет ике 7 устанавливается начальный код, ооратпый величине порога дискрим иации, задаваемого элементом установки кода 23, то со счетчика 7 3 устройство управления 19 .".ожет гоступать дза сигнала переполнения. Псрььп — свидетельствует о том, что сигнал превышает порог дискриминации, Второй — — ITо сигнал прсвышает максимальную вслгпiliну и нс должен pc! llcTpl ваться. При однох. псэс юлнегц:и посл; окончания преобразования сформированный код через клкнп1 счи;ывагия 8 поступает н Вы. :од преобразователя.

На время обеих по;ирностсй входного сигнала срабатывают соотзветствуюшие дискрнмпп2торы 10 и 11, сиг1 .2 "ы с них суммпр";огся на элеме:тс ИЛИ 12 и поступа:от на вход поддсржкн ! Iiilieliiloio клю а 2, принс и временные про зежуткн, oгда сигнал пересекает нулеву10 линшо и частично спадает до нуля п конце сигнала, блокнрчотся элементо;i времеппбй растяжки 13. Сигнал, поступающий

14, пe BazpsiaaeT линейный ключ 2, но поддерживает его в закры10;I состоянии, если в момент его появления ключ блокируется устройством управления 19. В рсзультате этих операций импульсы 31 и 32 регистрируются, 33 — просчитывается, так как в это время пе окончилось преобразование импульса 32 (диаграмма 20 фиг. 2j. На время длительности импульса ЗЗ вход преобразователя поддерживается закрытым, что предотвращает pei iiciрацию kl.il!ульса 34, амплит $2

IioTopoI 0 иск2жена из-32 наложения IIB сигнал 33. Ва асчст этого эффективность режек ц1и наложений возрастает и улучшается ка iecIBo спектров при повышенных загрузках.

Регулировка Органами x,!ðBB,Båë я ре к.,ма рBÎOTû 11рe00p2зОВатсля прÎизВОдитcÿ следующим образом.

Переменным резистором 15 устанаьливакгт пороги дискриминаторов « —, » и « — » выше уровня шума таким образом, чтобы только

Отдельные большие шумовые выбросы Bb!Bliiвали их срабатывание, Эту границу можно легко установить iio !Iplioopi регистрирую;цем,. мертвое время, 1ак как при уменьшении порога ниже уровня шумов это время резко увеличивается.

Функции дискриминатора нижнего уровня для задания нижней границы спектра выпол1 яет элемент > станОвки кода 23, который задает порог срабатывания в цифровой форме выше порогов дискрюпп атаров, что позволяет

О.раничить диапазон регистрируемых энергий снизу, Дополнительное «мертвое» время, которое получается за счет преобразования небольших амплитуд ниже уровня цифровой дискриминации. Ilc olio

;1ропорционально амплитуде сигналов.

605316

Для хорошей фазировки конца и начала временнбго интервала, поступа.огцего на пуск линейного разряда, он фазируегся на двух элементах фазировки, причем импульсы генератора 26, поступающие на эти элементы и ключ кода 6, сдвинуты относительно друг друга, чтобы не перекрываться во времени. Так как на высоких тактовых частотах форма импульсов генератора 26 незначительно отличается от синусоиды, то наилучшим методом сдвига является его инверсия (сдвиг на 180 ). Таким образом фактически на первый элемент фазировки 4 и ключ 6 поступают импульсы с генератора 26 непосредственно, а на элемент 5 через инвертор (или наоборот). За счет такого построения преобразователя даже па высоких тактовых частотах не увеличивается дисперсия за счет различия временнбго интервала и сохраняется высокое качество регистрируемых спектров.

Формула изобретения

Преобразователь амплитуд импульсов в цифровой код, содержащий последовательно соединенные входную клемму, линейный кл:оч, зарядно-разрядное устройство, первый и второй элементы фазировки, ключ кода, счетчик, ключи счить:вания и выходную клемму; выход второго элемента фазировки подключен к соответствующему входу зарядпо-разрядного устройства; дискриминатор, элемент прпBH3I(H; первый BbIx0, дискриминатора H вход элемента привязки соединены с входной клеммой, а другой вход дискриминатора соединен с переменным резистором, ключ запуска, один из входов которого соединен с выходом элемента привязки, другой вход соединен с выходом дискриминатора; устройство управления, вход запуска которого соединен с выходом ил оча запуска, другие входы соединены с соответствующим выходом счетчика и зарядно-разрядного устройства, а соответствующие выходы устройства управления соединены с линейным ключом и ключами считывания; генератор, соединенный с первым и вторым эле15 ментами фазировки и ключом кода, отл и ч ающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены пнвертирующий усилитель, дополнительный дискриминатор, элемент ИЛИ, элемент временнбй растяжки и

2О элемент установки кода, причем переменный резистор через последовательно соединенный инвертирующпй усилитель, дополнительный дискриминатор, элементы ИЛИ и временнбй растяжки подключен к другому входу линей25 ного ключа, второй вход дополнительного дискриминатора соединен с входной клеммой преобразователя; второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом дискриминатора, выход установки кода устройства управления через

30 элемент устанозки кода соединен со счетчиI;0м.

605316

cj ь г, 1

Й(г Я

Редактор Н. Старикова

Заказ 592/19 Изд.:Ф 412 Тираж 1087 Подписное

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, ир Сапунова, 2

Составитель Д. Голубович

Тскрсд Л. Камышникова

Корректоры; Л. Орлова п О. Тюрина