Преобразователь время-амплитуда

 

(iii 657599

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 22.08.76 (21) 2400634/18 — 21 е присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) М. Кл, й

Н 03 К S/08

Государственный комнтет ссср оо делан нзобретеннй и открытий

Опубликовано 1з.04.79. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 19,04.79 (53) УДК 621.317. ,761 (088,8) (72) Авторы изобретения

Б, Д. Майсюков и С. Н, Федорченко (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ вЂ” АМПЛИТУДА

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть применено в приборах экспериментальной ядерной физики, в частности для измерения времен жизни короткоживущих ядер, для спектрометрии нейтронов по времени пролета, для изучения распределений по массам заряженных продуктов ядерных реакций и т.J.

При измерении коротких интервалов времени широкое распространение получили старт — стопные преобразователи время-амплитуда на накопительных устройствах (1). В них исследуемый временной спектр трансформируется в спектр амплитуд выходных сигналов и регистрируется обычным многоканальным амплитудным анализатором.

Точность таких преобразователей, особенно при работе с детекторами ионизирующих излучений в наносекундном диапазоне, апределяется, в основном, разбросами их входных старт- и стоп- сигналов по амплитуде и форме.

Недостатком этих преобразователей является усложненность их схемотехнического решения, которая выражается в использовании трех нли двух зарядно=накопительных устройств. Вследствие этого они имеют относительно высокие величины нелинейности и температурной нестабильности.

Известей преобразователь время-амплитуда повышенно= ro пюсти, содержащий по старт5 входу дифференциальный усилитель, пороговые устройства измерения и генератор тока компенсации начала измерения, и по стой-входу — дифференциальный усилитель, псроговые устройства конца измерения и компенсации конца иэмеретп ния, генераторы тока интервала измерения и компенсации конца измерения, а также накопительный конденсатор, повторитель напряжения, линейный пропускатель, дискриминатор и элемент совпадения, причем вход дифференциального усилителя по старт-входу соединен со входом старт-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства начала измерения и компенсации начала измерения соединены comветственно со входами ключа начала измерения и генератора тока компенсации начала измерения, вход дифференциального усилителя по стоп-входу соедштен со входом стоп-преобразователя, а два

его выхода через пороговые устройства конца из657599 мерения и компенсации конца измерении сое»»чнены соответственно со входами генераторов тока интервала измерения и компенсации конца измерения, выходы ключа начала измерения и генераторов тока компенсации начала измерения и интервала измерения соединены с одной обкладкой йакопительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к корпусу, а через повторитель напряжения с основным входом лине»я»о- го пропускателя, выход которого является выходом преобразователя (27.

К недостаткам такого преобразователя относятся усложненность схемотехнического решения из-за использования двух эарядно- накопительных устройств, а следовательно относительно высокие величины нелинейности и температурной нестабильности; невысокая точность и достоверность измерения интервалов времени при работе с не- . прерывными спектрами амплитуд входных старти стоп- сигнапов из-за нарушения одного из условий оптимальной компенсации, которое заключается в том, чтобы минимальная амплитуда входного сигнала, приводящая к правильной регистрации интервала времени, в 2 — 3 раза превышала уровень срабатывания порогового устройства компенсации начала (конца) измерения.

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

Указанная цель достигается тем, что преобра зователь время-амплитуда, содержащий по старт-. вхрду дифференциальный усилитель, пороговые устройства начала измерения и компенсации начала измерения, ключ начала измерения и генератор тока компенсации начала измерения, и по стоп-.входу — дифференциальный усилитель, пороговые устройства конца измерения и компенсации конца измерения, генераторы тока интервала измерения и компенсации конца измерения, а также накопительный конденсатор, повторитель напряжения, линейный пропускатель, дискриминатор и элемент совпадений, причем вход дифференциального усилителя по старт-входу соединен со входом старт-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства начала измерения и компенсации начала измерения соединены соответственно со входами ключа начала измерения и генератора тока компенсации начала измерения, вход дифференциального усилителя по стол-входу соединен со входом стоп-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства конца измерения и компенсации конца измерения соединены соответственно со входами генераторов тока интервала измерения и компенсации конца измерения, выходы ключа начала измерения и генераторов тока компенсации начала измерения и интервала измерения соединены с одной обкладкой накопительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к корпусу, и через повторитель напряжения с основным входом линейного пронускателя, выход которого является входом преобразователя, содержит дополнительно два боковых пороговых устройства и линейный пропускатель, причем старт- и стоп-входы преобразователя через боковые пороговые устройства подключены ко входа»»» элемента совпадений, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного ли10 .нейного пропускателя, основной вход которого соединен с выходом повторителя на»»ряжени»г, а его выход через дискриминатор — с управляющим входом упомянутого линейного пропускателя, выход генератора тока компенсации конца измерения подключен к накопительному конденсатору, причем полярность его тока противоположна полярности токов остальных двух генераторов; кроме того в боковые пороговые устройства вводятся дополнительные входы управления длиЮ тельностью их выходных сигналов, причем выход дискриминатора подключен ко входам управления обоих боковых пороговых устройств по старт- и стоп-входам, а их выходы соответственно — к попарно соединенным входам управления

2э остальных пороговых устройств по каждому вхо»»у, при этом собственная длительность выходного сигнала у бокового порогового устройства по старт-входу больше диапазона измерения интервалов времени на величину максимальной

ЗО длительности переднего фронта для входных стоп-сигналов, а у всех остальных пороговых„ устройств равна последней величине для входных сигналов по соответствующему входу преобразователя.

На чертеже показана структурная схема преобразователя время-амплитуда.

Устройство содержит дифференциальные усилители 1, 2, пороге вое устройство начала измерения 3, ключ измерения 4, пороговое устройство

4О компенсации начала измерения 5, генератор тока компенсации начала измерения 6, пороговое устройство кон,.= измерения 7, генератор тока интервала измерения 8, пороговое устройство компенсации конца измерения 9, генератор то" ка компенсации конца измерени»г 10, накопительный конденсатор 11, повторитель напряжения 1 ; элементы 4, 6, 8, 10, 11 и 12 образуют заряднонакопительный блок 13; основной 14 и дополнительный 15 линейные пропускатели, дискримина5 тор 16, дополнительные боковые пороговые устройства 17 и 18, элемент совпадения 19.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии входных старт- и стоп- сигналов ключ 4 открыт и суммарный ток генераторов . 6, 8 и 10 не производит заряда накопительного конденсатора 11. Линейные пролускатели 14 и

15 закрыты и на выходе преобразователя отсутствует сигнал.

5 657599

Рассмотрим случай правильной регистрации интервалов времени, когда входной старт- сигнал приходит раньше стопсигнала; интервал времени между ними не превышает диапазона измерения; амплитуды обоих входных сигналов достаточны для срабатывания всех пороговых устройств.

Тогда в силу конечного времени нарастания переднего фронта входных сигналов произойдет последовательное срабатывание всех пороговых устройств, соответственно 3, 5, 17 и 7, 9, 18. При срабатывании порогового устройства 3 ключ закрывается и начинается заряд конденсатора 11

ToKoM+2Io+Io — To =+2Io. Далее при срабатывании устройства 5 генератор 6 отключается и происходит заряд конденсатора 11 током+и†— Io = Io.

Прн срабатывании устройства 7 генератор 8 отключается, заряд конденсатора 11 прекращается и начинается его разряд током — I о. Далее после срабатывания устройства 9 генератор 10 отключа. ется и на конденсаторе 11, а также после повторителя 12 на входе блока 13, начинает формироваться плоская часть сигнала, амплитуда которого с высокой точностью пропорциональна истинному значению измеряемого интервала времени. После срабатывания боковых пороговых устройств 17 и 18 на выходе элемента совпадений 19 появляется сигнап, который на время своей длительности открывает пропускатель 15 для анализа заведомо плоской части выходного сигнала блока 13 дискриминатором 16, так как все процессы зарядаразряда в блоке 13 к этому моменту времени уже закончились. Кроме того, выходные сигналы боковых пороговых устройств 17 и 18 продлевают на включаются все генераторы токов, открывается ключ 4, через который происходит быстрый разряд накопительного конденсатора 11, и цикл работы преобразователя время-амплитуда заканчи5 вается.

Рассмотрим теперь, как отбраковываются в преобразователе случаи неправильной регистрации. Прн срабатывании только пороговых устройств по старт-входу 3 или 3 и 5 или 3, 5 н 17

1О или только по стоп-входу 7 или 7 и 9 или 7, 9 и 18, сигнал на выходе преобразователя отсутствует, так как не срабатывает элемент совпадений

19. При этом не происходит больших потерь полезной информации иэ-за просчетов, так как собственная длительность выходных сигналов устройств 3, 5, 7 и 9, порог которых находится вблизи шумов, не превышает максимальной длительности переднего фронта входных старт- и стопсигналов. Случаи регистрации отрицательных интервалов времени, соответствующих более ранне му приходу стоп-сигнала по отношению к стартсигналу, даже при срабатываний scex пороговых устройств и элемента совпадений 19, будут исключены дискриминатором 16.

1. Преобразователь время-амплитуда, содержащий по старт-входу дифференциальный усили-, тель, пороговые устройства начала измерения и комценсации начала измерения, ключ начала измерения и генератор тока компенсации начала

З5 измерения, и по стоп-входу — дифференциальный усилитель, пороговые устройства конца измере. ния и компенсации конца измерения, генераторы тока интервала измерения и компенсации конца измерения, а также накопительный конденсатор, повторитель напряжения, линейный пропускатель, дискриминатор и элемент совпадений, причем вход дифференциального усилителя по старт-вхоgy соедьыен со входом старт-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства начала измерения и компенсации начала измерения соединены соответственно со входами ключа начала измерения и генератора тока компенсации начала измерения, вход дифференциального усилителя по стоп-входу соединен со входом стоп50 преобразователя, а лва его выхода через пороговые устройства конца измерения и компенсации конца измерения соединены соответственно со входами генераторов тока интервала измерения и компенсации конца измерения, выходы ключа

55 начала измерения и генераторов тока компенсации начала измерения и интервала измерения соединены с одной обкладкой накопительного кон- денсатора, другая обкладка которого подключе. свою собственную длительность работу пороговых устройств 3, 5 и 7, 9 соответственно.

Дискриминатор 16 представляет собой дифференциальный дискриминатор с двумя уровнями, причем срабатывание нижнего уровня соответствует регистрации. положительного, т.е. правильного интервала времени, а срабатывание верхнего уровня — регистрации положительного интервала, но превышающего диапазон измерения.

Таким образом, при срабатывании только нижнего уровня дискриминатора 16 на его выходе появляется сигнал, а при срабатывании обоих уровней— нет. Выходной сигнал дискриминатора 16 на время своей длительности продолжает работу пороговых устройств 17 и 18 и через них соответственно пороговых устройств 3, 5 и 7, 9, а также открывает пропускатель 14, на выходе которого появляется прямоугольный сигнал с плоской вершиной и амплитудой, пропорциональной источнику измеряемого интервала времени. После окончания выходного сигнала дискриминатора 16 все пороговые устройства заканчивают свою работу, Формула изобретения

7599

Составитель В. Новицкий

Редактор Н. Каменснвя Техред Э.Чужик Корректор И Муска

Тираж 1059 Подписное

IlHHHflH Государственного комитета СССР . о делам иэобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушсквя нвб., д. 4/5

Заказ 1822/57 "а"

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4,« ««% с f ° : и н ева% 3в н с:,в.ив ° @ Ф

7 "". ;,;...,.„„,ф,ф о5 на к корпусу, и через- ов ярийель напряжейия с основным входом линейного пропускателя, выход которого является выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, в него введено дополнительно два боковых пороговых устройства и линейный пропускатель, причем старт- и стопвходы преобразователя . через боковые пороговые устройства подключены ко входам элемента совпадений, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного линейного пропускателя, основной вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, а выход через дискриминатор — с управляющим входом упомянутого линейного пропускателя; выход генератора тока Компенсацииконца измерения подключен к накопительному конденсатору, причем полярность его тока противоположна полярности токов и у остальных двух генераторов.

2. Преобразователь время-амплитуда по л.1, отличающийся тем, что в боковые пороговые устройства вводятся дополнительные входы управления цлительностью их выходных сигналов, причем выход дискриминатора подключен ко входам управления обоих боковых пороговых устройств по старт- и стоп-входам, а их выходы соответственно — к попарно соединенным входам управления остальных пороговых устройств по каждому входу, при этом собственная длитель. ность выходного сигнапа у бокового порогового устройства по старт-входу больше диапазона из10 мерения интервалов времени на величину максимальной длительности переднего фронтацля входных стоп-сигналов, а у всех остальных пороговых устройств равна последней величине для входных сигналов по соответствующему входу преобразо15 вателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР И 2072áÇ, 2Î кл. Н 03 К 13/10, 19б7.

2, Авторское свидетельство СССР И 341159, кл. Н 03 К 13/10, 1970,