Фоторегистратор

 

О П И-" -- -:А--Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

09 (! i! 73I3

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свпд-ву (22) Заявлено 15.11.77 (21) 2547543 18.-25 (51) М Кл а

6 01J 1, 44 с прпсое;пгнением заявки Л

ГосУдаРстееиный комитет (23) Приоритет (43) Опъбликова о 30.04.80. Гиэллстепь ЛЪ 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (53) УДК 621.383 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения В. Н. Зайцев, Л. М. Жаворонков, В. Н, Лапенко, С. В. Купцов, А. H. Горнушенков и Г. М. Выдолоб (71) Заявитель

Московский институт электронной техники (54) ФОТОРЕГИСТРАТОР

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фотометрии, и может быть использовано в приборах для измерения амплитуд импульсов лучистых потоков.

Известно устройство для регистрации импульсных сигналов в большом динамическом диапазоне, содержащее фотоприемное устройство, к выходу которого подключен вход и-каскадного усилителя, каждый каскад которого содержит разделительный конденсатор и резистор в цепи обратной связи (1). Однако точность измерений такого фоторегистратора небольшая.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является фоторегистратор, содержащий фотоприемное устройство, к выходу которого подключен вход 22-каскадного усилителя, каждый каскад которого содержит на входе разделительный конденсатор и резистор в цепи отрицательной обратной связи, причем выход фотоприемного устройства и выходы усилительных каскадов соединены с сигнальными входами соответствующих (п+1) пиковых детекторов, связанных через аналоговую схему «ИЛИ» со входом преобразователя

«напряжение — код» (2).

Недостатком известного фоторегистратора является наличие значительных статических и динамических погрешностей, т. е. недостаточная точность измерений.

Для повышения точности фоторегистратора в него дополнительно введены регистр, дсшифратор, шифратор, дифференцирую2цая цепь, п формирователей импульсов, 2п ключей, источник порогового напряжения и п компар-òîðîâ,,первые входь которых подключены к выходам усилптель1О пых каскадов, вторые — с источнику порогового напряжения, а выходы — через регистр — и дешцфратору, соединенному своимп выходами с шифратором и входами управления пиковых детекторов, причем вы15 ход последнего компаратора через дифференццрующую цепь связан также со входамп формирователей импульсов, соединенных с и-каскадным усилителем так, что выход каждого формирователя подключен

20 ко входу ключа, шунтпрующего разделительный конденсатор, и ко входу ключа, шунтпруюшего резистор в цепи отрицательной обратной связи усилительного каскада.

25 На чертеже дана функциональная схема предлагаемого фоторегпстратора.

Он содержит фотоприемное устройство 1, к выходу которого подключен и-каскадный усилитель 2. Каждый каскад усилителя соЗО держит на входе разделительный конден731309

3 сатор 3 и резистор 4 в цепи отрицательной обратной связи. Выход фотопрпсм!пгго устройства 1 и выходы уcirrrrròñ.rürr,r. . !<3< ê!!дов 2 соединены с с!!г алш!!!.;!:! входамп соответствующ;!х пиковых детекторов 5, связанных через аналоговую схеi,r r, r)

«ИJiil» со входо I преобразоватс;iÿ 7 «напряжение — код». Выходы усилительных каскадов 2 также связаны с псрвыми входами компараторов 8, вторыс ходы которых подключены к источнику порогового напряжения 9. Выходы компараторов 8 через регистр 10 соединены со входами дешифратора 11, выходы которого подключены к шифратору 12 и ко входам управления пиковых детекторов 5. Кроме того, выход компаратора 8, связанного с последним каскадом усилителя 2 через д!!ф<реренцирующую цепь 13 соедппсп со входами формирователей 14 импульсов, выход каждого из которых подключен к входу соответству!ощего ключа 15, шунтирующего разделительный конденсатор 3, и к входу ключа 16, шунтирующего резистор 4 в цепи отрицательной обратной связи усилительного каскада 2.

Устройство работает следующим образом.

Фотоприемное устройство 1 преобразует импульсы лучистого потока в электрические сигналы, поступающие на вход и-каскадного усилителя 2. В зависимости от величины входного импульса происходит насыщение каскадов усилителя 2, начиная с последнего. Пусть сигнал имеет такую величину, что каскады. 2 с порядковыми номерами с 1-го по (к — 1) -й находятся. в ненасыщенном состоянии, а каскады 2 с номерами с к-ro по и-й насыщены. При этом сработают импульсные компараторы

8, соответствующие насыщенным каскадам.

Величина порогового напряжения, которое подается на вторые входы компараторов 8, устанавливается несколько гп!же верхней границы динамического диапазона каждого усилительнorо каскада 2. Тогда в регистре

10 зап!!сывается код порядка величины входного сигнала, старшие (с и по к) разряды которого содержат единицы, а младшие (с 1 по (к — 1) — нули. Указанный код дсшифратором 11 преобразуется в (п+1)— разрядньш код «1 из и», у которого порядковый номер единицы среди нулей соответствует номеру последнего ненасыщенного каскада 2, в данном случае (к — 1)-го.

Амплитуда сигнала с выхода указа!шого каскада 5 запомипастся в соответ твующсм пиковом детекторе 2, выбранном кодом

«1 из и».

На выходе этого пикового детектора 5 имеется квазипостоянное напряжение, выражающее мантиссу сигнала в аналоговой форме, на выходе остальных пиковых детекторов 5 — нулевые уровни. Аналоговая величина мантиссы, пропущенная через

5 !

О

25 30

10 схему «ИЛИ» 6, преобразуется в цифровой двоичный код преобразователем 7 <.папря;".<енис — -rro!». Врсм5(хранения напряжен. !я амплитуды в пиковом детекторе 5 долхкно быть нс меньше времени преобразования напряжения в код. Код порядка «1 из и» также преобразуется в двоичный код шифратором 12. 1-Ia выходе устройства имеется информация о величине принятого сигнала в цифровой форме, что удобно для ее дальнейшей ооработки. Кроме того, поскольку в предлагаемом устройстве на любом участке динамического диапазона амплитудная характеристика линейна, точность измерения амплитуд импульсов rо всему дпнамическому диапазону одинакова.

Прп больших входных сигналах, вызывающих насыщение одного илп нескольких усилительных каскадов 2, срабатывает компаратор 8. Дифференцирующая цепь 13 по окончании импульса компаратора 8 запускает формирователи 14 импульсов. Формирователи 14 одновременно откр!явают ключи 15 и 16. Ключи 15 при этом обеспечивают быстрый разряд разделительных конденсаторов 3, а ключи 16 уменьшают коэффициенты передачи каждого из усилительных каскадов 2 до единицы и тем самым исключают возможность перегрузки усилителя во время коммутации ключей 15.

Так как длительность импульсов на выходах формирователей 14 неодинакова ивозрастает с порядковым номером формирователя 14, ключи 15 и 16 возвращаются в исходное состояние неодновременно, причем усиление каскадов 2 восстанавливается последовательно, начиная с первого. Благодаря этому подавляются помехи, возникающие на фронтах импульсов управления ключами 15 и 16. Для подавления помех на фронтах коммутации импульсы управления имеют трапецеидальную форму с пониженной скоростью спада напряжения.

Благодаря введению и-го ко.лпаратора 8, дифференцирующей цепи 13, формирователей импульсов 14 и ключей 15:r 16 обеспечивается быстрое восстановление чувствительности усилителя. Время восстановления является величиной фиксированной, заранее известной и во много раз меньшей времени восстановления, происходящего путем естественного разряда разделительных конденсаторов 3. Это позволяет полностью устранить погрешности измерения амплитуды, вызванные переходными процессами после воздействия сигнала, когда период повторения входных сигналов соизмерим со временем восстановления. Предлагаемый фоторегистратор позволяет обеспечить кусочно-линейную амплитудну!о характеристику фоторегистратора с одинаковой абсолютной точностью измерения уровня лучистого потока во всем амплитудном динамическом диапазоне.

731309

Формула изооретения

Составитель А. Чурбаков

Техред А. Камышникова

Редактор Т. Шагова

К ор ректор О. Дани шева

Заказ 757/10 Изд. № 287 Тираж 729

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2

Фоторегпстратор, содержащий фотопр:iсмнос устройство, к выходу которого подключен вход и-каскадного усилителя, каждый каскад которого содержит на входе разделительный конденсатор и резистор в цепи отрицательной обратной связи, причем выход фотоприемного устройства и выходы усилительных каскадов соединены с 10 сигнальными входами соответст=ующпх (и+1) пиковых детекторов, связанных через аналоговую схему «ИЛИ» со входом преобразователя «напряжение — код», о тличающийся тем, что, с целью повыше- 15 ния точности, в него дополнительно введены регистр, дешифратор, дифференцирующая цепь, и формирователей импульсов, 2п ключей, источник порогового напряжения и и компараторов, первые входы которых 20 подключены к выходам усилительных каскадов, вторые — к источнику порогового наHp>: êåíèÿ, а выходы через регистр— к дешифратору, соединенному своими выходами с шифратором и входами управления пиковых детекторов, причем выход последнего компаратора через дифференцирующую цепь связан также со входами формирователей импульсов, соединенных с и-каскадным усилителем, так, что выход каждого формирователя подключен ко входу ключа, шунтпрующего разделительный конденсатор, и ко входу ключа, шунтирующего резистор в цепи отрицательной обратной связп усилительного каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Волков B. М. Функциональные усилители с большим динамическим диапазоном.

М., «Советское радио», 197б, с. 37.

2. Максимов М. В. Защита от помех. М., «Советское радио>;, 1976, с. 193 (прототип).