Фоторегистратор

О П И-".:АН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ 0917313 Союз Советскик Социалистических Республикпо делам изобретений н открытий45) Дата опубликован описания 30.04.80 Авторыизобретени71) Заявител осковский институт электронной техник(54) ФОТОРЕГИСТРАТО 5 ГосУдаРстеенныи комитет (23) Прпрптст 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 а-каскадного усилителя, каждый кас- О кад которого содержит разделительный конденсатор и резистор в цепи обратной связи 1. Однако точность измерений такого фоторегистратора небольшая.Наиболее близким по технической сущно сти к изобретению является фоторегистратор, содержащий фотоприемное устройство, к выходу которого подключен вход и-каскадного усилителя, каждый каскад которого содержит на входе разделительный кон денсатор и резистор в цепи отрицательной обратной связи, причем выход фотоприемного устройства и выходы усилительных каскадов соединены с сигнальными входами соответствующих (гг+1) пиковых де текторов, связанных через аналоговую схему ИЛИ со входом преобразователя напряжение - код 2.Недостатком известного фоторегистратора является наличие значительных статиче 2ских и динамических погрешностей, т. е. недостаточная точность измерений.Для повышения точности фоторегистратора в него дополнительно введены регистр, дсшифратор, шифратор, дифференцирующая цепь, гг формирователей импульсов, 2 п ключей, источник порогового напряжения и и компараторов, первые входь которых подключены к выходам усилительных каскадов, вторые - с источнику порогового напряжения, а выходы - через регистр - и деш 1 фратору, соединенному своимп выходами с шифратором и входами управления гпповых детекторов, причем выход последнего компаратора через дифференцпрующую цепь связан также со входамп 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 связи усилительного каскада.На чертеже дана функциональная схема предлагаемого фоторегистратора.Он содержит фотопр смное устройство 1, к выходу которого подключен гг-каскадный усилитель 2. Каждый каскад усилителя содержит на входе разделительный конден15 50 55 60 65 3сатор 3 и резистор 4 в цепи отрицательной обратной связи, Выход фотоприемного устройства 1 и выходы усплптсльн 1 лх ка,кидов 2 соединены с сигпалшп 1 мп входамп соответствующих пиковых детекторов 5, связанных через аналоговую схему 6 ИЛИ со входом преобразователя 7 напряжение - код. Выходы усилительных каскадов 2 также связаны с псрвыми входами компараторов 8, вторыс входы 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 пиковь 1 х детекторов 5. Кроме того, выход компаратора 8, связанного с последним каскадом усилителя 2:1 ерез диф(реренцирующую цепь 13 соедппс со входами формирователей 14 импульсов, выход каждого из которых подключен к входу соответству 1 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 п-каскадного усилителя 2. В зависимости от величины входного импульса происходит пасьпцение 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-го 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 1 же верхней границы динамического диапазона каждого усилительного каскада 2. Тогда в регистре 10 записывается 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 (а+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 указанного каскада 5 запомипастся в соответ;твующсм пиковом детекторе 2, выбранном кодом 1 из л.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 10 15 20 5 :30 35 10 схему ИЛИ 6, преобразуется в цифровой двоичный код преобразователем 7 папряхсенис - .код. Врсм 51 хране 11 пя напряжен.151 амплитуды в пиковом детекторе 5 должно быть нс меньше времени преобразования папряжения в код. Код порядка 1 из л также преобразуется в двоичный код шифратором 12. 11 а выходе устройства имеется информация о ьелпчпне принятого сигнала в цифровой форме, что удобно для ее дальнейшей обработки. Кроме того, поскольку в предлагаемом устройстве на любом участке динамического диапазона амплитудная характеристика линейна, точность измерения амплитуд импульсов по 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 1 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 и возрастает 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 и 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 погрешностиизмерения амплитуды, вызванные переходными процессами после воздействия сигнала, когда период повторения входных сигналов соизмерим со временем восстановления. Предлагаемый фоторегистратор позволяет обеспечить кусочно-линейную амплитудную характеристику фоторегистратора с одинаковой абсолютной точностью измерения уровня лучистого потока во всем амплитудном динамическом диапазоне.аказ 757/10 Изд.287НПО Поиск Государственного комитета113035, Москва, Ж,Тираж 729 Подписи оСССР по делам изобретений и открытий Раушская наб., д. 45 пография, пр. Сапунова, 2 Фоторегистратор, содержащий фотоприсмнос устройство, к выходу которого подключен вход и-каскадного усилителя, каж дый каскад которого содержит на входе разделительный конденсатор и резистор в цепи отрицательной обратной связи, причем выход фотоприемного устройства и выходы усилительных каскадов соединены с 1 О сигнальными входами соответст:ующих (и+1) пиковых детекторов, связанных через аналоговую схему ИЛИ со входом преобразователя напряжение - код, о тличающийся тем, что, с целью позыше ния точности, в него дополнительно введены регистр, дешифратор, дифференцирующая цепь, а формирователей импульсов, 2 п ключей, источник порогового напряжения и и компараторов, первые входы которых 20 подключены к выходам усилительных каскадов, вторые - к источнику порогового напри:кения, 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 г-каскадным усилителем, так, что выход каждого формирователя подключен ко входу ключа, шуитирующего разделительный конденсатор, и ко входу ключа, шунтирующего резистор в цепи отрицательной обратной связи усилительного каскада,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Волков В, М. Функциональные усилители с большим динамическим диапазоном. М., Советское радио, 197 б, с. 37.2. Максимов М. В. Защита от помех. М., Советское радио;, 1976, с. 193 (прототип).