Устройство фиксации временных положений случайных сигналов

(59 Н 03 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский инстигут прикладных физических проблем им. академика А.Н. Сенченко(56) 1. Агаханян Т.М. и др. Основы наносекундной импульсной техники.Атомиэдат, 1976, с. 333.2. Мелешко Е.А. Препринт ОИЯИ. В 13-3700, Дубна, 1968, с. 225 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ВРЕМЕННЫХ ПОЛОЖЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее пороговый Формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вто. рым входом - через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импульсов снизу и линейный инвертор, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, . с целью повышения точности, в него ЯО 1095379 А дополнительно введены вторая и третья линии задержки, второй и третий пороговые Формирователи, диод с на коплением заряда, генератор тока накопления заряда и генератор тока рассасывания заряда, причем второй пороговый Формирователь подключен своим первым входом через вторую линию задержки к выходу линии задержки, вторым входом - к выходу .".иней- ного инвертора, а выходом соединен с первым входом генератора тока накопления заряда, объединенного своим выходом е выходом генератора тока рассасывания заряда, входом третьего порогового Формирователя и анодом диода с накоплением заряда, Я катодом соединенного с общей шиной, третий пороговый формирователь своим выходом подключен к выходной клемме устройства и первому входу генератора тока рассасывания заряда, а первый пороговый формирователь выходом соединен с вторыми входами генераторов токов накопления и рассасывания заряда через третью линию задержки.Изобретение Ьтносится к информационно-измерительной технике и может использоваться в экспериментальной Физике н технике,Известно устройство, осуществляющее фиксацию временных положений слу чайных сигналов, содержащее выходной формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым - через аналоговое запоминающее устройство, и соединенный своим выходом с выходной клеммой 1,Недостатком известного устройства является низкая точность Фиксации регистрируемых сигналов при изменении 5 длительности их фронтов.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство Фиксации временных положений случайных сигналов, содержащее пороговый Формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым входом - через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импуль-; сов снизу и линейный инвертор 12),Недостаток данного устройства состоит в низкой точности Фиксации временных положений случайных сигналов при отличии их фронта нарастания от линейного. ЗОДействительно, аппроксимируя рабочий участок фронта Фиксйруемого сигнала :кспоненциальной зависимостьюСП= а (е н - 1) /а (1) 35 для момента е.ф( ) (Фиг. 2,19) пересечения суммарййм сигналом порогового уровня Пп,можно записать Фф- Ф,1фТн40 - Е -( - --1-О =О, (21 во где а.и Т - соответственно амплитуда и длительность Фронта нарастания исходного Фиксируемого сигнала; а = е- нормирующий множитель; о = и По - коэффициент ослабления и уровень ограничения сигнала. Полагая О = , что является оптимальо пф ,ным для линейно нарастающих сигналов,получим 50, з н 55Анализ уравнения (3) показывает, что положение точки Фиксации ф на временной оси существенным образом зависит от величины времени нарастания сигнала Г . Так для , изменяНю ю60 ющегося в пределах 15-50 нс, при Т = 6 нс смещение момента фиксации3ф составляет1,6 нс. Для реальнйх сигналов в эквивалентном диапазоне фронтов нарастания величина погрещности фиксации имеет еще большее 65 значение, так как им характерно большее по сравнению с моделью (1) изменение крутизны на интервале нарастанияПель изобретения - повышение точности устройства фиксации временных положений случайных сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пороговый Формирователь, подключенный к входной клемме первым входом через линию задержки, а вторым входом - через последовательно соединенные аттенюатор, ограничитель импульсов снизу и линейный инвертор, дополнительно введены вторая и третья линии задержки, второй и третий пороговые Формирователи, диод с накоплением заряда, генератор тока накопления заряда и генератор тока рассасывания заряда, причем второй пороговый формирователь подключен своим первым входом через вторую линию задержки к выходу первой линии задержки, вторым входом - к выходу линейного инвертора, а выходом соединен с первым входом генератора тока накопления заряда, объединенного своим выходом с выходом генератора тока рассасывания заряда, входом третьего порогового Формирователя и анодом, диода с накоплением. заряда, катодом соединенного с общей шиной, третий пороговый Формирователь своим выходом подключен к выходной клемме устройства и первому входу генератора тока рассасывания заряда, а первый пороговый Формирователь выходом соединен с вторыми входами генераторов токов накопления и рассасывания заряда через третью линию задержки.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства Фиксации временных положений случайных сигналов; на фиг. 2 - временнаядиаграмма его работы; на фиг. 3- зависимости момента фиксации вход.ного сигнала от длительности фронта нарастания последнего для известногс (а) и предлагаемого (б-г) устройства.Предлагаемое устройство Фиксации временного положения случайных сигналов содержит входную клемму 1, соединенную со входом первой линии задержки 2 с электрической длиной Т, выход которой, подключен к входу второй линии задержки 3 с электри 1 Уческой длиной 72, аттенюатор 4,- подключенный входом к входной клемме 1, а выходом через последовательно соединенные ограничитель импульсов снизу 5 и линейный инвертор 6 - к вторым входам первого 7 и второго 8 пороговых Формирователей, первые входы которых соединены соответственно с выходами первой 2 и второй 3 линий задержки, выход первого формирователя 7 через третью 9 линию эадержки подключен к вторым входамгенераторов тока накопления 10 и тока рассасывания 11 заряда, объединенные выходы которых подключенык аноду диода 12 с накоплением заряда и к входу третьего порогового 5формирователя 13, соединенного выходом с выходной клеммой 14 и с первым входом генератора тока рассасывания заряда 11, причем первый входгенератора тока накопления заряда 10соединен с выходом второго пороговогоформирователя 8Временная фиксация сигналов впредложенном устройстве осуществляется следующнм образом. 15Входной сйгнал поступает на последовательно соединенные аттенюатбр4, ограничитель импульсов снизу 5и линейный инвертор 6. В результатена выходе линейного инвертора 6формируется ослабленный в к раз иограниченный снизу на величину Пьймпульс с полярностью, обратной вход.ному (фиг. 2,16). Полученный такимобразом сигнал складывается с помощью Формирователя 7 с фиксируемым 25сигналом, задержанным линией задержки 2 на время Т .В момент времени(1) пересечения суммарным сигналом (фиг. 2,19) порогового уровняБ на выходе формирователя 7 вырабатйвается стандартизованный импульс,временное положение которого С (ф)не зависит от амплитуды регистрируемых сигналов (выражение (3. Аналогичным образом в момент времени Т Опересечения суммарным сигналом, полученным в результате сложения выходного импульса линейного инвертора. П= П и = Б), вырабатывает стандартнйй импульс формирователь 8 (фиг, 2;20 и 22),По выходному импульсу пороговогоФормирователя 8 включается генератор 45тока накопления заряда 10, в результате чего в диоде 12 начинает накапливаться током 1 заряд неосновныхносителей Я. Этот процесс продолжается до поступления на второй вход 50генератора тока рассасывания заряда11 импульса формирователя 7, задержанного линией задержки 9 на интервал 7, несколько превышающий суммарную задержку+линий 2 и 3.Упомянутым импульсом выключается генератор тока накопления заряда 10и начинается рассасывание заряда накопленного в диоде 12 током 1 генератора тока рассасывания заряда 11.В момент окончания рассасывания накопленного заряда (0=0) происходитрезкое восстановление обратногосопротивления диода 12, в результатечего ток генератора 11 полностьюпереключается в выходной формирова65 тель 13 и запускает его. Формирователь 13 генерирует выходной импульс устройства, фиксирующий положение входного сигнала на временной оси, н приводит кроме того в исходное состояние генератор тока рассасывания заряда 11.. Если при изменении длительности фронта нарастания тн регистрируемых сигналов увеличится (уменьшится) задержка о запуска формирователя 7, то увеличйтся (уменьшится) также и временной интервал 1 о между сиг алами формирователей 8 й 7. При этом уменьшится время накопления и время рассасывания заряда в диоде 12, компенсируя упомянутое смещение момента ф, Оптимальная компенсация погреШности Фиксации достигается подбором значений токов рассасывания и накопления заряда, а также электрических длин линий эадержки 3 и 9.Эффективность рассматриваемого устройства для экспоненциально нарастающих сигналов вида (1) может быть оценена следующим образом.Известно, что если время накопления йн заряда в диоде с накоплением заряда значительно меньше времени жизни неосновных носителей заряда, то оно связано с интервалом рассасывания р соотношениемн = +"р р/" н (4) т.е. для момента восстановления обратного сопротивления диода с накоплением заряда в предложенном устрой-. стве можно получить следующее соотношение с учетом выражения (2) и (3) .где (б)т Ь Е " "не " "н-:о-о Авалиэируя (5), можно заметить, чтопри заданных диапазоне измененийвремени нарастания регистрируемыхсигналов и длительностях линий за- .держки 2, 3 и 9 выбор отношенияЙН /Мр позволяет минимизировать вариацйи времени 1 восстановления обратного сопротивления диода с накопленйем заряда и сделать их существенно меньше, чем в известном устройстве.На Фиг, 3 приведены расчетные зависимости(кривая а) и 1-7 (кривыеб-г) от величины сн в дйапазоне 1550 нс. Расчеты выполнены для М = 0,4,7= 6 нс, Т= 7 нс, Т = 10 нс и отношения ф = 1/1 , равного 14, 1,8и 2,1 (кривые б, в и г соответственно). Иэ графиков видно, что дляэкспоненциальных сигналов при о(= 1,8предлагаемое устройство временнойфиксации сигналов превосходит по точности известное более 10 раэ.Я Ю(иге Составитель А,Титоведактор М.Келемещ Техред Л,Коцюбняк КорректоР Н.Лазарева 21/41 Тираж 862 ПодпиВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, МоскваЖ, Рауюская наб., д. 4 е а филиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная,