Высоковольтный генератор степенной функции

СОЮЗ СОВЕТСКИ(СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 1 13206 9 Я 7/г 4 ГОСУДАРСПО ДЕЛ ВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН едениеговойФск: На 1 Й ГЕНЕРАТОР СТЕПЕН(54) ВЫСОКОВОЛЬТН НОЙ ФУНКЦИИ (57) Изобретение о вым вычислительным устройствам экспер ки, в частности к приборам для иссл сгустков, полученнь носится к аналого и киэмерительнымиментальной фиэн- диагностическим едования ионных х иэ импульснои ретения является работы генератора. плазмы. Целью иэо повышение точност(56) Алексеев Г. И, Воспронэвфункций средствами цифроаналовычислительной техники. - Минука и техника, 1976, с. 179,3. Раув, Е. Яс 1, 1 пз., 9Чо 1. 13, р. 1099-1105,Высоковольтный генератор степеннойфункции содержит параллельно включенные КС-цепи 1, - 1 , разрядный резистор 2 2, нагруэочный конденсатор3, высоковольтный ключ 4, первый 5и второй 6 ключи, эталонный конденсатор 7, преобразователь 8 интервала времени в код, КС-цепи выполненыв виде последовательно включенныхвремяэадающих резисторов 9,-9и времяэадающих конденсаторов О, -10Генератор имеет вход 1 запуска,входы 12 и 13 задания режима работы,цифровой калибровочный вход 14, аналоговый выход 15, цифровой выход 16,шину высокого напряжения 17. Достижение поставленной цели обеспечено благодаря введению в генератор двух ключей, эталонного конденсатора и преобразователя интервала времени в код,а также благодаря новым связям междууказанными элементами,ил.1370657 Изобретение относится к аналоговымвычислительным и измерительным устройствам экспериментальной физики,в частности к диагностическим прибо 5рам для исследования ионных сгустков,полученных из импульсной плазмы.Цель изобретения - повышение точности работы генератора.На чертеже представлена блок-схе Ома высоковольтного генератора степенной функции,Предлагаемый генератор содержитпараллельно включенные КС-цепи 1, -1разрядный резистор 2, выполненный в 15виде делителя напряжения на резисторах 2, и 2 нагрузочный конденсатор3 с емкостью С , высоковольтный ключо ф4, первый 5 и второй 6 ключи, эталонный конденсатор 7 и преобразователь интервала времени в код 8, КСцепи 1, -выполнены в виде последовательно включенных времязадающихрезисторов 9,-9, и времязадающих конденсаторов 10,-10 выполненных цифроуправляемыми. Количество КС-цепей1, -1 определяется числом экспонент,аппроксимирующих требуемую функцию(в данном случае число аппроксимирующих экспонент 11+1). Генератор чмеет 30вход 11 запуска, входы 12 и 13 задания режима работы, цифровой калибровочный вход 14, аналоговый выход 15,цифровой выход 16 и шину 17 высокогонапряжения, 35Генератор способен генерироватьимпульсы напряжения П (Р) Пок: Р +з(3) П(р) 1 1/"р+ - ,+ р". о -1 р+ 17" где- постоянная времени;Б, . - амплитуда генерируемых импульсов;д - показатель степени (иО).При размыкании высоковольтного ключа 4 на выходе генератора вырабатывается импульс напряжения, равный сумме экспонент4П = Б,, ехр (- р,), (2) или в операторной форме Лапласа; 1/ы(1+ 1, где 1 к и я определяются видом функции У(Т), количеством элементов разложения (экспонент), интервалом разложения;(1 = 1; 2; 3) - постоянные времени.После разложения по степеням рполиномов числителя и знаменателявыражения Б(р) получают соотношение: Соответствие между заданными значениями Ы и ри параметрами электрической схемы , ", и Д, устанавливается при сравнении выражений (3) и (4), Полагая= 1 мкс (см. формулу (1) и сопоставляя выражения (3) и (4), находим по известным из аппроксимации параметрам Ы и р значения постоянных времени 6 у ь уу что позволяет выбрать значения сопротивлений резисторов и емкостей конденсаторов. Если требуется увеличить (уменьшить) значение постоянной времени в ш раз, то необходимо, сохранив те же значения сопротивлений резисторов, увеличить (уменьшить) в ш раз значения емкостей конденсаторов.Генератор имеет 2 режима: рабочий и калибровки.Рабочий режим,Ключ 5 разомкнут, а ключ 6 замкнут. В исходном состоянии высоковольт ный ключ 4 замкнут. С приходом импульса "Старт" по входу 11 размыкается ключ 4 и на выходе 15 формируется напряжение где Я - число КС-цепей 1, -1,Ык и 1 - паРаметРы пеРеходного пРоцесса.Соответствие между параметрами Н,лф 1и постоянными времени1,Я) определяется иэ соотношений(3) и (4). Функция (5) является аппроксимирующей для требуемой степенной функции,Режим калибровки.е,елгнн к1- +1 причем вычисления производятся с определения величины старшего раэрядно О го веса, которую определяют по форееуле; Необходимость периодической калибровки связана с температурным и временным дрейфом, а также с неконтролируемыми изменениями внешних условий эксперимента. Например, значениеЬ параметра 7, зависит от входной емкости отклоняющих пластин электродинамического анализатора, которая известна лишь приблизительно и величи 1 О на которой зависит от различных причин. Расчеты позволяют сделать вывод о значительной чувствительности формы генерируемой функции к изменению параметров Тн, ; и. Поэтому долговременная точность установки и поддержание в экспериментальных условиях необходимых значений постоянных времени является определяющей для достоверности экспериментальных данных.Любое значение постоянных времениможет быть представлено линейной нкомбинацией двоично-взвешенных разрядных весов вида: 25к1л 11=1 где 7 н = 2 Ф, - 1-й разрядный вес,Калибровка проводится раздельно ЗО для каждого значения , т.е. при измерении 2 ключи всех остальных цифроуправляемых конденсаторов 10, - 10 1 е КС-цепей 1, -1 кроме 1 с-х, отключены. Измерение постоянных време ни переходных процессов осуществляется подачей импульса запуска на вход 11, При этом размыкается высоковольтный ключ 4, запускается преобразователь 8 времени в код и генерируется 40 экспоненциально спадающий переходный процесс, постоянная времени которого измеряется преобразователем 8.Калибровка осуществляется следующим образом, 451. Определяется значениеразности между значением эталонной постоянной времени 7 и максимальной величиной конденсатор 1-й калибруемой КС-цепи 1 н (все ключи разомкнуты). Второе измерение - измерение полной суммы- производится при разомкнутых ключах 5 и 6 и максимальном входном коде по входу 14.2, Определяется значение й разк ности старшего разрядного веса и суммы всех меньших разрядных весов: Эта оценка производится также поРезультатам двух измерений, Первоеизмерение при входном коде 10000по входу 14, второе измерение привходном коде 0111 по этому жевходу. Далее определяют значение 1раэл".ности следующего весаи суммы всех меньших разрядных весов по результатам двух измерений при входных кодах 01000 и 0011 соответственно по входу 14Затем определяют значение третьей разности С , потоми т.д. до 1,; , Причем определение 1-й разности производится по результатам двух измерений при входных кодах 000000(единица стоит на 1-м месте слова) и00001113. Вычисляют истинные значения разрядных весов фГн согласно рекуррентному соотношению:Эта оценка производится по результатам двух измеРений. ПеРвое измерение - измерение значения 2- про-изводится при замкнутом ключе 5, разомкнутом ключе 6 и нулевом входном коде, подаваемом на цифроуправляеьый в - ( к +-)101 и переходят к меньшим разрядным весам,Указанную процедуру выполняют для всех КС-цепей 1,-1и цепи 2-3 (К- Со)Формула изобретения Составитель А, МасловРедактор Л. Пчолинская Техред М,яндык Корректор М, Максимишинец Заказ 421/49 Тираж 704 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Результаты измерений поступают через выход 16 генератора на вычислительное устройство, которое осуществляет управление процессом калибровки и вычисление истинных значений разрядных весов.Интегральная нелинейностьвоспроизведения 7, оценивается соотношением: где Д Т - максимальная ошибка измерений 15п - количество калибруемых разрядных весов,Для измерения постоянных времени экспонент для данного генератора использован преобразователь времени в 20-Э код с интегральной нелинейностью 10 В этом случае ошибкасоставляет десятые доли наносекунд. Таким образом, при числе калибруемых весов и =10 ошибка интегральной нелинейности 25 составляет д ь 1 нсек. Высоковольтный генератор сте 1 ной 30 функции, содержащий И параллельно включенных КС-цепей, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных времязадающего резистора и времязадающего конденсатора, разрядный резистор, включенный параллель" но КС-цепям, нагрузочный конденсатор, первая обкладка которого соединена с 7баналоговым выходом генератора, а вторая обкладка подключена к шине нулевого потенциала и объединенным обкладкам времязадающих конденсаторовКС-цепей, и высоковольтный ключ,два информационных вывода которогосоединены соответственно с объединенными выводами времязадающих резисторов КС-цепей и шиной высокого напряжения, а управляющий вход являетсявходом запуска генератора, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, он содержит первый и второй ключи, эталонный конденсатор и преобразователь интервалавремени в код, вход запуска которогосоединен с входом запуска генератора,а выход является его цифровым выходом, разрядный резистор выполнен ввиде делителя напряжения, среднийвывод которого соединен с информационным входом преобразователя интервала времени в код и через первый ключподключен к одной из обкладок эталонного конденсатора, подсоединенногодругой обкладкой к шине нулевого потенциала, времязадающие конденсаторыКС-цепей и нагрузочный конденсаторвыполнены цифроуправляемыми и подключены управляющими входами к цифровому калибровочному входу генератора, второй ключ включен между объединенными выводами времязадающихрезисторов КС-цепей и аналоговым вьг"ходом генератора, а управляющие входыпервого и второго ключей соответствуют входам задания режимов работы генератора,