Преобразователь амплитуд импульсов в цифровой код

р 1 60536 Союз Советских Социалистйческих Республик(51) М,К 3 132 3) Государственный иомит:.т Совета Министров СССР ите 53) УДК 681.325(088.8 43) Опубликовано 30.04,78. Бюллетень М 1645) Дата опубликования описания 21.04.78 ао делам изобретений и открытий(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АМПЛИТУД ИМПУЛЬВ ЦИФРОВОЙ КОД Изобретение относится к измерительной импульсной технике и может быть использовано для прецизионного анализа при высоких входных загрузках,Известен прецизионный амплитудный преобразователь, предназначенный для полупроводниковой спектрометрии, содержащий зарядноразрядное устройство, блоки фазировки, дискриминаторы, устройство управления и счетчик.На входе преобразователя имеется дискриминатор на рабочую полярность, предотвращающий повторный запуск преобразователя после выделения вершины (режекции наложений на заднем фронте), Недостатком известного преобразователя является сравнительно низкое быстродействие,Известен преобразователь, который содержит последовательно соединенные входную клемму, линейный ключ, зарядно-разрядное устройство; первый и второй блоки фазировки, ключ кода, счетчик, ключ считывания и выходную клемму. Кроме того, входная клемма соединена также с положительным дискриминатором и через элемент привязки, ключ запуска с входом запуска устройства управления, причем ко входу положительного дискриминатора подключен потенциометр, а к выходу - ключ запуска, устройство управления соединено с линейным ключом, зарядно-разрядным устройством, счетчиком и ключами считывания, а генератор с элементом фазировкп и ключом кода.Недостатком этого преобразователя являет.5 ся то, что при повышении нижней границы ре.гистрируемой энергии (повышении порога дискриминатора) ухудшаются его свойства как режектора наложений, поскольку сигналы нсбольшоц амплитуды не вызывают его сраба- О тыванпя. Кроме того, преобразователь не реагирует на обратные выбросы биполярных сигналов и шумов, что также ухудшает эффективность режекцпп и приводит к искажениям спектра при повышенных загрузках. Формиро ванне (фазпровка) временного интервала напороговых элементах усложняет схемы, а обычная схема фазпровки не позволяет произвести операцию фазпровкп при высокой тактовой частоте качественно, что увеличивает О дисперсию преобразователя и ухудшает амплитудный спектр,Целью изобретения является повышениебыстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в преобразователь введены ин вертирующип усилитель, дополнительный дискриминатор, элемент ИЛИ, элемент временнбй растяжки и элемент установки кода, причем переменный резистор через последовательно соединенные пнвертпрующпй усилитель, до- О полнительный дискриминатор, элементы ИЛИи времсннбй растяжки, подключен к другому входу линейного ключа, второй вход дополнительного дискриминатора соединен с входной клеммой преобразователя, второй вход элевентя ИЛИ соединен с выходом дискрих 11- натора, выход установки кода устройства управления через элемент установки кода соединен со счетчиком.На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие ее работу,Входная клемма 1 преобразователя через последовательно соединенные линейный ключ 2, зарядпо-разрядное устройство 3, первый 4 ; второй 5 элементы фазировки, ключ кода 6 и счетчик 7 соединена с ключами считывания 8. Кроме того, клемма 1 соединена со входамн элемента привязки к вершине сигнала 9, дискриминатора 10 и дополнительного дискриминатора 11, ричем выходы этих ДРСкрихИняторов через элементы ИЛИ 12 и временнбй рас 1 яискР 13 сосдинены со ВхОдОм поддет)жкР 4 линейного ключа 2. Переменный резистор 15, регулирующий пороги дискриминаторов, подключен к дискриминатору 10 непосредственно, а к дискриминатору 11 через пнвертирующий усилитель 16, Выход элемента привязки 9 через клоч запуска 17 соединен со входом запуска 18 устройства управления 19, причем потенциальный вход ключа запуска подключен к выходу дискриминатора 10, Выходы блокировки 20 устройства управления 19, считывания 21 и установки кода 22 соединены соответственно с линейным ключом 2, ключами считывания 8 и элементом установки кода 23, подклОченным к с 1 ет 1 ику 7. Выходы первой фазы 24 и второй фазы 25 генератора импульсов 26 соеднне 1 ы соответственно с первым элементом фазировки и ключах кода 6 и вторым элементом фазировки 5. Кроме того, выход второго элемента фазировки 5 соединен также с входом пуска линейного разряда 27 зарядно-разрядного устройства 3, выход ключей считывания 8 - с выходной клеммой 28 преобразователя, а выход переполненя 29 счетчика 7 -- с устройством управлеРРя 19,На фиг, 2 приведены диаграммы импульсов на выходах отдельны, наиболее важных элементов преобразователя, причем номер диаграммы соотве 1 ствуст номеру элемента, за исключением диаграммы 30, которая нллю:трирует продлевание блокировки линейного ключа 2 при наличии сигнала с элемента временнбй растяжки 13.Преобразователь работает следующим образом.Входной сигнал поступает через клемму 1 на дискриминаторы 10 и 11, элемент привязки 9 и через линейный ключ 2 на зарядно-разрядное устройство 3. Если сигнал превышает порог положительного дискриминатора, то сигнал, сформированный в момент максимума входного сигнала проходит через элемент привязки 9 и запускает устройство управления 19. Последнее блокирует линейный клю:15 20 Ид 30 таад -О 45 50 дд 00 Сд 2, и после Двухратп 01 фазировки Вкл 10 Яетс 51 ток линейного разряда в зарядно-разрядном устройстве 3, На все Время разряда клюкода 6 открыт и импульсы генератора 26 поступают па счетчик 7.Поскольку в счетяке 7 устанавливается начальный код, ооратпый величине порога дискримшации, задаваемого элементом установки кода 23, то со счетчика 7 з устройство управления 19,":ожет гоступать дза сигналя переполнения. Псрьый - свидетельствует о том, что сигнал препшает порог дискриминации, Второ:" -- что сигнал прсвышает максимальную вслгпп 1 ну и нс должен регистрироваться. При однох псэсполненпи посл; окончания преобразования сформированный код через клк 1 чп счптываги 1 я 8 поступает на Выход преобразователя,На время Обеих пог 1 ярностсЙ входОго сигНР 1 ла срабатывя 10 т ГООтветстВ 1 юшие диссрпмппаторы 10 и 11, сигналы с пих сум 1 пруОтеяя ня элеме:тс ИЛИ 12 и поступают на вход поддсржкп;пней 010 кл 10 ча 2, П 1)1 чс Временные промежутк, когда сигнал пересекает нулевуО линшо и частично спадает до пуля п конце сигнала, блокиру 1 отся элементом времеппбй растяжки 13. Сипал, поступающий Н 2 ВХОД поддсржкп 14, пе закрыВ 2 ет линейный ключ 2, но поддерживает его в закрытом состоянии, есл: в момент его появления ключ блокируется устройством управления 19. В результате этих операций импульсы 31 и 32 регистрируются, 33 - просчитывается, так как в это время пе окончилось преобразование импульса 32 (диаграмма 20 фиг. 21, На время длительности импульса ЗЗ вход преобразователя поддерживается закрытым, что предотвращает рсгР 1 ср 2 ци 10 импульс 2 34, ахПлитуда соОрого Р 1 ск 2 жена из-за нялоткения па сигналл 33, Вя счст этого эффектиВность режекции н 2 ложспий ВОзрасг 12 ет и улучшается качество спектров при повышенных загрузках.Регулировка Органами уиравлеит я рекима р аооты Ртреоор азоВатсля прозводитс я ющим образом.Переменным резистором 15 усганаьливяк 1 т пороги дискриминаторов + и-выше уровня шума таким образом, чтобы только Отдельные большие шумовые выбросы вызь 1- вали их срабатывание, Эту границу можно легко установить по приоору, регистрирующем, мертвое время, так как при уменьшении ;орога нике уровня шумов это время резко увеличивается.Функции дискриминатора ниРснего уровня для задания нижней границы спектра выполняет элеепт устапов 1 с кода 23, котОрый задает порог срабатывания в цифровой форме выше порогов дискрим 1 атаров, что позволяет о,раничить диапазон регистрируемых энерп 1 й снизу, Дополнительное мертвое время, которое получается за счет преобразования небольших амплитуд ниже уровня цифровой дискриминации, не очснь велико, поскольку опо ;ропорционально амплитуде сигналов.Для хорошей фазировки конца и начала временнбго интервала, поступа,ощего на пуск линейного разряда, он фазируегся на двух элементах фазировки, причем импульсы генератора 26, поступающие на эти элементы и ключ кода 6, сдвинуты относительно друг друга, чтобы не перекрываться во времени. Так как на высоких тактовых частотах форма импульсов генератора 26 незначительно отличается от синусоиды, то наилучшим методом сдвига является его инверсия (сдвиг на 180), Таким образом фактически на первый элемент фазировки 4 и ключ 6 поступают импульсы с генератора 26 непосредственно, а на элемент 5 через инвертор (или наоборот). За счет такого построения преобразователя даже па высоких тактовых частотах не увеличивается дисперсия за счет различия временнбго интервала и сохраняется высокое качество регистрируемых спектров.Формула изобретенияПреобразователь амплитуд импульсов в цифровой код, содержащий последовательно соединенные входную клемму, линейный кл:оч, зарядно-разрядное устройство, первый и второй элементы фазировки, ключ кода, счетчик, ключи счить:вания и выходную клемму; выход второго элемента фазировки подключен к соответствующему входу зарядпо-разрядного устройства; дискриминатор, элемент привязки; первый выход дискриминатора и вход элемента привязки соединены с входной клеммой, а другой вход дискриминатора соединен с переменным резистором, ключ запуска, один из входов которого соединен с выходом элемента привязки, другой вход соединен с выходом дискриминатора; устройство управления, вход запуска которого соединен с выходом ключа запуска, другие входы соединены 10 с соответствующим выходом счетчика и зарядно-разрядного устройства, а соответствующие выходы устройства управления соединены с линейным ключом и ключами считывания; генератор, соединенный с первым и вторым эле ментами фазировки и ключом кода, отл и ч ающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены пнвертирующий усилитель, дополнительный дискриминатор, элемент ИЛИ, элемент временнбй растяжки и 20 элемент установки кода, причем переменныйрезистор через последовательно соединенный инвертирующпй усилитель, дополнительный дискриминатор, элементы ИЛИ и временнбй растяжки подключен к другому входу линей ного ключа, второй вход дополнительного дискриминатора соединен с входной клеммой преобразователя; второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом дискриминатора, выход установки кода устроцства управления через 30 элемент устанозки кода соединен со счетчи,к тСтарико едакто Изд.:Ф 412 Тираж 1087ПО Государственного комитета Совета Министпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. Подписное Заказ 592 19 в ССС Типография, нр Сапунова,