Преобразователь время-амплитуда

и 657599 Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву 1. (22) Заявлено 22.08.76 (21) 240063418 е присоединением заявки-51) М. К Н 03 К 5/08 ооудоротвенный комнтет ссср оо делан нэобретеннй и открытий) Заявитель 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ - АМ вие этого величины нелбильностн.Известей преобразователь время-амплитуда повышенной точности, содержащий по старт. входу дифференциальный усилитель, пороговые устройства измерения и генератор тока компенсации начала измерения, и по стой. входу - дифференциальный усилитель, псроговые устройства конца измерения и компенсации конца измерения, генераторы тока интервала измерения и компенсации конца измерения, а также накопительный конденсатор, повторитель напряжения, линейный пропускатель, дискриминатор и эле. мент совпадения, причем вход дифференциального усилителя по старт-входу соединен со входом старт-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства начала измерения и компенсации начала измерения соединены соответственно со входами ключа начала измерения и генератора тока компенсации начала измерения, вход дифференциального усилителя по стоп-входу соедштен со входом стоп-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства конца из. Изобретение относится к области импульсной техники и может быть применено в приборах экспериментальной ядерной физики, в частности для измерения времен жизни короткаживущих ядер, для спектрометрии нейтронов по времени лроле. та, для изучения распределений по массам заря. женных продуктов ядерных реакций и т.д.При измерении коротких интервалов времени широкое распространение получили старт - стопные преобразователи время. амплитуда на накопительных устройствах 111. В них исследуемый временной спектр трансформируется в спектр амплитуд выходных сигналов и регистрируется обычным многоканальным амплитудным анализатором.Точность таких преобразователей, особенно при работе с детекторами ионизирующих излучений в наносекундном диапазоне, апределяется, в основном, разбросами их входных старт- и стоп- сигналов по амплитуде и форме.Недостатком этих преобразователей является усложненность их схемотехнического решения, которая выражается в использовании трех нли двух заряднонакопительных устройств. Вследни имеют относительно высокиеинейности и температурной неста.мерения и компенсации конца измерении соедчнены соответственно со входами генераторов токаинтервала измерения и компенсации конца измерения, выходы ключа начала измерения и генераторов тока компенсации начала измерения и ин.тервала измерения соединены с одной обкладкоййакопительного конденсатора, другая обкладкакоторого подключена к корпусу, а через повто.ритель напряжения с основным входом линейно.го пропускателя, выход которого является вы.ходом преобразователя 12.К недостаткам такого преобразователя относятся усложненность схемотехнического решенияиз-за использования двух эарядно-накопительныхустройств, а следовательно относительно высокиевеличины нелинейности и температурной нестабильности; невысокая точность и достоверностьизмерения интервалов времени при работе с не- .прерывными спектрами амплитуд входных старти стоп- сигнапов из-за нарушения одного из условий оптимальной компенсации, которое заключается в том, чтобы минимальная амплитуда вход.ного сигнала, приводящая к правильной регистрации интервала времени, в 2 - 3 раза превышалауровень срабатывания порогового устройствакомпенсации начала (конца) измерения,Целью изобретении является повышение точ.ности преобразования,Указанная цель достигается тем, что преобра зователь время. амплитуда, содержащий по стартвходу дифференциальный усилитель, пороговыеустройства начала измерения и компенсации начала измерения, ключ начала измерения и генератор тока компенсации начала измерения, и постоп-входу - дифференциальный усилитель, пора.говые устройства конца измерения и компенсации конца измерения, генераторы тока интерва.ла измерения и компенсации конца измерения, атакже накопительный конденсатор, повторительнапряжения, линейный пропускатель, дискриминатор и элемент совпадений, причем вход диффе.ренциального усилителя по старт-входу соединенсо входом старт-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства начала измерения и компенсации начала измерения соединенысоответственно со входами ключа начала измерения и генератора тока компенсации начала изме.рения, вход дифференциального усилителя постол-входу соединен со входом стоп-преобразователя, а два его выхода через пороговые устройства конца измерения и компенсации концаизмерения соединены соответственно со входамигенераторов тока интервала измерения и компен.сации конца измерения, выходы ключа началаизмерения и генераторов тока компенсации начала измерения и интервала измерения соединеныс одной обкладкой накопительного конденсатора, другая обкладка которого подключена к корпусу, и через повторитель напряжения с основ.ным входом линейного пронускателя, выходкоторого является входом преобразователя, содержит дополнительно два боковых пороговых3 устройства и линейный пропускатель, причемстарт и стоп-входы преобразователя через боко.вые пороговые устройства подключены ко входаяэлемента совпадений, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного ли.10 нейного пропускателя, основной вход которогосоединен с выходом повторителя напряжения, аего выход через дискриминатор - с управляющимвходом упомянутого линейного пропускателя,выход генератора тока компенсации конца изме.И рения подключен к накопительному конденсатору, причем полярность его тока противоположнаполярности токов остальных двух генераторов;кроме того в боковые пороговые устройства вводятся дополнительные входы управления дли.20 тельностью их выходных сигналов, причем выход дискриминатора подключен ко входам управ.лення обоих боковых пороговых устройств постарт- и стоп-входам, а их выходы соответственно - к попарно соединенным входам управления2 остальных пороговых устройств по каждому входу, при этом собственная длительность выходного сигнала у бокового порогового устройствапо старт-входу больше диапазона измерения интервалов времени на величину максимальнойЗо длительности переднего фронта для входныхстоп-сигналов, а у всех остальных пороговыхустройств равна последней величине для входныхсигналов по соответствующему входу преобразователя.На чертеже показана структурная схема преобразователя время. амплитуда,Устройство содержит дифференциальные уси.лители 1, 2, пороговое устройство начала измерения 3, ключ измерения 4, пороговое устройство4 О компенсации начала измерения 5, генератор тока компенсации начала измерения 6, пороговоеустройство конца измерения 7, генератор токаинтервала измерения 8, пороговое устройствокомпенсации конца измерения 9 генератор то.ф ка компенсации конца измерения 10, накопитель.ный конденсатор 11, повторитель напряжения 1;элементы 4, 6, 8, 10, 11 и 12 образуют заряднонакопительный блок 13; основной 14 и дополнительный 15 линейные пропускатели, дискримина 50 тор 16, дополнительные боковые пороговыеустройства 17 и 18, элемент совпадения 19,Устройство работает следующим образом.При отсутствии входных старт- и стоп- сигналов ключ 4 открыт и суммарный ток генераторов,6, 8 и 10 не производит заряда накопительногоконденсатора 11. Линейные пролускатели 14 и15 закрыты и на выходе преобразователя отсутствует сигнал.5 657599Рассмотрим случай правильной регистрацииинтервалов времени, когдавходной старт- сигнал приходит раньше стопсигнала;интервал времени между ними не превышаетдиапазона измерения;амплитуды обоих входных сигналов достаточны для срабатывания всех пороговых устройств.Тогда в силу конечного времени нарастания переднего фронта входных сигналов произойдет последовательное срабатывание всех пороговых устройств, соответственно 3, 5, 17 и 7, 9, 18, Присрабатывании порогового устройства 3 ключ закрывается и начинается заряд конденсатора 11 током+21 о+1 о - 1 о:е 21 о, Далее при срабатыва. нии устройства 5 генератор 6 отключается и происходит заряд конденсатора 11 током+ив - 1 о:е 1 о,Прн срабатывании устройства 7 генератор 8 от. ключается, заряд конденсатора 11 прекращается и начинается его разряд током - 1 о. Далее после срабатывания устройства 9 генератор 10 отключа. ется и на конденсаторе 11, а также после повтори. теля 12 на входе блока 13, начинает формироваться плоская часть сигнала, амплитуда которого с высокой точностью пропорциональна истинному значению измеряемого интервала времени. После срабатывания боковых пороговых устройств 17 и 18 на выходе элемента совпадений 19 появляется сигнап, который на время своей длительности открывает пропускатель 15 для анализа заведомо плоской части выходного сигнала блока 13 диск. риминатором 16, так как все процессы заряда- разряда в блоке 13 к этому моменту времени уже закончились. Кроме того, выходные сигналы боко. вых пороговых устройств 17 и 18 продлевают на включаются все генераторы токов, открываетсяключ 4, через который происходит быстрый раз.ряд накопительного конденсатора 11, и цикл работы преобразователя время амплитуда заканчи.5 вается.Рассмотрим теперь, как отбраковываются впреобразователе случаи неправильной регистрации. Прн срабатывании только пороговых уст.ройств по старт-входу 3 или 3 и 5 или 3, 5 н 17 1 О или только по стоп-входу 7 или 7 и 9 или 7, 9и 18, сигнал на выходе преобразователя отсутству.ет, так как не срабатывает элементсовпадений19, При этом не происходит больших потерь по.лезной информации иэ-за просчетов, так как соб ственная длительность выходных сигналов устройств 3, 5, 7 и 9, порог которых находитсявблизи шумов, не превышает максимальной длительности переднего фронта входных старт. и стопсигналов. Случаи регистрации отрицательных ин тервалов времени, соответствующих более ранне му приходу стоп. сигнала по отношению к стартсигналу, даже при срабатываний всех пороговыхустройств и элемента совпадений 19, будут исклю.чены дискриминатором 16,25 1. Преобразователь время. амплитуда, содержа.щий по старт-входу дифференциальный усили-,тель, пороговые устройства начала измерения икомпенсации начала измерения, ключ начала измерения и генератор тока компенсации начала З 5 измерения, и по стоп. входу - дифференциальныйусилитель, пороговые устройства конца измерения и компенсации конца измерения, генераторытока интервала измерения и компенсации концаизмерения, а также накопительный конденсатор,повторитель напряжения, линейный пропускатель,дискриминатор и элемент совпадений, причемвход дифференциального усилителя по старт-входу соедьщен со входом старт преобразователя, адва его выхода через пороговые устройства на.чала измерения и компенсации начала измерениясоединены соответственно со входами ключа начала измерения и генератора тока компенсацииначала измерения, входдифференциального усилителя по стоп-входу соединен со входом стоп.50преобразователя, а лва его выхода через пороговые устройства конца измерения и компенсацииконца измерения соединены соответственно совходами генераторов тока интервала измеренияи компенсации конца измерения, выходы ключа 55начала измерения и генераторов тока компенса.ции начала измерения и интервала измерения соединены с одной обкладкой накопительного кон-денсатора, другая обкладка которого подключе свою собственную длительность работу пороговых устройств 3, 5 и 7, 9 соответственно,Дискриминатор 16 представляет собой диффе.ренциальный дискриминатор с двумя уровнями,причем срабатывание нижнего уровня соответ.ствует регистрации. положительного, т.е, правиль.ного интервала времени, а срабатывание верхнего уровня - регистрации положительного интервала, но превышающего диапазон измерения.Таким образом, при срабатывании только нижнегоуровня дискриминатора 16 на его выходе появля.ется сигнал, а при срабатывании обоих уровней -нет. Выходной сигнал дискриминатора 16 навремя своей длительности продолжает работу по.роговых устройств 17 и 18 и через них соответ.ственно пороговых устройств 3, 5 и 7, 9, а такжеоткрывает пропускатель 14, на выходе которогопоявляется прямоугольный сигнал с плоской вершиной и амплитудой, пропорциональной источнику измеряемого интервала времени, После окончания выходного сигнала дискриминатора 16 всепороговые устройства заканчивают свою работу,Формула изобретения9 Подписноедарственного комитета СССР обретений и открытий Ж, Раушская наб., д, 4/5 Тираж 105КИПИ Госу . поделамн 13035, Москва з 1822/57 "а"ЦН1,"а.ьв 9 ФеааЪ е Фф д1 еафф на к корпусу, и череЪ-повторитель Юряжейия с основным входом линейного пропускателя, выход которого является выходом преобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыше. ния точности преобразователя, в него введено до. полнительно два боковых пороговых устройства и щщейный пропускатель, причем старт. и стоп. входы преобразователя, через боковые порого. вые устройства подключены ко входам элемента совпадений, выход которого подключен к управляющему входу дополнительного линейного про. пускателя, основной вход которого соединен с выходом повторителя напряжения, а выход через дискриминатор - с управляющим входом упомянутого линейного пропускателя; выход генератора тока Компенсацииконца измерения под. ключен к накопительному конденсатору, причем полярность его тока противоположна полярности токов и у остальных двух генераторов.2, Преобразователь время. амплитуда по л.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что в боковые пороговые устройства вводятся дополнительные вхо. ды управленияцлительностью их выходных сиг.палов, причем выход дискриминатора подключен ко входам управления обоих боковых пороговых устройств по старт. и стоп-входам, а их выходы З соответственно - к попарно соединенным входам управления остальных пороговых устройств по каждому входу, при этом собственная длитель ность выходного сигнапа у бокового порогового устройства по старт входу больше диапазона из. 0 мерения интервалов времени на величину максимальной длительности переднего фронта пля входных стоп-сигналов, а у всех остальных пороговых устройств равна последней величине для входных сигналов по соответствующему входу преобразо вателя. Источники информации, принятые во внима. ние при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР У 2072 б 3,20 кл. Н 03 К 13/10, 19 б 7, 2, Авторское свидетельство СССР И 341159, кл. Е 4 03 К 13/10, 1970,