Устройство фиксации временного положения электрических импульсов

(22) Заявлено 18,07.77 (21) 2509324/18-21 аивкк М присоединенк всудврствееМ лватет СССР еа делам лаебретенлл в фткрвтюй(23 иоритетубликовано летень Рй 3, Афанасьев, В. В, Данилевич и А. Ф. Чернявский Трудового Красного Знамени государственныйм, В. И. Ленина лорусский орд универси1) Заявител 54) УСТРОЙСТВО ФИКСАЦИИ ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВИзобретение относится к информационно измерительной технике и может быть использо вано в анализаторах распределений временных интервалов для фиксации временного положения сигналов детекторов излучений с флукту. ирующими амплитудой и длительностью фронта.Известны устройства фиксации временного положения электрических импульсов детекторов излучений, основанные на двухпороговом методе привязки и предназначенные для совместиой работы с время-амплитудными преобразователя. ми 111, Эти устройства используют для фикса. ции временного положения регистрируемых импульсов информацию о моментах пересечения ими двух уровней напряжения и характеризуются низкой точностью, а также ограниченными функциональными возможностями.Иэ известных устройств фиксации временного положения импульсов детекторов излучений наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее цва дискриминатора с различающимися пороговыми уровнями-диСкримннатор верхнего и дискриминатор нижнего уровней, линию задержки, аналоговый сумматор,преобразователь время - амплитуда, включающийв себя управляемый генератор тока заряда, на.копительный конденсатор, истоковый повтори-тель 2).Данное устройствопредназначено для работыв анализаторах временных распределений, постро.енных на основе время-амплитудных преобразователей. Сущность устройства состоит в фиксации положений импульсов, задающих границыизмеряемых временных интервалов, дискриминатором с заданным пороговым: уровнем, измеренин крутизны упомянутых импульсов и введении соответствующей поправки в результатпреобразования временного интервала основнымпреобразователем время-амплитуда,Известное устройство имеет низкую точностьпри работе в широком динамическом диапазонеамплитуд входных импульсов, так как формапереднего фронта реальных импульсов на выходе усилителя, связывающего детектор излучениясо схемой фиксации, особенно на начальномучастке, существенно отличается от линейной,Вследствие этого уже при амплитуде импульса,в несколько разпревышающей пороговое напря6020 Я 1жение дискриминатора нижнего уровня, дискрн.минаторы работаюг на участках фронта различа.югцейся крутизны, причем для дискриминаторанижнего уровня крутизна ниже, чем для дискриминатора верхнего уровня. Последнее обстоятельство приводит к ошибкам измерения крутизны,так,как малыеизменения амплитуды приводятк большим изменениям в моменте запуска дискриминатора нижнего уровня и, как следствие,к ошибкам компенсации н значительным резуль.тирующим погрешностям измерения временныхинтервалов.Известное устройство характеризуется также ограниченными функциональными воэмож.ностями, так как его нельзя использовать вовременных анализаторах, принцип работы которых отличен от метода трансформации времяамплитуда, например, нониусных или счетно.им.пульсных.Целью настоящего изобретения является повышение точности устройства фиксации временного положения электрических импульсов детекторов излучения в широком динамическом диапазоне вариаций амплитуды и расширение его25функциональных возможностей.Поставленная цель достигается тем, что в из.вестное устройство фиксации временного поло.жения электрических импульсов, содержашеевходную клемму, соединенную ео входом линии .30задержки и со входом дискриминатора верхнегоуровня, выход которого связан с первым вхо дом дискриминатора нижнего уровня, второйвход которого соединен с выходом линии за.держки, а выход дискриминатора нижнего уровня соединен с первым входом генератора посто- .35янного тока заряда, выход которого связан снеэаземленной обкладкой конденсатора, втораяобкладка которого заземлена, а также выходнуюклемму, дополнительно вводят последовательно40соединенные инвертирующий усилитель, расширитель импульсовограничитель, аттенюатор и элемент сравнения, соединенный с выходной клем.мой, а также генератор постоянного тока разря.да и ключ, причем вход инвертируюшего усиди.45теля подключен ко входу линии задержки, а второй вход элемента сравнения соединен с незаземленной обкладкой накопительного конденсатора,выходом генератора постоянного тока разрядаи выходом ключа, а вход ключа соединен с вы 50ходом дискриминатора верхнего уровня, первымвходом дискриминатора нижнего уровня н вторым входом генератора постоянного тока заряда,На чертеже приведена структурная элекгри.55ческая схема устройства,Предлагаемое устройство фиксации временного положения электрических импульсов детек.торов излучений содержит входную клемму 1,4линию 2 задержки. дискриминатор 3 ннжнсчоуровня, дискриминатор 4 верхнего уровня. те.нератор 5 тока заряда накопительного конден.сатора, накопительный конденсатор 6. инвертирующий линейный усилитель 7, расширитель 8импульсов, ограничитель 9 снизу, аттенюатор 10,элемент 11 сравнениг., генератор 12 тока разря.да накопительного конденсатора, параллельныйключ 13 восстановления начального уровня накопительного конденсатора и выходную клемму 14.Входной сигнал с клеммы 1 поступает навход инвертируюшего усилителя 7. на дискри.минатор 4 верхнего уровня и через линию 2задержки на дискриминатор 3 нижнего уровня.Электрическая длина линии 2 задержки выби.рается таким образом, чтобы при любых (в пределах заданного диапазона) изменениях цлитель.ности фронта входного сигнала выхоциой им.пульс дискриминатора 4 верхнего уровня опе.режал по времени импульс дискриминатора 3нижнего уровня.Выходной сигнал цискриминатора 4 верхне.го уровня разрешает запуск дискриминатора 3,выключает ключ 13 и включает генератор 5 то.ка заряда, Накопительный конденсатор 6 начи.пает при этом заряжаться разностью токов 1,и 1 генераторов тока 5 и 12. При срабатываниидискриминатора 3 нижнего уровня генератор 5тока заряда включается и конденсатор 6 разряжается током генератора 12. При достижениипотенциалом накопительного конденсатора 6уровня напряжения, приложенного ко второмувходу элемента 11 сравнения, на выходе послед.него появляется импульс, фиксирующий времен.ное положение входного сигнала устройства.После формирования выходного импульса поокончании импульса дискриминатора 4 верхнегоуровня ключ 13 замыкается, накопительный кон.денсатор 6 разряжается и устройство подготавливается к регистрации следующего входногосигнала,В случае входных сигналов с линейнымфронтом момент срабатывания то схемы сравне.ния будет равен (см, фиг, 2 а)Ц, 1 Я В н10 1-1 О С Оо 1 %цг2где О - . пороговое напряжение дискриминато.ра нижнего уровня:Ои - пороговое напряжение дискримииа.тора верхнего уровня;т - электрическая длина линии 2 задержки;- крутизна входного импульса;С - емкость накопительного конденсато.ра;О 1, - уровень напряжения на втором вхо.де схемы сравнения,хмеяяееясея,е -.:.гч.:, и 1 еъяеяйеаееяая-;е емг и:; .:. ".:екгкмареаяяФм5 Ю 2081, бЕсли ц сопат, то токи 1, и 1, можнопгьФ сигналоВ, существенно йовышает точность вре.Рать гаким образом, что Ф у не бУдет зависеть от менной пРивЯзки,крутизны импульса. Лля этого необходимо вы Следует также отметить, что на выходе дан.полнение условия ного устройства формируется сигнал фиксации1- фа н 5 временного положения регистрируемых Имлулаит, о-о сов, а не сигнал коррекции, как в известныхIОднако при работе с реальными сигналами. устройствах аналогичного назначения. Это позвополной независимости то от крутизны получить ляет использовать устройство с измерителяминевозможно, что обусловлено нелинейностыо пе. временных интервалов любого типа, и, следова.реднего фронта сигналов, Влияние нелинейное. 50 тельно, существенно расширяет его функциональ.ти фронта на точность работы схемы фиксации ные возможности,особенно сказывается при изменении. амплитуды ф о р м у л а и з о б р е т е н и ярегистрируемых сигналов. В случае, если кру.ггУстройство фиксации временного положениятизна фронта в области порогового напряжения15 электрических импульсов, содержащее входнуюдискриминатора нижнего уровня меньше, чем в эл ктр ес. клемму, соединенную со входом линии задержобласти верхнего порогового напряжения,-увели- "клеммУ с еди нУки и со входом дискриминатора верхнего уровчение амплитуды сигнала приводит к большему ки и со х д ди рня, выход которого связан с первым входомуменьшению задержки срабатывания дискрими- ня вы д Р Рнатора нижнего уровня, чем в случае лируейного - дискриминатора нижнего уровня, второй входфранта, Это в свою очередь вызывает пргреш которого соединен с выходомлинии задержки,ность Ьт в определении положения выхоуцйого а выход дискриминатоРа нижнего УРовня соеди.сигнала устройства. нен с первым входом генератора постоянногоДля компенсации указанной погрешноститока заряда, выход которого связай с незаземвходной сигнал усиливается и инвертируется :- . -. ленной обкладкой конденсатора, вторая обкладусилителем 7, расширяется расцврителем 8 им 25ка которого заземлена, о т л и ч а ю ш е е с япульсов, ограничивается снизу органичителем 9 тем, что, с целью повышения точности и расши.и через аттенюатор 10 подается на вход схемы Рения функциональйых возможностей устройства,сравнения, Таким образом, при увеличений ампли-ге - в него введены последовательно соединенные ин.чтуды входных сигналов опорный уровень элемен- вертируюпщи усилитель, расширитель импульсов,та 11 сравнения будет снижаться и его задерж- ограничитель, аттенюатор и элемент сравнения,30ка срабатывания будет увеличиваться, компеп-соединенный с выходной клеммой, а также гесируя погрешность Ьт. Оптимальная передаточ. нератор постоянного тока разряда и ключ, припая характеристика цепи управления устййавли "- чем вход инвертирующего усилителя подключенвается подбором коэффициента усиления уси- ко входу линии задержки, а второй вход эле.лителя 7, пороговым уровнем ограничителя 9 5 мента сравнения соединен с незаземленной об.и коэффициентом ослабления аттенюатора 10;" " кладкой накопительного конденсатора, выходомУровень ограничения при этом устанавливается генератора постоянного тока разряда и выходомтаким образом, чтобы компенсация начийЪГафа-яымг- ключа, а вход кЪю 1 а соеднйен с"вы)содом дисботать при напряжениях входных сигналов, ко.- криминатора" верхнею уровйя,"первымвходом40торые соответствуют попаданию порогового на дискриминатора нижнего уровня и вторым вхопряжения дискриминатора нижнего уровня в дом генератора постоянного тока заряда,область нелинейности фронта. Источники информации,Применение в устройстве фиксации времен- принятые во внимание при экспертизеного положения электрических "импульсов це. 1, Е. Р, Вгаду, 151 цсеаг Зпатгогпептв апд45пи компенсации погрешности, возникающей при МеЮог 1 а, 81, 1970, с, 280-284.изменении амплитуды входного сигнала из.за, 2 Мцс 1 еаг. Зпатгапепта апс 3 Метода, 53, 1967,нелинейности переднего фронта регистрируемых стр. 349-351.н "уяру евгеяьхаюяы Ф": й к ех х .ямг . м яялотяе 5 емояяумт тахе итъыяьмш геями .ъ - к.Селехман дак Заказ 623951 Тираж 1060 ПЦНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,дписноеСР 4/5 илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель В. Муляр