Преобразователь время-амплитуда

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 31,01 ЯО (21) 2879108/18-21 (51) М. Кл. с присоединением заявки Ио(23) Г 1 рморитет -Н 03 К 13/20 ГосударственныЯ комитет СССР по делам изобретеннЯ и открытнЯТрудового Кравиагд. Знамениверситет им. В.И. Ленина 1) Зеявител лорусск сударст орденный(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВРЕМЯ - АМПЛИ Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в экспериментальной физике, радиолакации, лазерной дальнометрии при измерениивременных интервалов с высокой точностью,Известны преобразователи временных интервалов между импульсами сфлюктуирующими параметрами, в которых используется двухпороговый ме- .тод компенсации погрешности, обусловленной изменением амплитуды и времени нарастания старт-стопных сигналов 11. 15Эти устройства. характеризуютсязначительной погрешностью измерений,Известен преобразователь время "амплитуда, содержащий дискриминаторнижнего уровня, вход которого через 20первую линию задержки соединен совходной шиной ффСтопф, а выход сое"динен с первыми входами основногои вспомогательного преобразователейвремя - амплитуда, вторые входы которых подключены соответственно квходной шине фСтартф и выходу дискриминатора верхнего уровня, соединеннму с управляющим входом дискриминатора нижнего уровня, выходы . 30 основного и вспомогательного преоб= разователей время - амплитуда соединены со входами аналогового сумматора, выход которого соединен с выходной шинойВ известном устройстве момент поступления стоп-импульса Фиксируется дискриминатором нижнего уровня. С помощью дискриминатора верхнего уровня, вспомогательного преобразователя время - амплитуда и аналогового .сумматора оценивается погрешность, обусловленная Флюктуациями параметров упомянутых импульсов, и вносится соответствующая поправка в результат преобразования регистрируемого временного интервала основным преобразователем время - амплитуда 12).Известное устройство имеет низкую точность при работе в широком динамическом диапазоне изменений амплитуд импульсов стоп-канала. Данное обстоятельство обусловлено, в первую очередь, тем, что форма Фронта нарастания реальных импульсов детекторов излучений существенно отличается от линейной. Причем в диапазоне пороговых напряжений элементов, фиксирующих временные положения сигналов, она описывается за 869028висимостями имеющими положительные вторые производные, т.е. крутизна фронта нарастания увеличивается со смещением,в сторону больших времен. Вследствие этого уже при амилитуде импульса, в несколько раз превышающей пороговое напряжение дискриминатора нижнего уровня, дискриминаторы работают на участках фронта фиксируемого сигнала с существенно различающейся крутизной, причем для дискриминатора нижнего уровня крутизны ниже, чем для дискРиминатора верхнего уровня. Последнее приводит к ошибкам измерения крутизны и, как следствие, к ошибкам компенсации и значительным результирующим погрешностям преобразования временных интервалов в известном устройстве.Цель изобретения - повышение точности преобразования.Поставленная цель достигается тем, 20 что в преобразователь время - амплитуда, содержащий дискриминатор нижнего уровня, вход которого через первую линию задержки соединен со входной шиной Стоп, а выход соединен 25 с первыми входами основного и вспомогательного преобразователей время" амплитуда, вторые входы которых подключены соответственно к входной шине Старт и выходу дискриминатора верхнего уровня, соединенному с управляющим входом дискриминатора нижнего уровня, выходы основного и вспомогательного преобразователей время- амплитуда соединены со входами аналогового сумматора, выход которого соединен с выходной шиной, введены дополнительная линия задержки и последовательно соединенные аттенюатор, фаэоинвертор, амплитудный ограничитель, аналоговое запоминающее уст ройство, дополнительный аналоговый сумматор, выход которого соединен со входом дискриминатора верхнего уровня, второй вход дополнительного аналогового сумматора через дополнитель ную линию задержки соединен со входом Стопф устройства и входом аттенюатора.На чертеже представлено предлагаемое устройство. ,150Устройство, содержит входы Старт и фСтоп 1 и 2, линии 3 и 4 задержки, дискримийаторы нижнего 5 и верхнего 6 уровней, основной 7 и вспомогательный 8 преобразователи время - амплитуда, аналоговые суммат(Фры 9 и 10, аттенюатор 11, фазоинвертор 12, амплитудный ограничитель 13, аналоговое запоминающее устройство 14.Старт-импульс со входа 1 запуска ет основной преобразователь 7 время- амплитуда. Стоп-импульс со входа 2 поступает в цепь коррекций порогового напряжения дискриминатора 6 верхнего уровня, состоящий из последовательно соединенных аттенюатора 11, фазоинвертора 12, амплитудного ограничителя 13 и аналоговогозапоминающего устройства 14Зависимость корректирующего напряженияот амплитуды фиксируемых сигналоваппроксимируется при этом двумя прямыми, точка пересечения которых задается амплитудным ограничителем 13,Угол наклона первой прямой выбирается в зависимости от установленныхпорогов дискриминации Б, Оь и задается коэффициентом ослабленйя аттенюатора 11. Корректрирующее напряжение Б фиксируется аналоговым запоминающим устройством 14 и подаетсяна вход аналогового сумматора 10.Задержанный линией 4 задержки на время формирования корректирующего напряжения стоп-импульс подается навторой вход аналогового сумматора 10,который смещает его на величину П.В момент достижения напряжением навходе дискриминатора 6 верхнего уровня величины Оэ запускается вспомогательный преобразователь 8 время - амплитуда и включается дискриминатор 5нижнего уровня. Управление дискриминатором 5 нижнего уровня со стороны дискриминатора 6 верхнего уровня,а также линии задержки 3 введены с цельюустранения фиксации стоп-импульсов самплитудой Н. Сигнал дискриминатора 5 останавливает преобразователи7 и 8 время - амплитуда. На выходеосновного преобразователя 7 времяамплитуда формируется напряжение,пропорциональное интервалу временимежду старт-импульсом и моментомсрабатывания дискриминатора 5 нижнего уровня. На выходе вспомогательного преобразователя 8 время - амплитуда формируется напряжение, соответствующее поправке, учитывающейизменения амплитуды и времени нарастания стоп-импульса. Аналоговыйсумматор 9 осуществляет сложениеосновного результата преобразованияи поправки, сформированных соответственно блоками 7 и 8,Использование дополнительных элементов - аттенюатора, фазоинвертора,амплитудного ограничителя, аналогового запоминающего устройства, второгоаналогового сумматора и второй линиизадержки - выгодно отличает предлагаемое устройство от известного,Действительно, аппроксимируя рабочий участок фронта стоп-импульсаэкспоненциальной зависимостьюО:а(е "-)где а - амплитудный множитель;Тд - длительность фронта нарастания упомянутого импульса,для результата преобразования интервала 1 э основным преобразователем время - амплитуда можно записать=4 иЬ+ " фн)где 4 - коэффициент преобразованияосновного преобразователявремя - амплитуда;нзадержка сигнала на входедискриминатора 5 нижнегоуровня;задержка срабатывания диснкриминатора 5 нижнего уровня.Для ., = 0 получимО=4, 9+Тнби " мфгде О - сопв 1 - значение нижнего поирога срабатывания.Соответственно на выходе вспомогательного преобразователя время - амплитуда имеем.,:,.-+,-,- -: - ".",1,где Ю О - параметры, аналогичныеф Ьч ОнПолученные значения амплитуд вспомогательного и основного преобразователей складываются аналоговым суь- матором, на выходе которого формируется суммарный результирующий сигнал 25 самплитудойО:ь сЬ+сЮ)+фьСИ, +3 )Ь +Аь Ь( - 1)Рассматривая зависимую от ампли туды стоп-импульсов часть уравнения, можно определить условие полной компенсации погрешности в рассматриваемом типе преобразователей время - амлитуда 35Следовательно, для полной компен сации зависимости результата преобразования от амплитуды стоп-сигнала необходимо, чтобы порог срабатывания О 8 дискриминатора верхнего уровня был обратно пропорционален величине амплитуды а. невыполнение этого условия определяет низкую точность преобразования в известном устройстве, где ОЕ=соцэ 1.В предлагаемом преобразователе при помощи аттенюатора, фазоинвертора и амплитудного ограничителя двумя прямыми аппрокснмируется гиперболнческая зависимость корректирующего напряжения О. Второй аналоговый сумматор, аналоговое запоминающее устрой"55 ство и вторая линия задержки осуще" ствляют смещение нулевой линии на входе дискриминатора верхнего уровняна величину О, что равносильно смещению порога дискриминации верхнего.уровня,Поскольку характер оптимальнойзависимости Оэ от Опри отличных отпростейшей экспоненциальной формахфронта нарастания стоп-импульса аименно, быстрое изменение Оэ в области малых амплитудфиксируемых сигналов и медленное изменение в области больших амплитуд) сохраняется,а в большинстве случаев усугубляется из-за малой крутизны начальныхучастков упомянутых импульсов. Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерений при работес любыми источниками сигналов.формула изобретенияПреобразователь время - амплитуда, содержащий дискриминатор нижнего уровня, вход которого через первую линию задержки соединен со входной шиной фСтопфф, а выход соединен спервыми входами основного и вспомогательного преобразователей время - амплитуда, вторые входы которых подключены соответственно ко входнойшине ФСтартф и выходу дискриминатора верхнего уровня, соединенному суправляющим входом дискриминаторанижнего уровня, выходы основного ивспомогательного преобразователейвремя - амплитуда соединены со входами аналогового сумматора, выход которого соединен с выходной шиной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразования, в него введены дополнительная линия задержки и последовательно сое;диненные аттенюатор, фазоинвертор, амплитудный ограничитель, аналоговое запоминающее устройство, дополнительный аналоговый сумматор, вы" ход которого соединен со входом дискриминатора верхнего уровня, второй вход дополнительного аналогового сувеватора через дополнительнуюлинию задержки соединен со входнойшиной фСтопф устройства и входоматтенюатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ффНис 1 еаг Хпэ 1 гшпепэ апд.МеСЬойвф 1970, В 81, с. 280-284.2. ф 1 йис 1 еаг 1 пэгшпеп.э апйМеОюйвф ф 1967 В 53, с, 349-351869028 акаэ 8355/84 Тираа 991 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5