Преобразователь частоты в напряжение

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для обработки сигналов, поступающих от детекторов ионизирующих излучений.Известен преобразователь частота - напря жение содержаший формирователь импульсов постоянной вольт-секундной плошади и фильтр 11.Недостатком преобразователя является низкая чувствительность на высоких частотах.Известен преобразователь частоты в на 10 пряжение, содержащий генератор тактовых импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход синхронизатора, а ко второму выходу - первый вход устройства вычитания частот, счетчик импульсов и фильтр15 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя (21. Недостатком известного устройства такжеявляется низкая чувствительность на высоких частотах.Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя на высоких часто.тах. Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь частоты в напря. жение, содержащий генератор тактовых импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход синхронизатора, а ко второму выходу - первый вход устройства вычитания частот, счетчик импульсов и фильтр нижних чатсот, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя, введен триг. гер, входы которого подключены к выходам устройства вычитания частот, а выход подключен ко входу фильтра нижних частот, причем второй вход устройства вычитания частот соединен с выходом синхронизатора, вход счетчика импуль. сов соединен со входной шиной преобразователя, а выход - со вторым входом синхронизатора.На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг, 2 - экспериментально по. лученные характеристики макета преобразо. вателя.Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, сивхронизатор 2, счетчик 3 импульсов, причем входы синхронизатора 2 подключены к выходам генератора 1 и счетчика 3, 900433устройство 4 вычитания часто, входы которого подключены к выхолам генератораисинхронизатора 2, триггер 5, входы которогоподключены к выходам устройства 4, а вы.ход - ко входу фильтра 6 нижних частот. 5Кривая 7 (фиг. 2) получена прн подачена вход преобразователя сигнала от генератьра импульсов (регулярная последовательностьимпульсов), а остальные кривые полученыпри подаче на вход преобразователя сигналаот детектора ионизирующих излучений (по.следовательность статистически распределенныхимпульсов) для разных. объемов счетчика 3числа импульсов - кривая 8 для восьмитриггеров, кривая 9 для четырех триггеров, 1кривая О для двух триггеров, кривая 11получена при подаче входного сигнала навход синхронизатора 2, г.е, при коэффнциен.те пересчета счетчика 3, равном единице.Преобразователь работает следующим образом,Генератор 1 вырабатывает две последовательности импульсов с частотами Е, и Епри этом Е, ) Е 1 и импульсы Е 1 и Е, несовпадают во времени. На каждый импульс, 15пришедцай со счетчика числа 3 импульсов,синхронизатор пропускает на вход устройства 4 вычитания частот один импульс из по.следовательностн Е,. Таким образом, на одинвход устройства вычитания частот поступает 5 фпоследовательность импульсов Е а на дру.гой его вход поступает последовательностьимпульсов Е импульсы которой приходятсинхронно с импульсами последовательностиЕ, и поэтому не совпадают во времени симпульсами последовательности Е что необходимо для нормальной работы устройствавычитания частот, прн этом Е 1 - -" (3)Чгде ЕХ - частота входной последовательности импульсов; Ч - коэффициент пересчета 40счетчика 3 импульсов.Если Е, ) Ез, то разностная частота сустройствами 4 вьгчитания частот поступаеттолько на нулевой вход триггера 5, и триггер находится в нулевом состоянии, а если 45Е, ( Е то разностная частота поступаеттолько на единичный вход триггера 5, и триггер находится в единичном состоянии,Таким образом, при подаче на входе преобразователя сигнала от генератора импульсов 50(регулярная последовательность импульсов),характеристика преобразователя имеет видступеньки,кривая .7, фиг. 2), при этом вы.ходное напряжение равно нулю, если Ех( ЧЕи равно единице, если Ех ) ЧЕ 1. 55Если второй вход синхронизатора 2 под.ключнть к выходу детектора ионизирующихизлучений (отсутствие счетчика импульсов соответствует случаю Ч = 1), на вход преобра.зователя поступает последовательность статистически распределенных импульсов, вероят.ность появления которых в заданном интер.вале подчиняется закону Пуассона. В такомслучае мгновенное значение частоты входногосигнала (величина, обратная периоду между4двумя входными импульсами) может значи.тельно отличаться. от средней частоты вход.ного сигнала как в одну, так и в другуюсторону,Если среднее значение Еравно Е товероятность того, что мгновенное значение Ехбольше Е, рана вероятности того, что ономеньше Е, и равно 0,5; В этом случае триг.гер 5 переходит иэ нулевого состояния вединичное и обратно так, что среднее значе.ние коэффициента заполнения последовательности импульсов на его выходе равно 0,5,и напряжение на выходе преобразователя, выделенное фильтром б, равно половине от напряжения, соответствующего "единице".эПри отклонении среднего значения Евсторону повьциения частоты возрастает вероятность нахождения триггера 5 в единичном со.стоянии, и напряжение на выходе преобразователя повысится. При отклонении среднегозначения Ех в сторону уменьшения частотывозрастает вероятность нахождения триггера 5в нулевом состоянии, и напряжение на выходе преобразователя понижается. Зависимостьвыходного напряжения преобразователя отсреднего значения частоты импульсов, статистически распределенных во времени по законуПуассона, в случае подачи их на второй входсинхронизатора 2 приведена на фиг. 2, кривая 11.Если последовательность импульсов, статистически распределенных во времени, податьна вход счетчика 9 импульсов объемом Ч,то на вход синхронизатора 2 поступает толькокаждый Ч.й импульс из входной последовательности,При выборке каждого Ч-го импульса изпуассоновского потока образуются эрланговыпотоки, которые отличаются от пуассоновскихбольшей равномерностью, при этом с ростомЧ возрастает равномерность потока. В этомслучае характеристики преобразователя нахо.дятся между ступенчатой кривой 7 (фиг. 2)для периодического сигнала (бесконечно боль.шая крутизна) и кривой 11 (фиг. 2) дляслучая Ч = . Кривая 10 (фиг 2) соответствует двум триггерам Ч = 4, кривая 9 -четырем триггерам Ч = 16, кривая 8 - вось.ми триггерам Ч = 256, при этом при изме.ненни Ч соответственно изменялось и значе.ние Е,.90043 5Чувствительность преобразователя являетсяфункцией числа триггеров счетчика 3 и возрастает с увеличением их числа, Число триггеров счетчика числа импульсов есть величи.на конструктивная, дополнительной нестабиль, 3ности в преобразование не вносит, поэтомучувствительность предлагаемого преобразованияможет быть весьма высокой и ограничиваетсятолько стабильностью частоты генератора так.товых импульсов,Предлагаемый преобразователь обладаетбольшой чувствительностью при иснольэованииего как на высоких частотах, так и на низких частотах, его легко выпщпеть на интегральных микросхемах, для его перестройки 15по диапазону достаточно изменения одногопараметра - частоты генератора тактовых им.пульсов, .Формула изобретенияПреобразователь частоты в напряжение, щсодержащий генератор тактовых импульсов,3 4к первому выходу которого подключен первый вход синхрониэ тора, а ко второму вы.ходу - первый вход устройства выатаннячастот, счетчик импульсов и фильтр нижнихчастот, выход которого соединен с выходнойшиной преобразователя, о т л н ч а ю щ н йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введен триггер, входы которогоподключены к выходам устройства вычитаниячастот, а выход подключен ко входу фильтранижних частот, прячем второй вход устройствавычитания частот соединен с выходом синхро.ниэатора, вход счетчика импульсов соединенсо входной шиной преобразователя, а выход -со вторым входом синхронизатора,Источники информации,принятые во внимание прн экспертизе1, Авторское свидетельство СО.Р Ке 519640,кл. 3 Н 03 К 9/06, 18.02.74.2, Авторское свидетельство СССР Мф 600716,кл, 3 Н 03 К 9/06, 05.03.76 (прототип),Тираж 953ударственного комитета зобретений и открытий а, Ж.35, Раущская наб. 203/73ВНИИПИ Госпо делам и113%5, Моск Подписнс ака Г(,Р д. 4/5 ктная 4 ктор Н. Пушненкова ннал ПП 11 "Па оставитель В, Дмитехред С.Мигунова нт", г. Ужгород, ул в Корректор 1, Иаэаров