Времяимпульсный амплитудный преобразователь

(51) 3 М 1/5 НИЕ ИЗ ЕНИЯ У СВИДЕТЕЛ АВТОРА, Ео 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 6) 30.04.90, Бюл. В 161) 443703/24-24(56) Глушковский М.Е. Быстродействующие амплитудные анализаторы в современной ядерной физике и технике. М.Энергоатомиздат, 1986, с.64-75,рис. 5. 1-5, 3:Анализаторы БЕК 1 ЕЯ,О и 20, блокАДС, Каталог фирмы СапЬегга. П1 оп Зьх 1986,(54) ВРЕМЯИМПУЛЬСНЫЙ АИПЛИТУДНЬЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к импульс"ной технике и может быть использованов ядерном приборостроении, в многоканальных амплитудных анализаторах импульсов. Изобретение позволяет повы 803435131 сить точность. Это достигается тем,что в преобразователь, содержащийдифференциальный усилитель 3, выпрямительный элемент 4, повторитель 5напряжения, дискриминаторы 14,18,25уровня сигнала, исходного уровня сигнала, максимального уровня сигнала,блок 16 выбора уровней сигнала, Элемент И 7, элемент 20 управления преобразователь 8 время-код, блок 9 ключей, токоограничивающий элемент 24,выполненный на резисторе, накопительный элемечт 11, выполненный на конденсаторе, введены второй токоограничи"вающий элемент 2, выполненный на резисторе, второй выпрямительный зле ймент, выполненный на диоде -генератор12 начальноготока управляемый генератор 21 тока. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, 1435131Изобретение относится к импульсной технике, и частности к импульснымизмерительным устройствам, работающим со статистически распределеннымивходными сигналами (например, амплитудным спектрометрическим измерительным трактом), и может быть использовано в ядерном приборостроении, вмногоканальных амплитудных анализаторах импульсов.Целью изобретения является повышение точности.На фиг.1 приведена функциональнаясхема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы преобразователя,Преобразователь (фиг,1) содержитвходную шину 1, токоограничивающийэлемент 2, выполненный на резисторе,дифференциальный усилитель 3, выпря-1мительный элемент 4, повторитель 5напряжения, дискриминатор 6 временного интервала, элемент И 7, преобразователь 8 время-код, блок 9 ключей,выходные шины 10, накопительный элемент 11, выполненный на конденсаторе,генератор 12 начального тока, генератор 13 разрядного тока, дискриминатор 14 уровней сигнала, третий вход 3015 блока 16 выбора уровней сигнала,второй вход 17 блока 16, дискриминатор 18 исходного уровня сигнала, первый вход 19 элемента 20 управления,выполненного на КБ-триггере, управля 35емый генератор 21 тока, инвертирующийвход 22 дифференциального усилителя,выпрямительный элемент 23, выполненный на диоде, токоограничивающий элемент 24, выполненный на резисторе,дискриминатор 25 максимального уровнясигнала, первый вход 26 блока 16,первый и второй выходы 27, 28 блока16, второй вход 29 управления генератора 13, вход 30 блокировки преобра"45эователя время-код, первый вход 31управления генератора 13, второй вы-,ход 32 преобразователя 8; второйвхоД ЗЗ элемента 20..Преобразователь 8 время-код выполнен на генераторе 34 импульсов, блоке 5035 синхронизации, элементе И 36,счетчике 37 импульсов.Блок 16 выполнен на двух Р"тригге-.:.рах 38, 39,55На временной диаграмме (фиг,2)обозначено Ц, - напряжение навходной шине 1 13 цф 132 ф 11013 ъфУф 1114 ф 027 фЪфП,П 1 - напряжения йа выходах соот-,ветствующих блоков; У - ток через23диод 23.Преобразователь работает следующим образом.При отсутствии сигнала на входнойшине 1 током генератора 12 петля обратной связи дифференциального усили"теля 3 поддерживается замкнутой черезвыпрямительный элемент 4 (например,диод, один иэ переходов транзистора),повторитель 5 (истоковый или эмиттерный повторитель, а также другие уст"ройства, имеющие высокое входное ннизкое выходное сопротивления) и резистор 24, начение начального токавыбирается из условияЦ ЕИ Макс сР(1)С9где Р- максимальная амплитудашумов в аналоговомтракте,Г, - граничная частота усиления дифференциальногоусилителя 3 или максимальная частота спектрашумов;Семкость конденсатора 11.Таким образом создаются постоянные начальные условия для полезного сигнала и поддерживается линейный режим работы дифференциального усилителя 3 при отсутствии сигнала, Благодаря этому время заряда конденсатора 11 определяется только длительностью фронта входного импульса и не зависит от времени выхода дифференциального усилителя 3 из насыщения и времени нарастания его.выходного сигнала до момента замыкания петли общей обрат- ной связи.Входной сигнал через дифференциальный усилитель 3 и выпрямительный элемент 4 заряжает конденсатор 11. Обратная связь при этом замыкается по той же петле, что и при начальных условиях, т.е. через резистор 24. Инвертирующее включение дифференци" ального усилителя 3 позволяет устра-. нить компоненту дифференциальной нелинейности, связанную с конечным ослаблением входного импульсного синфазного,сигнала дифференциальным усилителем 3.После прохождения вершины сигйала .выпрямительный элемент 4 закрывается и размыкается петля обратной связи через повторитель 5 и резистор 24.1435131Ф11 сВк 0 - напряжение входного сигнала;й - сопротивление резистора 2, замыкается петля местной обратнойсвязи дифференциального усилителя 3 через диод 23, поддерживающая линейный режим работы дифференциального усилителя 3. Срабатывает дискриминатор 25. Сигнал с его вь 1 хода поступает на блок 16. Блок 16 в зависимости , от состояния дискриминатора 14 на входе 15 устанавливает сигнал на выходе 2, свидетельствующий о наличии сигнала на входе устройства, и, если входной сигнал не подошел по условиям отбора (был ниже нижнего порогового уровня или выше верхнего порогового25 уровня), устанавливает сигнал на выходе 28.Сигнал с выхода 2 блока 1 б через элемент И 7 переводит устройство в режим преобразования. Сигнал,с выхода ЗО элемента И 7 поступает на стробирую" щие входы дискриминаторов 25, 18, 14 и поддерживает их на все время преобразования в состоянии, соответствующем наличию входного сигнала, удов летворяющего условиям отбора. Таким образом исключается возможность их Сигнал с выхода 32 преобразователя 8 включает генератор разрядного тока 13, который начинает линейный разряд конденсатора 11. Линейный . разряд продолжается до тех пор, пока;. напряжение на выходе повтОрителя 5 нв станет равно напряжению Цс, по" даваемому на второй вход дискримнма" тора 6. Обычно на этот вход подается Разностью токов1 р,и 1 1, греи --Цстес р ф(2)ос 1 "амплитуда входного сигнала, В р - сопротивление резистора 24; срабатывания во время преобразования и исключаются соответствующие помехи, увеличивающие дифференциальную нели" 4 О нейность устройства. Кроме-того, сигнал с выхода элемента И 7 поступает на вход 33 элемента 20, который срабатывает и включает своим выходным сигналои управляеьий ге 11 ератор ф 5 21. Выходной ток управляемого генератора 21 поддерживае замкнутой местную обратную связь дифференциального усилителя 3 через диод 23.Значение тока 1 управляемого 50 генератора 21 выбирается из условияВег.июкс .7блгде Цст .макс максимально возможная 65амплитуда сигнала навходе устройства .Таким образом, иэменение сигнала на входе устройства или, поступление нового входного сигнала во время преобразования приводит только к изменению тока через диод 23 и не влияетна процесс разряда конденсатора 11,"изолированного" от выхода дифферен"циального усилителя 3 закрытым вьнтрямительным элементом 4, Выход управляемого генератора 21 и катод диода 23,подключенные к инвертирующеиу входу22 дифференциального усилителя, напроцесс заряда влияния,не оказываюти не вносят нелинейности.Включение управляемого генератора21 и диода 23 вместе с инвертирующимвключением дифференциального усилителя 3 позволяет исключить иэ аналогового тракта линейно-пропускающееустройство, вносящее значительнуюдифференциальную нелинейность, а также исключает нелинейныЪ режим работыдифференциального усилителя 3 во время преобразования, вызывающий эависииость его коэффициента передачи отпредыстории (импульсы стабильной амй-литуды дают различный заряд иа конденсаторе 11 в зависииоети от амплнтчды и времени поступления предыдуще"фго статистического импульса (из-заизменения температуры транзисторовдифференциальной ьходной пары чтоэквивалентно увеличению собственныхшуиов преобразования и его дифференциальной нелинейности,Одновременно с этим сигнал с выхода элемента Ипоступает на входблока 35 преобразователя 8, где этотсигнал фазируется с частотой генератора 34 и разрешает прохождение импульсов генератора 34 через элемент36 на вход счетчика 3.Сигнал с выхода элемента 7 поступает также на вход блокировки блока9, При этом входы ключей блока 9переводятся в высокоиипедансное состояние и не вызывают асимметрии триггеров счетчика 37 во вреия преооразования время-код, а также срабатывания внутренних несиииетричныхэлементов ключей.5 14351Опрс.да:,снос постоянное напряжениенли он эаземляется. Б момент равенст"ва напряжения на выходе повторителя5 и Б , срабатывает дискриминатор 6,сигнал с выхода которого подается напервый вход элемента 1 и прекращаетпреобразование. Таким образом, кодсчетчика 37 оказывается пропорцио"Нальным амплитуде входного сигнала10И через блок 9 поступает на выходныец 1 ины 10, разблокируются дискриминаторы 25, 18 и 14, выключается генератор13 и снимается сигнал с входа ЗЗ эле"Мента 20. Если в этот момент на входе15устройства присутствует сигнал, дискриминатор 18 ие поменяет своего состояния, т.е. сигнал на его выходес 1 нимается только при отсутствии сигНалов на входе устройства.Таким образом, исключается возмож-.,йость деблокирования входа устройстваза время действия входного сигналан осуществляется режекция наложенных1,т.е, пришедших во время действияобрабатываемого сигнала или во времяПреобразования) входных сигналов.Снятие сигнала с выхода дискриминатора 18 через элемент 20 выключает уп 1 авляемый генератор тока 21, входстройства деблокируется, и оно при"одится в исходное состояние,Если импульс не подошел по условим отбора, преобразование происходитаналогичным образом, но сигнал с ВыХода 28 блока 16 подается на вход 29 35генератора 13, а также блокирует про-,хождение импульсов с генератора 34через элемент 36 на вход счетчика 37.разряд конденсатора 11 производитсяпри этом увеличенным током генератора 403 эа меньшее время,Формула изобретения1. Времяимпульсный амплитудный 45 преобразователь, содержащий последовательно включенные дифференциальный усилитель, первый выпрямительный элемент, повторитель напряжения, дискриминатор временного интервала, 50 Выход которого подключен к первому входу элемента И, выход которого соединен с информационным входом преобразователя время-код, выходы кото" рого соединены с соответствующими Информационными входами блока ключей, Выходы которого являются соответствующими выходными шинами, выход повтбрителя напряжения через первый тоха 31 6ограничивающ)Ш эл мент, выполненныйна резисторе, соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и непосредственно - с информа.ционным входом дискриминатора уровнейсигнала, накопительный элемент, выполненный на конденсаторе, перваяобкладка которого соединена с выхода,ми первого выпрямительного элементагенератора разрядного тока, а втораяявляется общей шиной, первый входуправления генератора разрядного токасоединен со вторым выходом преобразователя время-код, дискриминаторы максимального уровня сигнала и исходногоуровня сигнала, информационные входыкоторых объединены и являются входнойшиной, блок выбора уровней сигнала,первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходами дискриминаторов максимальногоуровня сигнала, исходного уровня сигнала и уровней сигнала, первый Выходблока выбора уровней сигнала соединенсо вторым входом элемента И, второйвыход соединен со входом блокировкипреобразователя время-код и вторымвходом управления генератора разрядного тока, элемент управления, выполненный на КБ-триггере, первый входкоторого соединен с выходом дискриминатора исходного уровня, второйвход - с выходом элемента И, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения точности путем уменьшения дифференциальной нелинейности,в него введены управляемый генератортока, генератор начального тока, второй токоограничивающий элемент, вы"полненный на резисторе, второй выпрямительный элемент, выполненный надиоде, анод которого соединен с выходом дифференциального усилителя, акатод объединен с первым выводом второго резистора, инвертирующим входомдифференциального усилителя и соеди"нен с выходом управляемого генераторатока, неинвертирующий вход дифференциального усилителяявляется общейшиной, второй вывод второго резистораявляется входной шиной, причем входуправления управляемого генераторатака соединен с выходом элемента уп"равления, вход управления генератораначального тока соединен с выходомдискриминатора исходного уровня сигнала, а выход соединен с входом повторителя напряжения, стробнрующиевходы дискриминаторов максимальногоуровня сигнала, исходного уровня сигнала и уровней сигнала объединенысо вторым входом элемента управленияи входом блокировки блока ключей,при этом второй вход дискриминаторавременного интервала является шинойнапряжения смещения. 2. Преобразователь по п.1, о т - 10л и ч а ю щ и й с я тем, что блоквыбора уровней сигнала выполнен надвух 0-триггерах, 0-вход первого0-триггера является третьим входомблока, К-вход объединен с Я-входомвторого В-триггера и является вторымвходом блока, первым входом которогоявляется С-вход второго 0".триггера,0-вход которого является общей шиной,выход второго В-,триггера соединен свходом первого 0-триггера и являетсяпервым выходом блока, вторым выходом которого является выход первого 0 триггера,3, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с я тем,что преобразователь время-код выполнен на генераторе импульсов, блоке синхронизации, счетчике импульсов и элементе И,первый вход которого является входомблокировки преобразователя время-код,второй вход соединен с выходом блокасинхронизации и является вторым выходом преобразователя время-код, третий вход элемента И объединен с пер"вым входом блока синхронизации и соединен с выходом генератора импульсов,второй вход блока синхронизации является информационным входом преобразователя время-код, первыми выходамикоторого являются выходы счетчикаимпульсов, вход которого соединен свыходом элемента И./5вав роиэводственно-полиграфическое предприятие,лПроектная, 4 Ужг 694 .ТиражВИИИПИ Госудпо делам13035, Иосква,твенибрет35, Р Подписноого комитета СССРний и открытийаушская наб., д, 4