Устройство амплитудного отбора импульсов

Озиедпе,тентскад ОП ИСИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51)М. Кд,Н.ОЗ К 5/20 б 01 В 1/01 с присоелинением заявки рв. -Гасударственный кемнтет СССР по делам нэабретеннй н отнрытнй(53) УДК 621. ,374.5 (088. 8) Дата опубликования описания 08,06.80 Р, И, Смирнов и И, П, Владимиров(54) УСТРОЙСТВО АМПЛИТУДНОГО ОТБОРА ИМПУЛЬСОВ Предлагаемое малоканальное устройство амплитудного отбора импульсов предназначено для использования в радиотехнических установках различного назначении, в частности в приборах ядернойспектрометрии,Известно устройство амплитудного отбора импульсов, содержащее зарядноеустройство конденсатора памяти, пороговый каскад, каскад выделения интервала10измерения, генератор импульсов, каскадвыделения импульса конца измерения,разрядный ключ и адресное устройствоЫ.Однако устройство имеет недостаточ 5ную точность измерения,Белью изобретения является повышение точности измерения за счет сокращения просчетов измеряемых импульсов,. Поставленная цель достигается тем,что в устройство амплитудного отбора импульсов, содержащее зарядное устройство конденсатора памяти, пороговый каскад, каскад выделения интервала измерения, генератор импульсов,.каскад выделекя импульсов конца измерения, разрядный ключ и адресное устройство, введены управляемый делитель напряжения и управляющее устройство, причем выход разрядного; устройства соединен со входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен со входом порогового каскада, соединенного выхопом с первым входом каскада выделения интервала измерения, с блокирующим входом каскада выделения импульса конца из-мерения и с информационным входом уп- равляющего устройства, выход каскада выделения интервала измерения соединен со входом генератора импульсов, выход которого соединен с тактирующим вхопом управляющего устройства и со входом каскада выделения импульса конца измерения, выходы управляющего устройства соединены со входами управления уп-равляемого делителя напряжения, со вторым входом каскада выделения интервала измерения и декопируюими входами37397 адресного устройства, восход каскада выделения импульса конца измерения - со входом адресного устройства и через разрядный ключ с конденсатором памяти зарядного устройства,5РНа фиг, 1 представлена блок-схема,трехканального со смежными зонамиУустройства амплитудного отбора импуль- сов, (В общем случае число каналов, каки положение зон отбора могут быть произвольными); на фиг, 2 - временныедиаграммы, поясняющие его работу,Устройство амплитудного отбора содержит зарядное устройство 1 с кон.15денсатором памяти, управляемый делитель 2 напряжения, содержащий ступенчатый делитель 3 напряжения с пятьюключами 4-8 управления, пороговый кас 20кад 9, каскад 10 выделения интервалаизмерения генератор 11 имйульсов,каскад 12 выделения импульса концаизмерения, управляющее устройство 13,содержащее пять управляюших триггеров14-18, адресное устройство 19 и разрядный ключ 20, Выход зарядного устройства 1 соединен со входом ступенчатогоделителя 3 напряжения, каждая ступенькоторого соединена с соответствующим 0ключом 4-8 управления, Выход управляемого делителя 2 напряжения соединенсо входом порогового каскада 9Выходпорогозого каскада 9 соединен с однимиз входов каскада 10 выделения интервала измерения, с блокирующим входомкаскада 12 выделения импульса конца измерения и с информационным входом первого триггера 14 управления управляющего устройства 13, Выход каскада 10,выделения интервала измерения соединен со входом генератора 11 импульсов, выход генератора соединен со вторым входом каскада 12 выделения импульса конца измерения и с тактирующими 4входами всех триггеров 14-18 управляющего устройства 13, которое может бытьвыполнено в виде ряда реле, заменяющих триггеры 14-18 или других элементов. Выход каскада 12 выделения импуль" .са конца измерения соединен со входомадресного устройства 19 и через разрядный ключ 20 с зарядным устройством 1, Выходы триггеров 14-18 управляющего устройства 13 соединены совходами соответствующих ключей 4-8 .управления управляемого делителя 2 ис декодируюшими входами адресного устройства 19. зоНа фиг, 2 для пояснения работы устройства показаны формы сигналов на выходах блоков, цифры обозначения строк соответствуют номерам блоков фиг, 1, Выходной импульс с амплитудой А соответствует второй зоне отбора, а импульс с амплитудой А превышает верхнюю границу диапазона отбора.Устройство работает следующим образом,Измеряемый импульс поступает навход зарядного устройства 1, конденсатор памяти которого заряжается до напряжения, пропорционального амплитудеимпульса и держит этот заряд до окончания интервала измерения, Это напряжение с конденсатора памяти через управляемый делитель 2 напряжения запускает пороговый каскад 9, имеюший уровень срабатывания несколько ниже нижней границы диапазона отбора, Импульсединичной амплитуды, вырабатываемойпороговым каскадом, поступает на кас- .кад 10 выделения интервала измерения,представляющий "собой двухвходовуюлогическую схему типа ИЛИ, на информационный вход первого триггера 14 управляющего устройства 13 и на блокирующий вход каскада 12 выделения импульса конца измерения, Импульс интервалаизмерения, вырабатываемый каскадом 10,запускает генератор 1 1 импульсов, Генератор 11 вырабатывает серию тактовыхимпульсов определенной частоты, Эти импульсы поступают на второй вход каскада12 выделения импульса конца измеренияи на тактирующие входы всех триггеровуправляющего устройства 13, При этомтриггеры соединены между собой так,что они запускаются тактовыми импульР.сами поочередно: первым импульсом -первый триггер, вторым - второй и т.д.,и остаются в этом состоянии цо концаинтервала измерения,. С первого триггера 14 управляющего устройства 13напряжение подается на второй вход логической схемы 1 Й выделения интервалаизмерения, благодаря чему интервал измерения, а значит и работа генератора 11,продолжаются до момента возврата триггера в исходное состояние, С каждоготриггера управляющего устройства 13 напряжения подаются на входы управлениясоответствующих ключей 4-8 управляемого делителя 2 напряжения и поочередновключают их, Ключи по мере включенияпоочередно шшунтир уют соответствующиеступени делителя 3 напряжения (начинаявозвращает все запущенные триггеры висходное состояние,Введение управляемого делителя напряжения с управляющим устройством в амплитудный преобразователь устройства амплитудного отбора выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, отпадает необходимость в строгом соблюдении высокой линейности, равномерности или какого-то иного закона амплитудного преобразования, Преобразование может осуществляться скольугодно неравномерно, в соответствиис выбранным соотношением границ эонамплитудного отбора, Это позволяет исключить специальные, приемы и устройства линеаризации ипи поддержания иногозакона амплитудного преобразования,Наиболее важным примуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является значительное сокращениевремени единичного измерения амплитудыпри использовании в обоих устройствахидентичного (по скорости действия) оборудования что ведет к значительномусокращению просчетов измеряемых импульсов, Это преимущество особо ошутимо в малоканальных,устройствах амплитудного отбора и тем заметнее, чемшире амплитудный диапазон отбора ичем выше необходима точность установкиграниц зон отбора, В предлагаемом устройстве максимальная длительность преобразования не зависит от двух последних условий (от диапазона и точностиустановки границ), в определяется лишьколичеством границ амплитудного отбораи быстродействием применяемого оборуфдования, Твк в трехканальном устройстве амплитудного отбора импульсов сосмежными зонами, имеющем четыре границы отбора необходимо иметь максимумпять ступеней преобразования амплитудыили шесть периодов генератсрв импульсов(шестой для выделения импульса концаизмерения). И тогда при частоте генератора Г=3 МГц максимальная длительностьизмерения составит 2 мкс (средняя длительность измерения=1 мкс),В известном при диапазоне амплитудот А,до А =10 А и относительъсюх т 1 ино невысокой точности установки границОтбора, равной ДА =0,05 А 1, еобх -димое количество уровней квантования(ступеней преобразования) составитАдыге-.йшв:180 и тогда при той жечастоте генератора Г =3 МГц максимальная длительность измерения составит 5 739730с нижней), Таким образом, каждый так-товый импульс все более и более уменьшает коэффициент передачи делителя 3,в результате чего на выходе последнегообразуется импульс ступенчатого напря-жения, При этом делитель 3 напряжениярассчитан так что каждая ступень импульса соответствует одной из границвыбранных зон амплитудного отбора, начиная снижней границы, Максимальное количество ступеней импульса напряжения (для,амплитуд, превышающих верхнюю границудиапазона отбора) равно суммарному коли-честву границ отбора +1, Такое ступенчатое преобразование амплитуды измеряемого импульса продолжается до мЬментаотпускания порогового каскада 9, Благодаря такому преобразователю амплитуды импульса, к этому моменту она оказывается закодированной состояниями триггера управляюшего устройства 13, Твкдля устройства амплитудного отбора сосмежными зонами амплитуды первой (низшей) зоны отбора закодированы единичным уровнем второго триггера 15 и ну 25левым- третьего триггера 16, амплитудыимпульсов второй зоны - единичным уровнем третьего триггера 16 и нулевым -четвертого триггера 17 и т,д, Коды амплитуды могут быть и иными например30для устройств с разнесенными зонамиотбора, В результате отпускания порогового каскада 9 исчезает напряжение блокировки на каскаде 12 и следующий эаэтим моментом тактовый импульс генератора 11 выделяется в каскаде 12 в качестве импульса конца измерения, Этотимпульс подается на первые входы трехвходовых элементов логического отбора(типа И) адресного устройства 19, НаЮдругие входы этих элементов попарно(в соответствии с кодами амплитуд) подаются напряжения триггеров управляющегоустройства 13 Если уровни этих напря 45жений в момент действия импульса конца измерения соответствуют коду однойиз зон отбора, то этот импульс проходитчерез одну из схем логического отборана выход соответствующего канала адрес 50ного устройства 19, Так осушествляетоядекодирование амплитуды входного импульса, Одновременно импульс конца измерения с каскада 12 через разрядноеустройство 20 разряжает конденсатор55памяти устройства 1 до исходного состояния, Тактовый импульс генератора 11,следующий за моментом отпускания порогового каскада 9, своим задним фронтом77.397 180 - ,ь=60 мкс (средняя длительность Ф=ЗО мкс), Таким образом, даже при сравнительно невысоких параметрах амплитудного отбора предлагаемое устройство дает 30-кратный выигрыш во времени измерения амплитуды импульса,При средней частоте входных импульсов р равной, например 1000 имп/с, доля просчитанных импульсов для предлагаемого устройства (Ю=0,01) и для известного (Ю=0,3) составлярт соответственно 1%, 23%, Таким образом и в результатах измерений оказывается существенный выигрыш, Кроме того, в известном требуется довольно сложное адресное уса ройство, содержащее счетчик тактовых импульсов с емкостью счета для данного примера до 180, дешифратор счетчика и три многовходовых (по количеству объединяемых каналов дешифратора в каждой группе) усц)ойства логического отбора, а предлагаемое устройство при способе кодирования амплитуды имеет предельно простое адресное устройство, содержащее в данном примере всего три трехвходо 25 вых логических элемента типа И, Наряду с указанными преимуществами предлагаемое устройство, бдргодаря применению одного порогового каскада, сохраняет и основное достоинство прототипа - хорошиезо возможности для достижения высокой стабильности параметров амплитудного отбораформула изобретенияУстройство амплитудного отбора имЗ 5 пульсов, содержащее зарядное устройство . конденсатора памяти, пороговый каскад, каскад выделения интервала измерения, генератор импульсов, каскад выделения им 40 30 8пульса конца измерения, разрядный ключи адресное устройство, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышенияточности измерения за счет сокращенияпросчетов измеряемых импульсов, в неговведены; управляемый делитель напряжения и управляющее устройство, причемвыход зарядного устройства соединен совходом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен со входомпорогового каскада, соединенного выходомс первым входом каскада выделения интервала измерения, с блокирующим входомкаскада выделения импульса конца измерения и с информационным входом управляющего устройства, выход каскада выделения интервала измерения соединен совходом генератора импульсов, выход которого соединен с тактирующим входом1 управляющего устройства и со входом каскада выделения импульса конца измерения,выходы управляющего устройства соединены со входами управления управляемогоделителя напряжения, со вторым входом каскада выделения интервала измере ния и декодирующими входами адресногоустройства, выход каскада выделения импульса конца измерения - со входом адресного устройства и через разрядныйключ с конденсатором памяти зарядногоустройства,Источники информ ации,принятые во внимание при экспертизе