Спектрометрический усилитель Советский патент 1986 года по МПК G01T1/36 

Изобретение относится к ядер1гой электронике и может быть использовано для измерения спектрального распределения ионизирующих излучений с помощью полупроводниковых амплитуд ных спектрометров. Целью изобретения является улучшение энергетического разрешения спектрометрического усилителя путем уменьшения влияния низкочастотной составляющей шума. На фиг. 1 приведена структурная схема спектрометрического усилителя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы; на фиг. 3 - структура схемы логики; на фиг. 4 - структурная схема восстановителя формы входного сигнала. Спектрометрический усилитель включает в себя линейньш усилитель 1, амплитудный дискригШнатор 2, схе му логики 3, линию задержки 4, упра ляемый восстановитель формы входног сигнала 5, дополнительный сумматор 6, линейный ключ 7, стробируемые КС дифференциатор 8 и интегратор 9, а также два управляемых пиковых детек тора 10, 11 и схему усреднения 12, причем вход спектрометрического уси лителя соеди 1ен с входном линейного усилителя 1, выход которого соедине с входом линии задержки 4 и амплиту ного дискри1-а-1иатора 2, выход линии задержки 4 соединен с входом управляемого восстановителя формы входно го сигнала 5, выход которого соеди. иен с двумя входами управляемых детекторов 10, 11 н одним из входов дополнительного сумматора. Выходы управляемых пиковых детекторов 10, 11 соединены с двумя входами схемы усреднения 12, вых.од которой подклю чен к второму входу дополнительног сумматора 6, выход дополнительного сумматора 6 соединен с входом линей ного ключа 7, выход которого через последовател,ьно соединенные стробитуемые RC-дифференциатор 8 и интегратор 9 соединен с выходом спектрометрического усилителя. Выход ампли тудного дискриминатора соединен с входом схемы логики 3, два выхода которой соединены с входами управления управляемого восстановителя формы входного сигнала 5 и с вход ми управления линейного ключа 7, стробируемых RC-дифференциатора 8, нктегратора 9 и управляемых пиковьк ; детекторов 10, 11. В приведенной на фиг. 1 структурной схеме спектрометрического усилителя операции над измеряемым сигналом осуществляются следующим образом. Сигнал с эарядочувствительного предуснлителя либо скачкообразной, либо экспоненциальной (с постоянной времени спада не менее 50 мкс) формы (фиг. 2а) поступает на вход линейного усилителя 1 и проходит в нем через последовательные цепи: усилительный каскад - дифференцирующая цепь с компенсацией полюса нулем, яричем постоянная времени дифференцированного сигнала на выходе линейного усилителя l. (фиг. 26) выбирается ми.нимальной (0,25 0,5 мкс). Ограничением снизуТ служит условие передачи переднего фронта входного сигнала t™ с минимальныг м искажениями. Постоянные времени дифференцирования дифференцируют х КС-цепей с компенсацией полюса нулем, расположенных между усилительными каскадами, возрастают от выхода к входу линейного усилителя на величину, пропорциональную коэффициенту усиления усилительных каскадов при постоянном соотношении между резистором цепи компенсации полюса нулем и нагрузочным резистором дифференцирующей цепи, благодаря чему низкочастотный шум входных каскадов линейного усилителя 1 на выход усилителя передается с коэффициентом передачи, не превьш1аю1цим единицу, При уровне сигнала на выходе линейного усилителя 1, превышающем порог срабатывания амплитудного дискриминатора 2, последний срабатывает и запускает схему лог.ики 3, включающую в себя два ждупщх мультивибратора 13 и 14 и схему антисовпадений 15 (фиг, 3). На выходах схемы логики вырабатываются два логических сигнала, поступающих на входы управления формы входного сигнала 5, линейного ключа 7, стробируемых RC-дифференiVHaTopa 8, интегратора 9 и управляемых пиковых детекторов 10, 11. При поступлении первого логического сигнала (фиг. 2к) на вход управления восстановителя формы входного сигнала 5, состоящего из изодромного интегратора 16, пропорционального интегратора 17, линейного сумматора 18 и линейного ключа 19 (фиг. 4), линейный ключ ЛК размыкается и сигнал, задержанный на линии задержки 4 на выходе изодромного интегратора 16 принимает прямоугольную форму, практически совпадающую с формой сигнала, действующего на входе линейного усилителя 1, При выборе времени задержки, равного фронту входного сиг нала tj 1 tq, (фиг. 2в), обеспечивается линейное формирование прямоугольного сигнала на выходе восстано вителя формы входного сигнала 5 в широком динамическом диапазоне независимо от флуктуации момента сраба;тывания амплитудного дискриминатора 2. При поступлении второго логического сигнала на входы управления линейного ключа 7 стробируемых RC-дифференхщатора 8 и интегратора 9 открывается линейный ключ 7, а стробируемые RC-дифференциатор 8 и интегратор 9 переводятся в активньй режим. Постоянные времени RC-дифференциатора 8 и интегратора 2, Т 3 (фиг. 2 г, д) и время измерения Т„,ц, выбираются из условия максимизации .отношения сигнал/шум на выходе стробируемого интегратора 9, причем оптимальное время измерения имеет значение, близкое к /3 Т 2. Сигнал с выхода управляемого восстановителя формы входного сигнала 5 разделяется на два канала: канал линейной передачи, где он непосредственно поступает на вход дополнительного сумматора 6, и канал нелн- нейной передачи, включающий в себя два управляемых пиковых детектора 10, 1J, которые переводятся из линейного режима в режим формирования максимальных и минимальных значений сигнала по втррому логическому сигналу схемы логики 3, и схему усреднения. С выхода схемы усреднения сигнал поступает на второй вход дополнительного сумматора 6 . С выхода дополнительного сумматора 6 измеряемый сигнал далее проходит через открытый линейный ключ 7 на стробируемые RC-дифференциатор 8 и интегратор 9. После окончания измерения все коммутируемые элементы спектрометрического усилителя возвращаются в исходное состояние.

СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий линейный усилитель линию задержки, управляемый восстановитель формы входного сигнала, . последовательно соединенные линейный ключ, стробируемые RC-дифференциатор и интегратор, а также амплитудный дискриминатор, схему логики, два управляемых пиковых детектора, один из которых формирует максимальные, а другой минимальные значения сигнала, и схему усреднения, причем выход линейного усилителя соединен с входом амплитудного дискриминатора непосредственно, а с входом управляемого восстановителя формы входного сигнала - через линию задержки, выходы управляемых пиковых детекторов соединены с входами схемы усред-нения, выход амплитудного дискриминатора соединен с входом схемы логи:ки, первый выход которой соединен с входом управления управляемого вое- , становителй орма входного сигнала, а второй - с входами управления линейного ключа, стробируемых RC-дифференциатора и интегратора, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетического разрешения за счет уменьшения влияния низкочастотной составляющей шума, в него введены п диффереицирукнцих RC-цепей с компенсацией полюса нулем в каждой и дополнительный сумматор, причем в линейном усилителе усилительные каскады соединены между собой через вновь введенные дифференцируницие RCцепи, а его вход является входом спектрометрического усилителя, вхо(Л ды управляе сых пиковых детекторов С соединены с выходом управляемого восстановителя формы входного сигнала, а а выход схемы усреднения через дос полнительный сумматор, второй вход которого соединен с выходомуправляемого восстановителя формы входноtvd го сигнала, соединен с входом линейного ключа, причем входы управления управляемых пиковых детекторов соеО) динен с вторым выходом схемы логики, а выход стробируемого интегратора СО СО является выходом спектрометрического ;усилителя.