Амплитудный дискриминатор Советский патент 1987 года по МПК G05B1/01 H03K5/24 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в экспериментальной физике для амплитудного анализа импульсов и измерения энергетических спектров от рентгеновского и гамма-источников излучения с помощью многоканальных и многомерных анализаторов,

Цель изобретения - увеличение стабильности порога дискриминации за счет уменьшения влияния дестабилизирующих факторов.

На -чертеже представлена функциональная схема амплитудного дискриминатора.

Дискриминатор содержит первый 1, второй 2 и третий 3 транзисторы, у которых соединены между собой эмиттеры первого и второго и коллектор третьего транзисторов J-3, первый 4 и второй 5 резисторы нагрузки, первые выводы которых подключены к первому источнику 6 питания, а вторые, к коллекторам первого 1 и второго 2 транзисторов соответственно, резистор 7 связи, включенный между коллектором первого 1 и базой второго 2 транзисторов, подборный резистор 8, первый вывод которого соединен с базой второго транзистора 2, а второй вьюод подключен к второму источнику 9 питания, первый задающий резистор 10, включенный между эмиттером третьего транзистора 3 и вторым источником 9 питания, второй задающий резистор П первый вывод которого подключен к первому источнику 6 питания, а второй соединен с базой третьего транзистора 3 и с первым выводом третьего задающего резистора 12, второй вывод которого через диод 13 подключен к второму источнику 9 питания, входную шину 14 дискриминатора, соединенную с базой первого транзистора 1, выходную шину 15, подключенную к коллектору второго транзистора 2, дополнительно введены источник 16 опорног напряжения, дифференциальный усилитель 17 и первый 18 и второй 19 разделительные резисторы, причем первый вход дифференциального усилителя 17 .подключен через первый разделительный резистор 18 к базе второго транзистора 2, второй вход подключен через второй разделительный резистор 19 к источнику 6 опорного напряжения, а выход соединен с эмиттером третьего транзистора 3, при этом

5

0

5

входная шина 14 подключена через дополнительный резистор 20 к шине нулевого потенциала, параллельно резистору 7 связи подключен первый конденсатор 21, а первый вход дифференциального усилителя 17 подключен через второй конденсатор 22 к шине нулевого потенциала.

Устройство работает следующим образом.

На базу первого транзистора 1 поступают импульсы напряжения отрицательной полярности. Если выходной потенциал (постоянный) предыдущего каскада (усилителя) отличен от нуля, то его подключают к входу дискриминатора через конденсатор, при этом база первого транзистора 1 соединяется через дополнительный резистор 20 к шине нулевого потенциала (пунктирная линия),, В исходном состоянии выбирают номиналы элементов (сопротивления резисторов 4, 7 и 8, ток третьего транзистора 3 с помощью резисторов 11 и 12 и первого задающего резистора 10 и выходной ток дифференциального усилителя 17) дискриминатора и величину напряжения от источника 16 опорного напряжения U такими, что порог дискриминации и„ равен заданной величине, например U -0,8 В, причем минус относительно шины нулевого потенциала. База второго транзистора 2 в исходном состоянии находится под отрицательным потенциалом, а база первого транзистора 1 находится под нулевым (близким) потенциалом, поэтому первый транзистор 1 открыт, а второй транзистор 2 закрыт.

Входной импульс отрицательной полярности первый транзистор закрьгоает, если его амплитуда достигает значения Ufi . При этом развивается регене- , ративный процесс, в результате которого, из-за наличия положительной обратной связи с-коллектора транзистора 1 на базу транзистора 2, транзистор 2 открьгоается, а транзистор 1 закрьшается. Для увеличения быстродействия этого процесса дополнительно подключают параллельно резистору 7 связи конденсатор 21. На коллекторе второго транзистора 2 появляется выходной импульс отрицательной полярности, свидетельствующий о том, что входной импульс (его амплитуда) пре- вьштает порог дискриминатора U. Длительность входного импульса составля0

5

0

0

5

ет величину, лежащую в диапазоне 0,2- 1,2 МКС. Длительность выходного импульса равна длительности входного импульса. Если амплитуда входного импульса не превьплает порог дискримина- ции, то регенеративный процесс не развивается и на выходе дискриминатора не появляется импульс нормированный по амплитуде. При изменении потенциала на базе второго транзистора fO i 2, например, вследствие воздействия дестабилизирующих факторов, приводящих к увеличению напряжения и„, увеличивается разность напряжений , уменьшается выходной ток дифференпи- 5 ального усилителя 17, увеличивается ток третьего транзистора 3, увеличивается ток первого транзистора }, что приводит к уменьшению напряжения на коллекторе первого транзистора и к 20 уменьшению напряжения на базе второго транзистора 2 U. Таким образом, вновь созданная в предлагаемом амплитудном дискриминаторе отрицательная

Чтобы по переменной (им ставляюиеп исключить де тельной обратной связи, наторе установлен конден Этот конденсатор отфильт пу. гьсную составляющую, п при развитии регенератив са в дискриминаторе.

ормула изобр

Амплитудный дискримин жащий первый, второй и т зисторы, змиттеры первог и коллектор третьего тра единены между собой, пер резисторы нагрузки, перв которых подключены к пер нику питания, а вторые с но, к коллекторам первог транзисторов, резистор с ченный между коллектором базой второго транзистор первьш вывод которого со

обратная связь уменьшает дестабилизи-25 р второго транзистора.

рующее воздействие. Порог дискриминации амплитудного дискриминатора задается выражением:

вьгоод подключен к втором питания, первый задающий включенный между эмиттер транзистора и вторым ис тания, второй задакздий р вый вьшод которого подклю вому источнику питания, динен с базой третьего тр С первым выводом третьего 35 резистора, второй вывод к рез диод подключен к втор ку питания, входную шину, ную с базой первого транз ходную шину, подключенную ру второго транзистора, чающийся тем, чт |Увеличения стабильности п риминации, дополнительно источник опорного напря дифференциальный усилите и второй разделительные ры, причем первый Ьход циального усилителя подкл первьш разделительный рез зе второго транзистора, в подключен через второй ра ный резистор к источнику напряжения, а выход соеди тером третьего транзистор

Un

и„

1о - Ус L К

е L

К

1/(R,R,/R,+Rb+Ri); коэффициент усиления дифференциального усилителя 17 с коллекторным выходом (токовым выходом);

и RI -сопротивления резисторов

4, 7 и 8 соответственно; . iJg - величина напряжения источни-

ка 16 опорного напряжения; V - величина напряжения первого 8 и второго 9 источников питания (для упрощения предполагается, что они имеют рав ные значения);

IP - величина тока третьего транзистора 3.

Следовательно, по постоянной соавляющей порог дискриминации амплИ дного дискриминатора по сравнению известным более стабилен. При К 30-50 стабильность порога дискримиции увеличена более чем в 10 раз.

.-50

35

-45

ВНИИПИ Заказ 886/49 Тираж 864

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

i

Чтобы по переменной (импульсной) со- ставляюиеп исключить действие отрицательной обратной связи, в дискриминаторе установлен конденсатор 22. Этот конденсатор отфильтровывает им- пу. гьсную составляющую, появляющуюся при развитии регенеративного процесса в дискриминаторе.

ормула изобретения

i

Амплитудный дискриминатор, содержащий первый, второй и третий транзисторы, змиттеры первого и второго и коллектор третьего транзисторов со- единены между собой, первый и второй резисторы нагрузки, первые выводы которых подключены к первому источнику питания, а вторые соответственно, к коллекторам первого и второго транзисторов, резистор связи, включенный между коллектором первого и базой второго транзисторов, резистор, первьш вывод которого соединен с второго транзистора.

а второй

30

50

вьгоод подключен к второму источнику питания, первый задающий резистор, включенный между эмиттером третьего транзистора и вторым источником питания, второй задакздий резистор, первый вьшод которого подключен к первому источнику питания, а второй сое- динен с базой третьего транзистора и С первым выводом третьего задакяцего 35 резистора, второй вывод которого через диод подключен к второму источнику питания, входную шину, соединенную с базой первого транзистора, выходную шину, подключенную к коллектору второго транзистора, отличающийся тем, что, с целью |Увеличения стабильности порога дискриминации, дополнительно введены источник опорного напряжения, дифференциальный усилитель, первый и второй разделительные резисторы, причем первый Ьход дифференциального усилителя подключен через первьш разделительный резистор к базе второго транзистора, второй вход подключен через второй разделительный резистор к источнику опорного напряжения, а выход соединен с эмиттером третьего транзистора.

45

Подписное

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в э1Й:периментальной физике для амплитудного анализа импульсов и измерения энергетических спектров от рентгеновского и гамма-источников излучения с помощью многоканальных и многомерных анализаторов. Целью изобретения является увеличение стабильности порога дискриминации за счет уменьшения влияния дестабилизирующих факторов. Для достижения поставленной цели в устройство введены источник 16 опорного напряжения, дифференцит альный усилитель 17, разделительные резисторы 18,19 и образованы новые функциональные связи. Вновь созданная .в данном амплитудном дискриминаторе отрицательная обратная связь уменьшает дестабилизирующее воздействие. По постоянной составляющей порог дискриминации устройства более стабилен. При К 30-50 стабильность порога дискриминации увеличена более чём в 10 раз. Чтобы по переменной (импульсной) составляющей исключить действие отрицательной обратной связи, в дискриминаторе установлен кон- денсатор 22. 1 ил. с S (Л ьо со 00