Генератор спектрометрических импульсов Советский патент 1987 года по МПК H03K4/00 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для настро.йки и проверки блоков, входящих в состав спектрометрической аппаратуры.

Цель изобретения - повьшение точности установки амплитуды импульсов и расширение функциональных возможностей устройства за счет введения режимов генерирования импульсов с линейно изменяющейся амплитудой, с амплитудой, изменяющейся с определенным приращением, генерирования прямоугольных импульсов и парных импульсов с возможностью задержки второго импульса относительно первого.

На фиг. представлена функциональная схема генератора спектрометрических импульсов; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - пример конкретной реализ/ации блока делителей частоты; на фиг.4 - пример конкретной реализации блока управления; на фиг.5 - представлены примеры конкретной реализации генератора шума и блока дифференциального измерителя частоты.

Устройство содержит тактовый генератор 1 иМпульсов, выход которого подключен к тактовому входу блока 2 делителей частоты импульсов и первому входу первого элемента И 3. Пер- бый выход 4 блока 2 соединен с первым входом второго элемента И 5 и тактовым входом первого D-триггера 6, второй выход 7 блока 2-е первым входом третьего элемента И 8 и первым входом четвертого элемента И 9, третий выход 10 блока 2-е первым входом пятого элемента И t1, четвертый выход 2 блока 2-е первым входом элемента И-НЕ 13, Выходы элементов И 3 и 5 через первый элемент ИЛИ 4соединены с тактовым входом двоичного счетчика 15 импульсов, выходы которого соединены поразрядно с входами цифро- аналогов преобразователя 16 (ЦАП). Выход одного из разрядов двоичного счетчика 15 соединен также с первым входом шестого элемента И 17. Первый выход 18 блока 19 управления соединен с вторым входом первого элемента И 3, инверсным входом третьего элемента И 8, первым входом седьмого элемента И 20 и вторым входом шестого элемента И 17, второй выход 21 блока 19 - с вторым входом четвертого элемента И 9 и входом управления пер

вого реле 22, третий выход 23 блока 19 - с вторым входом второго элемента И 5 и вторым входом пятого элемента И II, четвертый выход 24 блока 19 - с информационным входом второго D-триггера 25, пятый выход 26 блока 19 - с входом сброса D-триггера 25, шестой выход 27 блока 19 - с первыми входами второго и третьего

элементов ИЛИ 28 и 29, седьмой выход 30 блока 19 - с входом управления первого элемента 31 задержки, восьмой выход 32 блока 19 - с входом управления второго репе 33. Выход

второго элемента И 5 соединён с первым входом четвертого элемента ИЛИ 34, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента И 17 и тактовым входом D-триггера 35. Выход четвертого элемента ИЛИ 34 соединен через второй элемент 36 задержки с первым входом шестого элемента ИЛИ 37 и через пятый элемент 38 задержки с вторым входом седьмого элемента И 20, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 28, выходом соединенного с входом сброса третьего D-триггера 35. Прямой выход второго D-триггера 25 соединен с вторым

входом третьего элемента И 8, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ 37, вторым входом блока 39 дифференциального измерителя частоты и через первый элемент 31 задержки с третьим входом пятого элемента ИЛИ 37. Выход четвертого элемента И 9 соединен с четвертым входом пятого элемента I-LTH 37, ин- верснь1й выход второго D-триггера 25 с третьим входом второго элемента И 5, входом записи данных ЦАП 16 и третьим входом пятого элемента И П, выход которого соединен с входом . сброса RS-триггера 4П входом сброса

и первого D-триггера 6 и вторым входом третьего элемента ИЛИ 29, выход которого соединен с входом сброса двоичного счетчика 15 и входом сброса двоично-десятичного счетчика 41.

Прямой выход первого D-триггера 6 соединен с вторым входом элемента И- НЕ 13, выход которого соединен с тактовым входом двоично-десятичного счетчика 41. Инверсный ВБГХОД первого

D-триггера 6 через четвертый элемент 42 задержки соединен с входом записи регистра 43,. инверсньп выход третьего D-триггера 35 - с третьим входом первого элемента И З. ПЕЯМОЙ .

3

вьгход RS-триггера 40 через второй блок 44 формирования импульса соединен с тактовым входом второго D-триг- гера 25, инверсный выход Е5-тригге- гера 40 - с четвертым входом второго элемента И 5 и информационным входом первого D-триггера 6, Выходы разрядов двоично-десятичного счетчика 41

132

через регистр 43 и дешифратор 45 свя- ю четвертым выходом 12 блока 2

15

20

30

заны поразрядно с входами блока 46 индикации. Выход генератора 47 шума и выход элемента ИЛИ 37 через переключатель 48 соединены с входами формирователя 49 длительности импульса и одновибратора 50, выходы которых через первую группу контактов реле 33 соединены с входом управления блока 51 тактовых ключей. Вьгход блока 39

::оединен с входом управления генератора 47, выходом соединенного с пер вым входом блока 39. Выход ЦАП 16 и выход генератора 52 линейно изменяющегося напряжения через контакты реле 22 соединены с входом преобразова- 25 теля 53 напряжение - ток, выход которого через блок 51 соединен с входом операционного усилителя 54 и первыми выводами резистора 55 и параллельно соединенных конденсатора 56 и потенциометра 57. Вторые вьшоды конденсатора 56, потенциометра 57 и резистора 55 через вторую группу контактов реле 33 соединены с выходом операционного усилителя 54, выходом формирователя 58 формы сигнала и первым входом компаратора 59, второй вход которого подключен к выходу источника 60 регулируемого опорного напряжения. Выход формирователя 58 через буферный усилитель 61 соединен с выходом 62 устройства, Вьгход. компаратора 59 через блок 63 формирования импульса соединен с входом установки в Г RS-триггера 40,

Блок 2 делителей частоты (фиг.З) содержит последовательно соединенные с первого ПС пятый делители 64-68 частоты импульсов, причем первый вход первого элемента И 69 соединен с входом первого делителя 64, выходы делителей 65-68 соединены соответственно с первыми входами элементов И 69-74, выходы которых через элемент ИЛИ 75 и первьй формирователь 76 импульсов соединены с вторым выходом 7 блока 2. Вторые входы элементов И 69-74 соединены с соответствующими контактами 77 многопозиционного переключателя 78,

выход делителя 65 через третий форми рователь 88 импульсов - с первым выходом 4 блока 2, выход делителя 68 через седьмой делитель 89 частоты им пульсов и четвертый формирователь 90 импульсов - с третьим выходом 10 бло ка 2. Вход делителя 64 частоты и пер вый вход элемента И(69 соединены с

тактовым входом блока 2. г

Блок 19 управления (фиг,4) содержит с первого по четвертый переключа тели 91-94, первые контакты которых соединены с общей шиной, а вторые контакты через резистор 95 - с источ ником напряжения. Подвижный контакт первого переключателя 91 соединен с первым входом первого элемента И- НЕ 96, второй вход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя 92, входом первого элемента И 97, первым входом первого элемента И 98 и третьим выходом 23 блока 19. Выход элемента И-НЕ 96 соединен с вторым входом элемента И 98 и

35 четвертым выходом 24 блока 19. Третий вход первого элемента И 98 связан с выходом первой интегрирукицей цепочки 99, вход которой соединен с источником напряжения. Выход первого

40 элемента И 98 соединен с пятым выходом 26 блока 19, первый вход второго элемента И-НЕ 100 - с подвижным контактом третьего переключателя 93, второй вход второго элемента И-НЕ 100

45 с выходом первого элемента НЕ 97 и первым входом второго элемента И 101, выход которого соединен с вторым выходом 21 блока 19. Выход второго эле мента И-НЕ 100 связан с вторым входо

50 второго элемента И 101 и через второ элемент НЕ 102 с первым выходом 18 блока 19. Подвижный контакт четверто го переключателя 94 связан с седьмым выходом 30 блока 19. Подвижный кон-

55 такт пятого переключателя 103 через резистор 104 связан с источником напряжения, а первый контакт - с восьмым выходом 32 блока 19, Первый вход третьего элемента И 105 связан с пер

5671 .

а также через резисторы 79-84 соответственно с обрей шиной. Подвижный контакт многопозиционного переключателя 78 через седьмой резистор 85 соединен с источником напряжения. Выход первого делителя 64 через шестой делитель 86 частоты импульсов и вто- рой формирователь 87 импульсов соеди четвертым выходом 12 блока 2

5

0

0

5

выход делителя 65 через третий формирователь 88 импульсов - с первым выходом 4 блока 2, выход делителя 68 через седьмой делитель 89 частоты импульсов и четвертый формирователь 90 импульсов - с третьим выходом 10 блока 2. Вход делителя 64 частоты и первый вход элемента И(69 соединены с

тактовым входом блока 2. г

Блок 19 управления (фиг,4) содержит с первого по четвертый переключатели 91-94, первые контакты которых соединены с общей шиной, а вторые контакты через резистор 95 - с источником напряжения. Подвижный контакт первого переключателя 91 соединен с первым входом первого элемента И- НЕ 96, второй вход которого соединен с подвижным контактом второго переключателя 92, входом первого элемента И 97, первым входом первого элемента И 98 и третьим выходом 23 блока 19. Выход элемента И-НЕ 96 соединен с вторым входом элемента И 98 и

5 четвертым выходом 24 блока 19. Третий вход первого элемента И 98 связан с выходом первой интегрирукицей цепочки 99, вход которой соединен с источником напряжения. Выход первого

0 элемента И 98 соединен с пятым выходом 26 блока 19, первый вход второго элемента И-НЕ 100 - с подвижным контактом третьего переключателя 93, второй вход второго элемента И-НЕ 100 5 с выходом первого элемента НЕ 97 и первым входом второго элемента И 101, выход которого соединен с вторым выходом 21 блока 19. Выход второго эле мента И-НЕ 100 связан с вторым входом

0 второго элемента И 101 и через второй элемент НЕ 102 с первым выходом 18 блока 19. Подвижный контакт четвертого переключателя 94 связан с седьмым выходом 30 блока 19. Подвижный кон-

5 такт пятого переключателя 103 через резистор 104 связан с источником напряжения, а первый контакт - с восьмым выходом 32 блока 19, Первый вход третьего элемента И 105 связан с пер51

бым контактом шестого переключателя 106 и через резистор 107 с источником напряжения второй вход третьего элемента И 105 - с вькодом второй интегрирующей цепочки 108, вход которой подключен к источнику напряжения Выход элемента И 105 связан с шестым выходом 27 блока 19

Блок 39 дифференциального измерителя частоты (фиг.5) содержит RS- триггер 109, прямой выход которого связан с входом интегратора 110, выход которого является вьпсодом блока 39. Вход установки RS-триггера 109 соединен с первым входом блока 39, а вход сброса - с вторым входом блока 39.

Генератор 47 шума (фиг.5) содержит источник 111 шума, которым является обратно смещенный переход эмиттер - база высокочастотного транзистора. Выход источника 111 соединен через усилитель 112с первым входом компаратора 113, выход которого является выходом генератора 47, Второй вход компаратора 113 связан с входом управления генератора 47.

Генератор работает следующим образом.

После включения питания на выходах 26 и 27 блока 19 формируются импульсы начальной установки двоичного счетчика 15, двоично-десятичного счетчика 41 и D-триггеров 25 и 35, Дальнейшая работа генератора зависит от положения переключателя 48 и переключателей 91-94, 103 и 106 в блоке 19 (фиг.4),

Генератор работает в следующих семи режимах: установка необходимой амплитуды импульсов, генерация спектрометрических или прямоугольных импульсов, генерация периодических импульсов , генерация статистических импульсов, измерение интегральной н 2линей- ности, измерение дифференциальной нелинейности, генерация парных импульсов.

Во всех режимах работы генератор может вырабатывать либо спектрометрические, либо прямоугольные импульсы.

Блок 2 преобразует частоту такте- вого генератора 1 в ряд частот, необходимых для работы генератора во всех режимах. На фиг.З показана функциональная схема этого блока при условии, что частота тактового генератора 1 равна 100 кГц. На выход 7 посту

256716

пают импульсы частотой, задаваемой переключателем 78 (фиг.4), на выход 10 - импульсы частотой 2 Гц, которые задают цикл установки в режиме 5 установки Необходимой амплитуды, на выход 4 -импульсы частотой 10 кГц, которые необходимы для работы в режиме установки, на выход 12 - импульсы с частотой 25 кГц, которые используШ ются в режиме установки необходимой амплитуды. Импульсы на выходах блока 2 нормируются по длительности с помощью формирователей 76, 87, 88 и 90 (фиг.4).

f5 Режим установки необходимой амплитуды.

Этот режим работы осуществляется совместно с режимом генерации периодических импульсов, следовательно,

20 переключатель 48 должен находиться в положении, показанном на фиг.. Для определенности полагаем, что генератор формирует спектрометрические импульсы, В блоке 19 переключатели

25 устанавли1заются: в следующие (фиг. 4) положения: переключатели 91 и 92 - в нижнее, переключатель 93 - в любое положение, переключатели 94, 103 и 106 - в верхнее положение. Тогда

30 на выходах 23 и 27 устанавливается логическая 1, на выходах 24, 26, 21, 18 и 30 - логический О. Так как на выходе 32 отсутствует напряжение, то реле 33 не срабатьюает, и

эс его контакты находятся в положении, показанном на фиг., замыкая выход формирователя 49 с входом управления блока 51, а параллельно соединенные конденсатор 56 и потенциометр 57 40 с выходом операционного усилителя 54. Необходимая амплитуда спектрометрических импульсов задается источником 60.

45 Если RS-триггер 40 не установился в исходное состояние после включения питания, то цикл установки необходимой амплитуды начинается с приходом импульса с выхода 10 блока 2, кото50 рьш проходит через элемент И 11 и устанавливает RS-триггер 40 в исходное состояние (фиг.2а). Если RS- триггер 40 установился в исходное состояние после включения питания,

55 то цикл установки необходимой амплитуды начинается после окончания импульсов начальной установки на выходах 26 и 27 блока 19. В результате этого импульс с выхода 4 (фиг.26),

блока 2, пройдя через элемент И 5 и элемент НЛИ 14, поступает на тактовый вход двоичного счетчика 15, записав к его исходному состоянию единицу. Изменение состояния входных разрядов двоичного счетчика 15 преобразуется ЦАП I6 в изменившийся уровень его выходного напряжения (фиг.2в), которое поступает через контакты реле 22 на вход преобразователя 53, преобразующего этот уровень напряжения в соответствующий уровень тока. Одновременно импульс с выхода элемента И 5 проходит через элемент ИЛИ 34, задерживается на длительность переходных процессов, которые возникают на выходе ЦАП 16 при его переключении, элементом 36 (для ЦАП серии 572ПА2 длительность задержки составляет 45 мкс) и поступает на вход элемента ИЛИ 37. Импульс с выхода последнего (фиг.2г) проходит через переключатель 48 на вход формирователя 49,

;Вать код двоичного счетчика 15 в двоично-десятичный код, который затем

который формирует стабильные по длительности импульсы. Блок 51 открыва-. 25 преобразуется дешифратором 45 в код ется на время,равное длительности им- (семисегментных индикаторов. В генера- пульса на выходе формирователя 49. Ток с выхода преобразователя 53 через открытые ключи блока 51 поступает на

вход операционного усилителя 54 и на- 30 Д генератора, равна 10В, что соот- чинает заряжать конденсатор 56, что ветствует стандарту на спектрометри- приводит к росту напряжения на выходе операционного усилителя 54, По оконi торе это осуществляется следукядим образом. Поскольку максимальная амплитуда импульсов, формируемых на выхоческую аппаратуру, то, используя 12-разрядньш ЦАП 16, необходимо, что- бы на 4000 импульсов, заполнякяцих 2 двоичный счетчик 15, за это же время на двоично-десятичный счетчик 41 поступило 10000 импульсов. Следовательно, если частота импульсов на выходе 4 блока 2 равна 10 кГц, то часточании импульса управления токовые ключи в блоке 51 закрьтаются и конденсатор 52 разряжается через потен- . циометр 57. Таким образом, на выходе операционного усилителя 54 формируются импульсы с фронтом, равный длительности импульса на выходе.формиро- 40 импульсов на выходе 12 должна рав- вателя 49, и спадом, пропорциональным няться 25 кГц. постоянной времени цепочки, состоящей из конденсатора 56 и потенхщометра 57 (фиг,2д). Длительность фронта должна

В начала цикла установки заданной амплитуды D-триггер 6 устанавливается в 1 первым импульсом с выхода 4, быть намного короче, чем время спада, 45 Разрешая тем самым прохождение имчто определяется соответствующим выбором длительности формируемых импульсов на выходе формирователя 49 и постоянной времени цепочки из конденсатора 56 и потенциометра 57 fна- 50 момента начала счета двоично-де- пример, фронт 20 не и постоянная спа- сятичного счетчика 41 с моментом на- да 10 мкс). Импульсы такой формы на- чала счета двоичного счетчика 15 зываются спектрометрическими, так как (фиг,2з, и), В момент достижения им- такую же форму имеют импульсы на вы- пульсом на выходе операционного уси- ходе зарядочувствительного предусили- 55 54 заданной амплитуды сраба- теля, С поступлением каждого после- тывает компаратор 59, устанавливая в дующего импульса с выхода 4 блока 2 единичное состояние RS-триггер 40, с на тактовый вход двоичного счетчи- инверсного выхода которого на инфор- ка 15 амплитуда каждого последующего мационный вход D-триггера 6 подается

импульса на выходе операционного усилителя 54 увеличивается на единичное приращение до тех пор, пока не сравняется с напряжением на выходе источника 60. В этом случае компаратор 59 сдабатывает, на его выходе появляется положительный перепад напряжения, из которого блок 63 формирует короткий сигнал, устанавливающий в

единичное состояние RS-трИггер 40. На инвертирукщем выходе этого триггера появляется логический О, который запрещает прохождение импульсов с выхода 4 блока 2 через элемент И 5.

Содержимое двоичного счетчика 15 после этого момента времени не изменяется, и последующие импульсы, формирующиеся на выходе операционного усилителя 54, имеют одинаковую амплитуДУ Для индикации величины установленной амплитуды необходимо преобразо-

;Вать код двоичного счетчика 15 в двоично-десятичный код, который затем

преобразуется дешифратором 45 в код (семисегментных индикаторов. В генера-

преобразуется дешифратором 45 в код (семисегментных индикаторов. В генера-

i торе это осуществляется следукядим образом. Поскольку максимальная амплитуда импульсов, формируемых на выхо30 Д генератора, равна 10В, что соот- ветствует стандарту на спектрометри-

ческую аппаратуру, то, используя 12-разрядньш ЦАП 16, необходимо, что- бы на 4000 импульсов, заполнякяцих 2 двоичный счетчик 15, за это же время на двоично-десятичный счетчик 41 поступило 10000 импульсов. Следовательно, если частота импульсов на выходе 4 блока 2 равна 10 кГц, то часто импульсов на выходе 12 должна рав- няться 25 кГц.

В начала цикла установки заданной амплитуды D-триггер 6 устанавливаетпульсов с выхода 12 через элемент И-НЕ 13 на тактовый вход двоично-десятичного счетчика 41, Таким образом, осуществляется синхронизалогический О, и следующим импульсом с выхода А блока 2 делителей частоты D-триггер 6 устанавливается в исходное состояние. Логический О на прямом выходе D-триггера 6 запрещает дальнейшее прохождение импульсов с выхода J 2 блока 2 делителей частоты через элемент И-НЕ 13 на тактовый вход двоично-десятичного счет- чика 41, код которого соответствует величине установленной амплитуды. Положительный перепад с инверсного выхода D-триггера 6 элементом 42 задерживается на время окончания переходных процессов в двоично-десятичном счетчике 41. На вьпсоде элемента 42 задержки формируется короткий сигнал по которому происходит запись кода, накопленного в двоично-десятичном счетчике 41, в регистр 43. Хранение накопленного кода в регистре 43 устраняет мелькание цифр в блоке 46 индикации.

Изменяя выходное напряжение источника 60, например, с помощью потенциометра, движок которого связан с входом компаратора 59, можно изменять амплитуду импульсов на выходе операционного усилителя 54, причем каждый цикл установки необходимой амплитуды начинается с прихода импульса с выхода 10 блока 2 делителей частоты, который устанавливает в исходное состояние RS-триггер 40, D-триггер 6, двоичный счетчик 15 и , двоично-десятичный счетчик 41.

Для того, чтобы предотвратить , сброс кода, определяющего установленную амплитуду, переключатель 91 устанавливается в положение Работа (фиг.4). Тогда на выходах 24 и 26 блока 19 управления устанавливается логическая 1, После того, как сработает компаратор 59, определяя момент окончания цикла установки, устанавливается в единичное состояние RS-триггер 40, Положительный перепад на его прямом выходе преобразуется блоком 44 в короткий сигнал, который устанавливает в единичное состояние D -триггер 25, так как теперь на его информационный вход и выход сброса подаются логические 1 с выходов 24 и 26 блока 19, Логический О на инверсном выходе D-триггера 25 запреща- 55 вход управления блока 51 и В1шючению ет прохождение импульсов с выхода 4 в обратную связь операционного усили- блока 2 через элемент И 5, а по входу теля 54 резистора 55. Блок.51 откры- записи ЦАП 16 осуществляется запись вается на длительность импульса од- кода с. выхода двоичного счетчика 15 новибратора 50, в течение этого врево внутренний регистр ЦЛП 16. Логический О с инверсного выхода D- триггера 25 также запрещает прохождение импульсов с выхода 10 через элемент И 11 на сброс RS-триггера 40, двоичного счетчика 15 и двоично-десятичного счетчика 41, Логическая 1 на прямом выходе D-триггера 25 разрешает прохождение импульсов с выхода 7

блока 2 делителей частоты через элемент И 8, элемент ИЛИ 37, переключатель 48 и формирователь 49 на вход управления блока 51,

В результате генератор вырабатывает спектрометрические импульсы установленной амплитуды, величина которой индицируется блоком 46 индикации, с частотой, установленной с помощью переключателя 78 в блоке 2 (фиг.З).

Для того, чтобы изменить установленную амплитуду, необходимо переключатель 91 в блоке 19 переключить в положение Установка (нижнее на фиг,4), Тогда логический О с вьпсода 26 блока 9, поступая на вход сброса О-триггера 25, устанавливает его в нулевое состояние, тем самым разрешая прохождение импульса с выхода 10 через элемент И 11 на сброс

RS-триггера 40, D-триггера 6, двоично-десятичного счетчика 41 Логический О с прямого выхода D-триггера 25 запрещает прохождение импульсов с выхода 7 блока 2 через элемент И 8. Дальнейший процесс установки аьшлитуды импульсов аналогичен описанному.

Процесс установки амплитуды при формировании прямоугольных импульсов

не отличается от процесса установки амплитуды спектрометрических импульсов.

Режим генерации спектрометрических или прямоугольных импульсов.

45

50

Форма вырабатываемых генератором импульсов задается переключателем 103 в блоке 19 (фиг,4). Для формирования прямоугольных импульсов переключатель 103 устанавливается в нижнее (фиг.4) положение. На реле 33 с выхода 32 блока 19 подается напряжение, реле срабатывает, что приводит к замыканию выхода одновибратора 50 на

It I

меин через резистор 55 протекает ток от преобразователя 53 напряжение - ток, вызывая падение напряжения на этом резисторе, которое приложено к выходу операционного усилителя 54, так как его вход имеет нулевой потен Циап. В результате на выходе операционного усилителя 54 формируется прямоугольный импульс с фронтом, .рав нын времени нарастания операционного усилителя 54, и длительностью, равной длительности импульса одновибра- тора 50.

Режим генерации периодических импульсов объясняется при описании пер вого режима.

Режим генерации статистических импульсов.

Под генерацией статистических импульсов понимается генерация импульсов с фиксированной амплитудой, мо-т менты появления которьтх подчинены закону распределения Пуассона. Импульсный поток такого вида имитирует реальный импульсный поток регистрируемых сигналов в ядерно-физическом эксперименте.

Для осуществления данного режима работы необходимо установить требуемую амплитуду импульсов в режиме установки амплитуды импульса. Затем выход генератора 47 с помощью переключателя 48 подключается к входам формирователя 49 и одновибратора 50. Источником I1 шумового напряжения является обратно смещенный переход эмиттер - база высокочастотного транзистора, оно усиливается усилителем 112 и подается на один из входов компаратора 113 (фиг.5).

На S- и R-входы триггера 109 в блоке 39 дифференциального измерителя частоты фиг.5 ) подаются соответственно статистические импульсы с выхода генератора 47 и периодические импульсы с выхода элемента И 8, частота которых регулируется с помощью переключателя 78 в блоке 2. Изменяя частоту периодических импульсов можно регулировать среднюю частоту статистических импульсов на вькоде генератора 47 ( отключения мгновенной частоты статистических импульсов от ее среднего значения распределены по закону Пуассона ., Например, при. увеличении частоты периодических импульсов большую часть времени на прямом выходе RS-триггера 109 (фиг.5)

2567112

присутствует логический О, что приводит к уменьшению напряжения на выходе интегратора 110, т.е. уменьшению порогового напряжения на вто- 5 ром входе компаратора ИЗ и, следо1зательно, к увеличению частоты появления импульсов на его выходе. Этот процесс происходит до тех пор, пока средняя частота импульсов на выходе Ш генератора 47 не сравняется с частотой периодических импульсов.

Дальнейшее повьшение частоты статистических импульсов невозможно, так как это привело бы к более дли15 тельному появлению логической 1 на прямом выходе RS-триггера 109, соответствующему росту напряжения на выходе интегратора ПО и понижению частоты появления импульсов на выхо- 20 де компаратора 113, т.е. осуществляется отрицательная обратная связь по частоте.

Режим измерения интегральной не25 линейности.

В этом режиме генератор вырабатывает импульсы с амплитудами, увеличивающимися на фиксированную, заранее заданную величину.

30 В этом режиме работы переключатель 92 в блоке 19 управления устанавливают в положение Измерение (фиг.4), переключатель 93 - в положение Интегральный (нижнее на фиг,4),

,, переключатель 94 - в положение Выключено, переключатель 106 - в положение Сброс (нижнее на фиг. 4) „На выходе 23 блока 19 устанавливается логический О, который через мент И 11 устанавливает в О RS- триггер 40 и запрещает прохождение импульсов с выхода 4 блока 2 через элемент И 5. Логический О с выхода 26 устанавливает в О D-трнг45 гер 25, Логический О на выходе 21 запрещает прохождение импульсов с выхода 7 блока 2 на выход элемента И 9, при этом контакты реле 2 по-прежнему замыкают выход ЦАП 16 с входом преоб5Q разователя 53. Логическая 1 на выходе 18 разрешает прохождение импульсов через элементы ИЗ, 17 и 20, но запрещает по инверсному входу прохож- дение импульсов через элемент ИВ,

55 Логический О на выходе 27 устанавливает в О через элемент ИЛИ 28 D-триггер 35 и через элемент ИЛИ 29 двоичный счетчик 15 и двоично-десятичный счетчик 41,

При установке переключателя 106 в блоке 19 в положение Пуск (фиг.4) на выходе 27 устанавливается логическая 1, и двоичный счетчик 15 начинает считать импульсы, приходящие на его тактовьй вход через элементы И 3 и ИЛИ 14 с выхода тактового генератора 2, Для измерения интегральной не- лийейности спектрометрических блоков во всем диапазоне их входных напряжений достаточно сформировать импульсы приблизительно с тридцатью различными амплитудами. Получение большего числа различных амплитуд увеличивает

время

измерения, а меньшего числа

амплитуд уменьшает точность измерения интегральной нелинейности. Используя ЦЛП 16 на 4096 уровней 02 разрядов) для получения 32 различных амплитуд, необходимо накапливать в двоичном счетчике : 15 по.128 импуль- сов. С приходом 128-го импульса на выходе седьмого разряда двойчнрго счетчика 15 появляется импульс, который, пройдя через элемент И 17, устанавливает в единичное состояние D-триггер 35, Логический О на инверсном выходе D-триггера 35 запрещает прохождение импульсов с выхода тактового генератора 1 через элемент И 3 на тактовый вход двоичного счетчика 15, Этот же импульс с выхода элемента И 17, пройдя через элемент ИЛИ 34, элемент 36,элемент ИЛИ 3 и переключатель 48, поступает на входы формирователя 49 длительности импульса и одновибратора 50. Для определенности полагаем, что формирзтотся спектрометрические импульсы, тогда с выхода формирователя 49 длительности импульса импульс переключает блок 51 и на выходе Операционного усилителя 54 формируется спектрометрический импульс с амплитудой, пропорциональной величине напряжения на выходе ЦАП 16.

Импульс с выхода элемента 36 проходит через элемент 38, длительность .задержки которого равна длительности импульса на выходе операционного усилителя 54, через элемент И 20 и элемент ИЛИ 28 и сбрасывает в ноль D-триггер 35. Логическая 1 на его инверсном выходе разрешает прохождение импульсов с Bbrxofta тактового генератора i через элемент И 3 на тактовый вход двоичного счетчика 15, К ко- Ду, соответствующему сосчитанным пер0

5

0

0

вым 128 импульсам, добавляются импульсы до тех пор, пока на выходе разряда двоичного счетчика 15 не появится импульс, говорящий о том, что сосчитано еще 128 импульсов. Дальнейший процесс формирования спектрометрического сигнала с амплитудой, пропорциональной вновь установленному напряжению на выходе ЦАП 16, аналогичен описанному.

Если используется 12-разрядный ЦДЛ 16, двоичный счетчик 15 также должен быть 12-разрядньЕм, поэтому, отсчитав 4096 импульсов, он устанавливается в О, и форм1фование следующих спектрометрических импульсов начинается с наименьшей амплитудой. 4000 импульсов, сосчитанных двоичным счетчиком 5,соответствуют амплитуде спектрометрического сигнала, равного 10 В, тогда шаг приращения амплитуды равен 0,32 В, Поэтому минимальная амплитуда формируемого в этом 5 режиме импульса равна 0,32 В и с шагом 0,32 В увеличивается до максимальной величины 10,24 В.

Режим измерения дифференциальной нелинейности,

Д.Т1Я измерения дифференциальной нелинейности спектрометрических блоков генератор должен вьфабатывать импульсы с амплитудой, линейно изменяющейся во времени,

В этом режиме работы переключатель 92 в блоке 19 устанавливают в положение Измерение, переключа- чатель 93 - в положение Дифференциальный, переклшчат ель 94 - в положение Выключено (фиг.4), остальные переключатели блока 19 - в произвольном положении. Тогда логическая 1 на выходе 21 блока I9 разрешает прохождение импульсов с выхода 7 блока 2 через элемент И 9, а также приводит к срабатыванию реле 22 и подключению к входу преобразователя 53 выхода генератора 52. Логический О на выходе 18 блока 19 запрещает прохождение импульсов через элементы ИЗ, 17 и 20,

Генератор 52 вырабатывает линейно изменяющееся напряжение с максимальной амплитудой 10 В и скоростью изменения порядка Од В/с, которое преобразуется в линейно изменяющийся ток преобразователем 53 напряжение - ток. Формирование ймпул эсов на выходе операционного усилителя 54 аналогично описанному во втором режиме. Запус.к

5

0

5

0

5

формирования осуществляется импульсами с выхода 7 блока 2 через элементы И 9 и ИЛИ 37.

Режим генерирования парных импульсов .

Этот режим работы используется для . проверки работы рехекторов наложенных импульсов,при этом генератор вьфабаты- вает пары импульсов с возможностью Q регулирования вре мени задержки второго импульса относительно первого.

Сначала необходимо установить амплитуду спектрометрических либо прямоугольных импульсов. Затем переключатель 94 в блоке 19 устанавливается в положение Включено ( нижнее на фиг.4). Логическая 1 с выхода 30 поступает на вход управления элемента 31 и разрешает его работу, в результате на выход элемента ИЛИ 37 проходят импульсы непосредственно с выхода элемента И 8 и задержанные элементом 31, Формирование импульсов на вьпсоде операционного усилителя 54 происходит аналогично описанному для первого и второго режимов,

Погрепгаость устанопки амплитуды импульса в предлагаемом .генераторе 0,024% при использовании 12-разрядного ДАЛ, что примерно в 8 -раз меньше, чем погрешность установки амплитуды в известном (0,2%),

Расширение функциональных возможностей достигается за счет введения новых режимов работы: генерирование импульсов с линейно изменяющейся ам- .плитудой, генерирование импульсов с амплитудой, изменяющейся с определенным приращением, генерирование прямоугольных импульсов, генерирование парных импульсов,

15

20

25

30

ц

40

Формула изобретения

1, Генератор спектрометрических импульсов, содержащий, тактовый генератор импульсов, формирователь длительности импульса, переключатель, блок токовых ключей, выход которого соединен с входом операционного усилителя и первым вьтодом-конденсатора выход операционного усилителя соединен через формирователь формы сигнала и буферный усилитель с выходом устройства, первый элемент ИЛИ, элемент И-НЕ, блок дифференциального измерителя частоты импульсов, выход которого соединен с входом управлеQ

ния генератора шума, выход которого соединен с первь1М входом блока дифференциального измерителя частоты импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности установки амплитуды импульсов и расширения функциональных возможностей устройства, в него введены с первого по седьмой элементы И, блок делителей частоты импульсов, блок управления, с второго по пятый элементы ИЛИ, RS-триггер, первый, второй и третий D- триггеры, с первого по четвертый элемен5 ты задержки, первый и второй блоки формирования импульсов, двоичный счетчик импульсов, двоично-десятичный счетчик импульсов, регистр,дешифратор, блок индикации, компаратор, источник

0 регулируемого опорного напряжения, преобразователь напряжение - ток, гене- ратор линейно изменяющегося напряжения, цифроаналоговый преобразоватепь, первое и второе реле, одновибратор,

5 потенциометр, резистор, причем выход тактового генератора импульсов подключен К тактовому входу блока делителей частоты импульсов и первому входу первого элемента И, первый вы0 ход блока делителей частоты импульсов ;подключен к первому входу второго элемента И и тактовому входу первого :В-триггера, второй выход блока дели- телей частоты импульсов подключен к

ц первым входам третьего и четвертого элементов И, третий выход блока дели- . телей частоты импульсов подключен к первому входу пятого элемента И, .четвертый выход блока делителей частоты

0 импульсов подключен к первому входу элемента И-НЕ, причем выходы первого и второго элементов И соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с тактовым входом

5 двоичного счетчика импульсов, выходы которого соединены поразрядно с входами цифроансшогового преобразователя, выход одного из разрядов двоичного счетчика импульсов соединен с первым входом шестого элемента И; первый выход блока управления соединен с вторым входом первого элемента И, инверсным входом третьего элемента И, вторым входом шестого элемента И и первым входом седьмого элемента И, второй выход блока управления соединен с вторым входом четвер-v того элемента И и входом управления первого реле, третий выход блока уп0

5

равления соединен с вторым входом второго элемента И и вторым входом пятого элемента И, четвертьгй выход блока управления соединен с информационным входом второго D-триггера, вход сброса которого соединен с пятым выходом блока управления, шестой выход которого соединен с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ, седьмой выход блока управления соединен с входом управления первого элемента задержки, восьмой выход блока управления соединен с входом управления второго реле, выход второго элемента И соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом шестого элемента И и тактовым входом третьего D-триггера, а выход через второй элемент задержки соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ, который через третий элемент эадерж- ки соединен с вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ выход которого соединен с входом сброса третьего D-триггёра, инверсный выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, при этом прямой выход второго D-триггера соединен с вторым входом третьего элемента И, вькод которого соединен с вторым входом .пятого элемента ИЛИ, с вторым входом блока дифференциального измерителя частоты импульсов и 1

через первый элемент задержки с третьим входом пятого элемента ИЛИ, четвертый вход которого соединен с вько дом четвертого элемента И, инверсный выход второго D-триггера соединен с третьим входом второго элемента И, входом записи цифроаналогового преобразователя и третьим входом пятого элемента И, выход которого соединен с входами сброса RS-триггера, первого D-триггера и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входами сброса двоичного счетчика импульсов и двоично-десятич кого счетчика импульсов, выходы которого через последовательно соединенные регистр и дешифратор поразрядно соединены с входами блока индикации, при этом ВЫХОД цифроаналогового преобразователя соединен с размыкающим, а выход генератора линейно изменяющегося напряжения - с замыкающим контактами первого реле, переключаю

18

5

5

Q

0

5

0

5

5

щий контакт которого соединен с входом преобразователя напряжение - ток, выход которого соединен с входом блока токовых ключей, при этом выход операционного усилителя соединен с размыкающим контактом первой группы контактов второго реле и первым входом компаратора,второй вход которого подключен к выходу источника регулируемого опорного напряжения, а выход через первый блок формирования импульса подключен к установочному входу RS-триггера, прямой выход которого через второй блок формирования импульса подключен к тактовому входу второго D-триггера, инверсньА выход RS-триггера подключен к четвертому входу второго элемента И и информационному входу первого D-триггера, прямой выход которого подключен к второму входу элемента И-НЕ, выход которого соединен с тактовым входом двоично-десятичного счетчика импульсов, а инверсн(лй вьгх;од первого D- триггера через четвертый элемент задержки подключен к входу записи регистра, причем выход пятого элемента ИЛИ подключен к первому, а выход генератора шума - к второму контакту переключателяр переключающий контакт которого подключен к входам формирователя длительности импульса и одно- вибратора, выход формирователя длительности импульса соединен с размыкающим контактом, а выход одновибра- тора - с замыкающим контактом второй группы контактов второго реле, переключающий контакт которой соединен с входом управления блока токовых ключей, при этом потенциометр подключен параллельно конденсатору, второй вывод которого соединен с размыкающим контактом первой группы контактов второго реле, замыкгиощий контакт которой соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с входом операционного усилителя, информационньш вход третьего D-TpHi гера подключен к источнику напряжения логической единицы, а неинвертирующий вход операционного усилителя соединен с общей шиной,

.2. Генератор по п, 1 , отличающийся тем, что блок делителей частоты импульсов, содержит с первого по седьмой делители частоты импульсов, с первого по шестой элементы И, с первого по седьмой резис191

торы, многопозиционньй переключатель элемент ИЛИ, с первого по четвертый формирбватели импульсов, причем первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой делители частоты соединены последовательно, и выход шестого делителя частоты через первый фор мирователь импульсов соединен с третьим выходом блока, выход второго де лителя частоты через второй формирователь импульсов соединен с первьм выходом блока, вьгход первого делителя частоты через седьмой делитель частоты и третий формирователь импульсов соединен с четвертым выходом блока, вход первого делителя частоты соединен с тактовым входом блока и первым входом первого элемента И, выходы первого, второго, третьего, четвертого и пятого делителей соединены с первыми входами соответственно второго, третьего, четвертого, пя того и шестого элементов И, выходы которых, а также выход первого элемента И подключены к соответствующим входам элемента.ИЛИ, выход которого через четвертый формирователь импульсов соединен с вторым выходом блока, второй вход каждого элемента И соеди нен с соответствующим контактом мно- гопозиционного переключателя, а также через соответствующий резистор с общей шиной, центральный контакт мно гопозиционного переключателя через седьмой резистор соединен с источником напряжения,

3. Генератор по п.1, отличающийся тем, что блок управления содержит с первого по шестой переключатели, с первого по третий резисторы, первую и вторую интегри- цепочки, первый и второй элементы И-НЕ, с первого по третий элементы И, первый и второй элементы НЕ, причем первые контакты первого, второго, третьего и четвертого переключателей через первый резистор соеди256712°

нены с шиной источника напряжения,

вторые их контакты соединены с общей шиной, переключающий контакт первого переключателя соединен с первым входом первого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с переключающим контактом второго переключателя, входом первого элемента НЕ, первым

10 входом первого элемента И и третьим

выходом блока управления, выход первого элемента И-НЕ соединен с вторым входом первого элемента И и четвер- : тым выходом блока управления, тре15 тий вход первого элемента И соединен с выходом.первой интегрирующей цепочки, вход которой соединен с шиной источника напряжения, выход первого элемента И соединен с пятым выходом

2Q блока управления, первый вход второго элемента И-НЕ соединен с переключающим контактом третьего переключателя, а второй вход - с выходом первого элемента НЕ и первым входом

25 второго элемента И, выход которого, соединен с вторым выходом блока управления, выход второго элемента И- НЕ соединен с вторым входом второго элемента И и через второй элемент НЕ

30 первым выходом блока управления,

переключаклций контакт четвертого переключателя соединен с седьмым выходом блока управления, переключающий контакт пятого переключателя через второй резистор соединен с шиной источника напряжений а первый контакт соединен с восьмым выходом блока управления, первый вход третьего элемента И соединен с первым контактом

4Q шестого переключателя и через третий резистор с шиной источника напряжения, второй вход третьего элемента И соединен с выходом второй интегрирующей цепочки, вход которой соединен с

«с шиной источника напряжения, а выход третьего элемента И соединен с шестым выходом блока управления, переключающий контакт шестого переключа-, теля соединен с общей шиной.

35

w

Изобретение может быть использовано для настройки и проверки блоков, входящих в состав спектрометрической аппаратуры. Цель изобретения - повышение точности установки амплитуды импульсов и расширение функциональных возможностей генератора,достигается за счет введения режимов генерирования импульсов с линейно изменяющейся амплитудой, с амплитудой, изменяющейся с определвнньгм приращением, генерирования прямоугольных импульсов и генерирования парных импульсов с возможностью задержки второго импульса относительно первого. Генератор вьтолнен на шестидесяти двух блоках логических элементов, триггерах и счетчиках, включая цифро- аналоговый преобразователь (ЦАП). Погрешность установки амплитуды импульса в генераторе составляет 0,024% при использовании 12-разрядного ЦАП, что примерно в 8 раз мень- ще погрешности установки амплитуды в прототипе. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. СЛ

«IS

Ш

., ф.

Фиг. 2

Фиг.З

f т /

ОЧСЭ-СГ

шз

Ё7 о

nV,

I

/ТуГА

CfjffOC

li

t -IIJ

12

105

27

Фиг.

fl.7.5

35

/VflA5|

W

4h

Л

ffw

ВНИИ1Ш Заказ 3123/54 Тираж 901

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

Подписное