Формирователь импульсов электродинамического анализатора Советский патент 1988 года по МПК H03K4/04 

со

О)

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для использования в энергетических анализаторах многозарядных ионов, в которых необходимо формирование напряжения вида

Uo.

о t

4

о

ts cr

(1)

где ио - амплитуда импульса напряжения; Т - время пролета ионов от места образования плазменного сгустка до детектора. При этом в электростатическом поле происходит разделение ионов по заряду независимо от энергии. I X

Цель изобретения - повытпение точности формирования импульсов электродинамического анализатора.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Формирователь содержит первый и второй аналоговые ключи 1 и 2, блок 3 линейного интегрирования, блок А двойного интегрирования, блок 5 задержки, блок 6 управления ключами, программируемый источник 7 напряжения, аналоговый умножитель. 8, г-;-мма- тор .9, блок 10 деления напряжений, первый и второй источники 11 и 12 опорного напряжения, компаратор 13, первый и второй блоки 14 и 15 установки начальных условий, первую, вторую и третью входные шины 16i 17 и 18, выходную шину 19.

Блок 3 линейного интегрирования представляет собой интегратор со сбросом, блок 4 двойного, интегрирования может быть выполнен в виде последовательного соединения двух интеграторов со сбросом. Блок 5 задержки формирует импульс на своем выходе с задержкой б относительно импульса на первой входной шине 16, причем величина / может регулироваться кодом на второй входной шине 17. Блок 6 может быть вьтолнен в виде R-S-триггера.

В исходном состоянии аналоговые ключи 1 и 2 разомкнуты, сигнал с вы хода блока 6 через блоки 14 и 15 замыкает ключи в блоках 3 и.4, и на выходах последних устанавливаются напряжения U и UH соответственно, которые могут задаваться, например, путем подачи соответствующих уровней напряжения на неинвертирую-

щие входы операционных усилителей, входящих в интеграторы со сбросом в блоках .3 и 4.

Импульс Старт поступает на первый вход блока 5, с выхода которого задержанный на время ta импульс поступает на блок 6, который переводит оба аналоговых ключа 1 и 2 в замкнутое состояние. При этом через аналоговый ключ 1 на первый вход бло- ка 3 линейного интегрирования протекает ток, формируемый программируе-г - мым источником 7. Величина напряжения Е, с блока 7 устанавливается по его входу двоичным кодом с магистрали ЭВМ. В качестве программируемого источника 7 может быть использован цифроаналоговый преобразователь. Через аналоговый ключ 2 на вход блока 4 двойного интегрирования протекает ток, формируемый напряжением на выходе аналогового умножителя 8 с объединенными входами, соединенными с программируемым источником 7. Поэтому напряжение на выходе аналогового 8 составляет

умножителя И составляет ,.

Напряжение на выходе блока 3 линейного интегрирования меняется по закону

5

U,(t)UH-+

t-T

( -/-v H, г -t

а напряжение на выходе блока 4 ного интегрирования

(t-)

(2) двоии

:(t)U,-b

Ч

к,

Е.

tif

(3)

где г, блоков

7- постоянные времени

4.

Выбираем значения постоянных вре5

Г, -(:, и U,(t)

мени t, и г равгалми

Напряжения Uj (t) и ) поступают на входы сумматора 9, на выходе которого в соответствии с вьфажени- ями (2) и (З) формируется напряжение

Ujt)

U(t)2U,(t)+U2(t)n (и,

Uh

F,f

tsf

W

5

где и.

2U« +U

Mi

Когда напряжение значение U

u,(t.)

превышает

пор формируемое источником 12 опорного .напряжения, срабатывает компаратор 13, который через блок 6 переведет аналоговые ключи 1 и 2 в разомкнутое состояние. i

Таким образом, длительность мируемых импульсов составляет

/ 7

Чмп -4irj.

в момент времени t 0+ блок 3 устанавливают.в начальное условие и Уц первым блоком 14, а блок 4 - в начальное условие 1));, вторым блоком 15.

На второй вход блока 10 подается напряжение 1)5(1), а к первому входу блока 10 подсоединен источник П опорного напряжения величиной Ufp. На выходной шине 19 устройства формируется напряжение

Ujt)

.Un-UH Ku

(и

..,)

tijr

(6)

S

где Ку - масштабный коэффициент блока деления двух напряжений, соответствующий конкретной схеме включения.

Сравнение выражений (1) и (6) позволяет определить параметры импульсов формирователя

(7)

(8)

-1

По сравнению с известным устройством данное устройство имеет более высокую точность, так как в нем умножаются постоянные напряжения, а не изменяющиеся, как в известном устройстве. Кроме того, обеспечивается возможность управления величиной задержки, крутизной спада генерируемых импульсов и начального, уровня напряжения.

Ь

ормула изобр е-т е н и я

Формирователь импульсов электродинамического анализатора, содержащий блок задержки, программируемый источник напряжения, блок линейного интегрирования, первый и второй аналоговые ключи, блок управления ключами, аналоговый умножитель, блок

1

367140 4

деления напряжений, компаратор, первый и второй источники опорного напряжения, первый и второй блоки уста- g новки начальных условий, при этом первый и второй входы блока задержки соединены с первой и второй входными шинами соответственно, а выход соединен с первым входом блока управле- 10 НИН ключами н входами первого и вто- рого блоков установки начальных условий, вьпсод блока управления ключами соединен с управляющими входами первого и второго аналоговых ключей, 15 ВЫХОД; программируемого источника напряжения соединен с информационным входом первого аналогового ключа, а вход соединен с третьей входной шиной, выход первого аналогового ключа 20 соединен с первым входом блока линейного интегрирования, первый вход блока деления двух напряжений соединен с выходом первого источника опорного напряжения, первый вход компаратора 25 соединен с выходом второго источника опорного напряжения, а выход - с вторым входом блока управления ключами, выход первого блока установки начальных уЬловий соединен с вторым входом 30 блока линейного интегрирования, выход блока деления двух напряжений соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности формирования импульсов, в него введены блок двойного интегрирования и сумматор, при этом первый и второй входы аналогового умножителя соединены с выходом программируемого источника напряже40 ния, а выход соединен с информационным входом аналогового ключа, выход которого соединен с первым входом блока двойного интегрирования, второй вход которого соединен с выходом

45 второго блока установки начальных условий, первый вход сумматора соединен с выходом блока линейного интегрирования, второй вход - с выходом блока двойного интегрирования,

50 а выход - с вторым входом компаратора и вторым входом блока деления напряжений .

36

Изобретение предназначено для использования в энергетических анализаторах многозарядных ионов, в которых необходимо формирование напряжения вида U(t)U, О t Си U(t) и 51 , t i- -D- , где Uo - амплитуда импульса напряжения, с - время пролета ионов от места образования плазменного сгустка до детектора. При этом в электростатическом поле происходит разделение ионов по заряду независимо от энергии. Целью изобретения является повышение точности формирования импульсов электродинамического анализатора. Устройство содержит аналоговые ключи 1 и 2, блок 3 линейного интегрирования, блок 4 двойного интег1)ирования, блок 5 задержки, блок управления ключами, программируемый источник 7 напряжения, аналоговый умножитель 8, сумматор 9,блок 10 деления напряжений, источники 11 и 12 опорного напряжения, компаратор 13, блоки 14 и 15 установки начдль- ных условий, входные 16, 17 и 18 и выходную 19 шины. В устройстве обеспечивается возможность управления величиной задержки, крутизной спада генерируемых импульсов и начального уровня напряжения. 1 ил. с (Л