Устройство для кодирования интервалов времени в позиционно-чувствительном детекторе Советский патент 1991 года по МПК G01T5/02 

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в пози- ционно-чувствительных детекторах для регистрации нескольких интервалов времени и, соответственно, нескольких координат событий в течение цикла измерения.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности, упрощение устройства и увеличение скорости набора статистики.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - схема кодирующего устройства последовательного типа для

кода, исправляющего две ошибки; на фиг. 3 - схема кодирующего устройства последовательного типа для кода, исправляющего три ошибки.

Устройство (фиг. 1) содержит выход 1 позиционно-чувствительного детектора, элемент И 2. кодирующее устройство 3 последовательного типа, триггер 4, вход 5 Старт, генератор 6 пачек импульсов, регистрирующее устройство 7, вход 8 установки генератора 6 пачек импульсов и кодирующего устройства 3 последовательного типа в исходное состояние. Для кодирующего усто

4 Ю

ройства последовательного типа определены следующие входы-выходы; управляющий вход 9, вход 10 синхронизации (одновременно выход генератора пачек импульсов), вход 11. последовательный выход 12, вход 13 синхронизации считывания.

Устройство работает следующим образом.

На выход 1 поступают уже сформированные логические сигналы позиционно- чувствительного детектора. Второй вход элемента И 2 подключен к выходу триггера 4. На вход 5 Старт поступают сигналы от устройства, которое формирует стартовые импульсы. Входы регистрирующего устройства 7 подключены к параллельным выходам кодирующего устройства 3 последовательного типа. В зависимости от логического уровня, подаваемого на управляющий вход 9, данные могут выдаваться по последовательному выходу 12 последовательным кодом. На вход 10 синхронизации поступают сигналы синхронизации с выхода генератора пачек импульсов. На вход 13 синхронизации считывания подаются сигналы считывания данных последовательным кодом. Последним импульсом генератора 6 пачек импульсов по его управляющему выходу перебрасывается триггер 4 и закрывается схема И 2.

Кодирующее устройство последовательного типа для кода, исправляющего две и, соответственно, запоминающего одновременно два интервала времени (фиг. 2), содержит сумматоры 14-17 по модулю два, ячейки 18-25 сдвигового регистра, элемент И 26 и элемент ИЛИ 27.

Остальные позиции на фиг, 2 аналогичны позициям на фиг. 1 (с целью упрощения не показаны цепи сброса триггеров в исходное состояние).

. Кодирующее устройство для кода, исправляющего три ошибки (фиг. 3), содержит сумматоры 28-33 по модулю два, ячейки 34-43 сдвигового регистра и элемент И 44. Остальные позиции аналогичны приведенным на фиг. 1. Связи между логическими элементами на фиг. 2 и 3 описываются с помощью генераторных многочленов, которые известны из теории кодирования. Так, для кодирующего устройства последовательного типа, изображенного на фиг. 2, связи между элементами описываются с помощью многочлена

9 (ХЬ(Х4+Х+1УХ4+Х3+Х2+Х+1) - . Х0+Х7+Х6+Х4+1 0.

Степень X соответствует позиции ячеек регистра сдвига, начиная с нулевой степени .

Перенос из старшего разряда в младшие описывается равенством +х6+Х4+1 (модуль 2). С помощью этого же многочлена можно определить состояние 8-разрядного сдвигового регистра в течение 15 тактов сдвига. Число тактов сдвига равно , так как многочлен д(Х) не- приводим и определяет циклический код. В таблице приведены состояния ячеек

0 сдвигового регистра кодирующего устройства последовательного типа для кода, исправляющего две ошибки, и для случая, когда импульсы на его вход поступают во втором и двенадцатом тактах. В исходном состоя5 нии все ячейки сдвигового регистра устанавливаются в О сигналом, поступающим по входу 8 установки в исходное состояние. Сигналом Старт, поступающим на вход 5 Старт, перебрасывается триггер 4 и запу0 скается генератор 6 пачек импульсов. При этом элемент И 2 открыт для прохождения импульсов события, которые поступают с выхода позиционно-чувствительного детектора.

5 В первом такте состояние детектора, сдвигового регистра не меняется. Во втором такте происходит занесение единицы в первый разряд сдвигового регистра, которая сдвигается вплоть до 9-го такта. В течение

0 10-го такта имеет место перенос Х8 Х7+Х6+Х4+1, поскольку на управляющий вход 9 в исходном состоянии подана логическая единица. Поэтому состояние сдвигового регистра будет 10001011 (младший

5 разряд слева). Для того, чтобы определить состояние ячеек сдвигового регистра после 11-го такта, необходимо выполнить сдвиг вправо кода 10001011 - 01000101 и это значение сложить по модулю два с кодом пере0 носа, т.е. с 10001011. Тогда получим

01000 1 0 1 +mod 2

10001 0 1 1

5

1 1 0 0 1 ,1 i 1 О и так далее. В 12-м такте на вход 10 синхронизации поступает сигнал с рыхода элемента И 2. Кодирование двух интервалов

0 времени продолжается вплоть до 15-го такта, как принято в технике корректирующих кодов. Таким образом, код 00111110 содержит данные о времени поступления двух событий. Это кодовое слово можно сосчи5 тать как в параллельном виде на регистрирующее устройство 7, так и последовательном коде (последовательный выход 12). В последнем случае на управляющий вход 9 извне подается уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, и цепь обратной связи разрывается. Далее на вход 13 синхронизации считывания подается 8 тактовых импульсов, с помощью которых содержимое регистра сдвигается на выход 12.

В качестве схемы декодирования занесенных в память регистрирующего устройства 7 кодов может быть использовано постоянное программируемое запоминающее устройство, запрограммированное со- отвртствующим образом.

Для того, чтобы можно было однозначно регистрировать сигналы от 3 частиц, необходимо выбрать кодирующее устройство последовательного типа, которое применяется для исправления 3 ошибок. Так, для кодирующего устройства последовательного типа, изображенного на фиг. 3, многочлен

g (Х)Х10+Х8+Х5+Х4+Х2+Х+1

ЦХ4+Х+1) ( Х4+ Х3+ Х2+Х+1) (Х2+Х+1).

Очевидно, что для повышения точности измерения интервалов времени необходимо повышать частоту генератора пачки и, соответственно, увеличивать число ячеек сдвигового регистра. Известны таблицы таких многочленов. Так, если использовать многочлен д(Х Х23+Х 19+ Х18+ Х14+ Х13+ +Х12+ Х10+ Х9+ Х + Х6+ Х5+ Х2+ Х+1, то можно регистрировать сигналы от пяти частиц, а число тактов равно 47. В общем виде в качестве порождающего полинома д(Х) наиболее удобно выбирать полином двоичного кода Боуза-Чоудхури, который имеет регулярную структуру, и поэтому существуют правила построения кодирующих устройств. Известно, что порождающий полином д(Х) для двоичного кода Боуза-Чоудхури имеет в качестве корней элементы поля Га- луа GF(2m), представляемые последовательными степенями первообразного элемента а1. Четные степени элемента а1 могут быть отброшены, так что последовательность корней полинома д(Х) имеет вид а , а , а5,....

Полином, удовлетворяющий этому условию, порождает код, исправляющий все ошибки кратности t, Для построения полинома д(Х) можно образовать минимальные полиномы mi(X)(,3,52t-1). Минимальные полиномы определяются системой своих корней, которая имеет следующий вид: а ,

aZI a4ia

, а , ,.., а .

Тогда порождающий полином есть наибольшее общее кратное минимальных полиномов до порядка 2t-1 включительно, причем степень mi(X) не выше т, так что степень д(Х) не выше mt. Таким образом, число проверочных символов не выше mt (синдром кода или число разрядов кодирующего устройства). Так, при и

имеем три минимальных полинома: пщ(Х)1 +

+Х+Х4; тз(Х) 1+Х+Х2+Х3+Х4; т5(Х)1+Х+Х2.

Копиями этих полиномов являются эле5 менты поля Галуа GF(2m)a а3 и а5.

Наиболее существенным признаком предлагаемого устройства является наличие кодирующего устройства последовательного типа для кода, исправляющего

0 многократные ошибки, применяемого в вычислительной технике и в технике связи. Использование такого устройства по непрямому назначению позволяет запомнить в регистре кодирующего устройства несколь5 ко интервалов времени, а считывание данных в память регистрирующего устройства происходит один раз после цикла измерения. В результате при одной и той же скорости считывания данных в регистрирующее

0 устройство в несколько раз повышается скорость набора статистики и, наоборот, при одной и той же скорости считывания упрощается устройство за счет упрощения регистрирующего устройства, так как

5 снижаются требования к нему. Кроме того, за счет введения генератора пачек импульсов, который в принципе нужен для кодирования, исключается необходимость организации чтения от второго конца детектора с

0 целью выработки сигнала Стоп. Это приводит к повышению скорости набора статистики по меньшей мере в два раза. Кроме того, поскольку в кодирующем устройстве используется сдвиговый регистр с логиче5 скими обратными связями, то по крайней мере вдвое повышается разрешающая способность устройства в целом по сравнению . сизвестным устройством, в котором используется двоичный счетчик на основе тригге0 ров со счетным входом. Так, счетчик К155 ИЕ5 имеет рабочую частоту 18 МГц, а сдвиговый регистр 155ИР1 - рабочую частоту 36 МГц. Задержка в сумматоре по модулю два 155ЛП5 составляет 7 не. Таким образом,

5 разрешающее время в известном устройстве, если использовать ТТЛ-микросхемы, равно 40 не, а в предлагаемом устройстве составляет не более 23 не.

Сточки зрения потребляемой мощности при равном числе разрядов сдвиговый ре0 гистр потребляет в два раза меньше мощности, чем счетчик.

Формула изобретения Устройство для кодирования интерва- 5 лов времени в позиционно-чувствительном детекторе, содержащее элемент И, триггер и регистрирующее устройство, причем первый вход элемента И соединен с выходом позиционно-чувствительного детектора,

второй вход соединен с выходом триггера, первый управляющий вход триггера соединен с входом Старт, отличающееся тем, что. с целью повышения разрешающей способности и увеличения скорости набора статистики, введены генератор пачек импульсов, содержащий управляющий вход, выход, управляющий выход и вход установки в исходное состояние, кодирующее устройство последовательного типа, содержащее вход, параллельные и последовательный выходы, вход синхронизации, вход синхронизации считывания, управляющий вход и вход установки в исходное со- стояние, причем выход элемента И

5

соединен с входом кодирующего устройства последовательного типа, вход синхронизации которого подключен к выходу генератора пачек импульсов, управляющий выход которого соединен с вторым управляющим входом триггера, а управляющий вход - с входом Старт, параллельные выходы кодирующего устройства последовательного типа подключены к входам регистрирующего устройства, последовательный выход кодирующего устройства последовательного типа является последовательным выходом устройства для кодирования интервалов времени в позиционно-чувствительном детекторе.

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в пози- ционно-чувствительных детекторах для регистрации нескольких интервалов времени и, соответственно, нескольких координат событий в течение цикла измерения. Целью изобретения является повышение разрешающей способности, упрощение устройства и увеличение скорости набора статистики. Устройство содержит схему И, которая управляется триггером и через которую импульсы от позиционно-чувствительного детектора проходят на кодирующее устройство последовательного типа. Импульс Старт подается на первый управляющий вход триггера и управляющий вход генератора пачек импульсов, выход которого подсоединен к входу синхронизации кодирующего устройства, имеющего параллельные .выходы, подсоединенные к регистрирующему устройству, а также последовательный выход, для работы с которым имеются также управляющий вход и вход синхронизации считывания. Наиболее существенным признаком устройства является кодирующее устройство последовательного типа для кода, исправляющего многократные ошибки, в котором используется сдвиговый регистр с логическими обратными связями. 3 ил,, 1 табл. со С

ft/a 7

70-

о-

27

/

/

/

М

-Э

Ю

-

-Э

Уч

Ч w

W

/

Параллельные выходы на 7

Параллельные Выходы на 7

/

/

/

-Ъ

-

Ч

г

/

V f

s

Фиг.2

ФИ2.3