Устройство формирования опорного сигнала системы движения для мессбауэровского спектрометра Советский патент 1991 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к ядерчо-физи- ческим методам исследований и может быть использовано в мессбауэровских спектрометрах всех типов.

Цель изобретения - повышение стабильности и точности устройства и расширение его функциональных возможностей за счет формирования опорных сигналов как треугольной, так и пилообразной формы.

На фиг. 1 приведена функицональная схема устройства: на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, блок 2 деления частоты, RS-триггер З, первый и второй формирователи 4 и 5 стартовых сигналов, первый и второй Т-триггеры 6 и 7, первый- пятый элементы 8-12 И-ПЕ, цифроаналого- вый преобразователь (ЦАП) 13, первый и второй счетчики 14 и 15 импульсов, первый и второй элементы НЕ 16 и 17, первый и второй формирователи 18 и 19 одиночных импульсов элемент И 20, первый-третий переключатели 21-23. На фиг. 1 обозначены источник 24 постоянного напряжения, пер- вый-пятый выходы 25-29 устройства.

Блок 2 деления частоты включает в себя делитель 30 частоты на десять и делитель 31 частоты на два.

В первом счетчике 14 импульсов разрядные выходы объединены в первую- третью группы 32-34. В частности на фиг 1 разряды с нулевого по четвертый составляют первую группу 32, с седьмого по одиннадцатый - вторую 33, а пятый и шестой - третью 34, причем группа установочных входов счетчика 14, соединенная с переключателем 22.1, относится к тем же разрядам, что и третья группа 34 его выходов, т.е. в данном примере пятый и шестой разряды.

Формирователи 18 и 19 импульсов реализованы на одновибраторах.

На фиг. 1 первые входы всех переключателей 21 и 22 соответствуют нормально замкнутым контактам.

На фиг. 2 обозначено: а, б - сигналы на выходах элементов И-НЕ 11 и 10; в - сигнал

сл

С

о XI ю

00

ю о

на выходе ЦАП 13; г, д - импульсы на выходах формирователей 18 и 19; е - стартовые импульсы на выходе 26.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 прямоугольных импульсов вырабатывает импульсы с частотой 50 кГц, которые импульсы поступают на блок 2 деления частоты и на первые входы элементов И-НЕ 8, 9. Блок 2 вырабатывает на выходе 28 и 29 сигналы на каждый 10-й и 20-й импульсы поступающие на его вход, которые последовательно открывают 400 или 200 каналов анализатора. Далее следует рассмотреть два режима работы устройства: пилообразный сигнал и треугольный сигнал.

А. Пилообразный сигнал.

В данном режиме переключатель 21 (формы сигнала) находится в положении, как показано на фиг. 1. В начальный момент времени RS-триггер З находится в состоянии О, так что импульсы, идущие с генератора 1, проходят через элемент И-НЕ 9 и не проходят через элемент И-НЕ 8 Первый Т- триггер 6 находится в состоянии, которое позволяет импульсам проходить через элемент И-НЕ 11 и не проходить через элемент И-НЕ 10.

Импульсы, поступая на вход первого счетчика 14, начинают заполнять его разряды, выходы 32-34 которых соединены с входом ЦАП 13. По мере заполнения счетчика 14 на выходе ЦАП 13 формируется ступенчатый, монотонно возрастающий потенциал. После поступления на счетчик 3999-го импульса, срабатывает элемент И 20, на выходе которого появляется сигнал, поступающий на S-вход RS-триггера З и перебрасывающий его. Этот же сигнал поступает через первый формирователь 18 на R-вход счетчика 14 и сбрасывает все разряды в О. После переброса RS-триггера З импульсы с генератора 1 проходят через элемент И-НЕ 8 на счетчик 15 и не проходят через элемент И-НЕ 9. Счетчик 15 вырабатывает задержку, равную длительности 512 тактовых импульсов с генератора 1, Сигнал с выхода счетчика 15 перебрасывает RS- триггер 3 в исходное положение и одновременно поступает на первый формирователь стартового сигнала, на выходе 25 которого формируется стартовый импульс, который по времени приходится ровно на начало пилообразного сигнала. После переброса RS- триггера 3 в исходное состояние цикл начинается заново. Таким образом, развертка 200 или 400 каналов анализатора точно совпадает с заполнением разрядов счетчика 14 до 4000 импульса и каждый канал

анализатора открывается импульсом с блока 2 деления частоты.

Аналогично работает устройство на 4096 импульсов, с той лишь разницей, что

элемент И 20 срабатывает на 4095 импульсов, а число каналов анализатора кратно 256. Адресные импульсы в данном случае берутся с одного из разрядов заполняемого счетчика 14. На фиг. 2 замыкание контактов

0 переключателя 22 соответствует работе устройства на 4096 импульсов.

На выходе второго Т-триггера 7 в течение одного пилообразного сигнала потенциал равен логической единице, в течение

5 другого - логическому нулю, так что вибратор колеблется с постоянной скоростью, при которой не наблюдается резонансного перекрытия линий испускания источника и поглотителя, что обеспечивает повышение

0 точности измерения фона спектрометром. Б. Треугольный сигнал. В данном режиме переключатель 21 находится в положении, противоположном показанному на фиг. 2.

5В начальный момент времени на инверсном выходе первого Т-триггера 6 стоит уровень логической единицы, и импульсы, проходя через элемент И-НЕ 11, поступают на вход прямого счета первого счетчика 14,

0 после прохождения 4000 (или 4096) импульсов на выходе элемента И 20 формируется отрицательный сигнал, который через второй формирователь 19 поступает на С-вход счетчика 14, запоминая состояние, стоящее

5 на его информационных входах 32-34 (т.е. 3999 или 4095) и, тем самым, предотвращая автоматический сброс счетчика 14 в ноль после его заполнения. Запоминание длится 30 мкс, что соответствует длительности трех

0 тактовых импульсов частотой 50 кГц. Длительность определяется формирователем 19. Благодаря этому в вершине треугольного сигнала образуется задержка длительностью две ступеньки, что необходимо для

5 полной симметричности опорного сигнала. Тот же импульс, сформировавшийся на выходе элемента И 20, инвертируясь на элементе И-НЕ 12, поступает на С-вход первого Т-триггера 6, устанавливая на его прямом

0 выходе уровень логической единицы, и тем самым открывая прохождение импульсов на вход обратного счета счетчика 14. После просчитывания в обратном порядке 4000 (или 4096) импульсов на выходе обратного

5 счета счетчика 14 формируется импульс, который, инвертируясь на элементе И-НЕ 12 поступает на С-вход Т-триггера 6, перебрасывая его и гем самым вновь Открывая прохождение импульсов на вход прямого счета счетчика 14. Тот же импульс с выхода обратного счета, проходя через первый формирователь 18, поступает на R-вход счетчика 14, формируя в нижней части треугольного сигнала задержку длительностью в две ступеньки для полной симметричности опорного сигнала. Таким образом на ЦАП 13 реализуется треугольный сигнал, обладающий рядом преимуществ по сравнению с пилообразным, таких как ликвидация мертвого времени задержки, когда спектрометр простаивает, и устранение геометрического провала.

Старт-сигнал в режиме треугольного сигнала формируется следующим образом. Импульс с выхода обратного счета счетчика 14 поступает на вход второго формирователя 5 стратового сигнала, который формирует на своем выходе 26 положительный импульс старта, приходящийся ровно на середине нижнего пьедестала длительностью в две ступеньки.

Таким образом, устройство обеспечивает более высокую стабильность и точность и более широкие возможности, выражающиеся в том, что обеспечивается возможность получения опорного сигнала треугольной и пилообразной формы, обеспечивается возможность изменения длительности опорного сигнала в соответствии с длительностью развертки каналов любого типа анализатора, а также обеспечирается возможность повышения точности измерения фона.

Формула изобретения

1. Устройство формирования опорного сигнала системы движения для мессбауэ- ровского спектрометра, содержащее генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с входом блока деления частоты, первый переключатель, первый счетчик импульсов, разрядные выходы которого подключены к входам цифроанало- гового преобразователя, первый формирователь одиночных импульсов и первый формирователь стартового сигнала, выход которого является первым выходом устройства, отличающееся тем, что с целью повышения стабильности и точности устройства и расширения его функциональных возможностей за счет формирования опорных сигналов как треугольной, так и пилообразной формы, в устройство введены второй счетчик импульсов, второй формирователь одиночных импульсов, второй формирователь стартового сигнала, RS-триггер, первый и второй Т-триггеры, элементы И, первый - пятый элементы И-НЕ. группа элементов НЕ, второй и третий переключатели, первые входы первого и второго элементов

И-НЕ обьединены и подключены к выходу генератора прямоугольных импульсов, первый выход первого переключателя объединен с S-входом RS-триггера и подключен к

источнику постоянного напряжения, прямой выход RS-триггера соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к счетному входу второго счетчика импульсов, выход которого соеди0 нен с R-входом RS-триггера и входом первого формирователя стартового сигнала. инверсный выход RS-триггера подключен к входу обнуление второго счетчика.импульсов и второму входу второго элемента И-НЕ,

5 выход которого соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ. выходы которых подключены к входам соответственно обратного и прямого счета первого счетчика импульсов, второй выход

0 первого переключателя соединен с входом обнуления первого Т-триггера, прямой и инверсный выходы которого подключены к вторым входам соответственно третьего и четвертого элементов И-НЕ, третий выход

5 первого переключателя соединен с входом первого формирователя одиночных импульсов, выход которого подключен к входу обнуления первого счетчика импульсов, группа установочных входов которого под0 ключена к первому выходу второго переключателя, первый и второй входы первой группы которого обьединены соответственно с вторым и первым входами второй группы первого переключателя и подключены к

5 источнику постоянного напряжения и общей шине, первые, вторые и трегои входы элемента И подключена соответственно к первой и второй группам разрядных выходок первого счетчика импульсов и вторым

0 выходам второго переключателя, первые входы второй группы которого объединены с зходами элементов НЕ группы и подключены к третьей группе разрядных выходов первого счетчика импульсов, выходы эле5 ментов НЕ группы соединены с вторыми входами второй группы второго переключателя, выход элемента И подключен к входу второго формирователя одиночных импуль- сов, первым входам первого и третьей групп

0 первого переключателя и первому входу пятого элемента И-НЕ. выход которого соединен с счетным входом первого Т-триггера, счетный вход второго Т-триггера подключен к младшему разряду разрядных выходов

5 первого счетчика импульсов, выход переполнения которого соединен с вторым входом третьей группы первого переключателя, вторым входом пятого элемента И-НЕ и входом второго формирователя стартового сигнала, выход которого является вторым

выходом устройства, выход второго формирователя одиночного импульса соединен с входом четвертой группы первого переключателя, четвертый выход которого подключен к счетчному входу первого счетчика импульсов, выходы цифроаналогового преобразователя и второго Т-триггера соединены соответственно с первым и вторым входами третьего переключателя, выход которого является третьим выходом устройст- ва, первый и второй выходы блока деления

частоты являются соответственно четвертым и пятым выходами устройства,

2. Устройство поп 1,отличающееся тем, что блок деления частоты содержит делитель частоты на два и делитель частоты на десять, вход которого является входом блока, выход делителя частоты на десять соединен с входом делителя частоты на два и является первым выходом блока, выход делителя частоты на два является вторым выходом блока

Изобретение относится к ядерно-физическим методам исследований. Цель изобретения - повышение стабильности и точности устройства и расширение его функциональных возможностей за счет формирования опорных сигналов как треугольной, так и пилообразной формы. Достижение этой цели обеспечивается введением соответствующих блоков и элементов с возможностью их переключения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

IS

29

juiil/uui

fl-ПЛП,

i)

)

1

ЛЛШ

Ul

Фиг 2

1