1
Изобретение относится к измерительной импульсной технике и может быть использовано для прецизионного анализа при высоких входных загруз ках.
Известен прецизионный амплитудный преобразователь, предназначенный для полупроводниковой спектрометрии, содержащий зарядноразрядное устройство, блоки фазировки, дискриминаторы, устройство з правления и счетчик.
На входе преобразователя имеется дискриминатор на рабочую полярность, предотвращающий повторный запуск преобразователя после выделения вершины (режекции наложений на заднем фронте). Недостатком известного преобразователя является сравнительно низкое быстродействие.
Известен преобразователь, который содержит последовательно соединенные входную клемму, линейный ключ, зарядно-разрядное устройство; первый и второй блоки фазировки, ключ кода, счетчик, ключ считывания и выходную клемму. Кроме того, входная клемма соединена также с положительным дискриминатором и через элемент привязки, ключ запуска с входом запуска устройства управления, причем ко входу положительного дискриминатора нодключен потенциометр, а к выходу - ключ запуска, устройство управления соединено с линейным ключом, зарядно-разрядным устройством, счетчиком и ключами считывания, а генератор с элементом фазировки и ключом кода. Недостатком этого преобразователя является то, что при повыщении нижней границы регистрируемой энергии (повыщепии порога дискриминатора) ухудшаются его свойства как режектора наложений, поскольку сигналы небольшой амплитуды не вызывают его срабатывания. Кроме того, нреобразователь не реагирует на обратные выбросы биполярных сигналов и шумов, что также ухудшает эффективность режекции и приводит к искажениям спектра при повышенных загрузках. Формирование (фазировка) временного интервала на пороговых элементах усложняет схемы, а обычная схема фазировки не позволяет произвести операцию фазировки при высокой тактовой частоте качественно, что увеличивает
дисперсию преобразователя и ухудшает амплитудный спектр.
Целью изобретения является повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что в нреобразователь введены инвертируюший усилитель, дополнительный дискриминатор, элемент ИЛИ, элемент временной растяжки и элемент установки кода, причем переменный резистор через носледовательно соединенные инвертирующий усилитель, дополнительный дискриминатор, элементы ИЛИ
и временной растяжки, подключен к другому входу линейного ключа, второй вход дополнительного дискриминатора соединен с входной клеммой преобразователя, второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом дискриминатора, выход установки кода устройства управления через элемент установки кода соединен со счетчиком.
На фиг. 1 приведена структурная схема преобразователя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие ее работу.
Входная клемма 1 преобразователя через последовательно соединенные линейный ключ 2, зарядно-разрядное устройство 3, первый 4 и второй 5 элементы фазировки, ключ кода 6 и счетчик 7 соединена с ключами считывания 8. Кроме того, клемма 1 соединена со входами элемента привязки к вершине сигнала 9, дискриминатора 10 и дополнительного дискриминатора 11, причем выходы этих дискриминаторов через элементы ИЛИ 12 и временной растяжки 13 соединены со входом поддержки 14 линейного ключа 2. Переменный резистор 15, регулирующий пороги дискриминаторов, подключен к дискриминатору 10 непосредственно, а к дискриминатору И через инвертирующий усилитель 16. Выход элемента привязки 9 через ключ запуска 17 соединен со входом запуска 18 устройства управления 19, причем потенциальный вход ключа запуска подключен к выходу дискриминатора 10. Выходы блокировки 20 устройства управления 19, считывания 21 и установки кода 22 соединены соответственно с линейным ключом 2, ключами считывания 8 и элементом установки кода 23, подключенным к счетчику 7. Выходы первой фазы 24 и второй фазы 25 генератора импульсов 26 соединены соответственно с первым элементом фазировки и ключом кода 6 и вторым элементом фазировки 5. Кроме того, выход второго элемента фазировки 5 соединен также с входом пуска линейного разряда
27зарядно-разрядного устройства 3, выход ключей считывания 8 - с выходной клеммой
28преобразователя, а выход переполнения
29счетчика 7 - с устройством управления 19. На фиг. 2 приведены диаграммы импульсов
на выходах отдельных, наиболее важных элементов преобразователя, причем номер диаграммы соответствует номеру элемента, за исключением диаграммы 30, которая иллюстрирует продлевание блокировки лииейного ключа 2 при наличии сигнала с элемента временной растяжки 13.
Преобразователь работает следующим образом.
Входной сигнал поступает через клемму 1 на дискриминаторы 10 и И, элемент привязки 9 и через линейный .ключ 2 на зарядно-разрядное устройство 3. Если сигнал превышает порог положительного дискриминатора, то сигнал, сформированный в момент максимума входного сигнала проходит через элемент привязки 9 и запускает устройство управления 19, Последнее блокирует линейный ключ
2, и после двухкратной фазировки включается ток линейного разряда в зарядно-разрядном устройстве 3. На все время разряда ключ кода 6 открыт и импульсы генератора 26 поступают на счетчик 7.
Поскольку в Счетчике 7 устанавливается начальный код, обратный величине порога дискриминации, задаваемого элементом установки кода 23, то со счетчика 7 в устройство управления 19 может поступать два сигнала переполнения. Первый - свидетельствует о том, что сигнал превышает порог дискриминации, второй - что сигнал превышает максимальную величину и не должен регистрироваться. При одном переполнении после окончания преобразования сформированный код через ключи считывания 8 поступает на выход преобразователя.
На время обеих полярностей входного сигнала срабатывают соответствующие дискриминаторы 10 и 11, сигналы с них суммируются на элементе ИЛИ 12 и поступают на вход поддержки 14 линейного ключа 2, причем временньге промежутки, когда сигнал пересекает нулевую линию и частично спадает до нуля в конце сигнала, блокируются элементом временной растяжки 13. Сигнал, поступающий на вход поддержки 14, не закрывает линейный ключ 2, но поддерживает его в закрытом состоянии, если в момент его появлепия ключ блокируется устройством управления 19. В результате этих операций импульсы 31 и 32 регистрируются, 33 - Просчитывается, так как в это время не окончилось преобразование импульса 32 (диаграмма 20 фиг. 2). На время длительности импульса 33 вход преобразователя поддерл ивается закрытым, что предотвращает регистрацию импульса 34, амплитуда которого искажена из-за наложения на -сигнал 33. За счет этого эффективность режекции наложений возрастает и злучшается качество спектров при повышенных загрузках.
Регулировка органами управления режима работы преобразователя производится следующим образом.
Переменным резистором 15 устанавливают пороги дискриминаторов « + и «- выше уровня шума таким образом, чтобы только отдельные большие шумовые выбросы вызывали их срабатывание. Эту границу можно легко установить по прибору, регистрирующему мертвое время, так как при уменьшении порога ниже уровня шумов это время резко увеличивается.
Функции дискриминатора нижнего уровня для задания нижней границы спектра выполняет элемент установки кода 23, который задает порог срабатывания в цифровой форме выше порогов дискриминаторов, что позволяет ограничить диапазон регистрируемых энергий снизу. Дополнительное «мертвое время, которое получается за счет преобразования небольших амплитуд ниже уровня цифровой дискриминации, не очень велико, поскольку оно пропорционально амплитуде сигналов.
Для хорошей фазировки конца и начала временного интервала, поступающего на пуск лннейного разряда, он фазируется на двух элементах фазировки, причем импульсы генератора 26, поступающие на эти элементы и ключ кода 6, сдвинуты относительно друг друга, чтобы не -перекрываться во времени. Так как на высоких тактовых частотах форма импульсов генератора 26 незначительно отличается от синусоиды, то наилучшим методом сдвига является его инверсия (сдвиг на 180°). Таким образом фактически на первый элемент фазировки 4 и ключ 6 поступают импульсы с генератора 26 непосредственно, а на элемент 5 через инвертор (или наоборот). За счет такого построения преобразователя даже на высоких тактовых частотах не увеличивается дисперсия за счет различия временного интервала и сохраняется высокое качество регистрируемых спектров.
Формула изобретения
Преобразователь амплитуд импульсов в цифровой код, содержащий последовательно соединенные входную клемму, линейный ключ, зарядно-разрядное устройство, первый и второй элементы фазировки, ключ кода, счетчик, ключи считывания и выходную клемму; выход второго элемента фазировки подключен к соответствуюш,ему входу зарядно-разрядного устройства; дискриминатор, элемент привязки; первый выход дискриминатора и вход элемента привязки соединены с входной клеммой, а другой вход дискриминатора соединен с переменным резистором, ключ запуска, один
из входов которого соединен с выходом элемента привязки, другой вход соединен с выходом дискриминатора; устройство управления, вход запуска которого соединен с выходом ключа запуска, другие входы соединены
с соответствующим выходом счетчика и зарядно-разрядного устройства, а соответствующие выходы устройства управления соединены с линейным ключом и ключами считывания; генератор, соединенный с первым и вторым элементами фазировки и ключом кода, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены инвертирующий усилитель, дополнительный дискриминатор, элемент ИЛИ, элемент временной растяжки и
элемент установки кода, причем переменный резистор через -последовательно соединенный инвертирующий усилитель, дополнительный дискриминатор, элементы ИЛИ и временной растяжки подключен к другому входу линейного ключа, второй вход дополнительного дискриминатора соединен с входной клеммой преобразователя; второй вход элемента ИЛИ соединен с выходом дискриминатора, выход установки кода устройства управления через
элемент установки кода соединен со счетчиком.
