Устройство амплитудного отбора импульсов Советский патент 1980 года по МПК H03K5/24 G05B1/01 

I

Предлагаемое малоканальное устройство амплитудного отбора импульсов предназначено для использования в радиотехнических установках различного назначения, в частности в приборах ядерной спектрометрии.

Известно устройство амплитудного отбора импульсов, содержащее зарядное устройство конденсатора памяти, пороговый каскад, каскад выделения интервала измерения, генератор импульсов, каскад выделения импульса - конца измерения, разрядный ключ и адресное устройство

1.

Однако устройство имеет недостаточную точность измерения.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет сокращения просчетов измеряемых импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство амплитудного отбора импульсов, содержащее зарядное устройство конденсатора памяти, пороговый каскад, Каскад выделения интервала измерення, генератор импульсов, каскад выделения импульсов конца измерения, разрядный ключ и адресное устройство, введены управляемый делитель напряжения и управляющее устройство, причем выход разрядного; устройства toeдинеи со входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен со входом порогового каскада соединенного выходом с первым входом каскада выделегшя игегер10вала измерения, с блокирующим входом каскада выделения импульса конца измерения и с информационным входом управляющего устройства, выход каскада выделения интервала измерения соединен

15 со входом генератора импульсов, выход которого соединен с тактирующим дом управляющего устройства и со входом каскада выделения импульса конца измерения, вьосоды управляющего устройст20ва соединены со входами управления управляемого делителя напряжения, со вторь1м входом каскада выделения интервала измерения и декодируюпцгми входами апресного устройства, каскааа выделения импульса конца измерения - со входом адресного устройства и через раэ рядный ключ с конденсатором памяти зарядного устройства. - --, .. . f . На фиг. 1 представлена блок-схема .трехканального-со смежными зонами устройства амплитудного отбора импулйсов. (В общем случае число каналов, как и положение зон отбора могут быть произвольными); на фиг, 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Устройство амплитудного отбора содержит зарядное устройство 1 с конденсатором п амяти, управляемый делитель 2 напряжения, содержащий ступенчатый делитель 3 напряжения с пятью ключами 4-8 управления, пороговый каскад 9, каскад 10 выделения интервала измерения,, генератор 11 импульсов, каскад 12 выделения импульса конца измерения, управляющее устройство 13, содержащее пять управляющих триггеров 14-18, адресное устройство 19 и разря ный ключ 20. Выход зарядного устройст ва 1 соединен со входом ступенчатого делителя 3 напряжения, каждая ступень которого соединена с соответствующим ключом 4-8 управления. Выход управляемого делителя 2 напряжения соединен со входом порогового каскада 9. Выход порогового каскада 9 соединен с одним из входов каскада 10 выделения интервала измерения, с блокирующим входом каскада 12 выделения импульса конца и мерения и с информационным входом пер вого триггера 14 управления управляющего устройства 13. Выход каскада 10 выделения интервала измерения соединен со входом генератора 11 импульсов, выход генератора соединен со вторым входом каскада 12 выделёнйй И пульса конца измерения и с тактирующим входами всех триггеров 14-18 управляю щего устройства 13, которое может быт вьтолнено в виде ряда реле, заменяющих триггеры 14-18 или других элементов. Выход каскада 12 выделения импул JCU конца измерения соединен со входом адресного устройства 19 и через разрядный ключ 20 с зарядным устройством 1. Выходы триггеров 14-18 управляющего устройства 13 соединены со входами соответствующих ключей 4-8 .; управления управляемого делителя 2 и с декодирующими входами апресного устройства 19. На фиг. 2 для пoяcнe шя работь устройства показаны формы сигналов на выходах блоков, цифры обозначения строк соответствуют номерам блоков фиг, 1. Выходной импульс с амплитудой А, соответствует второй зоне отбора, а импульс с амплитудой А превышает верхнюю границу диапазона отбора. . Устройство работает следующим образом. Измеряемый импульс поступает ра вход зар ядного устройства 1, конденсатор памяти которого заряжается до напряжения, пропорционального амплитуде импульса и держит этот заряд до окончания интервала измерения. Это напряжение с конденсатора памяти через управляемый делитель 2 напряжения запускает пороговый каскад 9, имеющий уровень срабатывания несколько ниже нижней границы диапазона отбора. Импульс единичной амплитуды, вырабатываемой пороговым каскадом, поступает на кас-. кад 10 выделения интервала измерения, представляющий собой двухвходовую логическую схему типа ИЛИ, на информационный вход первого триггера 14 управляющего -устройства 13 и на блокирующий вход каскада 12 выделения импульса конца измерения. Импульс интервала измерения, вырабатываемый каскадом 10, запускает генератор 11 импульсов. Генератор 11 вырабатывает серию тактовых импульсовопределенной частоты. Эти импульсы поступают на второй вход каскада 12 выделения импульса конца измерения и на тактирующие входы всех триггеров управляющего устройства 13. При этом триггеры соещинены между собой так, что они запус|каются тактовыми импульсами поочередно: первым импульсом первый триггер, вторым - второй и т.д., и остаются в этом состоянии до конца интервала измерения,. С первого тригг ера 14 управляющего-устройства 13 напряжение подается на второй вход логической схемы 1А выделения интервала измерения, благодаря чему интервал измерения, а значит и работа генератора 11 продолжаются до момента возврата триггера в исходное состояние. .С каждого триггера управляющего устройства 13 напряжения подаются на входы управления соответствующих ключей 4-8 управляемого делителя 2 напряжения и поочередно вклкэчают их. Ключи по мере включения поочередно щшунтируют соответствующие ступени делителя 3 напряжения (начиная 573 с нижней). Таким образом, каждый тактовый импульс все более и более уменьшает коэффициент передачи делителя 3, в результате чего на выходе последнего образуется импульс ступенчатого напряжения. При этом делитель 3 напряжения рассчитан так, что каждая ступень импуль са соответствует одной из границвьйранных зон амплитудного отбора, начиная с нижней границы. Максимальное количество ступеней импульса напряжения (для. амплитуд, превыщающих верхнюю границу диапазона отбора) равно суммарному коли честву границ отбора +1. Такое ступенчатое преобразование амплитуды измеряемого импульса продолжается до мЬментд отпускания порогового каскада 9, Благодаря такому преобразователю амплитуды импульса, к этому моменту она оказы вается зфсодированной состояниями триггера управляющего устройства 13. Так для устройства амплитудного отбора со смежными зонами амплитуды первой (низшей) зоны отбора закодированы единичным уровнем второго триггера 15 и нулевым- третьего триггера 16, амплитуды импульсов второй зоны - единичным уро&нем третьего триггера 16 и нулевым четвертого триггера 17 и т.д. Коды амплитуды могут быть и иными, например для устройств с разнесенными зонами отбора. В результате отпускания порогового каскада 9 исчезает напряжение блокировки на каскаде 12 и следуюишй за этим моментом .тактовый импульс генератора 11 выделяется в каскаде 12 ,в качестве импульса конца измерения. Этот импульс подается на первые входы трехвходовых элементов логического отбора : (типа И) адресного устройства 19. На другие входы этих элементов попарно (в соответствии с кодами амплитуд) пода ются напряжения триггеров управляющего устройства 13. Если уровни этих напряжений в момент действия импульса конца измерения соответствуют коду одной из зон отбора, то этот .импульс проходит через одну из схем логического отбора на выход соответствующего канала адресного устройства 19. Так осуществляется декодирование амплитуды входного импульса. Одновременно импульс конца измерения с каскада 12 через разрядное устройство 20 разряжает конденсатор памяти устройства 1 до исходного состоя ния. Тактовый импульс генератора 11 следующий за моментом отпускания порогового каскада 9, своим задним фронтом 0 возвращает все запущенные триггеры в исходное состояние. Введерие управляемого делителя напряжения с управляющим устройством в амплитудный преобразователь устройства амцлитудного отбора выгодно отличает предлагаемое устройство от известного, отпадает необходимость в строгом соблк дении высокой линейности, равномерности или какого-то иного закона амплитудного преобразования. Преобра зование может осуществляться сколь угодно неравномерно, в соответствии с выбранным соотношением границ зон амплитудного отбора. Это позволяет исключить специальные,приемы и устройства линеаризации или поддержания иного закона амплитудного преобразования. Наиболее важным примуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является значительное сокращение времени единичного .измерения амплитуды при использовании в обоих устройствах, идентичного (по скорости действия) оборудования, что ведёт к значительному сокраи1ению просчетов измеряемых импульсов. Это преимущество особо ощутимо в малоканальных , устройствах амплитудного отбора и тем заметнее, чем шире амплитудный диапазон отбора и чем выше необходима точность установки границ зон отбора. В предлагаемом устройстве максимальная длительность преобразования не зависит от двух последцих условий (от диапазона и точности установки границ), а определяется лишь количеством границ амплитудного отбора и быстродействием применяемого оборудования. Так в трехкана льном устройстве амплитудного отбора импульсов со смежными зонами, имеющем четыре rpainfцы отбора} необходимо иметь максимум пять ступеней преобразования амплитуды или шесть периодов генератора импульсов (шестой для выделения импульса конца измерения). И тогда при частоте генератора МГц максимальная длительность измерения составит 2 мкс (средняя длительность измерения f 1 мкс). В известном при диапазоне амплитуд « относительно невысокой точности установки границ отбора, равной ДА 0,05 А,. необходимое количество уровней квантования (ступеней преобразования) составит - a«fcAQQinci80 и тогда при той же частоте генератора f 3 МГц максималь ная длительность измерения составит 7 ио 60 МКС (средняя длитель 30 мкс). Таким образом, даже ность 30 мкс). Таким образом, даже при сравштельно невысоких параметрах амплитудного отбора предлагаемое устройство дает 30-кратный выигрыш во времени измерения амплитуды импульса, .При средней частоте входных импульсов П рарной, например 1000 имп/с, доля просчитанных импульсов для предлагаемого устройства (,01) и для известного (,3) составляет соответственно 1%, 23%. Таким образом и в резуль татах измерений оказывается существенный выигрыш. Кроме того, в известном. требуется довольно сложное адресное устройство, содержащее счетчик тактовых импульсов с емкостью счета для данного примера до. 180, дешифратор .счетчика и три многовходовых (по количеству объединяемых каналов дешифратора в каждой группе) усфойства логического отбора, а предлагаемое устройство при способе кодирования амплитуды имеет предельно простое адресное устройство, содержащее в данном примере всего три трехвходовых логических элемента типа И. Наряду с указанными преимуществами предлагаемое устройство, бл а оцаря применению одного порогового каскада, сохраняет и основное достоинство прототипа - хороши возможности для достижения высокой ста бильности параметров амплитудного отбора. формула изобретения Устройство амплитудного отбора им- . пульсов, содержащее зарядное устройство конденсатора памяти, пороговый каскад, каскад выделения интервала измерения, ге нератор импульсов каскадвыделения им0пульса конца измерения, разрядный ключ и адресное устройство, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет сокращения просчетов измеряемых импульсов, в него введены ; управляемый делитель напряжения и управляющее устройство, причем выход зарядного устройства соединен со входом управляемого делителя напряжения, выход которого соединен со входом порогового каскада, соединенного выходом с первым входом каскада выделения интервала измерения, с блокирующим входом каскада выделения импульса конца измеР ния и с информационным входом управляющего устройства, выход каскада выделения интервала измерения соединен со входом генератора импульсов, выход которого соединен с тактирующим входом управляющего устройства и со входом каскада выделения импульса конца измерения, выходы управляющего устройства соединены со входами управления управляемого делителя напряжения, со вторым входом каскада выделения интервала измерения и декодирующими входами адресного устройства, выход каскада выделения импульса конца измерения - со входом адресного устройства и через разрядный ключ с конденсатором памяти заридного .устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Матвеев В, В. и Хазайов Б, И. Приборы для измерения полизирующих излучений,М.,Атомиздат, 1972, с, 476, рис. 19..1 (прототип).

- - - --Jlf.

fjf

л f .

.1.

739730