Wydział Fizyki I Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza



Pobieranie 12.62 Mb.
Strona42/94
Data27.10.2017
Rozmiar12.62 Mb.
1   ...   38   39   40   41   42   43   44   45   ...   94

gdzie: * efektywna ruchliwość powierzchniowa nośników ładunku (n,p)

Cox – pojemność warstwy tlenku na jednostkę powierzchni

Z metalurgiczna szerokość kanału

L – metalurgiczna długość kanału.


Ustalenie poziomów progowych przełączania układu VA i VB, a tym samym szerokości his-terezy VH, musi być zatem dokonane na etapie projektowania technologicznego i nie moż-na ich później korygować elementami zewnętrznymi. Z tego też powodu omawiana konfi-guracja znajduje zastosowanie głównie w specjalizowanych strukturach scalonych typu ASIC (Application Specific Integrated Circuits).
W spektrometrycznej aparaturze pomiarowej drugiej i trzeciej generacji, opartej na szerokim wykorzystaniu układów scalonych średniej skali integracji (MSI), w konstrukcji dyskryminatora całkowego wykorzystano szybkie, monolityczne komparatory napięcia [155],[156]. Ich podstawowa (wewnętrzna) struktura jest uzupełniona (zewnętrzną) rezys-tywną pętlą dodatniego sprzężenia zwrotnego, dzięki czemu zwiększa się szybkość ich przełączania, oraz modyfikuje ich charakterystyki przejściowe do postaci właściwej tryge-rowi Schmitta. Schemat takiej realizacji oraz jej charakterystykę przejściową pokazano na rysunku 91.



Inherentne własności komparatora określone są między innymi wzmocnieniem napię-ciowym w otwartej pętli kV,, oraz poziomami napięcia wyjściowego: górnego VG i dolne-go VD (n.b. dobranymi według wymagań techniki TTL). Wielkości te wespół z transmi-tancją pętli sprzężenia zwrotnego b determinują rozpiętość histerezy VH. Na podstawie odwzorowania graficznego charakterystyki przejściowej z rysunku 86 b możemy więc na-

pisać


(165)
skąd przy uwzględnieniu z reguły dobrze spełnianego warunku bkV >> 1, oraz struktury pętli sprzężenia zwrotnego, dla której

(166)

otrzymujemy



(167)
Wprowadzenie na wejście porównawcze napięcia referencyjnego VREF, mieszczącego się w zakresie dopuszczalnych napięć wejściowych, przesuwa odpowiednio poziomy prze-łączania do wartości

(168)

(169)
Drugie człony sum w obu wyrażeniach reprezentują spadki napięcia VR2 na rezystancji R2 spowodowane przepływem prądu wymuszonego różnicą potencjałów (Vo-VREF) w stre-fach poza-histerezowych. Dla zapewnienia ścisłej odpowiedniości zadawanego helipotem napięcia referencyjnego i napięcia progowego VA niezbędne jest zatem odpowiednie podwyższenie wartości napięcia źródłowego VREF oraz skompensowania składowej stałej VG b. Wymogi te unaocznia przekształcona forma zależności (168)

(170)
Typowym przykładem profesjonalnej realizacji dyskryminatora całkowego opartego na wykorzystaniu monolitycznego komparatora napięcia jest krajowej produkcji dyskry-minator progowy typu DP-21 [157]. Na rysunku 92 przedstawiono jego schemat blokowy.

Rysunek 93 ukazuje natomiast pełny schemat ideowy tego dyskryminatora. Wzajemne porównanie obu schematów pozwala łatwo zidentyfikować poszczególne bloki funkcjo-nalne dyskryminatora.



­­­­

I tak, blok regulacji progu dyskryminatora zawiera parametryczny stabilizator na dio-dzie zenerowskiej D818E (stanowiący źródło napięcia wzorcowego), obwód regulacyjny
z precyzyjnym potencjometrem 10-obrotowym (
helipot) oraz wtórnik o niskiej impedancji wyjściowej, przekazujący napięcie referencyjne na wejście porównujące komparatora. Identyczny stopień wtórnikowy (wtórnik wejściowy) wyposażony w obwody zabezpie-czające przed przeciążeniem amplitudowym zastosowano w torze sygnałowym, zapewnia-jąc wymaganą symetrię obwodów wejściowych komparatora.

W stopniu komparatora wykorzystano scalony mikroukład monolityczny typu SN-72710 N w konfiguracji z dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Impulsy wyjściowe kompara-tora w konfiguracji Schmitta cechuje stałość amplitudy oraz zróżnicowanie ich długotrwa-łości i czasów narastania. Parametry te są przeto korygowane w dwu kolejnych blokach funkcjonalnych dyskryminatora: bloku formującym i uniwibratorze.

Pierwszy z wymienionych, zbudowany na bramkach obwodu scalonego SN7400N, nadaje impulsowi wyjściowemu komparatora większą stromość krawędzi, drugi natomiast zrealizowany na elementach dyskretnych (BFYP 19) dokonuje standaryzacji amplitudowo-czasowej impulsu wyjściowego. Tak uformowany impuls o amplitudzie ok. 3,5 V i czasie trwania 60 ns przekazywany jest za pośrednictwem konwencjonalnego wtórnika emitero-wego do gniazda wyjściowego dyskryminatora.

Nominalna czułość (rozdzielczość) dyskryminatora DP-21 osiąga poziom 50 mV, a zakres dyskryminacji obejmuje przedział od 100 mV do 10 V. Przypomnijmy na margi-nesie, że rozdzielczość amplitudowa jest podstawowym parametrem decydującym o przy-datności dyskryminatora do pomiarów spektrometrycznych. Stąd też w różnych technikach (lampowej oraz półprzewodnikowej) podejmowano wiele prób zmierzających do realizacji układów dyskryminatorów progowych o istotnie wyższej rozdzielczości. Literatura przed-miotu eksponuje w tym aspekcie dwa rozwiązania układowe zaproponowane przez Kandiaha; wysokoczuły dyskryminator napięciowy na lampach elektronowych [158] oraz dyskryminator impulsów prądowych na tranzystorach [159]. Wspólną ich cechą jest przewodzenie obu elementów aktywnych podstawowej struktury trygera w jego stanie spo-czynkowym w warunkach równoczesnej, sterowanej redukcji wzmocnienia pętlowego do poziomu wzbraniającego wzbudzenie procesu regeneracji (bkV<1). W obu przypadkach zadanie funktora sterującego wzmocnieniem pętlowym (bkV) pełni element nieliniowy (odpowiednio dioda próżniowa lub półprzewodnikowa). Znaczenie tych układów, uznawa-nych niegdyś za kamienie milowe rozwoju instrumentarium spektrometrii wysokiej roz-dzielczości, dawno już przebrzmiało, stąd też ograniczymy się tylko do powyższych paru słów przypomnienia odsyłając czytelnika do prac oryginalnych oraz starszych opracowań podręcznikowych [36], [160], [161].
Przykładem podobnych usiłowań na gruncie układów opartych na wykorzystaniu rozporządzalnych struktur scalonych jest zaproponowany przez Bayera dyskryminator dwukomparatorowy [162], [163]. Na rysunku 94 przedstawiono schematy dwu konfiguracji tego typu. W obu wersjach zastosowano popularny mikroukład scalony typu SN 71711. Zawiera on dwa identyczne komparatory ze sprzężonymi wyjściami. Jeden z nich (górny) stanowi zasadniczy układ porównujący, drugi natomiast (dolny) pełni funkcję pomocniczą, której finalnym efektem jest znaczące przyspieszenie narastania odpowiedzi całej struk-tury. Jak łatwo zauważyć komparator wspomagający pracuje w reżymie uniwibratora pobu-dzanego wzmocnionym przez komparator główny różnicowym sygnałem wejściowym. Generowany przezeń impuls superponuje z rozbudowującą się jeszcze odpowiedzią kom-paratora głównego w wyniku czego przełączenie jego stanu następuje przy odpowiednio niższym poziomie wymuszenia wejściowego.


Uzyskany efekt jest równoznaczny z redukcją napięcia niezrównoważenia oraz istot-nym zwiększeniem rozdzielczości. Według danych autora układu [164] zapewniał on roz-dzielczość napięciową rzędu 0.1 mV. Różnice przedstawionych na rysunku 94 wersji układowych dotyczą tylko komparatora głównego, skonfigurowanego w przypadku a) w re-żymie bez histerezy, a w przypadku b) - z histerezą.



Pobieranie 12.62 Mb.

Share with your friends:
1   ...   38   39   40   41   42   43   44   45   ...   94




©operacji.org 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna
warunków zamówienia
istotnych warunków
przedmiotu zamówienia
wyboru operacji
Specyfikacja istotnych
produktu leczniczego
oceny operacji
rozwoju lokalnego
strategii rozwoju
kierowanego przez
specyfikacja istotnych
Nazwa przedmiotu
Karta oceny
ramach działania
przez społeczno
obszary wiejskie
dofinansowanie projektu
lokalnego kierowanego
Europa inwestująca
Regulamin organizacyjny
przetargu nieograniczonego
kryteria wyboru
Kryteria wyboru
Lokalne kryteria
Zapytanie ofertowe
Informacja prasowa
nazwa produktu
Program nauczania
Instrukcja obsługi
zamówienia publicznego
Komunikat prasowy
programu operacyjnego
udzielenie zamówienia
realizacji operacji
opieki zdrowotnej
przyznanie pomocy
ramach strategii
Karta kwalifikacyjna
oceny zgodno
Specyfikacja techniczna
Instrukcja wypełniania
Wymagania edukacyjne
Regulamin konkursu
lokalnych kryteriów
strategia rozwoju
sprawozdania finansowego
ramach programu
ramach poddziałania
kryteriów wyboru
operacji przez
trybie przetargu