Wydział Fizyki I Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza



Pobieranie 12.62 Mb.
Strona90/94
Data27.10.2017
Rozmiar12.62 Mb.
1   ...   86   87   88   89   90   91   92   93   94
n i .

Na kanwie ogólnej koncepcji układów zerocrossingowych opracowano wiele roz-wiązań zorientowanych na konkretne ich zastosowania. Ciekawym przykładem w tym względzie jest układ P. Sperra i i. [336] dedykowany do dyskryminacji tła gamma w po-miarach czasu przelotu neutronów. Podstawowa jego struktura wywodzi się z techniki Leading Edge/Crossover. Schemat blokowy tego układu pokazuje rysunek 219. Posłużymy się nim w opisie funkcjonalnym wyjaśniającym zasadę działania układu.


Dodatni impuls wejściowy kierowany jest do dwóch równoległych gałęzi formujących. W gałęzi górnej pobudza on dyskryminator stałofrakcyjny (CFD) generujący w odpo-wiedzi, przywiązany do współrzędnej czasowej początku impulsu wejściowego, impuls strobujący. Zostaje on opóźniony w kolejnym bloku funkcjonalnym tej gałęzi (MWD) o czas podyktowany wartością współrzędnej przejścia przez zero impulsu bipolarnego, formo-wanego współbieżnie w gałęzi dolnej. Ten komplementarny proces przebiega w układzie dwóch bloków wzmacniających: wzmacniacza kształtującego (F) typu RC-FA 32) oraz kas-kady wzmacniaczy-ograniczników (L). Przyjęty sposób formowania sygnału bipolarnego, oparty na użyciu filtrów rezystorowo-pojemnościowych zapewnia prostotę realizacyjną


a stowarzyszony zespół wzmacniaczy-ograniczników pozwala uzyskać pożądaną, dużą szybkość jego przejścia przez zero.

Odwołajmy się w tym miejscu do rozdziału 3.3.1.3 dotyczącego metody konwencjo-nalnego przejścia przez zero i skorygujmy podaną tam formułę (196) zakładając pomi-jalną wartość stałej czasowej czwórnika całkującego.

________________________________________________________

32) skrótowe oznaczenia całkującego filtru pasywnego (RC) i różniczkującego filtru aktywnego (FA)

W takiej konwencji przybiera ona postać



(332)
gdzie i oraz dif oznaczają odpowiednio stałą czasową zaniku scyntylacji oraz stałą czaso-wą obwodu różniczkującego, zaś VAmax amplitudę impulsu napięciowego na rezystancji obciążenia fotopowielacza. Moment przejścia przez zero określa wówczas wyrażenie
(333)
W konsekwencji szybkość przejścia przez zero wyznaczona jest zależnością
(334)
Odzwierciedla ona oczywiste uzależnienie szybkości przejścia przez zero formowa-nego impulsu bipolarnego od jego amplitudy, sugerując zarazem celowość jej amplifikacji ex post, jak to właśnie uczyniono w omawianej konfiguracji. Łączny skutek wzmocnienia (103) i obustronnego ograniczenia sygnałów bipolarnych ilustruje poglądowo rysunek 220 ukazujący zmodyfikowane w ten sposób ich przebiegi ( i n). Uwidoczniono na nim również opóźniony przebieg stowarzyszonego impulsu strobującego (str).

W przypadku wzajemnego przekrycia impulsów wyjściowych obu gałęzi, tj. równo-czesnego osiągnięcia poziomu (L), wymuszona zostaje zmiana poziomu logicznego na wyjściu bramki selekcjonującej (G), a w efekcie zostaje uformowany impuls identy-fikujący, przekazywany za pośrednictwem bloku (PF) na zaciski wyjściowe układu.


Układ zrealizowano praktycznie w mieszanej technice stosującej elementy dyskretne oraz struktury scalone. Rysunek 221 przedstawia schemat jądra układu, wyróżniony ramką na podanym uprzednio jego schemacie blokowym (rys. 219). Zachowano w nim (przyjęte przez autorów) symbole graficzne elementów według norm zachodnioeuropejskich. Górna jego część reprezentuje blok kształtująco-opóźniający (MWD) wykonany (z wyjątkiem tran-zystorowego stopnia interfejsującego) na szybkich bramkach logicznych MECL. Tworzą one zespół sekwencyjnych i kombinacyjnych ogniw funkcjonalnych.


W pierwszym z nich - uniwibratorze (2, 3, 4, 5, Rop) - następuje restandaryzacja impul-su odbieranego z dyskryminatora stałofrakcyjnego [337], ustalająca (Rop) jego czas trwania na wartości równej wymaganemu opóźnieniu. Kolejna operacja w procesie formowania im-pulsu wyjściowego tej gałęzi przebiega z udziałem komplementarnej pary impulsów uni-wibratora, przy czym impuls ujemny zostaje uprzednio opóźniony w prostym obwodzie całkującym RD-CD. Ich kombinacja w bramce NOR (6) daje w efekcie wypadkowy impuls


o szerokości podyktowanej stałą czasową RDCD i założonym opóźnieniu. Po zinwertowaniu w bramce (7) jest on podany na wejścia bramek selekcjonujących (10,11).

Na drugie ich wejścia przekazywany jest sygnał uzyskany w efekcie wzmacniania z o-graniczeniem amplitudy, uformowanego w przedwzmacniaczu kształtującym, impulsu bi-polarnego. Służący temu celowi układ kondycjonera składa się z kaskady trzech szybkich, różnicowych wzmacniaczy scalonych typu MC 1065, pracujący w reżymie single ended input - differential output. Zapewnia on bardzo dużą stromość odpowiedzi w okolicy przej-ścia przez zero, sprowadzając czas przełączania skrajnych jej poziomów (na obu komple-mentarnych wyjściach wzmacniacza) do wartości ok. 4 ns.


Koincydencja niskich poziomów (L) na wyjściach obu gałęzi skutkuje zmianą stanu na wyjściu bramek (10 i 11) na czas wzajemnego przekrycia impulsów, czyli uformowaniem impulsu identyfikującego. Jest on przekazywany na wyjście układu PSD za pośrednictwem stopni przełączających (12 i 13) oraz odpowiednich translatorów poziomów logicznych. Gałąź kondycjonowania sygnału bipolarnego można formalnie traktować jako układ dwóch równoległych torów: podstawowego (via 11 i 13) oraz pomocniczego (via 12 i 14). Warunki normalnej pracy układu jako dyskryminatora PSD zapewnia tor pierwszy, drugi natomiast wykorzystywany jest przy regulacji układu.
Jednym z czynników wpływających na rozdzielczość metody zerocrossingowej jest szybkość działania detektora przejścia przez zero. Uzasadnionymi wydają się więc próby wykorzystania w tym stopniu diod tunelowych. Rysunek 222 przedstawia skrócony sche-mat tego rodzaju rozwiązania [338].

Dioda tunelowa pracuje tu w najprostszej konfiguracji przerzutnika. Jest ona wstępnie spolaryzowana prądem o wartości przewyższającej nieco wartość prądu piku Ip, lokującym spoczynkowy punkt jej pracy w strefie wysokich stanów napięciowych.



Uformowany w sieci elementów pasywnych (C­2,R2,1,R2,R3) prądowy impuls bipolar-ny swym podstawowym, ujemnym lobem, przełącza diodę DT (via T1) w alternatywny, nis-ki stan napięciowy na czas dzielący jego początek od momentu przejścia przez zero. W ten sposób zostaje utworzony standaryzowany w amplitudzie impuls o szerokości znamionu-jącej rodzaj promieniowania. Po dodatkowym wzmocnieniu (T2,T3) jest on wykorzystany do kluczowania źródła prądowego (T5) w prostym stopniu konwersji czas-amplituda (T4,T5,CA ). Atrybut nośnika informacji o rodzaju promieniowania zostaje przeniesiony
w konsekwencji na amplitudę formowanego w tym obwodzie sygnału. Pełny układ zawiera nadto, pominięty na schemacie, wzmacniacz wyjściowy. Jest on wyposażony w dodatkowy obwód formowania na linii opóźniającej mający na celu zmniejszenia prawdopodobieństwa spiętrzeń.
Bardziej zaawansowany układ PSD z diodami tunelowymi oparty na klasycznej konfi-guracji leading edge - crossover ilustruje rysunek 223 [339] przedstawiający schemat blo-kowy tego rozwiązania. Struktury obu torów formowania sygnałów identyfikacyjnych (A)
i (B) nie odbiegają od ich pierwowzorów. Innowację stanowią tylko bloki funkcjonalne de-
tektora przejścia przez zero (w gałęzi A) oraz dyskryminatora „na czole” (w gałęzi B) oparte na wykorzystaniu diod tunelowych. Praca obu tych bloków jest kontrolowana przez dodatkową gałąź (C), której zasadniczym członem jest dyskryminator amplitudy (DP) - wykonany również na diodzie tunelowej. Działaniem swym uaktywnia on uniwibratory
w pozostałych gałęziach dopiero po przekroczeniu przez impulsy wejściowe jego poziomu progowego. Przez ustawienie tego poziomu dostatecznie wysoko ponad poziomem szumów chroni się układ przed fałszywymi pobudzeniami szumowymi.

Z racji swej funkcji pomocniczej dyskryminatory te określane są mianem wspoma-gających, promujących lub uczulających. W terminologii angielskiej używane są natomiast nazwy: arming discriminator oraz priming discriminator


Postęp w dziedzinie syntezy scalonych struktur analogowych i cyfrowych znalazł rów-nież odbicie w nowszych opracowaniach układów PSD. Istotną nowość stanowiło w tym względzie zastosowanie analogowo-cyfrowych konwerterów całkujących QDC (charge to digital converter) [340]-[343]. Na tej bazie zrodziła się koncepcja alternatywnej w sto-sunku do metody porównywania ładunków nowej jej wersji opartej na pomiarze globalnego ładunku i nadprogowej szerokości niosącego go impulsu [343].

Z nowszych rozwiązań godnym odnotowania jest układ dyskryminatora n / γ opra-cowany w Instytucie Problemów Jądrowych w Świerku [344] dla potrzeb diagnostycznych eksperymentów fizyki plazmy. Stanowi on wysoce zaawansowaną wersję zerocrossingową zrealizowaną w mieszanej technice półprzewodnikowej. Układ wyposażono w szereg obwodów usprawniających jak: stabilizujące jego pracę - pętle ujemnego sprzężenia zwrot-nego, oraz obwody kompensacji piedestału i odrzucania spiętrzeń. Dzięki tym środkom uzyskano małą wrażliwość na przeciążenie częstotliwościawe i zmiany temperatury, jak również poprawę separacji n/γ w zakresie dużej szybkości zliczeń.


Wspomnieć choćby wypada również opracowanie grupy włoskiej [345] oodzwiercie-dlające trend rozwojowy układów elektroniki jądrowej w ogólności. Zdaniem jego autorów stanowi ono ewolucję układu Sperra i i. [336] zrealizowaną całkowicie na obwodach sca-lonych.
Pożytecznymi dla czytelnika mogą okazać się artykuły przeglądowe dotyczące zarówno układów dyskryminatorów PSD jak i scyntylatorów. W tej intencji odsyłamy czytelnika do publikacji R.B. Owena [326], B. Machaja [346] oraz W.G. Browczenki [347]


Pobieranie 12.62 Mb.

Share with your friends:
1   ...   86   87   88   89   90   91   92   93   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