DE1917444C - Zahlereingangsschaltung mit zwei Eingangsklemmen und einer Angleichung der Breiten von Koinzidenz und Anti koinzidenz Zeitintervallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zählereingangsschaltung mit einem Verstärker mit zwei über ein UND-Gatter miteinander verknüpften und Impulse verschiedener Breiten aufnehmenden Eingängen, bei der auf eine von zwei Eingangsklemmen Zählimpulse gegeben werden und die andere Eingangsklemme als Toreingang oder als zweiter mit impulsen gleicher Breite beaufschlagter Zählereingang für Koinzidenz- oder Antikoinzidenzzählungen verwendet wird.

Es ist ein Koinzidenzgatter bekannt, das ein Verknüpfungsglied mit drei Eingängen aufweist. Einer der 1 ngänge ist ein Kondensatoreingang. Der Kondensator liegt dabei nicht in Serie mit einem normalen Diodeneingang eines UND-Gatters und kann deshalb auch nicht die Funktion eines Impulsformers für diesen Piodeneingang ausüben. Die Dioden der beiden anderen Eingänge des VefknüpfungSgliedes sind Bestandteile des UND-Gatters und dienen nicht als dem UND-Gatter vorgeschaltete Schaltelemente, die von anderen als den Eingangssignalen des UND-Gatters betätigt werden.

Es ist außerdem ein steuerbarer Veiriegclungsschalter bekannt, der irn wesentlichen aus ;:wei parallel geschalteten UND-Gattern besieht, deren Ausgänge gemeinsam ein ODF.R-Gattcr beaufschlagen. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters dient einerseits al\ Nutzsignal, andererseits ist es über eine Rückkopplungschleifc an einen der Eingänge: eines der UND-Gatter, zurückgeführt. Diese Schaltung kann nicht die Aufgabe erfüllen unterschiedliche Koinzideru- bzw. Antikoinzidenzintervalle einander anzugleichen. Es ist außerdem ein Sicherheits-UND-Gatter bekannl, bei dem ein Verstärker, dem Ausgangszählimpulse entnommen werden können, zwei über ein UND-Gattei miteinander verknüpfte Eingänge aufweist. Diese Eingänge können auch Impulse verschiedener Breite verarbeiten. Dem Bekannten ist

ίο jedoch kein Hinweis darauf zu entnehmen, wie bei Vorliegen von Impulsen gleicher Breite diese in Impulse unterschiedlicher Breite umgewandelt werden sollen, außerdem ist über den Zweck einer solchen Maßnahme diesem Stand der Technik nichts zu entnehmen.

Wie an anderer Stelle bereits beschrieben, gibt es Zählereingangsschaltungen für 100-MHz-Zähler, bei denen ein zusätzlicher Eingang vorgesehen ist, der gleiche Bandbreite und Empfindlichkeit wie der eigentliche Zählereingang hat und vorzugsweise als schnelles Tor benutzt werden kann.

F sind im wesentlichen zwei Fälle der Verknüpfungen von Zähl- und Torimpulsen zu unterscheiden: die Koinzidenzzähliing und die Antikoinzidenzzählung. Bei der ersteren wird ein Zählimpuls nur dann gezählt, wenn gleichzeitig ein Torimpuls auftritt, und bei der /weiten wird ein Zählimpuls nur dann nicht gezählt, wenn gleichzeitig ein forimpi.ls auftritt. Heide Rille Mild besonders für die Kernforschung anßcrordriiliih interessant.

Genaue.· betrachtet sei der wichtige Sonderfall sehr schmaler Tor- und Zählimpulse von gleicher Breite 7 und gleicher Amplitude U. die z. B. aus Normimpulsgebe;n erhältlich sind. Der Einfachheit halber wird ideale Rechteck form angenommen. Wie aus der F i g. 1 zu ersehen ist, sei der Torimpuls zeitlich festliegend, der darunter skizzierte Zählimpuls gegenüber dem ersten im zeitlichen Abstand Λ verschiebbar, etwa mittels einer Verzögerungsschaltung. Nun bedeutet Koinzidenz, daß sich die beiden Impulse mindestens zeitweise aadieren missen. Dies ist, wie unmittelbar aus der F i g. 1 zu entnehmen ist, nur für das Abtastintervall

■- T < Λ < + T

gewährleistet, welches als Koinzidenz-Intervall bezeichnet werden soll. Es hat sonv· die Breite \Λκο - 2 ■ T. Diese würde selbstverständlich nur von einem Zähler voll ausgenutzt, der beliebig schmale Eingangssignale verarbeiten kann, da die Breite des Summenimpulses, der durch Superposition von Zäh!- und Torimpuls entsteht, zwischen den Werten Null und T variiert. Für denselben idealen Zähle, vürde sich demgegenüber eine Breite des Antikoinzidenz-Intervalles ΛΑAKo ~ O ergeben. Um dies zu vc-stehen, sei F i g. 2 betrachtet. Über dem (wieder vcrschieid-T gedachten) Zählimpuls ist diesmal die Inversion des Torimpulses von Fig. I gezeichnet worden. Nur für den Abstand A -■■■ O löschen sich bei.'c Signale völlig aus.

Zusammenfassend läßt sich somit aussagen, daß sich unter den vereinfachenden Annahmen theoretisch das extreme Verhältnis von

Λ Α im \Λ_ΛΚ0

2- T O

■Χι

für die beiden !ntcrvallbreilcn ergib!..

In der Zeitschrift »Elektronik«, Jahrgang 1965, Heft 9, S. 271 mit Bild 14, ist eine bistabile Kippschaltung beschrieben, bei der mindestens zwei Eingänge vorgesehen sind, denen beispielsweise Zählimpulse und Torimpulse zugeführt werden können. Dabei bildet ein Widerstand und eine Kapazität zusammen mit einer Diode ein UND-Glied mit einem Differenziereingang, so daß ein Zählimnuls nach seiner Differenzierung am Eingng eines UND-Gliedes liegt, in dessen zweiten Eingang ein Torimpuls angelegt werden kann. Diese bekannte Anordnung steht in keinem Zusammenhang mit einem Koinzidenz-Antikoinzidenz-Zähler.

Sind die vorstehend definierten Koinzidenz- bzw. Antikoinzidenzintervalle bei einem für Koinzidenz- und Antikoinzidenzzählungen geeigneten Zähler nicht gegenseitig angeglichen, sondern verschieden, so tritt üblicherweise Antikoinzidenz erst bei einem viel höheren Maß an zeitlicher Übereinstimmung der miteinander verglichenen Impulse als Koinzidenz auf. Dieser Umstand führt zu einer fehlerhaften Auswertung von Koinzidenz-Antikoinzidenz-Zählungen. Es liegt deshalb ein Bedürfnis vor, die KoinzidenzuniJ Antikoinzidenzintervalle gegensetig anzugleichen. Der Lösung dieser Aufgabe dient die Erfindung. Sie bezieht sich auf eine Zahlereingangsschaltung mit einem Verstärker ir.it zwei über ein UND-Gatter miteinander verknüpften und Impulse verschiedener Breite aufnehmenden Eingängen, bei der auf eine von zwei Lmgangsklemmen Zählimpulse gegeben werden und die andere Eingangsklemme als Toreingang oder als zweiler, mit Impulsen gleicher Breite beaufschlagter Zählereingang verwendet ist, und die auf die eine Eingangsklemme gegebenen Zählimpulse über eine Impulse geringerer Breite als die Zähiimpuise formende Impulsfomerstufe an einen der beiden Eingänge des UND-Gatters gegeben sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß je nach Stellung eines SchaltelementCj die Torimpulse oder Zählimpulse direkt oder die von einem Inverter erzeugten Tor- oder Zählimpulse auf den zweiten Eingang des UND-Gatters schaltbar sind, so daß bei Koinzidenz- bzw. Antikoinzid^nzzählung die normalerweise verschieden großen Koinzidenz- bzw. Antikoinzidenzintervalle angeglichen sind. Die Impulsformerstufe kann dabei ein Differenzierglied, /?C-GIied, sein, welches aus der ansteigenden oder abfallenden Flanke des Zählimpulses auf den ersten Einging einen scharfen Impuls erzeugt. Ia einer Weiterführung der Erfindung kann an die Verkni'pfungsstelle von Differenzierglied und erstem Eingang eine Diode angeschlossen sein, die entweder den jeweils aus der ansteigenden oder abfallenden Flanke abgeleiteten Impuls unterdrückt.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels mittels der F i g. 3 und 4a bis c im folgenden näher erläutert.

F i g. 3 zeigt das vereinfachte Blockschaltbild der Eingangsschaltung zu einem 100-M Hz-Zähler. Eine •technische Besonderheit dieses Zählers ist ein zusätzlicher Eingang Fl, dessen dem Eingang El nachgeschalteter Verstärker Vl die gleiche Bandbreite und Empfindlichkeit wie der dem Zählereingang EX nachgeschaürte Verstärker Vl aufweist und vorzugsweise als ichnclles Tor benutzt werden kann. Die Zählinipulse // gelangen über den Verstärker Vl an einen der Eingänge I eines als UND-Gatter wirkenden Verstärkers i J. An den zweiten Eingang 2 des Verstärkers VS können mittels eines Schaltelementes, vorzugsweise eines Schalters 5, wahlweise die Torimpulfe Tl bzw. Z/, die über den Verstärke, 2 geführt sind oder deren Inversion T3 bzw Z3 die von dem Inverter / gebildet sind, gelegt werden. Dem

Verstärker K3 ist der Zähler Z nachgeschaltet. Gelangen normale Torimpulse 77 (bzw. ZI) an den nveilen Eingang 2. so entsteht eine Ko,nzide_?z, messung, und gelangen die invertierten Tonmpi.seTr (bzw. ZI¹) an den zweiten Eingang2, so ist eine

ίο Antikoinzidenzmessung gegeben

Zwischen den Verstärker Vl des Einganges £1 und den Verstärker V3 ist eine Impulsformerstufe IF eingeschaltet, die in einfachster Weise aus einem RC-Glied besteht. In dieser Impulsformerstufe IF werden

_t5 aus den ursprünglichen Zählimpulsen Z/ der Breite T wesentlich schmalere impulse der Breite Γ abgeleitet, die erst dann dem als UND-Gatter wirkenden Verstärker V3 zugeführt werden. Für den gunstigsten Fall nahezu idealer Differentiation der Zahlimpulse //

ist das Ereebnis der Verbe· ..riingsmaßnahme unmittelbar aus den F ι g. 4a bis 4ν i'Hzulesen.

F i ο 4a /e,· Ί den /ählimpuls ZJ der Breite T über der Zeitachse? aufgetragen. Darunter abgebildet ι-; der über die Impulsformerstufe If dilferenzien.-

*₅ Impuls, wobei die Impulsformerstufe IF je einen schmalen Impuls der Breite Γ beim Anstieg und Abfall des Zahiimpulses //erzeugt. Der negative differenzierte Ziihümpuls wird unterdrückt. Dies erfolgt über eine an der Verknüpfungsstelle von Impulsformer-

stufe /Fmit dem Verstärker I 3 angebrachten Diode />. Prinzipiell könnte auch der negative Impuls/ verwendet und der positive unterdrückt werden

In I IiZ. 4b ist der zeitliche Ablauf über eine Koinzidcnzmessung betrachtet. Es ist der Torimp'.ils TI

mit der Breite 7 über der Zeitachse/ auftragen. Eine Koinzidenzmessung ist nur dann möglich, wenn der Torimpuls 77 und gleichzeitig der differenzielle Zählimpuls der Breite Γ (unterhalb des To ,impulses Tl wiederum über der Zeitachsc / aufgetragen), /usammentreffen. Dies ist aber in dem Zeitraum νο,ι

_ ^T - 7" bis ^T i Γ

-ι ■)

der Fall.

F i g. 4c zeigt den Fall einer Antikomziden/-messung. Über der Zeitachse I ist der invertierte Torinipuls 77' der Breite T aufgetragen. Eine Antikoinzidenzmessung ist wiederum nur dann möglich, wenn der differenzierte Zählimpuls der Breite 7" vollkommen vom invertierten Torimpuls Tl' ausgelöscht ist. Dies gilt nur für den Zeitraum

T T

- · - + 7" bis I-2 2

T.

Aus den F i g. 4a bis 4c ist zu ersehen, daß durch das Zwischenschalten der Impulsformerstufe IF zwischen Verstärker V3 und Verstärker VX die Zeiträume für Koinzidenz- und Ant^:koinzidenzmessungen nahezu gleich werden, wenn nur die Breiter' des differenzierten Zählimpulses Z/ möglichst klein ist.

Gegenüber dem eingangs theoretisch ermittelten Verhältnis des Koinzidenzintervalls . I/l κ< > zum Anlikoinzidenzintervall \A.\ko zu oo ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in diesem Beispiel ein Verhältnis von 2: 1. Dabei sind Impulse von 5 nsec Breite und 1 nsec Anstiegs- und Abfallszeit benutzt worden. Die Impulsfolgefrequenzwar 100Λ/ΙI

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zählereingangsschaltung mit einem Verstärker mit zwei über ein UND-Gatter miteinander verknüpften und Impulse verschiedener Breite aufnehmenden Eingängen, bei d^r auf eine von zwei Eingangsklemmen Zä'nümpulse gegeben werden und die andere Eingangsklemme ais Toreingang oder als zweiter, mit Impulsen gleicher Breite beaufschlagter Zählereingang verwendet ist, und die auf die eine Eingangsklemme gegebenen Zählimpulse über eine Impulse geringerer Breite als die Zählimpulse formende Impulsformerstufe an einen der beiden Eingänge des UND-Gatters gegeben sind, dadurchgekennzeichnet, daß je nach Stellung eines Schaltelementes die Torimpiiis: (7"/) oder Zählimpulse (ZI) direkt oder die von einem Inverter (/) erzeugten Tor- oder Zählimpulse (7"/' bzw. Zf) auf den zweiten Eingang (2) des UND-Gatters schaltbar sind, so daß bei Koinzidenz- bzw. Antikoinzidenzzählung die normalerweise verschieden groPen Koinzidenz- bzw. Antikoinzidenzinlerva.le angeglichen sind.

2. Zählereingangsschaluing nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal* die Impulsformerslufe (//·") ein Differenzicrglicd (RC-Ghcd) ist.

3. Zählrreingangsschaltung nach Anspruch I und 2, dauurch gekennzeichnet, daß an die Verknüpfungsstelle vo.i Djfi.renzierglied und Lingang (I) des UND-Gatters eine Diode (O) angeschlossen ist, die cntwede den jeweils aus der ansteigenden oder abfallenden Flanke eines Eingangsimpulses des Differenziergliedes abgeleiteten Impuls unterdrückt.