DE2203963A1

DE2203963A1 - Elektrische Signal-Schaltungsanordnung, insbesondere zum Formen von Signalen

Info

Publication number: DE2203963A1
Application number: DE19722203963
Authority: DE
Inventors: Graham Abingdon Berkshire White (Großbritannien)
Original assignee: UK Atomic Energy Authority
Current assignee: UK Atomic Energy Authority
Priority date: 1971-02-05
Filing date: 1972-01-28
Publication date: 1972-08-17
Also published as: NL174991B; DE2203963B2; JPS5710390B1; IT949015B; NL7201372A; NL174991C; FR2125089A5; GB1359883A; DE2203963C3; US3792255A

Description

PATENTANWALT Telefon: (0271)32409

DIPL-ING. ERICH SCHUBERT τ·^™,^,

Posfsdieckkonten:

Köln 100931, Essen 20362

Bankkonten; Abs.: Patentanwalt Dipl.-Ing. SCHUBERT, 59 Siegen, Eiserner Straße 227 Deutsche Bank AG., Postfach 462 Filialen Siegen u. Oberhausen (RhW j

72 011 Kü/Schm 26. Jan. 1972

United Kingdom Atomic Energy Authority, 11, Charles II Street,

London, S.Wd, England

Für diese Anmeldung wird die Priorität aus der britischen Patentanmeldung Nr. 4078/71 vom 5. Februar 1971 beansprucht.

Elektrische' Signal-Schaltungsanordnung, insbesondere zum Formen von Signalen.

Background der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schaltungsanordnungen und betrifft insbesondere elektrische Signal-Aufbereitungseinrichtungen, die beispielsweise für die Aufbereitung bzw. Verarbeitung der Ausgänge eines Nuklearteilchendetektors verwendet werden können.

Bei vielen Anwendungsfällen müssen Eingangssignale durch entsprechende Formerschaltungen, wie beispielsweise eine Differenzierschaltung, geformt werden. In einigen Anwendungsfällen können die zu formenden Eingangssignale eine veränderliche

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Anstiegszeit haben, und Probleme können dann auftauchen, wenn solche Signale unmittelbar der Signalformereinrichtung zugeführt werden.

In der US-PS 3 148 353 ist eine Einrichtung beschrieben, bei welcher ein Impulshöhenanalysator mit einem Eingangstor ausgestattet ist, durch welches zu analysierende Eingangssignale hindurchgehen. Nachdem ein zu analysierender Impuls dieses Tor passiert hat, schließt das Tor für eine Zeitdauer, die der für die Analyse erforderlichen Zeit entspricht, und blockiert auf diese Weise weitere Eingangssignale, die zu diener Zeit erscheinen. Es ist offensichtlich, daß eine solche Einrichtung das oben angesprochene Problem der variablen Anstieguzeiten nicht löst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte elektrische Signal-Aufbereitungseinrichtung zu schaffen.

insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, eine verbesserte elektrische Signal-Aufbereitungseinrichtung für das Formen von Signalen mit variablen Anstiegszeiten zu schaffen.

Noch spezieller soll durch die Erfindung eine elu Signal-Aufbereitungseinrichtung zum Formen von variable Anstiegcaeiten aufweisenden Signalen geschaffen werden, die dureu einen Nuklearteilchendetektor mit einer variablen Sammlungszeit erzeugt werden.

Kurzzusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird eine elektrische Signal-Aufbereitungseinrichtung geschaffen, die sich zusammensetzt aus einer Signalformereinrichtung, aus einer Eingangseinrichtung zum Empfangen von Eingangssignalen, die geformt werden sollen, sowie aus einer

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Steuereinrichtung, die mit der Eingangs einrichtung so verbunüs.u ist, daß sie auf Eingangssignale, die geformt werden sollen, anspricht und deren Übermittlung nach dem Eingang der Signalformereinrichtung steuert, derart, daß die Übermittlung jedes Eingangesignals nach der Signalformereinrichtung für eine Zeitspanne unterbunden wird, die ausreicht, um dem Signal die Möglichkeit zu geben, einen Maximalwert zu erreichen.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen und Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

Eine elektrische Signal-Aufbereitungseinrichtung gemäß der Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung, die so geschaltet ist, daß sie den Ausgang eines Iiuklearte ziehende te'ktors empfängt, während

Pig. 2 Wellenformen veranschaulicht, die in der Schaltung der Fig. 1 auftreten.

Die zu beschreibende Signal-Aufbereitungseinrichtung 10 ist in einer solchen Schaltung dargestellt, wie sie auf den Ausgang eines Nuklearteilchendetektors 12 anspricht, der beispielsweise vom Typ eines Halbleiterdetektors oder auch beispielsweise ein Proportionalzähler sein kann. Der Detektor erzeugt eine Ausgangsladung in Ansprecherwiderung auf die Ermittlung des Nuklearteilchens oder der Strahlung, und diese Aufladung wird in einer reinen Integrierschaltung 14 integriert, die einen Betriebsverstärker bzw. Leistungsverstärker 16 mit einem angeschalteten Integrator-Kondensator 18 aufweist, wobei letzterem ein V/iderstand 20 mit hohem Widerstandswert parallelgeschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 16 wird der Eingangsklemme 22 der Aufbereitungseinrichtung 10 zugeführt.

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Die Eingangsklemme 22 der Einrichtung 10 ist direkt mit einer Diskriminator- oder Pegeldetektorschaltung 24 verbunden und liegt über eine Verzögerungsleitung 26 am Eingang eines Verstärkers 28. Der Ausgang des Verstärkers 28 wird über einen elektronischen Schalter 30 einer Impulsformerschaltung 32 zugeführt, die mit dem Eingang eines Verstärkers 36 verbunden ist.

Der Schalter 30 wird durch eine monostabile Schaltung 38 gesteuert, die auf den Ausgang der Diskriminatorschaltung 24 anspricht.

Im Betrieb wird die durch den Deläctor 12 als Folge der Ermittlung jedes Nuklearteilchens erzeugte Ladung durch den Integrator 14 integriert, der eine Reihe von Ausgangs-Impulsformen des in Fig. 2A dargestellten Typs erzeugt, wobei jede Wellenform der Ermittlung eines Nuklearteilchens entspricht. Der Betrieb des Nuklearteilchendetektors 12 ist so, daß die Zeit, die er braucht, um die durch die Ermittlung jedes Teilchens erzeugte Ladung zu sammeln, sich entsprechend der Lage des Wechselwirkungspunktes des Teilchens innerhalb des Detektors ändert. Die Anstiegszeit der Wellenform, welche durch den Integrator 14 für jedes ermittelte Teilchen erzeugt wird, ist abhängig von der Sammlungszeit für dieses Teilchen im Detektor 12, und wie in Pig. 2A dargestellt, können beträchtliche Änderungen in der Anstiegszeit auftreten. Die Stärke, bis zu welcher die Ausgangswellenformen vom Integrator 14 ansteigen, ist abhängig von den Energien der ermittelten Teilchen.

Die Wellenformen vom Integrator 14 werden wiederum der Einrichtung 10 über den Anschluß bzw. die Klemme 22 zugeführt. Der Beginn jeder Wellenform wird durch die Diskriminatorschaltung 24 ermittelt, die sofort die monostabile Schaltung 38 triggert.

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Ist letztere getriggert, dann öffnet sie sofort den Schalter 30 (d.h.«, trennt den Anschluß 29 vom Anschluß 31) und hält den Schalter für die Länge seiner Zeitdauer (T) geöffnet, wie sie in der Wellenform der Pig. 2B dargestellt ist, die den Zustand des Schalters 30 andeutet.

Nach einer kurzen Zeitverzögerung t, die durch die Verzögerungsleitung 26 festgelegt ist, wird jede Eingang^wellenform dem Verstärker 28 zugeführt, dessen Ausgang in Pig. 2C dargestellt ist.

Am Ende der Zeitdauer T der monostabilen Schaltung 38 wird der Schalter 30 geschlossen, und der Ausgang des Verstärkers 28 wird sofort der Formerschaltung 32 zugeführt_o Fig. 2D zeigt die Wellenform am Anschluß 31» d.h. die der Schaltung 32 zugeführte Wellenform.

Die Formersehaltung 32 veranlaßt den Verstärker 36, eine Folge von geformten Impulsen zu erzeugen, die in Fig. 2E dargestellt sind, und zwar einen für jedes ermittelte Nuklearteilchen, wobei die Amplitude jedes solchen Impulses von der Energie des Teilchens abhängig ist.

Aus Fig. 2D ist ersichtlich, daß die Zeitspanne T der monostabilen Schaltung 38 so ist, daß der Schalter 30 jedesmal für eine ausreichende Zeitdauer offengehalten wird, um sicherzustellen, daß der Ausgang des Verstärkers 28 seinen Spitzenpegel erreicht hat. In Wirklichkeit ist die Zeitspanne T der monostabilen Schaltung 38 so vorgewählt, daß sie etwas größer ist als die zu erwartende längste Sammlungszeit für irgendein Teilchen, welches durch den Detektor 12 ermittelt wird, und dadurch wird sichergestellt, daß der Ausgang des Verstärkers 28 immer

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nur dann der Formerschaltung 32 zugeführt wird, wenn er die maximale Amplitude erreicht hat. Dadurch wird gewährleistet, daß Veränderungen in der Sammlungszeit, die konsequente Änderungen der Anstiegszeit des Ausgangs vom Integrator 14 und des verstärkten Ausgangs vom Verstärker 28 erzeugen, die Ausgangsamplitude der Formerschaltung 32 nicht ernsthaft beeinträchtigen können. Wäre der Ausgang vom Verstärker 28 kontinuierlich mit der Formerschaltung 32 verbunden, dann würde sich die Ausgangsamplitude in Abhängigkeit von der Anstiegszeit der Wellenflanke verändern, und die Ausgänge vom Verstärker 36 wurden insofern ungenau sein, als sie nicht nur von der Energie der ermittelten Teilchen, sondern auch von der Sammlungszeit, die für jedes Teilchen applikabel wäre abhängig sein würde.

Die Verzögerungsleitung 26 ist vorgesehen, um sicherzustellen, daß der Schalter 30 durch den Diskriminator 24 und die monostabile Schaltung 38 geöffnet wird, bevor das verstärkte Signal am Anschluß 29 erscheint.

Der Schalter 30 kann einen bipolaren Transistor oder einen Feldeffekttransistor aufweisen.

Wenn auch die Signal-Aufbereitungseinrichtung 10 so dargestellt und beschrieben wurde, daß sie die Ausgänge eines Nuklearteilchendetektors aufbereitet bzw. verarbeitet, so kann sie doch auch für andere Anwendungsfälle verwendet werden, wo variable Anstiegszeiten zu erwarten sind.

Die Signalformerschaltung 32 könnte Differenzier- und Integrierschaltungen aufweisen, die durch einen Hffer bzw. eine Pufferstufe voneinander getrennt sind.

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Die Erfindung betrifft auch Abänderungen der im beiliegenden Patentanspruch 1 umrissenen Ausführungsform und bezieht sich vor allem auch auf sämtliche Erfindungsmerkmale, die im einzelnen — oder in. Kombination — in der gesamten Beschreibung und Zeichnung offenbart sind.

Patentansprüche

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Claims

- 8 72 011 Kü/Schm 26.Jan. 1972 Patentansprüche

1. Elektrische Signal-Aufbereitungseinrichtung, gekennzeichnet . durch eine Signalformereinrichtung und eine Steuereinrichtung, die auf Eingangssignale, welche geformt werden sollen, anspricht und deren Übermittlung nach dem Eingang der Formereinrichtung steuert, derart, daß die Übermittlung jedes Eingangsimpulses nach der Signal-Pormereinrichtung für eine Zeitdauer unterbunden wird, die ausreicht, um dem Signal die Möglichkeit zu geben, einen Maximalwert zu erreichen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine Diskriminatoreinrrichtung, welche jedes Eingangssignal empfängt, eine Zeitgeberainrichtung, die getriggert wird, wenn die Diskriminatoreinriohbung den Beginn jedes Eingangs impuls es feststellt, sowie eine Schaltereinrichtung aufweist, welche jedes Eingangssignal empfängt und dessen Übermittlung nach der Signalformereinrichtung steuert, wobei die Schaltereinrichtung durch die Zeitgebereinriehtung gesteuert wird., dsrart, daß die Schaltereinrichtung jedes Eingangssignal von der Signalformereinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer blockiert und dann das Signal nach der Signalformereinrichtung übermittelt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zeitgebereinriehtung eine monostabile Schaltung aufweist.

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4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungseinrichtung vorgesehen ist, die sicherstellt, daß jedes Eingangssignal nach der Diskriminatoreinrichtung übermittelt wird, bevor es der Schaltereinrichtung zugeführt wird.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltereinrichtung einen elektronischen Schalter aufweist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalformereinrichtung eine Differenzierschaltung und eine Integrierschaltung aufweist, die durch einen Puffer bzw. eine Pufferstufe getrennt sind«

7. Signal-Aufbereitungseinrichtung zum Formen der Signale, die durch einen Nuklearteilchendetektor mit einer variablen Sammlungszeit erzeugt werden, gekennzeichnet durch eine Signalformereinrichtung, durch einen elektronischen Schalter, der mit der Signalformereinrichtung zur Steuerung der Übermittlung jedes Signals nach dieser verbunden ist, welches durch den Nuklearteilchendetektor erzeugt wird, sowie durch eine Steuereinrichtung, die auf jedes Signal vom Detektor anspricht und die Schaltereinrichtung veranlaßt, die Übermittlung jedes Signals nach der Signalformereinrichtung für eine vorbestimmte Zeitdauer zu blockieren, die länger als die größte Sammlungszeit des Detektors ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine -Uiskriminatorschaltung aufweist, die auf den Beginn jedes Eingangssignals anspricht, um eine monostabile Schaltung in ihren instabilen Zustand zu triggern, wobei die monostabile Schaltung den Schalter für die Zeitdauer der monostabilen Schaltung in seinem blockierenden Zustand hält.

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