Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 30.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 08.09.1975 78090 A. 83d, 11/06 MKP G04f 11/06 CZYTGLNIA Urzedu Polentowean Polskisj Hzecmc<- ti i *' Twórcy wynalazku: Wieslaw Maciszewski, Józef Kalisz Uprawniony z patentu tymczasowego: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jaroslawa Dabrowskiego, Warszawa (Polska) Uklad ekspandera czasu Przedmiotem wynalazku jest uklad ekspandera czasu umozliwiajacy pomiar krótkich odstepów czasu rzedu 100 ns z dokladnoscia pomiaru ponizej 1 ns.Przy pomiarach odstepów czasu rzedu 100 ns a zwlaszcza przy dokladnosciach ponizej 1 ns pojawiaja sie trudnosci w uzyciu stosowanej powszechnie metody pomiarowej, w której licznik elektroniczny zlicza impulsy wytworzone przez generator wzorcowy w mierzonym odstepie czasu. Trudnosci te rozwiazywane sa przez zastosowanie ukladów ekspanderów czasu wydluzajacych mierzony odstep czasu w dowolnym zalozonym stosunku liczbowym zwanym wspólczynnikiem ekspansji. Stosowane uklady ekspanderów czasu wykorzystuja zasade liniowego ladowania i rozladowania pojemnosci formujacej pradami o wartosciach, których stosunek okresla wartosc wspólczynnika ekspansji.Znane sa uklady ekspanderów czasu zawierajace pojemnosc formujaca polaczona poprzez uklad klucza pradowego z generatorem pradu rozladowania. Ponadto pojemnosc formujaca polaczona jest bezposrednio z generatorem pradu ladowania a punkt polaczenia pojemnosci z ukladem klucza pradowego i generatorem pradu ladowania polaczony jest z wejsciem ukladu separujacego wykonanego na lampie nuwistorowej, która zapewnia konieczna opornosc wejsciowa rzedu 100 M £2. Wejscie ukladu separujacego polaczone jest poprzez wzmacniacz z róznicowym ukladem progowym wytwarzajacym impuls wyjsciowy o czasie trwania ustalonym poczatkiem rozladowania i koncem ladowania pojemnosci formujacej.Stosowane w znanych ukladach ekspanderów czasu róznicowe uklady progowe, dyskryminujace bez¬ posrednio male zmiany napiecia na pojemnosci formujacej w momentach poczatku rozladowania i konca ladowania pojemnosci formujacej, powodowaly z uwagi na ograniczona czulosc ukladów progowych w zakresie wysokich czestotliwosci, zmniejszona dokladnosc pomiaru oraz ograniczona stabilnosc. Ponadto uklad ekspan¬ dera nie zapewnial pomiaru krótkich odstepów czasu z powodu szkodliwych efektów pasozytniczych wystepuja¬ cych na doprowadzeniach pojemnosci formujacej do przelacznika wyboru zakresu pomiarowego.Powazna niedogodnosc konstrukcyjna stanowil lampowy stopien separujacy wymagajacy osobnego zasila¬ nia oraz koniecznosc stabilizacji progu dyskryminacji ukladu progowego róznicowego w funkcji temperatury i czasu.Celem wynalazku jest wyeliminowanie wyzej wymienionych wad znanych ukladów ekspandera czasu.Istota wynalazku polega na tym, ze punkt polaczenia pojemnosci formujacej z kluczem pradowym oraz z generatorem pradu ladowania pojemnosci formujacej jest polaczony z anoda diody dyskryminujacej. Katoda diody dyskryminujacej jest polaczona bezposrednio z dodatnim wejsciem komparatora oraz poprzez rezystor2 78 090 z jednym biegunem dodatnim, zródla zasilania o nizszym potencjale a ujemne wejscie komparatora jest zalaczo¬ ne poprzez dzielnik oporowy, ustalajacy jednakowe napiecie polaryzacji dodatniego i ujemnego wejscia kompara¬ tora, miedzy biegun dodatni o wyzszym potencjale i drugi biegun dodatni o nizszym potencjale tego samego zródla zasilania.Ponadto uklad zawiera przelacznik wybierajacy zakres pomiarowy, którego styk ruchomy polaczony jest biegunem dodatnim o wyzszym potencjale, a styki stale polaczone sa kazdy zjedna galezia pojemnosci formuja¬ cej, która stanowi szeregowe polaczenie pojemnosci formujacej, indukcyjnosci i rezystora, przy czym punkt polaczenia pojemnosci formujacej z indukcyjnoscia jest polaczony poprzez diode na mase.Uklad ekspandera czasu w którym komparator polaczony jest z pojemnoscia formujaca poprzez diode dyskryminujaca, eliminuje dyskryminacje malych zmian napiec na pojemnosci formujacej, zapewniajac dyskryminacje duzych zmian napiecia na wejsciu komparatora przez co nastapilo polepszenie dokladnosci i stabilnosci pomiaru. Ponadto dzieki zastosowaniu galezi pojemnosci formujacej nastapilo wyeliminowanie efektów pasozytniczych na doprowadzeniach przelacznika wyboru zakresu pomiarowego do pojemnosci formuja¬ cej, co umozliwilo pomiary odstepów czasu rzedu 100 ns z dokladnoscia pomiaru ponizej 1 ns.Przedmiot wynalazku zostanie ponizej szczególowo objasniony w przykladzie pokazanym na rysunku który przedstawia schemat ideowy ukladu ekspandera czasu, zawierajacego dwie galezie formujace.Uklad ekspandera czasu zasilany jest ze zródla posiadajacego dwa rózne napiecia stale. Biegun dodatni wyzszego napiecia dolaczony jest do zacisku 8 a biegun dodatni nizszego napiecia do zacisku 11.Kazda z galezi pojemnosci formujacych ekspandera czasu sklada sie z szeregowo polaczonych rezystora 13, indukcyjnosci 12, pojemnosci 1 oraz diody 14, której anoda dolaczona jest do punktu polaczenia rezystora z indukcyjnoscia a katoda do masy. Wartosc pojemnosci formujacej 1 dla kazdej galezi jest inna i dobiera sie ja w zaleznosci od zadanego zakresu pomiaru czasu. Poszczególne galezie wlacza sie do ukladu za pomoca przelacznika 15 wybierajacego zadany zakres pomiaru. Styk ruchomy przelacznika 15 polaczony jest z zacis¬ kiem 8, a styki stale polaczone sa kazdy z rezystorem 13 innej galezi pojemnosci formujacej. Pojemnosc formujaca 1 polaczona jest z anoda diody dyskryminujacej 5, której katoda polaczona jest z dodatnim wejsciem komparatora 6. Pomiedzy katoda diody 5 i zacisk 11 wlaczony jest rezystor 7 wyrównujacy potencjaly wejsc komparatora. Wejscie ujemne komparatora 6 polaczone jest z punktem polaczen rezystorów 9 i 10 stanowiacych dzielnik napiecia wlaczony miedzy zaciski 8 i 11. Ponadto uklad zawiera, polaczone z pojemnoscia formujaca 1, generator pradu rozladowania 4 poprzez klucz pradowy 2 oraz bezposrednio generator pradu ladowania 3.W czasie trwania mierzonego odstepu czasu klucz pradowy 2 jest zamkniety i przez pojemnosc formujaca 1 plynie róznica pradów generatora pradu rozladowania 4 i generatora pradu ladowania 3 powodujaca rozladowy¬ wanie pojemnosci formujacej 1 przy czym wartosc pradu generatora rozladowania 4 jest k—krotnie wyzsza od wartosci pradu generatora ladowania 3, gdzie k — stanowi wspólczynnik ekspansji. Dioda dyskryminujaca 5 znajduje sie w stanie zatkania co powoduje zmiane stanu logicznego na wyjsciu komparatora 6 w postaci skoku napiecia. W momencie zakonczenia mierzonego odstepu czasu nastepuje otwarcie klucza pradowego 2 i odlacze¬ nie generatora pradu rozladowania 4. Jednoczesnie rozpoczyna sie proces ladowania pojemnosci formujacej 1 pradem z generatora ladowania 3, o wartosci k—krotnie mniejszej od wartosci pradu generatora 4, co powoduje odpowiednie k—krotne wydluzenie czasu ladowania w stosunku do czasu procesu rozladowania pojemnosci formujacej 1 realizowanego w mierzonym odstepie czasu. W koncowej fazie procesu ladowania gdy napiecie na pojemnosci formujacej wzrosnie do wartosci warunkujacej przejscie diody dyskryminujacej 5 w stan przewodze¬ nia, nastepuje przeplyw pradu przez diode dyskryminujaca 5 a co za tym idzie zmiane stanu logicznego komparatora 6 i wytworzenie na wyjsciu ukladu ekspandera czasu skoku napiecia stanowiacego tylne zbocze impulsu wyjsciowego. Wlaczenie diody 14 pomiedzy punkt polaczen indukcyjnosci i pojemnosci formujacej 1 a mase, wyeliminowalo calkowicie efekty pasozytnicze, powstajace na doprowadzeniach do pojemnosci 1 i umozliwilo pomiary odstepów czasu ponizej 100 ns. PL