SU1374159A1

SU1374159A1 - Device for monitoring signals of photomultiplier tube

Info

Publication number: SU1374159A1
Application number: SU864112275A
Authority: SU
Inventors: Владимир Григорьевич Бровченко; Анатолий Михайлович Кириченко; Михаил Михайлович Цыганков
Original assignee: Предприятие П/Я А-1758
Priority date: 1986-06-23
Filing date: 1986-06-23
Publication date: 1988-02-15

Abstract

Изобретение относитс к дерной электронике и может быть использовано при исследовании материалов с помощью оптических средств, в частности дл диагностики плазмы по томсоновскому рассе нию. Цель изобретени - повышение точности регистрации при одновременном упрощении устройства. Применена нова функциональна и схемна организаци устройства в которой интегрирование импульсов, поступающих с фотоэлектронного умножител , производитс непосредственно в предусилителе, причем плоска вершина и спад выходного импульса преду- силител формируютс специальным ча- стотозависимым элементом, включенным в О.С, усилител . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. 1 з.п. ф-лы. (ЛThe invention relates to nuclear electronics and can be used in the study of materials using optical means, in particular for the diagnosis of Thomson scattering plasma. The purpose of the invention is to improve the registration accuracy while simplifying the device. A new functional and circuit organization of the device is used in which the integration of pulses from the photomultiplier is performed directly in the preamplifier, with the flat top and the decay of the preamplifier's output pulse formed by a special frequency-dependent element included in the O.C. 1 hp f-ly, 2 ill. 1 hp f-ly. (L

Description

соwith

слcl

соwith

11eleven

Изобретение относитс к дерной электронике и может быть использовано при исследовании материалов с помощью оптических средств, в частности дл диагностики плазмы по томсонов- скому рассе нию.The invention relates to nuclear electronics and can be used in the study of materials using optical means, in particular for plasma Thomson scattering diagnostics.

Цель изобретени - повьппение точности регистрации и упрощение устрой ства. The purpose of the invention is to improve the registration accuracy and simplify the device.

Включение конденсатора в канал отрицательной обратной св зи пред- усилител позволило интегрировать импульсы с выхода фотоэлектронного умножител непосредственно в преду- силителе. Частотозависимый элемент, включенный параллельно конденсатору4 формирует плоскую вершину и спад выходного импульса предусилител . Длительность плоской вершины выходного импульса предусилител , определ ема параметрами частотозависимого элемента , должна превьш1ать длительность управл ющего импульса, формируемого одновибратором. Посто нна времени спада плоской вершины выходного импульса предусилител определ етс емкостью конденсатора и параметрами частотозависимого элемента. Таким образом , использование частотозависимо- го элемента, восстанавливающего нулевую линию на выходе предусилител , дает возможность обойтись без электронного ключа, который служит дл той же цели в активном интеграторе из- вестного устройства. Это уменьшает емкость конденсатора. Уменьшение емкости конденсатора, включенного в канал отрицательной обратной св зи предусилител , а также непосредственнов подключение конденсатора и входа, предусилител к выходу фотоэлектронного умножител позвол ет существенно увеличить чувствительность преду-1 силител . Это дает возможность исключить широкополосный входной усилитель что упрощает входную часть данного устройства.The inclusion of a capacitor in the negative feedback channel of the preamplifier allowed the pulses to be integrated from the photomultiplier output directly into the preamplifier. The frequency-dependent element connected in parallel to the capacitor4 forms a flat top and the preamplifier output pulse decay. The duration of the flat top of the output pulse of the preamplifier, determined by the parameters of the frequency-dependent element, should exceed the duration of the control pulse generated by the one-oscillator. The constant decay time of the flat top of the output pulse of the preamplifier is determined by the capacitance of the capacitor and the parameters of the frequency-dependent element. Thus, the use of a frequency-dependent element that restores the zero line at the output of the preamplifier makes it possible to dispense with an electronic key that serves the same purpose in the active integrator of a known device. This reduces the capacitance of the capacitor. A decrease in the capacitor capacitance included in the negative feedback channel of the preamplifier, as well as the direct connection of the capacitor and the input preamplifier to the output of the photomultiplier tube, allows a significant increase in the sensitivity of the pre-1 silicon. This makes it possible to eliminate the wideband input amplifier which simplifies the input part of this device.

Нормально замкнутый первый электронный ключ, включенньй после первого разделительного конденсатора, одновременно выполн ет функции линейного пропускател сигналов и восстановител посто нной составл ющей. Введение этого ключа упрощает схему, устран ет первую составл ющую погрешности и исключает св занную с ней регулировку. Высокие требовани к напр жению смещени нул .согласующегоThe normally closed first electronic switch, switched on after the first coupling capacitor, simultaneously performs the functions of a linear transponder of signals and a constant component restorer. The introduction of this key simplifies the scheme, eliminates the first component of the error and eliminates the adjustment associated with it. High requirements to zero bias voltage.

QQ

5 0 5 0 5 JQ 5 0 5 0 5 jq

00

5five

592592

повторител напр жени не предъ вл ютс , так как за повторителем включен второй разделительный конденсатор, который вместе с вторым электроннь1м ключем выполн ет функцию зйпоминаю- щего устройства, а нормально разомкнутый второй электронный ключ - функцию восстановител нулевой составл ющей . Следовательно, введение второго разделительного конденсатора и второго электронного ключа исключает активный интегратор и третью и четвертую составл ющие погрешности и св занную с ней регулировку. Втора составл юща погрешности в пред- лагаемом устройстве значительно уменьшаетс тем, что первый и второй электронный ключи работают в противо- фазе, а следовательно, их коммутационные помехи компенсируют друг друга .A voltage repeater is not presented, since a second coupling capacitor is connected behind the repeater, which, together with the second electronic key, performs the function of a cryptographic device, and the normally open second electronic key is a function of the zero-component restorer. Therefore, the introduction of the second coupling capacitor and the second electronic key eliminates the active integrator and the third and fourth components of the error and the associated adjustment. The second component of the error in the proposed device is significantly reduced by the fact that the first and second electronic keys operate in opposite phase, and therefore their switching interference compensates each other.

На фиг. 1 приведена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, по сн ющие его работу.FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - time diagrams that show his work.

Устройство регистрации сигналов фотоэлектронных умножителей содержит соединение последовательно предуси- литель 1, разделительный конденсаторThe device for recording photomultiplier signals contains a connection in series preamplifier 1, a coupling capacitor

2, повторитель 3 напр жени , разделительный конденсатор 4, выходной усилитель 5. Выход предусилител через конденсатор 6 и частотозависимый элемент 7, соединенные между собой параллельно , соединен с инвертирующим входом предусилител 1. Электронный ключ 8 первым выводом соединен с точкой соединени разделительного кон- денсатора 2 и повторител 3, а вторым выводом - с нулевой шиной питани . Электронный ключ 9 и резистор 10 первыми выводами соединены с точкой соединени разделительного конденсатора 4 выходного усилител 5, а вторыми выводами - с нулевой шиной питани . Управл ющий вход электронного ключа 9 соединены с пр мым входом одновиб- ратора 11, инверсный выход которого соединен с входом элемента 12 задержки , выходом соединенного с управл ющим входом электронного ключа 8.2, a voltage follower 3, a coupling capacitor 4, an output amplifier 5. A preamplifier output is connected via a capacitor 6 and a frequency-dependent element 7 connected in parallel to the inverting input of a preamplifier 1. The electronic switch 8 is connected to the junction point of the capacitor 2 and repeater 3, and the second output is with a zero bus power. The electronic switch 9 and the resistor 10 are connected by the first pins to the connection point of the coupling capacitor 4 of the output amplifier 5, and the second pins are connected to the zero power bus. The control input of the electronic key 9 is connected to the direct input of the one-oscillator 11, the inverse output of which is connected to the input of the delay element 12, the output connected to the control input of the electronic key 8.

Частотозависимый элемент 7 содержит последовательно соединенные резисторы 13, 14 и 15, причем первый вывод резистора 13 соединен с первым выводом частотозависимого элемента, а второй вывод резистора 15 - с вторым выводом частотозависимого элемента . Первые выводы конденсаторов 16The frequency-dependent element 7 contains series-connected resistors 13, 14 and 15, with the first terminal of the resistor 13 connected to the first terminal of the frequency-dependent element, and the second terminal of the resistor 15 to the second terminal of the frequency-dependent element. First capacitor leads 16

и 17 соединены соответственно с точками соединени резисторов 13, 14 и 14, 15, а вторые выводы - с нулевой шиной питани .and 17 are connected respectively to the connection points of resistors 13, 14 and 14, 15, and the second terminals are connected to the zero power bus.

Инвертирующий вход предусилител 1 соединен с входом 18 устрдйства, выход выходного усилител 5 - с выходом 19 устройства, вход одновибра- тора 11 - с входом 20 управлени устройства .The inverting input of the preamplifier 1 is connected to the input 18 of the device, the output of the output amplifier 5 to the output 19 of the device, and the input of the one-oscillator 11 to the input 20 of the control of the device.

Устройство работает следующим образом ,The device works as follows

До момента t электронный ключ 8 замкнут и на второй обкладке разделительного конденсатора 2 (вход повторител 3 напр жени ) поддерживаетс нулевой потенциал (Uj). Электрон ный ключ 9 разомкнут и на второй обкладке разделительного конденсатора 4 (входе выходного усилител ) потенциал определ етЬ произведением суммы токов утечки конденсатора 4, разомкну- того ключа 9, входного тока усилител 5 на сопротивление резистора 10. В момент времени t на управл ющий вход 20 устройства поступает импульс отрицательной ТТЛ логики, опере- жающий вспьшку, регистрируемую фотоэлектронным умножителем.Up to the moment t, the electronic switch 8 is closed and on the second plate of the separation capacitor 2 (the input of the voltage follower 3) a zero potential (Uj) is maintained. The electronic switch 9 is open and at the second plate of the coupling capacitor 4 (the input of the output amplifier) the potential is determined by the product of the sum of the leakage currents of the capacitor 4, the open switch 9, and the input current of the amplifier 5 and the resistance of the resistor 10. At the time t to the control input The device receives a pulse of negative TTL logic, ahead of the flash, recorded by a photomultiplier.

Задержка между импульсом синхронизации и вспьшкой, регистрируемой фотоэлектронным умножителем, задаетс внешним устройством управлени . Врем задержки должно быть достаточным дп того, чтобы к моменту прихода регистрируемого импульса в устройстве за- кончились переходные процессы, св занные с коммутацией электронных ключей . Врем задержки должно быть достаточно малым дл того, чтобы с момента размыкани первого электронного ключа до момента прихода регистрируемого импульса потенциал на входе повторител практически не изменилс . Изменение потенциала на входе повторител обусловлено зар дкой первого разделительного конденсатора токами утечки конденсатора, разомкнутого электронного ключа и входным током повторител напр жени . При надлежащем выборе элементов, номинала конденсатора и в-ремени задержки это изменение потенциала пренебрежимо мало.The delay between the synchronization pulse and the flash detected by the photomultiplier is set by an external control device. The delay time should be sufficient in such a way that by the time of arrival of the recorded pulse in the device, the transients associated with the switching of the electronic keys end. The delay time must be small enough so that from the moment the first electronic key is opened until the moment when the recorded pulse arrives, the potential at the repeater input remains almost unchanged. The change in the potential at the input of the repeater is due to the charging of the first coupling capacitor by the leakage currents of the capacitor, the open electronic switch and the input current of the voltage follower. With proper choice of elements, capacitor nominal and delay time, this potential change is negligible.

00

« 5 " five

5five

О 5 Q O 5 q

5five

Claims

1. A photomultiplier signal acquisition device, containing a preamplifier, input coupled to the input bus, first and second decoupling capacitors, first electronic switch, output amplifier, output connected to the output bus, one-shot, input connected to the control bus, characterized in that , in order to increase registration accuracy

and simplify the device, a capacitor, a frequency-dependent element, a voltage follower, a second electronic switch, a resistor and a delay element are inserted in it, the capacitor and the frequency-dependent element being connected in parallel to each other and connected to the preamplifier on the one hand and the preamplifier on the other. , preamplifier, first separator “capacitor, voltage follower, second separator capacitor, output amplifier are connected in common, first conclusions of the first and second electronic switches Connected respectively to the input of the voltage follower and to the input of the output amplifier, the second terminals of the first and second electronic switches are connected to the zero power bus, the first and second terminals of the resistor are respectively connected to the input of the output amplifier and the zero power bus, the control input of the second electronic key is connected with the direct output of the one-shot, the inverse output of the one-shot is connected to the input of the gate element, the output connected to the control input of the first electronic key.

2. The device according to claim 1, characterized in that the frequency-dependent element comprises first, second, third resistors connected in series, and the first, second capacitors, the first terminal of the first resistor connected to the input of the element, the second terminal of the third resistor connected to the output of the element, the first terminals of the first and second capacitors are respectively connected

the first and second connection points of the resistors, and the second terminals of the first and second capacitors are connected to the zero power rail.

r ii1374159