SU378871A1

SU378871A1 - CURRENT INTEGRATOR

Info

Publication number: SU378871A1
Application number: SU1448997A
Authority: SU
Inventors: С. Саркис Институт физических исследований Арм нской ССР Е.; бИБЛИОТЕнд ДГШТШ
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1970-06-08
Publication date: 1973-04-18

Description

1one

Изобретение относитс к области аналоговой вычислительной техники.This invention relates to the field of analog computing.

Интегратор тока может быть использован в различных аналоговых схемах, в частности, в качестве устройства, выдающего импульс напр жени , пропорционального зар ду, попадающему (за некоторое врем Т) на анод фотоумножител , работающего в режиме счета фотонов. Это необходимо при линейном методе определени статистики фотоэлектронов.The current integrator can be used in various analog circuits, in particular, as a device issuing a voltage pulse proportional to the charge falling (for some time T) on the photomultiplier anode operating in the photon counting mode. This is necessary with the linear method of determining photoelectron statistics.

Известные схемы интеграторов тока, построенных на принципе накоплени зар да емкостью , имеют тот недостаток, что выходным в них вл етс напр жение на интегрирующей емкости, форма которого в интервале Т интегрировани опердел етс времеш-гым поведением интегрируемого тока в том же интервале. Полезным же сигналом вл етс мгновенное значение этого напр жени в конце интервала Т.The known current integrator circuits, built on the principle of accumulation of charge capacitance, have the disadvantage that the output voltage in them is the voltage across the integrating capacitor, the form of which in the integration interval T determines the time-course behavior of the integrated current in the same interval. The useful signal is the instantaneous value of this voltage at the end of the interval T.

Рассмотрим интегрирование однопол рвых токов. В этом случае (идеальной емкости) мгновенное напр жение в конце Т есть пиковое за этот интервал.Consider the integration of same-field currents. In this case (ideal capacity), the instantaneous voltage at the end of T is peak during this interval.

Поскольку аппаратура, следующа за интегрирующим устройством, предъ вл ет определенные требовани к спектру поступающих на его вход сигналов, непосредственно подавать напр жение с интегрирующей емкости на вход этой аппаратуры нельз , но необходимо выра2Since the equipment following the integrator imposes certain requirements on the spectrum of incoming signals at its input, it is impossible to directly apply the voltage from the integrating capacitor to the input of this equipment, but it is necessary to

ботать еще соответствующий сигнал. Этот вл ет собой самосто тельную радиотехническую задачу. Цель изобретени - создание интегрирующего устройства, выходное напр жение которого не зависит от временного поведени исследуемого тока, но зависит только от мгновенного значени напр жени на интегрирующей емкости в конце выбранного интервалаbot still a corresponding signal. This is an independent radio engineering task. The purpose of the invention is to create an integrating device, the output voltage of which does not depend on the temporal behavior of the current under test, but depends only on the instantaneous value of the voltage on the integrating capacitor at the end of the selected interval.

интегрировани .integration.

Предложенное устройство отличаетс тем, что в нем врем задающие цепочки, выполненные в виде последовательно соединенных первого диода, обмотки трансформатора и вто-.The proposed device is characterized in that in it the time of the drive chains, made in the form of serially connected first diode, transformer winding and second.

рого диода, соединены параллельно. Отрицательные электроды вторых диодов врем задающих цепочек подключены в коллекторную цепь транзистора, эмиттер которого через последовательно соединенные резисторы соединены с положительными электродами первых диодов врем задающих цепочек, а положительные электроды вторых диодов - с интегрирующими конденсаторами.diode connected in parallel. The negative electrodes of the second diodes of the time of the driving chains are connected to the collector circuit of the transistor, the emitter of which is connected to the positive electrodes of the first diodes of the time of the driving chains through series-connected resistors and the positive electrodes of the second diodes to the integrating capacitors.

Принципиальна схема интегратора токаSchematic diagram of the current integrator

приведена на чертеже. Это балансна схема, при использовании которой отмечаетс лучша стабильность работы при изменении питающих напр жений и температуры. Она может быть разделена на интегрирующие конденсаторы С и Сд, выходной трансформатор Tpi и врем задающую цепь - остальна схема . Рассмотрим работу схемы в предположении идентичности элементов плеч А и Б к идеальности трансформатора Tpi. При поступлении отрицательного импульса Т управлени потенциал фд точки д падает, а потенциал ф из-за инвертировани импульса транзистором Т - растет, так что все четыре диода Да, -Да, И Дб, -Дб, отсекаютс . Обмотки La и Ьб «повисают, исключа прохождение сигнала на выход и допуска накопление зар да на конденсаторы Са и Со . Следует отметить, что обмотки La и Lg не мешают отсечению диодов Да и Дб за врем переднего фронта импульса Т. Просто на обмотках не возникает напр жени . Из симметричности схемы (в отсутствие тока ва входе) следует, что напр жение между верхним и нижним концом каждой из обмоток LO и Lg должно быть одного знака в любой момент переднего фронта, а выбор подключени концов этих обмоток допускает только обратный знак этих напр жений. Поэтому возможно только нулевое напр жение на обмотках. Реальный трансформатор и рабочие токи мен ют ситуацию несущественно. Из соображений симметрии же следует, что при отсутствии тока на входах вХа и вхв (а также при одинаковых токах) напр жение на концах обмотки Le должно равн тьс нулю при любых манипул ци х с напр жением г - а . Поэтому рассмотрим случай наличи тока на одном из входов: пусть на вХа есть ток igx(t) (импульсный или непрерывный), зар жающий конденсатор Со, т. е. понижающий потенциал точки а. За врем Т возникает некотора разность потенциалов ф I ig(()dt, котора определ етс только зар дом, поступивщим на Сд за это врем и не зависит практически от утечек при Т (обр - обратное сопротивление диода), так как утечки обеих емкостей близки. При наступлении заднего фронта импульса Т сначала отпираетс Да., , по обмотке La начинает течь ток, и в обмотке Le индуцируетс э. д. с., повтор юща во времени соответствующий участок заднего фронта импульса Г. Э. д. с., способствующа отпиранию Дб,, наводитс и в обмотке LS . Далее, через врем , в течение которого ф г г измен етс на отпираетс Дб, начинаетс разр д конденсаторов Со и Сб и спад э. д. с. в обмотке L. Таким образом. амплитуда выходного импульса оказываетс пропорциональной р - 9б Разр д Со до отпирани Да., можно не учитывать (трансформатор не нагружен). Также можно не учитывать флуктуации чистого времени интегрировани из-за флуктуации момента включени диода Дб Затем почти одновременно включаютс Да и Дб,, жестко фиксиру потенциалы точек а и б. После этого можно подавать новый импульс Т. Задержка включени диодов Да, и Дб, достигаетс вследствие насыщени транзистора TI. Степень насыщени и, следовательно, врем задержки регулируетс потенциометром RsРассмотрим теперь возможность прохождени подлежащего интегрированию сигнала на выход в отсутствие импульса Т. Импульс напр жени на Са, об занный амплитуде тока iex, не больще ilx(Ri) + i), где , - дифференциальное сопротивление диода в рабочей точке (изменением Rd во врем импульса входного тока пренебрегаем. Частью импульс на Са передаетс на Сб через Да, и Дб,, Далее благодар выбранному включению обмоток La и 1б значительна часть этого импульса передаетс в точку д. Эти обсто тельства ведут к тому, что в подавл ющем большинстве практических случаев прохождение входного сигнала на выход выпадает из рассмотрени и дл моментов времени вне интервалов интегрировани . При подаче сигнала на оба входа схемы, очевидно, будет выдавать сигнал, пропорциональный разности соответствующих интегралов . Предмет изобретени Интегратор тока, содержащий интегрирующие конденсаторы, резисторы, врем задающие цепочки и транзистор, отличающийс тем, что, с целью упрощени устройства в нем врем задающие цепочки, выполненные в виде последовательно соединенных первого диода, обмотки трансформатора и второго диода, соединены параллельно, причем отрицательные электроды вторых диодов врем задающих цепочек подключены в коллекторную цепь транзистора , эмиттер которого через последовательно соединенные резисторы соединен с положительными электродами первых диодов врем задающих цепочек, а положительные электроды вторых диодов врем задающих цепочек подключены к интегрирующим конденсаторам .shown in the drawing. This is a balanced circuit, with the use of which a better stability is observed when changing the supply voltage and temperature. It can be divided into integrating capacitors C and Cd, the output transformer Tpi and the time driving circuit - the rest of the circuit. Consider the operation of the circuit in the assumption that the elements of the arms A and B are identical to the ideality of the Tpi transformer. When a negative impulse T is received, the potential of the fd of point d drops, and the potential f due to the inversion of the pulse by the transistor T increases, so that all four diodes Yes, Yes, And Db, -Db, are cut off. The windings La and LB “hang, excluding the passage of the output signal and the admission of charge accumulation to the capacitors Ca and Co. It should be noted that La and Lg do not interfere with the cutting off of the diodes Yes and DB in the time of the leading edge of the pulse T. There is simply no voltage on the windings. From the symmetry of the circuit (in the absence of current in the input) it follows that the voltage between the upper and lower ends of each of the windings LO and Lg should be of the same sign at any moment of the leading front, and the choice of connecting the ends of these windings allows only the opposite sign of these voltages. Therefore, only zero voltage on the windings is possible. The real transformer and operating currents change the situation insignificantly. From symmetry considerations, it follows that in the absence of current at the inputs of XA and IHV (as well as with the same currents) the voltage at the ends of the winding Le should be zero for any manipulations with the voltage g - a. Therefore, we consider the case of the presence of a current at one of the inputs: suppose there is a current igx (t) (pulsed or continuous) on the XA, charging capacitor Co, i.e., the lowering potential of point a. During the time T, a certain potential difference Φ I ig (() dt occurs, which is determined only by the charge delivered to Cd during this time and does not depend practically on the leakage at T (sample is the reverse resistance of the diode), since the leakages of both tanks are close . When the trailing edge of the pulse T arrives, Da., First starts to flow through the winding La, and in the winding Le is induced by the emf, repeating in time the corresponding portion of the trailing edge of the pulse G. E. E. contributing to unlocking DB, is also induced in the winding LS. Then, over time, during The cost is changed by dB, the capacitors Co and Sat begin to discharge, and the emf decays in the winding L. Thus, the output pulse amplitude is proportional to p - 9b Co discharge to unlock Yes. take into account (transformer is not loaded.) It is also possible to disregard the fluctuations of the net integration time due to fluctuations of the moment of switching on the diode Db Then Yes and Db are switched on almost simultaneously, fixing the potentials of points a and b. After that, a new pulse T can be applied. The turn-on delay of the diodes Yes, and DB, is achieved due to the saturation of the transistor TI. The degree of saturation and, therefore, the delay time is controlled by the potentiometer Rs. Now consider the possibility of passing the signal to be integrated at the output in the absence of a pulse T. The voltage pulse on Ca is the amplitude of the current iex, no more than ilx (Ri) + i), where, is the differential the resistance of the diode at the operating point (the change in Rd during the input current pulse is neglected. Part of the pulse for Ca is transmitted to Sat via Yes, and DB, further, thanks to the selected switching on of the windings La and 1b, a significant part of this pulse is transmitted to the point These circumstances lead to the fact that in the overwhelming majority of practical cases, the passage of the input signal to the output drops out of consideration and for instants of time outside the integration intervals. When a signal is applied to both inputs of the circuit, it will obviously produce a signal proportional to the difference of the corresponding integrals The subject matter of the invention is a current integrator comprising integrating capacitors, resistors, a driver time, and a transistor, characterized in that, in order to simplify the device in it, the driver time, Executed in the form of serially connected first diode, windings of the transformer and the second diode are connected in parallel, with the negative electrodes of the second diodes of the time of the driving chains connected to the collector circuit of the transistor, the emitter of which is connected to the positive electrodes of the first diodes of the driving chains and the positive electrodes the second time diode driver circuits are connected to the integrating capacitors.

ВХа Ла, VWha La, V