SU790245A1 - Устройство регистрации пикового значени импульсов - Google Patents

Description

Изобретениеотноситс  к импульсной технике и может быть использовано в приборах дл  регистрации быстропротекающих процессов, в частности, з масс-спектрометрах дл  изучени  и контрол  распределени  по высоте состава атмосферы Зег-лли и других планет с борта ракет или других летательных аппаратов.

Известен пиковый детектор-экстрематор , содержащий последовательно включенные операционный усилитель, диодно-емкостную запоминающую  чейку , разр дный ключ, причем выход запоминающей  чейки через истоковый повторитель соединен с инвертирующим входом операционного усилител , который через дифференцирующую цепочку подключен ко входу спускового устройства l .

Недостатком этого устройства  вл етс  его низка  помехозащищенность. При запоминании сигнала, промодулированного помехой, пиковый детекторэкстрематор формирует сигнал, временное положение которого соответствует каждому ложному экструмуму переднего фронта полезного сигнала. Следовательно, момент начала измерени  амплитуды сигнала соответствует

не максимуму полезного сигнала, а первому экстремизму фоновой составл ющей . Следовательно, при задданном времени измерени , определ емом быстродействием регистрирующего устройства , врем  между положением максимума сигнала и моментом конца измерени  измен етс  в зависимости от наличи  фоновой составл ющей, что

10 приводит к погрешности в измерени х.

Известно устройство регистрации пикового значени  импульсов, содержащее фиксатор амплитуды, состо щий из последовательно соединенных

15 операционного усилител , диодно-емкостной запоминающей  чейки, разр дного ключа, резистора 2- .

Недостатком известного устройства  вл етс  низка  помехоустойчивость,

20 а, следовательно,и ограниченный динамический диапазон запоминающих сигналов, определ емый амплитудой фоновой составл ющей.

Цель изобретени  - повышение помехоустойчивости и расширение динамического диапазона регистрируемых сигналов.

Дл  достижени  указанной цели в устройство регистрации пикового эна30 чени  импульсов, содержащее фиксатор

xMii.iirii jtfj, состо 1чи ii из последовательно соединенных операционного усилител , диодно-емкостной запоминающей  чейки, разр дного ключа, включенного параллельно конденсатору диодно-емкостной запоминающей  чейки, и резистора,включенного между выходом фиксатора амплитуды и инвертирующим входом операционного усилител , введены дифференциатор, диод, ждущий мутильвибратор, резисторы, конденсатор и два дополнительных ключа , причем выход операционного усилител  через последовательно соединенные дифференциатор, диод, ждущий мультивибратор и конденсатор подключен к управл ющему входу разр дного ключа, параллельно входу которого подключен первый дополнительный ключ, управл ющий вход которого через резистор соединен с выходом дифференциатора и через второй дополнительный ключ - с входом ждущего мультивибратора, при этом управл ющий вход второго дополнительного ключа через резистор соединен с Общей шиной.

На фиг, 1 изображена принципиальна  схема устройства; на фиг. 2 диаграммы , по сн ющие его работу.

Устройство содержит операционный усилитель 1, к выходу которого подключена диодно-емкостна  запоминающа   чейка, состо ща  из диода 2, и конденсатора 3, разр дный ключ 4, резистор 5 обратной св зи, соедин ющий выход запоминающего устройства с инвертирующим входом операционного усилител  1. Между выходом операционного усилител  и управл ющим входом разр дного ключа 4 последовательно включены.дифференциатор 6, диод 7, ждущий мультивибратор 8, конденсатор 9. Параллельно управл ющему входу разр дного ключа 4 подключен первый дополнительный ключ 10, управл ющий вход которого через резистор 11 одновременно соединен с выходом дифференциатора 6 и через второй дополнительный ключ 12 с входом ждущего мультивибратора 8.

Устройство работает следующим образом .

D момент времени t /. 1у(фиг. 2) входной сигн.ал U отсутствует. Напр жени  на выходе операционного усилител  1 и , на конденсаторе 3 U , на выходе дифференциатора Ug и на входе разр дного ключа 4 Uj равны нулю. Ждущий мультивибратор 8 находитс  в устойчивом состо нии и напр жение на его выходе Ug близко к уровню напр жени  источника питани . Ключи 4 , 10 и 12 наход тс  в закрытом состо нии.

Рассмотрим работу устройства при подаче на его вход сигнала, в котором отсутствует фонова  составл юща В момент времени t t к инверти .УwiueNfv входу операционного усилител  прикладываетс  напр жение, равное разности входного напр жени  U«х и напр жени  на конденсаторе 3 U. При этом, за счет большого коэффи- циента усилени  операционного усилител  1, напр жени-е на конденсаторе 3, с большой степенью точности повтор ет входное. После прохождени  входным сигналом экстремального зна чени  в момент времени t t,j напр жение на конденсаторе становитс  выше входного, диод 2 запираетс , разрыва  тем самым обратную св зь, и усилитель, стрем сь сохранить режим повторител  переходит в состо иние насыщени  U , . Это изменение напр жени  на выходе усилител  используетс  дл  запуска ждущего мультивибратора . Дл  этого напр жение предварительно дифференцируетс  и усиливаетс  дифференциатором 6. Отрицательный импульс Uj с выхода дифференциатора , соответствующий экстремуму сигнала , через диод 7 переводит ждущий мультивибратор 8 в неустойчивое состо ние . Врем задающа  цепь мультинибоатора расчитана на длительность импульса, равную требуемому времени запоминани  пика. По окончании импульса мультивибратора Ug, что соответствует времени t 1л, положительный перепад напр жени  с его выхода, продифференцированный цепью, состо щей из конденсатора 9 и входного сопротивлени  ключа 4 U, открывает разр дный ключ 4 и тем самым обеспечивает разр д конденсатора 3. В таком состо нии устройство находитс  до прихода следующего импульса .

В реальных услови х, вследствие воздействи  различных факторов (пульсации питающих напр жений, флуктуа-ции потока ионов на выходе анализатора масс-спектрометра и др.), импульсы на входе устройства регистрации промодулированы помехой, амплитуда которой тем больше, чем выше уровень сигнала и крутизна его фронтов . Каждому экстремальному значению напр жени  помехи соответствует отрицательный перепад напр жени  U на выходе усилител  1. Первый скачок напр жени , соответствующий моменту времени t, переводит ждущий мультивибратор , в неустойчивое состо ние. В момент времени t, когда напр жение Ug снова становитс  равным напр жению на конденсаторе  чейки пам ти , диод 2 отпираетс , замыка  обратную св зь, и напр жение навыходе усилител  скачкообразно увеличиQ ваетс  до напр жени , равного напр жени  U. и падени  напр жени  на диоде 2. Этот положительный перепад напр жени , пройд  дифференциатор , открывает транзистор ключа

Claims (2)

1. 5 12. Мультивибратор 8 переходит в исходное устойчивое состо ние. Одновременно сигнал с выхода дифференциа тора открывает транзистор ключа 10, шунтиру  тем самым вход ключа 4,Таки образом, во врем  нарастани  фронта входного импульса ключ 4 нечувствителен к импульсам, поступающим с выхода мультивибратора, который во вре м  нарастани  фронтами импульса Lljj( вырабатывает импульсы с частотой, равной частоте помехи. После прохождени  вершины импульса в момент времени tj каждый последующий экстремум по амплитуде меньше напр жени  на конденсаторе 3 запоминающей  чейки Напр жение на выходе усилител , наход щегос  в режиме насыщени , посто нно и равно и. Длительность импульса мультивибратора Тп .- t , а, соответственно, и врем  запоминани  максимума сигнала определ етс  посто нной времени мультивибратора. Начало отсчета времени запоминани  определ етс  временным положением наибольшего экстремума, т.е. временем t, и не зависит от наличи  фоновой составл ющей. Таким образом, предложенное решение , благодар  помехоустойчивости устройства, позвол ет получать на выходе импульсы с плоской вершиной, длительность которой не зависит от амплитуды импульсов и наличи  помехи . Снижение требований к уровню фоновой составл ющей позвол ет расширить динамический диапазон регистри руемых сигнсшов и измер ть сигналы, амплитуда которых соизмерима с амплитудой пульсаций. Формула изобретени  . Устройство регистрации пикового значени  импульсов, содержащее фиксатор амплитуды, состо щий из последовательно соединенньлх операционного усилител , диодно-емкостной запоминающей  чейки, разр дного ключа, включенного параллельно конденсатору диодно-емкостноП запоминающей  чейки, и резистора, включенного между выходом фиксатора амплитуды и инвертирующим входом операционного усилител , отличающеес  тем, что, с целью повышени  помехоустойчивости и расширени  динамического диапазона регистрируемых сигналов, в него введены дифференциатор, диoд ждущий мультивибратор, резисторы, конденсатор и два дополнительных ключа , причем выход операционного усилител  через последовательно соединенные дифференциатор, диод, ждущий мультивибратор и конденсатор подключен к управл ющему входу разр дного ключа, параллельно входу которого подключен первый дополнительный ключ, управл ющий вход которого через резистор соединен с выходом дифферент циатора и через второй дополнительный ключ - с входом ждущего мультивибратора , при этом управл ющий вход второго дополнительного ключа через резистор соединен с общей шиной . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Алабужев Ю. Аи др. Пиковый детектор-экстрематор.-ПТЭ, 1977, № 3, с. 154,
2. 2.Волков Ю. А. и др. Дискретный датчик массовых чисел дл  цифровой регистрации масс-спектров.-ПТЭ. 1975, К 2, с, 176 (прототип).

   t, t/ t2 tj

   i,, i

   Фаъ.1