SU881631A1 - Device for measuring value of charge - Google Patents

Device for measuring value of charge Download PDF

Info

Publication number
SU881631A1
SU881631A1 SU802887150A SU2887150A SU881631A1 SU 881631 A1 SU881631 A1 SU 881631A1 SU 802887150 A SU802887150 A SU 802887150A SU 2887150 A SU2887150 A SU 2887150A SU 881631 A1 SU881631 A1 SU 881631A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
input
output
charge
integrator
control
Prior art date
Application number
SU802887150A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Александрович Андреев
Михаил Иванович Скопюк
Валерий Андреевич Шевченко
Original Assignee
Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко filed Critical Киевский Ордена Ленина Государственный Университет Им.Т.Г.Шевченко
Priority to SU802887150A priority Critical patent/SU881631A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU881631A1 publication Critical patent/SU881631A1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ Устройство относитс  к  дерной радиоэлектронике и предназначено дл  измерени  величины зар да, генерируемого попупроводниковым детектором под действием импульсного рентгеновского излучени , может быть также использовано во всех отрасл х народного хоз йства и научных исследовани х , где примен ютс  полупроводниковые детекторы дл  измерени  импульсных потоков излучений в широких пределах интенсивностей, а также дл  измерени  электрических импульсных величин тока и напр жени  с автоматическим выбором диапазона измерени . Известно устройство измерени  величины зар да, генерируемого полупроводниковым детектором под действием ионизирующего излучени , состо щее из входного электронного ключа, триггера угфавлени  входным электронным ключом, интет ратора, аналого-цифрового преобразовател  и триггера управлени  аналого-цифровым преобразователем. Это устройство предназначено дл  преобразоваш1Я величиЗАРЯДА ны зар да в напр жение с последующим преобразованием напр жени  в цифровой код с помощью различных схемных рещений: устройство со сбалансированным разр дом , устройство поразр дного взвешивани , устройство сравнени  напр жений. Сигнал Начало интегрировани  включает триггер управлени  входным электронным ключем. При этом вход интегратора черезвходной электронный ключ подключаетс  ко входу устройства. Происходит интегрирование величины зар да, -т.е. преобразование величины зар да в напр жение. Сигнал Конец интегрировани  выключает триггер управлени  входным электронным ключем и включает триггер управлени  аналого-цифрового преобразовател . Входной электронный ключ закрываетс , на выходе интегратора фиксируетс  напр жение , пропорциональное величине зар да и включаетс  аналого-цифровой преобразова тель. Происходит преобразование величины напр жени  с выхода интегратора в цифровой код. Конец преобразовани  фиксируетс  дл  выключени  триггера управлени  аналого-цифровым преобразователем При этом аналого-цифровой преобразователь отключаетс . При приходе следующей пары сигналов Начало интегрировани  и Конец интегрировани  цикл измерени  повтор етс  1. Недостатками данного устройства  вл к тс  небольшой диапазон измер емых величин зар да и низка  точность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство измерени  величины зар да, содержащее входной электронный переключатель, первый вход которого  вл етс  измерительны входом устройства, стабилизатор тока раз р да, выход которого подключен ко второму входу электронного переключател , ин тегратор, вход которого подключен к выходу электронного переключател , схему сравнени  нижнего уровн , вход которой подключен к выходу интегратора, триггер управлени  электронным переключателем и триггер управлени  входной логикой, первые входы которых подключены к выхо ду схемы сравнени  нижнего уровн , а та же генератор и последовательно соединенные первую схему И и выходной счетчикрегистр , причем выход триггера управлени электронным переключателем подключен к третьему (управл ющему) входу электронного переключател  и одному из входов первой схемы И, другой вход которой под ключен к выходу генератора. Сигнал начало интегрировани  включает триггер управлени  входным, электронным переключателем . При этом вход интегратора подключаетс  через входной электронный neiреключатель ко входу устройства. Происходит интегрирование- величины зар да, т.е. преобразование величины .зар да в напр жение. Сигнал Конец интегрировани  выключает триггер управлени  входным электронным ключом и включает три гер управлени  выходным счетчиком-регистром . Вход интегратора переключаетс  входным электронным ключом на вы ход стабилизатора тока разр да, схема И открываетс  и сигналы кварцевого генератора поступают на вход выходного счет чика-регистра. Происходит одновременно интегрирование стабильного тока, пол рность которого, обратна  вх,оаному току и заполнение выходного счетчикарегистра сигналами кварцевого генератора . Как только напр жение на выходе интегратора станет равным нулю срабатыва ет схема сравнени . Сигнал схемы сравнени  выключает триггер управле-. ни  выходным счетчико;-регистром. Схема И закрываетс . Записанное в выходном счетчике-регистре число пропорционально величине напр жени  на выходе интегратора, следовательно, пропорционально величине зар да на входе 2. Однако в данном устройстве диапазон измер емых величин зар да ограничен снизу величиной тока утечки на входе интег-. ратора, а сверху - максимальной величиной напр жени  на выходе интегратора без насыщени  последнего. Кроме того, при таком методе измерени  величины зар да абсолютна  ошибка измерени  остаетс  посто нной во всем диапазоне измер емых величин зар да. Относительна  ошибка при этом увеличиваетс  с уменьшением измер емой величины и при достаточно малой величине измер емого зар да может совершенно исказить величину последней . Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измер емых величин зар да и увеличение точности изк.ерени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  величины зар да, содержащее входной электронный переключатель, первый вход которого  вл етс  измерительным входом устройства, стабилизатор тока разр да, выход которого подключен ко второму входу электронного переключател , интегратор, вход которого подключен к выходу электронного переключател , схему сравнени  нижнего уровн , вход которой подключен к выходу интегратора, триггер управлени  электроН ным переключателем и триггер управлени  входной логикой, первые входы которых подключены к выходу схемы сравнени  нижнего уровн , а также генератор и последовательно соединенные первую схему И и выходной счетчик-регистр, причем выход триггера управлени  электронным переключателем подсоединен к третьему (управл -. ющему) входу электронного переключател  и из входов первой, схемы И, другой вход которой подключен к выходу генератора , введены триггер управлени  интегрированием-запоминанием , три схемы И, схема сравнени  веохнего уровн , счетчик тактов интогрировани  искома целени , причем вкоа схемы сравнени  верхнего уровн  подключен к выходу интегратора, а ее выход - ко второму входу 1риггера управлени  входной логикой, первый выход которого подключен к первому входу второй схемы И, а второй - к первым входам третьей и четвертой схем И. вторые входы второй и третьей схем V( подключены ко второму входу управлени  устройства , а их выходы, соответственно ко второму входу триггера управлени  электронным переключателем и первому входу триггера управлени  интегрированием-запоминанием , второй вход четвертой схемы И подключен к первому управл ющему входу устройства, а ее выход - ко входу счетчика тактов интегрировани  и ко второму входу триггера управлени  интегрированием-запоминанием , выход которого подключен ко второму (управл ющему) входу интегратора, выход счетчика тактов интегрировани  подключен к первому входу схемы делени , ко второму входу которой подключен выход выходного счетчикарегистра .(54) DEVICE FOR MEASURING THE VALUE The device is a nuclear radio electronics and is designed to measure the amount of charge generated by a popuproduct detector under the influence of a pulsed x-ray radiation. It can also be used in all industries of the national economy and scientific research where semiconductor detectors are used. for measuring pulsed radiation fluxes over a wide range of intensities, as well as for measuring electrical pulsed magnitudes of current and voltage with automatic They select the measurement range. A device for measuring the magnitude of a charge generated by a semiconductor detector under the action of ionizing radiation, consisting of an input electronic key, an input trigger key, an integrator, an analog-digital converter, and an analog-digital converter control trigger, is known. This device is designed to convert the charge to a voltage into a voltage and then convert the voltage to a digital code using various circuit solutions: a device with a balanced discharge, a device for parallel weighting, a device for comparing voltages. The start integration signal triggers the control of the input dongle. In this case, the integrator input through the input electronic key is connected to the input of the device. There is an integration of the magnitude of the charge, i.e. conversion of charge to voltage. The End of Integration signal turns off the input key dongle control and turns on the A / D converter trigger. The input dongle is closed, a voltage proportional to the charge value is fixed at the integrator output, and an analog-to-digital converter is turned on. The voltage from the integrator output is converted to a digital code. The end of the conversion is fixed to turn off the control trigger of the analog-to-digital converter. In this case, the analog-to-digital converter is turned off. With the arrival of the next pair of signals, the start of integration and the end of integration, the measurement cycle is repeated 1. The disadvantages of this device are a small range of measured values of charge and low accuracy. The closest to the technical essence of the invention is a device for measuring the magnitude of the charge, which contains an input electronic switch, the first input of which is the measuring input of the device, a current stabilizer of the discharge, the output of which is connected to the second input of the electronic switch, to the output of the electronic switch, the lower level comparison circuit, the input of which is connected to the output of the integrator, the control trigger of the electronic switch and the control trigger input logic, the first inputs of which are connected to the output of the low-level comparison circuit, and the same generator and the first AND-series register connected in series, and the output counter of the register, with the output of the electronic switch control trigger connected to the third (control) input of the electronic switch and one of the inputs of the first circuit And, the other entrance is under the key to the output of the generator. The start of integration signal triggers the control of the input, electronic switch. In this case, the integrator input is connected via the input electronic nei switch to the input of the device. Integration occurs — the charge values, i.e. conversion of the .zar value to voltage. The End of Integration signal turns off the input key dongle control and includes three germs controlling the output counter-register. The integrator input is switched by the input electronic key to the output of the discharge current regulator, the AND circuit opens, and the signals of the quartz oscillator are fed to the input of the output register chip. There is a simultaneous integration of a stable current, the polarity of which is inverse to the input current, and the filling of the output counter of the register with a crystal oscillator signal. As soon as the voltage at the output of the integrator becomes zero, the comparison circuit operates. The signal of the comparison circuit turns off the control trigger. no output counter; -registrom. Scheme And closes. The number recorded in the output counter-register is proportional to the voltage at the integrator output, therefore, proportional to the charge at input 2. However, in this device, the range of measured values of the charge is limited from below to the value of the leakage current at the input of the integrator. rarator, and above — the maximum voltage value at the integrator output without saturating the latter. In addition, with this method of measuring the magnitude of the charge, the absolute measurement error remains constant over the entire range of measured values of charge. The relative error in this case increases with a decrease in the measured value and, at a sufficiently small value of the measured charge, can completely distort the value of the latter. The aim of the invention is to expand the range of measurable charge values and increase the accuracy of the reference. This goal is achieved by the fact that in a device for measuring the magnitude of a charge that contains an input electronic switch, the first input of which is the measuring input of the device, a discharge current regulator whose output is connected to the second input of an electronic switch, an integrator whose input is connected to the output of a switch, a lower level comparison circuit, the input of which is connected to the integrator output, an electronic switch control trigger and input logic control trigger, the first inputs Which are connected to the output of the lower level comparison circuit, as well as the generator and the first AND circuit and the output counter register connected in series, the output of the control trigger of the electronic switch is connected to the third (control) input of the electronic switch and from the inputs of the first, AND circuit , the other input of which is connected to the generator output, the integration-memory control trigger has been introduced, three AND schemes, a comparing all-level circuit, an input clock counter for the target healing, and the upper level is connected to the integrator output, and its output is connected to the second input of the control logic of the input logic, the first output of which is connected to the first input of the second AND circuit, and the second to the first inputs of the third and fourth IC circuits. (connected to the second control input of the device, and their outputs, respectively, to the second control trigger input of the electronic switch and the first input of the integration control-memory trigger, the second input of the fourth AND circuit connected to the first control to the input of the device, and its output to the input of the integration clock counter and to the second input of the integration-memory control trigger, the output of which is connected to the second (control) input of the integrator, the output of the integration clock counter to the second input which is connected to the output of the output register counter.

На чертеже изображена блок-схема устройства измерени  величины зар да.The drawing shows a block diagram of a charge measurement device.

Устройство содержит входной электронный переключатель 1, триппер управлени  входным электронным переключателем 2, стабилизатор тока разр да 3, интегратор 4 схему сравнени  нижнего уровн  5,трир . гер управлени  входной логикой 6, cxe.Niy сравнени  высокого уровн  7, вторую схему И 8, третью схему И 9, четвертую схему И 10, триггер управлени  интегрированиемзапоминанием 11, первую схему И 12, кварцевый генератор 13, выходной счетчик-регистр 14, счетчик тактов интегрировани  15, схему делени  16, измерительный вход 17, первый вход управлени  18, второй вход управлени  19, выход устройства 20.The device contains an input electronic switch 1, a control tripper for the input electronic switch 2, a discharge current regulator 3, an integrator 4 a lower level comparison circuit 5, trier. control logic of the input logic 6, cxe.Niy high level comparison 7, second circuit 8, third circuit 9, fourth circuit 10, trigger integration control trigger 11, first circuit 12, quartz generator 13, output counter-register 14, counter integration cycles 15, dividing circuit 16, measuring input 17, first control input 18, second control input 19, device output 20.

Устройство измерени  величины зар да работает следующим образом.The device for measuring the magnitude of the charge operates as follows.

Измерительный вход 17 через входной электронный переключатель 1, который управл етс  триггером управлени  входным электронным переключателем 2 подключен к интегратору 4. Сигнал Начало интегрировани  с входа управлени  18 через открытую с:-, ему И 10 включает триггер управлени  интегрированием-запоминанием 11. Происходит интегрирование входного зар да. Сигнал конец интегрировани  с входа управлени  чеуег открытую схему И 9 выключает трихгер управлени  тштегрированием-запоминанием 11 и интегратор 4 переходит в режим хранени  величины напр жени  на своем выходе. Далее процесс повтор етс  до момента, когда напр жение на 1 ыходе интегратора 4 превысит порог срабатывани  схемы сравнени  высокого уровни 7. В этот момент включаетс  триггер управлени  входной 6. При этом закрываетс  схема И 9 и схема И 1О, а схема И 8 - открыThe measuring input 17 through the input electronic switch 1, which is controlled by the control trigger of the input electronic switch 2 is connected to the integrator 4. Signal The start of integration from control input 18 through the open with: -, and AND 10 turns on the integration control-trigger 11. The input charge The signal of the end of integration from the control input of the open circuit AND 9 turns off the integrating-storing control trigger 11 and the integrator 4 switches to the storage mode of the voltage value at its output. Then the process repeats until the voltage at the 1st output of the integrator 4 exceeds the threshold of the high comparison circuit 7. At this moment, the input control trigger 6 is activated. At the same time, the circuit AND 9 and circuit AND 1O are closed, and circuit 8 is opened

ваетс . Сигнал Конец интегрировани  с входа управлени  19 через открытую схе му И 8 включает триггер управлени  входным электронным переключателем 2, который переключает входной электронный ключ 1 таким образом, что к входу интегратора 4 подключаетс  стабилизатор тока разр да 3. Так как интегратор 4 находитс  в режиме интегрировани , то происходит интегрирование посто нного тока до момента, когда напр жение на выходЪ интегратора 4 не станет равным напр жению срабатывани  схемы сравнени  нижнего уровн  Б, сигнал которой выключит триггер управлени  входным электронным переключателем 2 и триггер упраЕлени  входной логикой 6, что обозначает конец. )1:-кла работы устройства. Одновременно с преобразованием величины зар да в напр жение интегратором 4 происходит счет тактов счетчиком тактов, т.е. считаетс  количество сигналов Начало интегруфовани  в цикле измерени . Кроме того, сигнал с триггера управленга входным электронным переключателем 2 открывает схему И 12 и сигналы кварцевого генератора 1 3 пересчитываютс  выходным счетчиком-регистрам 14. В результате в выходном счетчике-регистре 14 оказываетс  записанным число импульсов, пропорциональное выходному напр жению-интегратора 4 или пропорциональное суммарному входному зар ду за такое количество тактов интегртфовани , которое записано в счетчике тактов 15. Эти {величины в цифровом виде приход т на схему делени  16, выход которой  вл етс  выходом устройства. Величина входного эар п.1 вычисл етс  по формулеvyatsya. Signal The end of integration from control input 19 through open circuit AND 8 turns on the control trigger of input electronic switch 2, which switches input electronic key 1 in such a way that current regulator of discharge 3 is connected to input of integrator 4. As integrator 4 is in integrated mode then the integration of the direct current takes place until the moment when the voltage at the output of the integrator 4 becomes equal to the response voltage of the lower level comparison circuit B, the signal of which turns off the control trigger neither the input electronic switch 2 and the trigger control input logic 6, which indicates the end. ) 1: -kla device operation. Simultaneously with the conversion of the magnitude of the charge into the voltage, the integrator 4 counts clock cycles with a clock counter, i.e. the number of signals counts. Start of integration in the measurement cycle. In addition, the control trigger signal by the input electronic switch 2 opens the AND 12 circuit and the signals of the crystal oscillator 1 3 are recalculated by the output counter-registers 14. As a result, the output counter-register 14 contains the recorded number of pulses proportional to the output voltage of the integrator 4 or proportional to the total input charge for such a number of integration cycles that is recorded in the clock counter 15. These {values in digital form come on the division circuit 16, the output of which is the output devices. The magnitude of the input air of claim 1 is calculated by the formula

dcf,dcf,

1 - измер емый зар д; i - посто к1;с:  прибора; & - величина интегрирующей екпсости; N - -.число в выходном счетчике-регистре 14; Ц - число в счетчике тактов. 1 — measured charge; i - constant k1; s: device; & - the value of integrating efficiency; N - -. Number in the output counter register 14; C - the number in the counter clock.

Интегратор 4 состоит из операционного усилител , аналогового , запоминающей емкости, истокового rloвтopv:тeл  и интегрируюшей емкости. Анал.оговый клкч включен г.ежду вь.храсг- операционного ус1шг1тел  и входом истокового повторител  к затвору которого подклк чена запоминающа evtKocTb. Выход ИСТОКПРОГО повторител  через интегрирующую емкость соединен с инверсным сходом операционного усилител .The integrator 4 consists of an operational amplifier, analog, storage capacitor, source rlovtop: body and integrator capacitance. The analog CLK is switched on between the interrupt of the operating device and the input of the source follower to the gate of which the evtKocTb memory is connected. The output of the SOURCE repeater through the integrating capacitor is connected to the inverse gathering of the operational amplifier.

Таким образом при любом, большом или малом входном зар де устройство работает Б очень малом диапазоне выходных напр жений. Поэтому абсолютна  ошибка измерени  напр жени  на выхопе интегратора остаетс  величиной посто нной независимо от количество тактов интегрировани  в одном цикле. Абсолютна  ошибка измерени  зар да уменьшаетс  в К раз, где k - число тактов интегрировани . При этом относительна  ошибка измерени  не зависит от величины измер емого зар да , что особенно важно при измерении малых зар дов. Кроме того, динамический диапазон устройства по входу можно значительно расширить за счет увеличени  разности между напр жени ми срабатывани  схем сравнени  до максимально возКожной .Thus, for any large or small input charge, the device operates a very small output voltage range. Therefore, the absolute measurement error of the voltage at the integrator output remains constant regardless of the number of integration cycles in one cycle. The absolute measurement error of the charge decreases by a factor of K, where k is the number of integration cycles. In this case, the relative measurement error does not depend on the magnitude of the measured charge, which is especially important when measuring small charges. In addition, the dynamic range of the device at the input can be significantly expanded by increasing the difference between the response voltages of the comparison circuits to the maximum possible.

Claims (2)

1.Коннели Дж. Аналоговые интегральные схемы. М., Мир, 1977, с. 349357 .1.Connell J. Analog integrated circuits. M., Mir, 1977, p. 349357. 2.КрузеН; Биппингхерст. Микропроцессор и программное обеспечение дл  универсального вольтметра. М., Электроника , № 12, 1978, с. 52 (прототип).2. Cruise; Bipinghurst. Microprocessor and software for universal voltmeter. M., Electronics, No. 12, 1978, p. 52 (prototype). II IDID rr NN C4JC4J 10ten ПP vrvr
SU802887150A 1980-02-22 1980-02-22 Device for measuring value of charge SU881631A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802887150A SU881631A1 (en) 1980-02-22 1980-02-22 Device for measuring value of charge

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU802887150A SU881631A1 (en) 1980-02-22 1980-02-22 Device for measuring value of charge

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU881631A1 true SU881631A1 (en) 1981-11-15

Family

ID=20879735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU802887150A SU881631A1 (en) 1980-02-22 1980-02-22 Device for measuring value of charge

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU881631A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4039940A (en) Capacitance sensor
US4816745A (en) Method and arrangement for measuring the resistance ratio in a resistance half-bridge
US4404545A (en) Analog-to-digital converter of the dual slope type
SU881631A1 (en) Device for measuring value of charge
SE460997B (en) STRAALNINGSDOSIMETER
EP0238646B1 (en) Dual slope converter with large apparent integrator swing
JPS5722568A (en) Fast peak detection circuit
SU752370A1 (en) Logarithmic analogue-digital converter
SU951405A1 (en) Analog memory device
SU1066004A1 (en) Method and device for converting a.c. voltage to d.c. voltage
SU974105A1 (en) Strain gauge device
GB1221271A (en) Analog-to-digital conversion apparatus
SU1501267A1 (en) Device for measuring hysteresis of a-d converter
SU1275484A1 (en) Device for integrating the alternating signals with storing intermediate values
SU657599A1 (en) Time-to-amplitude converter
JPS625664Y2 (en)
SU832700A1 (en) Peak detecting device
SU374574A1 (en) NULL BODY
SU757993A1 (en) Device for measuring sinusoidal voltage amplitude
SU389624A1 (en) ANALOG-DIGITAL CONVERTER
SU1347045A1 (en) Device for measuring depth of modualtion
SU999155A1 (en) High-frequency signal amplitude measuring device
SU983445A1 (en) Device for measuring linear dimensions
RU2019834C1 (en) Method of measuring voltage of single pulses
SU757994A1 (en) Device for measuring parameters of single shock pulses