Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
равен / = Сд —^д- , то сигнал на выходе укорачивающей схемы
будет равен падению напряжения от этого тока на Rjl
При укорачивании сигналов от детекторов излучений постоянную времени Тд=і?дСд выбирают обычно из условия
где tH — время нарастания сигнала; Tbx = ^hCbx— постоянная времени, определяющая время спада сигнала (рис. 2.4,а). При таких условиях достаточно хорошо передается фронт импульса, а общая длительность сигнала значительно уменьшается (рис. 2.4,6).
Рис. 2.34. Входной импульс (а) и укороченный импульс после дифференцирующей С/?-цепи (б)
вх»
ін 'ґвх
53
Рис.
пью
женин
2.5. Передача укорачивающей CR-це-экспоненциально нарастающего напря-
Дифференцирующие CRCRL-цепи. Оценим количественно работу укорачивающей CR-цепи для экспоненциально нарастающего напряжения (рис. 2.5)
Usx = ^ма КС [1 — ехр (— ЦТп)\.
Такое напряжение близко по форме сигналу детектора, передний фронт которого, как ранее было показано, описывается экспонентой или близкой к пей кривой, а длительность спада значительно превышает время нарастания.
Применяя закон Ома в операторной форме, для укорачивающей Сд?!д-цепи запишем
UBblx(p)=i(p)Rn (2.3)
и
і (P) = UBX(p)/Z(p), (2.4)
где Z(p)—полное сопротивление схемы в операторной форме,
Z(P) =Rn+-L- (2.5)
Pcд
и Ubx(P) —операторная запись входного сигнала,
Ubx(P) = UwauJTa^p + -І-) . (2.6)
После подстановки Z(p) и UBX(p) в выражения (2.3), (2.4) определим выходное напряжение в операторной форме и соответствующий оригинал
ивых = [ехр (- //Тд) - ехр (- (ITh)I (2.7)
I -(ThZxp)
Исследуя эту функцию на максимум, находим, что амплитудное значение сигнала на выходе U3blx дифференцирующей цепи при условии Тд^Гн значительно меньше (Ubых=0,37 Umslkg) максимальной величины сигнала на входе Ubx. С уменьшением постоян-
ной времени дифференцирующей цепи Тд наблюдается дальнейшее резкое уменьшение амплитуды выходного сигнала, поэтому делать тд< Tu не следует.
В том случае, когда на CR-цеиъ подаются сигналы с очень малым временем нарастания, например от сцинтилляционного детектора, укороченный импульс имеет заостренную, резко спадающую вершину (рис. 2.6, кривая CR). Такая форма часто нежелательна, так как ухудшается работа последующих устрой-
54
Рис. 2.6. Форма спада импульса на выходе укорачивающих CR- и CRL-цепей
Рис. 2.7. Укорачивающая CRL-цепь
Q 1 2 3t/c
ств, например амплитудных анализаторов. Несколько улучшить форму укороченного импульса удается при помощи компенсирующей индуктивности. На рис. 2.7 показана укорачивающая CRL-цепъ. Форма укороченного единичного скачка напряжения, когда L = R2QA, показана пунктиром на рис. 2.6; сравнивая кривые, соответствующие CR- и C/^L-цспям, видим, что благодаря индуктивности форма выходного сигнала несколько улучшается — он расширяется у вершины и сужается у основания.
Компенсированная дифференцирующая цепь. При прохождении сигнала с экспоненциальным спадом через простую дифференцирующую С7?-цепь выходное напряжение имеет выброс противоположного знака (см. рис. 2.4). В некоторых случаях, например при работе спектрометрических усилителей, подобные выбросы крайне нежелательны, так как они приводят к искажениям и даже потере информации из-за перегрузки, возникающей от импульсов большой амплитуды (см. § 2.5). Поэтому часто применяют специальную компенсированную дифференцирующую цепь, обеспечивающую чистый экспоненциальный спад укороченного выходного сигнала без выбросов. Подобные цепи синтезируются по методу отыскания условий компенсации полюсов и нулей функции.
Рассмотрим сначала передачу экспоненциального спада импульса простой дифференцирующей С7?-цепью. Такой импульс образуется на выходе детектора с постоянной времени формирующей
ВХОДНОЙ цепи Tbx = ^hCbx При УСЛОВИИ, ЧТО ДЛИТЄЛЬНОСТЬ ИСХОДНОГО
импульса тока детектора твх. Спад импульса детектора описывается выражением
вх ^макс ( ^н^вх)>
ему соответствует операторная запись
55
Вход о-----
Ri
-CZb
і*
Выход -о
5)
а.)
Рис. 2.8. Передача экспоненциально спадающего импульса некомпенсированной (2) и компенсированной (1) дифференцирующими цепями (а); компенсированная дифференцирующая цепь (б)
Используя операторную запись полного сопротивления дифференцирующей цепи (2.5) и применяя закон Ома в операторной форме (2.4), получаем функцию изображения выходного сигнала
UМЯ Kf P
^ВЫХ (Р)
1
P +
1
(2.8)
^н^вх
Этому изображению не соответствует простая экспоненциальная функция, так как данная зависимость имеет два разрыва и у выходного сигнала наблюдается отрицательный выброс (см. пунктир на рис. 2.8,а).
P
Из выражения 2.8 видно, что сомножитель
ЯдСд
является
(2.9)
коэффициентом передачи дифференцирующей цепи. Если коэффициент передачи сделать равным
P + (URhCbx)
P+ (URkCp) ’
то изображение выходного напряжения будет иметь вид
и*ыАР) = ^макс IP + (1/ЯдСдГS
что соответствует экспоненциальному выходному сигналу без выброса. Таким образом, задача сводится к синтезированию цепи, коэффициент передачи которой описывается выражением (2.9). Можно показать, что схема, приведенная на рис. 2.8,6, обладает подобным коэффициентом передачи
