Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
P + (!/^iC1) >2 jq\
P+ [!/(«ill Я.) C2I ’
где Ri\\R2 = RiR2/(Ri+R2)- Заменяя в выражении (2.8) коэффициент передачи на (2.10), нетрудно заключить, что экспоненциальный сигнал на выходе будет при удовлетворении равенств
56
RiCi = RhCbx и (Ri | | R2) X Cx = /?дСд и при условии#дСд</?нСвх.
Сигнал компенсированной дифференцирующей цепи имеет экспоненциальный спад без выбросов (см. рис. 2.8,а). Сопротивление цепи Ri часто делают переменным, с его помощью подстраивают точно схемы на обрабатываемые сигналы.
При рассмотрении укорачивающих цепей не учитывалось влияние подключенных к ним элементов. В реальных схемах следует учитывать сопротивление источника сигнала н паразитные емкости. Для нормальной работы укорачивающей цепи усилитель, к которому подключена цепь, должен иметь выходное сопротивление меньше сопротивления а входная емкость последующей электронной схемы должна быть значительно меньше Сд. Увеличение сопротивления источника сигнала и паразитных емкостей приводит к расширению укороченного импульса и уменьшению его амплитуды.
При всей простоте метод укорачивания импульсов детекторов излучений при помощи дифференцирующих RC-цепей имеет недостатки. Во-первых, мала амплитуда укороченного сигнала, к тому же она зависит от крутизны переднего фронта исходного сигнала; в этом можно убедиться, анализируя выражение (2.7). Во-вторых, укороченный импульс имеет заостренную вершину, что усложняет схемы, рассчитанные на измерение амплитуд импульсов. В-третьих, длительность спада укороченного импульса значительно больше времени нарастания и неизбежны частичные наложения. Указанных недостатков в значительной степени лишен метод укорачивания при помощи линий задержки.
2.2.3. УКОРАЧИВАНИЕ ЛИНИЯМИ ЗАДЕРЖКИ
Работа укорачивающих схем с линиями задержки основана на вычитании из сигнала, поступающего на вход, того же сигнала, задержанного на некоторое время линией. Благодаря тому, что входные импульсы от детекторов излучения имеют крутые передние фронты и пологие спады, формируется разностный сигнал с временем нарастания таким же, как у входного импульса, и с длительностью, определяемой линией задержки.
В зависимости от крутизны фронта исходного сигнала и необходимой длительности укороченного импульса применяют разные типы линий задержки. Для получения микросекундных задержек пригодны линии с сосредоточенными параметрами или специальные кабели задержки; в наносекундной области применяют отрезки высокочастотных кабелей или полосковые линии.
Схема с короткозамкнутой линией задержки. Наибольшее распространение получили укорачивающие схемы с короткозамкнутой линией задержки. Принцип работы такой схемы поясняется рис. 2.9,а. Схема состоит из согласующего или усилительного каскада с некоторым коэффициентом усиления Ky к выходу которого подключена шиния задержки, замкнутая на конце. Co стороны входа линии усилительный каскад должен обладать выходным сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии,
Rb = T/L/C ,
(2.11)
57
Рис. 2.9. Укорачивание сигналов короткозамкнутой линией задержки (а); временные диаграммы, поясняющие появление шлейфа (б); способ подавления шлейфа (в):
1 — падающая волна; 2 — шлейф; 3 — отраженная волна (линия с потерями); 4 — отраженная волна (идеальная линия)
где L и С — индуктивность и емкость звеньев линии с сосредоточенными параметрами, или погонные индуктивность и емкость кабеля. Отдельное звено сосредоточенной линии (или единица длины распределенной линии) задерживает сигнал на время
U = Vlc. (2.12)
Общую задержку ЛИНИИ T3 = Ilt3 (п определяет число звеньев или длину линии) выбирают из условия
2 гз>/н,
где tn — время нарастания входного сигнала.
Рассмотрим процессы, происходящие в схеме после поступления на вход укорачиваемого сигнала детектора (рис. 2.9,6). Возникающая на выходе усилителя волна напряжения, соответствующая фронту исходного сигнала, будет распространяться вдоль линии. Такая волна называется падающей. Через время T3 падающая волна достигает короткозамкнутого конца линии, в результате чего возникает отраженная волна, имеющая обратный знак и распространяющаяся к входу линии. В случае идеальной линии, не имеющей потерь, отраженная волна имеет такую же амплитуду, как и падающая, она также проходит путь от конца линии до входа за время T3. Таким образом, отраженная волна достигнет входа линии через время 2T3 после поступления исходного сигнала. Благодаря тому что вход линии нагружен на сопротивление, равное волновому, отраженная волна полностью им поглощается и дальнейших отражений не происходит. Встретившиеся на сопротивлении Rb падающая и отраженная волны вычитаются, и образуется укороченный импульс длительностью 2T3. Передний фронт этого импульса и его спад соответствует переднему фронту исходного сигнала.
Для правильной работы схемы необходимо тщательное согласование линии с выходным сопротивлением усилителя. При плохом согласовании возникают многократные отражения, приводящие к появлению ложных сигналов. Линия задержки должна быть хорошего качества и иметь минимальные потери. В противном случае амплитуда отраженной волны будет меньше амплитуды падающей волны (см. пунктир на рис. 2.9,6) и у результирующего
