Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 2.28 приведены соответственно схема квазигауссового формирователя типа CR+(RC)71 и форма выходного импульса для разного количества интегрирующих ячеек. Кривая п = О соответствует дифференцированию без интегрирования. В этом случае выходной импульс имеет остроконечную форму и несимметричен. С ростом числа интегрирующих RC-ячеек (п= 1, 2, 3 ...) импульс приобретает колоколообразную форму. При 8-f-9 его форма почти не отличается от формы импульса идеального гауссового формирователя и коэффициент превышения шума всего на 6 % больше, чем у формирователя треугольного импульса. Немного улучшить форму выходного импульса в квазигауссовом формирователе с я-кратным интегрированием можно введением индуктивности в дифференцирующую цепь. Подобная дифференцирующая CRL-цепъ была рассмотрена в § 2.2, она несколько уплощает вершину продифференцированого импульса, и после я-кратного интегрирования выходной импульс имеет несколько меньшую длительность и больше по амплитуде, чем в случае простой диффе-
88
О 2 Ч 6 8 t/x
Рис. 2.28. Квазигауссов формирователь типа CR-\- (RC) 71 (а) и форма выходных импульсов для разного числа интегрирующих ячеек (б)
ренцирующей CR-цепи. Однако введение дополнительного элемента Ly требующего перестройки в процессе работы, не всегда оправдано.
Некоторыми преимуществами обладают активные фильтры, выполненные на операционных усилителях. Применение операционных усилителей в секциях спектрометрической аппаратуры было рассмотрено в § 2.3. В активных фильтрах операционные усилители охватываются частотно-зависимой отрицательной обратной связью, благодаря чему в больших пределах изменяются ширина и форма полосы пропускания схемы. В качестве примера на рис. 2.29 приведены секции Т-образных активных фильтров. По своим характеристикам они эквивалентны формирователю с CR-дифференцирующей и я-кратными интегрирующими цепями. Чтобы форма выходного импульса усилителя с активными фильтрами была близка к форме идеального гауссового формирователя, необходимо примерно в 2—3 раза меньше секций, чем интегрирующих
Рис. 2.29. Секции Т-образных активных фильтров на операционных усилителях
89
RC-цепей с согласующими каскадами. Секции активных фильтров имеют конденсаторы небольшой емкости, их сравнительно просто перестроить.
2.4.5. ФИЛЬТРЫ С УПРАВЛЯЕМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ ПЕРЕДАЧИ
И ТРАНСВЕРСАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ
Фильтры, выполненные на линиях задержки или RCL-цеиях, относят к системам с постоянными временными параметрами. Такие фильтры имеют неизменную передаточную характеристику для шума и для сигнала, поэтому предшествующие сигналу и возникающие во время его формирования флуктуации шумов влияют на выходную амплитуду. Кроме того, сформированные сигналы имеют значительную длительность, в результате при больших загрузках ухудшается разрешение по энергии из-за наложений. Лучшим разрешением при большой скорости счета обладают системы с управляемым коэффициентом передачи — времязависимые фильтры. Коэффициент передачи этих фильтров имеет малое значение в отсутствие сигнала, когда на вход поступает один шум и приобретает наибольшее значение во время измерения сигнала. Таким образом, формирование сигнала происходит только в течение времени, необходимого для измерения сигнала, и шумы, возникающие вне этого интервала, оказывают меньшее влияние.
Времязависимые фильтры с коэффициентом передачи OuL В простых времязависимых фильтрах коэффициент передачи имеет только два значения — 0 или 1, сигнал поступает в фильтр, являющийся фактически активным интегратором, через линейный ключ в течение короткого промежутка времени. Схема и временные диаграммы приведены на рис. 2.30. Сигнал с выхода детектора после некоторого усиления (У) поступает в две ветви: нижнюю — логическую схему, состоящую из дискриминатора (Д) и время-задающих устройств Ti я T2, к верхнюю — формирующую схему, в которую входит линия задержки ЛЗ, линейный пропускатель ЛП и интегратор И. Порог дискриминатора устанавливается таким, чтобы срабатывание происходило от небольшого уровня сигнала, превышающего шумы. Дискриминатор воздействует на
U1п
--^
А —, — і п t
і і гп t
І 1 t
И IA-I t
6) *
Рис. 2.30. Простой времязависимый фильтр с двумя значениями коэффициента передачи 0 и 1 (а) и пояснительные временные диаграммы (6)
90
времязадающие схемы Гі и T2, которыми открывается на время Т\ линейный пропускатель и на время T2 интегратор. Сигнал детектора после небольшой задержки, достаточной для срабатывания логических схем, через линейный пропускатель поступает в интегратор. Из временных диаграмм видно, что в интегратор поступают сигнал и шум только в течение времени Ti, а шумы, возникающие после появления сигнала, на его формирование не влияют. Выходной сигнал имеет плоскую вершину, и его длительность определяется времязадающей схемой T2.
Заметим, что в данной схеме, так же как и в обычных спектрометрических усилителях, сигнал вначале, до поступления на схему пропускания, дифференцируется. Постоянная времени дифференцирующей цепи и время открывания схемы пропускания равны (около 2 мкс). Рассмотренный метод позволяет снизить уровень шумов примерно на 15 % по сравнению с тем, что дают линейные фильтры. Важным преимуществом метода является высокое быстродействие формирующего тракта, определяющееся фактически скоростью восстановления времязадающих цепей. Спектрометрические процессоры аналогичного типа обеспечивают высокое разрешение при загрузках до 5-Ю4 имп./с.
