Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
261
Рис. 6.4. Вольт-амперная характеристика диода (а), простой дискриминатор диода (б) и диодный дискриминатор с шунтирующей цепью (б)
ласть охваты'вает несколько десятых вольта. Кроме того, наблюдается температурный дрейф характеристики.
Проходная емкость диодов часто является источником помех. Через эту емкость легко проходят крутые фронты исследуемых сигналов независимо от установленного порога срабатывания.
Эффект проходной емкости в значительной степени удается уменьшить, используя в качестве сопротивления нагрузки диод, включенный в обратном направлении (рис. 5.4,в). В такой схеме через диод-нагрузку Д2 нормально течет небольшой ток, порядка долей миллиампера, и, следовательно, выходное сопротивление схемы мало. Поэтому импульсы, «пролезающие» через проходную емкость Сак дискриминирующего диода Ди шунтируются. Когда амплитуда входного сигнала превышает порог дискриминации, открывается диод Д\ и запирается диод Д2у при этом его обратное сопротивление и включенное параллельно ему дополнительное сопротивление R2 работают в качестве нагрузки.
В дискриминаторах, рассчитанных для работы с короткими импульсами, в наносекундной области следует применять диоды с малым временем рассасывания носителей.
Триггер Шмитта. Интегральные дискриминаторы часто строят по схеме триггера Шмитта (рис. 5.5,а). Рассмотрим особенности работы этой схемы в качестве дискриминатора.
Схема имеет две цепи обратной связи, одной является общий для обоих транзисторов резистор в цепи эмиттеров, второй — делитель R\R.2i связывающий коллектор Т\ с базой Ti. Включенная в делитель емкость С обеспечивает лучшую передачу фронта сигнала на базу T2.
Отличительной особенностью триггера Шмитта является то, что он переходит по второе состояние только на время, когда входное напряжение превышает некоторые пороговые значения. Благодаря положительной обратной связи переход схемы из одного состояния в другое происходит скачком.
Схема обладает гистерезисом: она срабатывает при напряжении Ucр, имеющем большую величину, чем напряжение, возвращающее схему в исходное состояние, — напряжение отпускания U04!n:
262
?Л;р>?Л)тп (рис. 5.5,6, в). Выходное напряжение схемы, так же как и у других спусковых устройств, имеет постоянную величину, не зависящую от входного сигнала. Поэтому рассматриваемая схема стандартизует сигнал только іпо амплитуде, а длительность выходного сигнала зависит от формы и длительности входного сигнала.
При работе этой схемы в качестве дискриминатора она мало подвержена перегрузке благодаря большому сопротивлению в цепи эмиттера Tі.
В схеме дискриминатора обычно предусматривают делитель RrRff, которым задают порог дискриминации. Точность дискриминации в основном определяется температурными уходами параметров транзисторов и без принятия специальных мер не лучше 1 %. ITa практике обычно используют разные варианты рассмотренной схемы с повышенной стабильностью. В них предусматривают уменьшение дрейфа срабатывания, вызываемого колебаниями тепловых токов, изменением коэффициентов передачи токов и напряжений на переходах. В частности, между коллектором T1 и делителем RiR2 вводят повторитель, что позволяет уменьшить сопротивление делителя и тем самым уменьшить влияние тока транзистора T2 на порог срабатывания.
Вариант схемы триггера Шмитта в интегральном исполнении приведен на рис. 5.5,г. В этой схеме, как и в токовых переключателях, эмиттеры Ti, Tз подключены к генератору тока T2. Связь с коллектора Tі подается на базы Tз и Tг.
263
Порог срабатывания схемы устанавливается внешним делителем Ин-
тегральные схемы триггера Шмитта часто применяют для исключения шумов и формирования сигналов детекторов излучений, например на входе счетчиков. Они также формируют цифровые сигналы, поступающие в аппаратуру с линии связи.
Компараторы. Компараторами называют аналоговые устройства, сравнивающие исследуемое напряжение Ubx с опорным напряжением U0U и выдающие сигналы 0 или 1 в зависимости от того, меньше или больше Uon исследуемое напряжение. Компараторы применяют для АЦП, а также для дискриминации им:пу.льсов по амплитуде. В последнем случае уровень дискриминации задают опорным напряжением, а снимаемый с выхода уровень 1 означает, что амплитуда исследуемого импульса превысила порог срабатывания схемы.
Компараторы, как правило, выполняют на базе усилительных схем с достаточно большим коэффициентом усиления /С; в них входит узел сравнения напряжения в явном или неявном виде и в сложных устройствах — выходной формирователь со стробирова-нием.
Основным параметром компаратора является его чувствительность, или разрешение, определяемое входным сигналом AUbx9 при котором размах выходного уровня AUbmx будет соответствовать переходу с 0 в 1 и обратно: AUqx =AUbmx/К. Важным показателем, характеризующим работу компаратора в качестве быстродействующего дискриминатора, является задержка распространения; которая определяется как интервал времени между моментом пересечения входным сигналом уровня порогового напряжения и моментом, когда выходной сигнал достигает уровня логических 0 или 1.
