Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее высокими параметрами обладают компараторы на дифференциальных усилителях. В них нет специальной схемы сравнения, а входное и опорное напряжения подаются на разные входы дифференциального каскада.
Аналогичные схемы, работающие в режиме токовых переключателей, были рассмотрены ранее в § 3.2. Оценку разрешения такой схемы можно произвести по вольт-амперной характеристике дифференциального каскада, которая аналогична переключательной характеристике (см. рис. 3.16). Линейная аппрокси-
коллекторные токи каскада; I0 — общий эимттерный ток каскада; h = kp[q (k — постоянная Больпмаиа, q — заряд электрона, T — абсолютная температура).
Разрешение компаратора, выполненного на одиночном дифференциальном каскаде, определяется раствором его вольт-амперной характеристики и равно 4/і«100 мВ при намерении выходного тока по уровням 0,1 и 0,9.
Быстродействие дифференциального компаратора (задержка распространения сигнала) определяется граничной частотой транзисторов /т, постоянной времени цепи нагрузки и влиянием обратной связи через емкость перехода коллектор—база (эффект Миллера). В однокаскадном дифференциальном компа-
мация этих характеристик имеет
где /к 1,2
264
раторе, выполненном на транзисторах с /т = 500 МГц, задержка распространения сигнала составляет T3^ 15 не.
В качестве амплитудных дискриминаторов рационально применять интегральные компараторы. Для обеспечения высокой чувствительности и стабильности, а также удобства согласования с другими схемами интегральные компараторы выполняют на нескольких дифференциальных каскадах с дополнительными элементами.
На рис. 5.6 приведена схема компаратора типа 521СА2. Он выполнен на двух дифференциальных усилительных каскадах. Входной каскад (транзисторы Tu Ti) питается от генератора стабильного тока Г5 с термокомпенсирующей диодной цепочкой на 7Ш. Второй дифференциальный каскад выполнен на транзисторах T3 и Te; выходной сигнал снимается с выхода эмиттерного повторителя Гв, что обеспечивает повышенную нагрузочную способность схемы.
При выполнении амплитудного дискриминатора на базе компаратора в схему вводят цепь с регулируемым опорным напряжением и выходной формирователь.
5.2.2. ДИСКРИМИНАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ ТОКА
Помимо дискриминаторов импульсов напряжения в экспериментальной практике применяют также дискриминаторы импульсов тока. Такие устройства имеют малое входное сопротивление, их вход является виртуальной землей — поступающий сигнал не создает на входе заметного напряжения. Дискриминаторы тока рационально использовать с детекторами или устройствами, являющимися достаточно мощными датчиками тока, например со сцин-тилляционными счетчиками. Импульсы тока, возникающие в цепи анода ФЭУ при регистрации сильно ионизирующих частиц, могут быть непосредственно поданы на токовый дискриминатор. Датчиком токовых импульсов являются также транзисторные усилители. Применение токовых дискриминаторов достаточной чувствительности во многих случаях может значительно упростить аппаратуру, поскольку отпадает необходимость в преобразовании импульсов тока в импульс напряжения и последующем его усилении.
В чувствительных дискриминаторах импульсов тока используется принцип сравнения положительного сопротивления диода с
Неинверти-рующиивх. (-KVj (сигнал)
20
Рис. 5.6. Интегральная компаратора типа 521СА2
схема
265
Рис. 5.7. Чувствительный токовый дискриминатор на диоде с регенеративной схемой
отрицательным сопротивлением регенеративной схемы. В таких дискриминаторах импульс тока подается непосредственно в цепь диода (рис. 5.7). Этот импульс уменьшает протекающий через диод начальный Выход ток* При этом сопротивление диода ---повышается, и если амплитуда исследуемого импульса имеет достаточную величину, то схема срабатывает. Чувствительность диодных дискриминаторов тока достигает 10 мкА.
Сравнительно невысокую чувствительность (порядка нескольких миллиампер), но хорошее быстродействие и стабильность имеют дискриминаторы на туннельных диодах. Простая схема дискриминатора, в основе которой лежит одновибратор на туннельном диоде, np-иведена на рис. 5.8,а. Схема имеет одно устойчивое состояние, устанавливаемое сопротивлением нагрузки R и источником питания Е; линия статической нагрузки пересекает характеристику диода в одной устойчивой точке А (рис. 5.8,6). Индуктивность L выбирается так, чтобы линия динамической нагрузки была горизонтальной. В этом случае поступающие на вход схемы положительные импульсы тока, амплитуды которых A/Bx>A/nop, будут проходить только через туннельный диод и переводить его в рабочую точку В. С уменьшением входного тока диод возвращается в прежнюю точку А. В результате на диоде возникает импульс напряжения, его форма определяется параметрами схемы (Ry L) и характеристикой туннельного диода, а амплитуда равна AU = = Ub-Ua.
Диффузная ветвь характеристики BC в верхней части имеет большую крутизну, поэтому амплитуда импульсов напряжения мало зависит от значения входных импульсов тока. Транзистор Tі, подключенный к туннельному диоду, служит для дальнейшего
