Устройство для кодирования интервалов времени в позиционно- чувствительном детекторе

 

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в позиционно-чувствительных детекторах для регистрации нескольких интервалов времени и, соответственно, нескольких координат событий в течение цикла измерения. Целью изобретения является повышение разрешающей способности, упрощение устройства и увеличение скорости набора статистики. Устройство содержит схему И, которая управляется триггером и через которую импульсы от позиционно-чувствительного детектора проходят на кодирующее устройство последовательного типа. Импульс Старт подается на первый управляющий вход триггера и управляющий вход генератора пачек импульсов, выход которого подсоединен к входу синхронизации кодирующего устройства, имеющего параллельные .выходы, подсоединенные к регистрирующему устройству, а также последовательный выход, для работы с которым имеются также управляющий вход и вход синхронизации считывания. Наиболее существенным признаком устройства является кодирующее устройство последовательного типа для кода, исправляющего многократные ошибки, в котором используется сдвиговый регистр с логическими обратными связями. 3 ил,, 1 табл. со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g<)s G 01 Т 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4623078/25 (22) 20.12.88 (46) 15.04.91, Бюл, М 1.4 (71) Объединенный институт ядерных исследований (72) Н.М. Никитюк (53) 539.1.075(088.8) (56) Заневский Ю.В. Проволочные детекторы элементарных частиц. М.: Атомиздат, 1978, с. 73.

Питерсон У. Коды, исправляющие ошибки. М.: Мир, 1964, с. 173, 185 — 188, 279 — 306.

Цитович А,П. Ядерная электроника, М.:

Знергоатомиздат, 1984, с. 237. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ

ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ В ПОЗИЦИОННО-ЧУВСТВИТЕЛЬНОМ ДЕТЕКТОРЕ (57) Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в позиционно-чувствительных детекторах для регистрации нескольких интервалов времени и, соответственно, нескольких координат событий в течение цикла измерения. Целью

Изобретение относится к ядерной электронике и может быть использовано в позиционно-чувствительных детекторах для регистрации нескольких интервалов времени и, соответственно, нескольких координат событий в течение цикла измерения.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности, упрощение устройства и увеличение скорости набора статистики.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг, 2 — схема кодирующего устройства последовательного типа для

„„. Ж„„1642414 А1 изобретения является повышение разрешающей способности, упрощение устройства и увеличение скорости набора статистики.

Устройство содержит схему И, которая управляется триггером и через которую импульсы от позиционно-чувствительного детектора проходят на кодирующее устройство последовательного типа. Импульс

"Старт" подается на первый. управляющий вход триггера и управляющий вход генератора пачек импульсов, выход которого подсоединен к входу синхронизации кодирующего устройства, имеющего параллельные,выходы, подсоединенные к регистрирующему устройству, а также последовательный выход, для работы с которым имеются также управляющий вход и вход синхронизации считывания. Наиболее существенным признаком устройства является кодирующее устройство последовательного типа для кода, исправляющего мйогократные ошибки, в котором используется сдвиговый регистр с логическими обратными связями. 3 ил., 1 табл, кода, исправляющего две ошибки; на фиг, 3 — схема кодирующего устройства последовательного типа для кода, исправляющего три ошибки.

Устройство (фиг. 1) содержит выход 1 позиционно-чувствительного детектора, элемент И 2, кодирующее устройство 3 последовательного типа, триггер 4, вход 5

"Старт", генератор 6 пачек импульсов, регистрирующее устройство 7, вход 8 установки генератора 6 пачек импульсов и кодирующего устройства 3 последовательного типа в исходное состояние. Для кодирующего уст1642414

30 и, соответственно, запоминающего одновременно два интервала времени (фиг, 2), содержит сумматоры 14 — 17 по модулю два, 35

50 ройства последовательного типа определены следующие входы-выходы; управляющий вход 9, вход 10 синхронизации (одновременно выход генератора жвачек импульсов), вход 11, последовательный выход

12, вход 13 синхронизации считывания.

Устройство работает следующим образом.

На выход 1 поступают уже сформированные логические сигналы позиционночувствительного детектора. Второй вход элемента И 2 подключен к выходу триггера

4. На вход 5 "Старт" поступают сигналы от устройства, которое формирует стартовые импульсы. Входы регистрирующего устройства 7 подключены к параллельным выходам кодирующего устройства 3 последовательного типа. B зависимости от логического уровня, подаваемого на управляющий вход 9, данные могут выдаваться по последовательному выходу 12 последовательным кодом. На вход 10 синхронизации поступают сигналы синхронизации с выхода генератора пачек импульсов. На вход 13 синхронизации считывания подаются сигналы считывания данных последовательным кодом. Последним импульсом генератора 6 пачек импульсов по его управляющему выходу перебрасывается триггер 4 и закрывается схема И 2.

Кодирующее устройство последовательного типа для кода, исправляющего две ячейки 18 — 25 сдвигового регистра, элемент

И 26 и элемент ИЛИ 27.

Остальные позиции на фиг. 2 аналогичны позициям на фиг. 1 (с целью упрощения не показаны цепи сброса триггеров в исходное состояние). . Кодирующее устройство для кода, исправляющего три ошибки (фиг. 3), содержит сумматоры 28 — 33 по модулю два, ячейки

34 — 43 сдвигового регистра и элемент И 44.

Остальные позиции аналогичны приведенным на фиг. 1. Связи между логическими элементами на фиг. 2 и 3 описываются с помощью генераторных многочленов, которые известны из теории кодирования. Так, для кодирующего устройства последовательного типа, изображенного на фиг..2, связи между элементами описываются с помощью многочлена

g (Xp(X +X+1(X +X +X +X+11 =

Х +Х7+Х6+Х +1

Степень Х соответствует позиции ячеек регистра сдвига, начиная с нулевой степени

Х0 1

10

Перенос из старшего разряда в младшие описывается равенством

Х =X +Х +Х +1 (модуль 2). С помощью этого же многочлена можно определить состояние 8-разрядного сдвигового регистра в течение 15 тактов сдвига, Число тактов сдвига равно 2 — 1=15, так как многочлен g(X) не4 приводим и определяет циклический код.

В таблице приведены состояния ячеек сдвигового регистра кодирующего устройства последовательного типа для кода, исправляющего две ошибки, и для случая, когда импульсы на его вход поступают во втором и двенадцатом тактах. В исходном состоянии все ячейки сдвигового регистра устанавливаются в "0" сигналом, поступающим по входу 8 установки в исходное состояние, Сигналом "Старт", поступающим на вход 5

"Старт", перебрасывается триггер 4 и запускается генератор 6 пачек импульсов. При этом элемент И 2 открыт для прохождения импульсов события, которые поступают с выхода позиционно-чувствительного детектора.

В первом такте состояние детектора, сдвигового регистра не меняется. Во втором такте происходит занесение единицы в первый разряд сдвигового регистра, которая сдвигается вплоть до 9-ro такта. В течение

10-го такта имеет место перенос

Х =X +Х +Х +1, поскольку на управляющий вход 9 в исходном состоянии подана логическая единица. Поэтому состояние сдвигового регистра будет 10001011 (младший разряд слева). Для того, чтобы определить состояние ячеек сдвигового регистра после

11-ro такта, необходимо выполнить сдвиг вправо кода 10001011 -01000101 и это значение сложить по модулю два с кодом переноса, т.е. с 10001011.

Тогда получим

0 1 0 0 0 1 0 1

+ mod 2

1 0 0 0 1 0 1 1

11 0 0 1," 1 0 и так далее. В 12-м такте на вход 10 синхронизации поступает сигнал с выхода элемента И 2. Кодирование двух интервалов времени продолжается вплоть до 15-ro такта, как принято в технике корректирующих кодов. Таким образом, код 00111110 содержит данные о времени поступления двух событий. Это кодовое слово можно сосчитать как в параллельном виде на регистрирующее устройство 7, так и последовательном коде (последовательный выход 12). В последнем случае на управляющий вход 9 извне подается уровень напряжения, соответствующий логическому нулю, и цепь об1642414

15

25

55 ратной связи разрывается. Далее на вход 13 синхронизации считывания подается 8 тактовых импульсов, с помощью которых содержимое регистра сдвигается на выход 12, В качестве схемы декодирования занесенных в память регистрирующего устройства 7 кодов может быть использовано постоянное программируемое запоминающее устройство, запрограммированное соответствующим образом, Для того, чтобы можно было однозначно регистрировать сигналы от 3 частиц, необходимо выбрать кодирующее устройство последовательного типа, которое применяется для исправления 3 ошибок, Так, для кодирующего устройства последовательного типа, изображенного на фиг. 3, многочлен

g (Х) =Х1О+ X8+ X5+ X4+ Хг+Х+1=

=.(X +Х+1) (Х + X + X +X+1) (Х +Х+1).

Очевидно, что для повышения точности измерения интервалов времени необходимо повышать частоту генератора пачки и, соответственно, увеличивать число ячеек сдвигового регистра, Известны таблицы таких многочленов, Так, если использовать многочлен g(X)=X +Х + X + Х + X +

+Х" +Х +Х +Х +Х +Х +Х +Х+1, то можно регистрировать сигналы от пяти частиц, а число тактов равно 47. В общем виде в качестве порождающего полинома g(X) наиболее удобно выбирать полинам двоичного кода Боуза-Чоудхури, который имеет регулярную структуру, и поэтому существуют правила построения кодирующих устройств. Известно, что порождающий полином g(X) для двоичного кода Боуза-Чоудхури имеет в качестве корней элементы поля Га- луа GF(2 ), представляемые последовательными степенями первообразного элемента а, Четные степени элемента а могут быть отброшены, так что последовательность корней полинома g(X) имеет вид а, а, 5 2t-1 !

Полином, удовлетворяющий этому условию, порождает код, исправляющий все ошибки кратности t, Для построения полинома g(X) можно образовать минимальные полиномы mi(X) (i=1, 3, 5, . „, 2t — 1). Минимальные полиномы определяются системой своих корней, которая имеет следующий вид: а, !

21 i 2si

Тогда порождающий,полинам есть наибольшее общее кратное минимальных полиномов до порядка 2t-1 включительно, причем степень mi(X) не. выше m, так что степень д(Х) не выше mt, Таким образом, число проверочных символов не выше mt (синдром кода или число разрядов кодирующего устройства), Так, при m=4 и п=2 — 1=15

4 имеем три минимальных полинома: mi(X)=1+

+Х+ Х; гпз(Х) =1+Х+Х +X + X; m5(X)=1+X+X .

Коонями этих полиномов являются элементы поля Галуа GF(2 )а, а и а .

Наиболее существенным признаком предлагаемого устройства является наличие кодирующего устройства последовательного типа для кода, исправляющего многократные ошибки, применяемого в вычислительной технике и в технике связи, Использование такого устройства по непрямому назначению позволяет запомнить в регистре кодирующего устройства несколько интервалов времени, а считывание данных в память регистрирующего устройства происходит один раз после цикла измерения. В результате при одной и той же скорости считывания данных в регистрирующее устройство в несколько раз повышается скорость набора статистики и, наоборот, при одной и той же скорости считывания упрощается устройство за счет упрощения регистрирующего устройства, так как снижаются требования к нему. Кроме того, за счет введения генератора пачек импульсов, который в принципе нужен для кодирования, исключается необходимость организации чтения от второго конца детектора с целью выработки сигнала "Стоп". Зто приводит к повышению скорости набора статистики по меньшей мере в два раза. Кроме того, поскольку в кодирующем устройстве используется сдвиговый регистр с логиче-. скими обратными связями, то по крайней мере вдвое повышается разрешающая способность устройства в целом по сравнению с известным устройством, в котором используется двоичный счетчик на основе триггеров со счетным входом. Так, счетчик К155

ИЕ5 имеет рабочую частоту 18 ЙГц, а сдвиговый регистр 155ИР1 — рабочую частоту

36 МГц. Задержка в сумматоре по модулю два 155ЛП5 составляет 7 нс. Таким образом, разрешающее время в известном устройстве, если использовать ТТЛ-микросхемы, равно 40 нс, а в предлагаемом устройстве составляет не более 23 нс.

С точки зрения потребляемой мощности при равном числе разрядов сдвиговый регистр потребляет в два раза меньше мощности, чем счетчик, Формула изобретения

Устройство для кодирования интервалов времени B позиционно-чувствительном детекторе, содержащее элемент И, триггер и регистрирующее устройство, причем первый вход элемента И.соединен с выходом позиционно-чувствительного детектора, 1642414 второй вход соединен с выходом триггера, первый управляющий вход триггера соединен с входом "Старт", о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения разрешающей способности и увеличения скорости набора статистики, введены генератор пачек импульсов, содержащий управляющий вход, выход, управляющий выход и вход установки в исходное состояние, кодирующее устройство последовательного типа, содержащее вход, параллельные и последовательный выходы, вход синхронизации, вход синхронизации считывания, управляющий вход и вход установки в исходное состояние, причем выход элемента И соединен с входом кодирующего устройства последовательного типа, вход синхронизации которого подключен к выходу генератора пачек импульсов, управляющий выход

5 которого соединен с вторым управляющим входом триггера, а управляющий вход — с входом "Старт", параллельные выходы кодирующего устройства последовательного типа подключены к входам регистрирующе10 го устройства, последовательный выход кодирующего устройства последовательного типа является последовательным выходом устройства для кодирования интервалов времени в позиционно-чувствительном де15 текторе.

1642414

Фи2, 2

Редактор А.Orap

Заказ 1146 Тираж 297 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Параллельные быхады иа 7

©иг.д

Составитель M.Äàíèëîâ

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101