Преобразователь частоты в напряжение

 

(72) Автор изобретения

О. Э. Бокмельдер (7I) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

В НАПРЯЖЕНИЕ

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для обработки сигналов, поступающих от детекторов ионизирующих излучений.

Известен преобразователь частота — напряS жение содержаший формирователь импульсов постоянной вольт-секундной плошади и фильтр (1).

Недостатком преобразователя является низкая чувствительность на высоких частотах.

Известен преобразователь частоты в наl0 пряжение, содержащий генератор тактовых импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход синхронизатора, а ко второму выходу — первый вход устройства вычитания частот, счетчик импульсов и фильтр

15 нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя 12).

Недостатком известного устройства также является низкая чувствительность на высоких частотах.

Цель изобретения — повышение чувствительности преобразователя на высоких частотах.

Поставленная цель достигается тем, что в известный преобразователь частоты в напряжение, содержащий генератор тактовых импульсов, к первому выходу которого подключен первый вход синхронизатора, а ко второму выходу — первый вход устройства вычитания частот, счетчик импульсов и фильтр нижних чатсот, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя, введен триггер, входы которого подключены к выходам устройства вычитания частот, а выход подключен ко входу фильтра нижних частот, причем второй вход устройства вычитания частот соединен с выходом синхронизатора, вход счетчика импульсов соединен со входной шиной преобразователя, а выход — со вторым входом синхронизатора.

На фиг. 1 приведена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — экспериментально полученные характеристики макета преобразователя.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, синхронизатор 2, счетчик 3 импульсов, причем входы синхронизатора 2 подключены к выходам генератора 1 и счетчика 3, 9On4S3 устройство 4 вычитания часпн, входы кото. рого подключены к выхолам генератора 1 и синхронизатора 2, триггер 5, входы которого подключены к выходам устройства 4, а выход — ко входу фильтра 6 нижних частот.

Кривая 7 (фиг. 2) получена прн подаче на вход преобразователя сигнала от генерат ра импульсов (регулярная последовательность импульсов), а остальные кривые получены при подаче на вход преобразователя сигнала от детектора ионизирующих излучений (последовательность статистически распределенных импульсов) для разных. объемов счетчика 3 числа импульсов — кривая 8 для восьми триггеров, кривая 9 для четырех триггеров, кривая 10 для двух триггеров, кривая 11 получена при подаче входного сигнала на вход синхронизатора 2, T.å, при коэффициенте пересчета счетчика 3, равном единице.

Преобразователь работает следующим об- © разом.

Генератор 1 вырабатывает две последовательности импульсов с частотами F, и F,, при этом F, )> F и импульсы F и F, не совпадают во времени. На каждый импульс, пришедший со счетчика числа 3 импульсов, синхронизатор пропускает на вход устройства 4 вычитания частот один импульс из последовательности Fz. Таким образом, на один вход устройства вычитания частот поступает последовательность импульсов F а на другой его вход поступает последовательность импульсов F» импульсы которой приходят синхронно с импульсами последовательности

F, и поэтому не совпадают во времени с импульсами последовательности F что необходимо для нормальной работы устройства вычитания частот, прн этом F> — "ь (3)

V где Fy, — частота входной последовательности импульсов; V — коэффициент пересчета 4о счетчика 3 импульсов.

Если F > F3, то разностная частота с устройствами 4 вычитания частот поступает только на нулевой вход триггера 5, и триггер находится в нулевом состоянии, а если 45

F> (F» то разностная частота поступает только на единичный вход триггера 5, и триггер находится 8 единичном состоянии.

Таким образом, при подаче на входе преобразователя сигнала от генератора импульсов 50 (регулярная последовательность импульсов), характеристика преобразователя имеет вид ступеньки, кривая .7, фиг. 2), при этом выходное напряжение равно нулю, если Ех(VF» и равно единице, если Ех > VF,. 55 Если второй вход синхронизатора 2 подключить к выходу детектора ионизирующих излучений (отсутствие счетчика импульсов соответствует случаю Ч 1), на вход преобра зователя поступает последовате(ьность статистически распределенных импульсов, вероятность появления которых в заданном интервале подчиняется закону Пуассона. В таком случае мгновенное значение частоты входного сигнала (величина, обратная периоду между

4 двумя входными импульсами) может значительно отличаться от средней частоты входного сигнала как в одну, так и в другую сторону.

Если среднее значение F„ðàâêî F то вероятность того, что мгновенное значение F больше F, ра на вероятности того, что оно меньше F, и равно 0,5; В этом случае триг- гер 5 переходит иэ нулевого состояния в единичное и обратно так, что среднее значение коэффициента заполнения последовательности им на его выходе равно 0,5, и напряжение на выходе преобразователя, выделенное фильтром б, равно половине от напряжения, соответствующего "единице".

При отклонении среднего значения F â сторону повьциения частоты возрастает вероятность нахождения триггера 5 в единичном состоянии, и напряжение на выходе преобразователя повысится. При отклонении среднего значения F в сторону уменьшения частоты возрастает вероятность нахождения триггера 5 в нулевом состоянии, и напряжение на выходе преобразователя понижается. Зависимость выходного напряжения преобразователя от среднего значения частоты импульсов, статистически распределенных во времени по закону

Пуассона, в случае подачи их на второй вход синхронизатора 2 приведена на фиг. 2, кривая 11.

Если последовательность импульсов, статистически распределенных во времени, подать на вход счетчика 9 импульсов объемом Ч, то на вход синхронизатора 2 поступает только каждый Y-й импульс из входной последовательности, При выборке каждого V-го импульса из пуассоновского потока образуются эрланговы потоки, которые отличаются от пуассоновских большей равномерностью, при этом с ростом

V возрастает равномерность потока. В этом случае характеристики преобразователя находятся между ступенчатой кривой 7 (фиг. 2) для периодического сигнала (бесконечно большая крутизна) и кривой 11 (фиг. 2} для случая Ч =.1. Кривая 10 (фиг..2) соответствует двум триггерам Ч = 4, кривая 9— четырем триггерам Ч = 16, кривая 8 — восьми триггерам Ч = 256, при этом при изменении Ч соответственно изменялось и значение F .

90043

Чувствительность преобразователя является функцией числа триггеров счетчика 3 и возрастает с увеличением их числа. Число триггеров счетчика числа импульсов есть величина конструктивная, дополнительной нестабиль-, З ности в преобразование не вносит, поэтому чувствительность предлагаемого преобразования может быть весьма высокой и ограничивается только стабильностью частоты генератора тактовых импульсов.

Предлагаемый преобразователь обладает большой чувствительностью при иснольэованни его как на высоких частотах, так и на низких частотах, его легко выпотпн ть на интегральных микросхемах, для его перестройки 1з по диапазону достаточно изменения одного параметра — частоты генератора тактовых импульсов..

Формула изобретения

Преобразователь частоты в напряжение, щ содержащий генератор тактовых импульсов, 3 4 к первому выходу которого подключен первый вход синхрониэ тора, а ко второму выходу — первый вход устройства выметания частот, счетчик импульсов и фильтр нижних частот, выход которого соединен с выходной шиной преобразователя, о т л н ч а ю щ н йс я тем, что, с целью повышения чувствнтельг ности, в него введен триггер, входы которого подключены к выходам устройства вычитания частот, а выход подключен ко входу фильтра нижних частот, причем второй вход устройства вычитания частот соединен с выходом синхронизатора, вход счетчика импульсов соединен со входной шиной преобразователя, а выход— со вторым входом синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР К 519640, кл. 3 Н 03 К 9/06, 18.02.74.

2. Авторское свидетельство СССР М 600716, кл, 3 Н 03 К 9/06, 05.03.76 (прототи ).

ОО !33

Фю2

Составитель В. Дмитриев

Редактор Н. Пушненкова Техред С.Мигунова Корректор !, Иазарова

Заказ 12203/73 Тираж 953 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета С!. .(. Р по делам изобретений и открытий

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

Филиал !1!l!I "Пагент", r. Ужгород, ул. !!роектная 4