Курсов проект по Ядрена Електроника на

Изтегляне 64.7 Kb.

Дата	11.01.2018
Размер	64.7 Kb.
	#44163

ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ - СОФИЯ

Катедра: ЕЛЕКТРОННА ТЕХНИКА

КУРСОВ ПРОЕКТ

по

Ядрена Електроника

на

Даниела Господинова Николова

Тема: Едноканален Спектрален Анализатор

Ръководител:

/М. Митев/

София 2011

I. Изходни данни:

Входен сигнал – Um – 0 до 5V, tu = 1s, Tmin < 50s
Режим на селекция – интегрален или диференциален
Ширина на прозореца – 5 mV, 10 mV, 20 mV
Праг със стъпка равна на ширината на прозореца
Броячен блок:
1. Тригериране – по брой импулси, по време или по двете
2. Капацитет на основния брояч – 10⁸импулса
3. Максимален времеинтервал – 24 часа
4. Индикация

II. Обяснителна записка:
След формиране и усилване на импулси от детекторите на ядрени лъчения обикновено е необходимо построяване на разпределението на импулси по амплитуда, което дава информация енергетичния спектър на лъчението. Понякога се налага броене на импулсите, попадащи в определен интервал от амплитуди – например в областта на фотопика. В действителност импулсите, включени в една група не са с идеално еднакви амплитуди, а с амплитуди изменящи се между две гранични стойности , определящи дискретния характер на амплитудната селекция.
Амплитудната селекция се осъществява с няколко вида електронни устройства:

Най – простата схема за амплитуден отбор на импулси е интегралния амплитуден дискриминатор, който изработва на изхода си логически импулс, само ако входния импулс надвиши някакъв предварително избрана стойност – наречена праг на дискриминация.
Um > Uд
Диференциални амплитудни дискриминатори. С тяхна помощ от общото количество импулси се отделят известна част, чийто амплитуди са между две зададени гранични стойности – долен и горен праг на дискриминация.
U_Д1 < U_m < U_Д2или U_Д < U_m < U_Д +U_Д,
където U_Д представлява разликата между двата прага и се нарича
“ прозорец “ на диференциалния дискриминатор.

Параметри на амплитудните селектори:

Стабилност на прага на дискриминация
Този параметър е от много съществено значение и изискванията към него са много високи. Например съвременните дисриминатори притежават температурна нестабилност на прага от порядъка на 0,01% / С, а нестабилността от изменения на захранващите напрежения е много по-ниска. При многоканалните селектори от голямо значение е стабилността на ширината на канала и на канала на преобразуването, определящ зависимостта между амплитудата на импулса и номера на канала, в който той се регистрира.
Бързодействие
Определя се от минималната ширина на входящия импулс, при който той все още се селектира правилно по амплитуда.
Мъртво време
Определя се от минималното време след постъпване на един импулс за селекция, след което , ако се получи втори импулс, той ще бъде правилно селектиран по амплитуда.
Динамичен обхват
Отношението между максималната амплитуда на входящите импулси, която все още не пречи на нормалната работа на дискриминатора, към минималния праг на дискриминатора, при който устройството работи стабилно. Той се определя главно от минималния праг, а последният зависи от параметрите на схемата и преди всичко от нейната стабилност.

Диференциален амплитуден дискриминатор

За създаването на диференциален дискриминатор обикновено се използват два интегрални дискриминатора ИД / фиг.1 /, с помощта на които долният ИД1 и горния ИД2 праг на дискриминация. Изходящите импулси от тези дискриминатори се подават на схема антисъвпадение – АС.

От времедиаграмите се виждат недостатъците при практическото реализиране на схемата, изразяваща се във формирането на паразитни изходни данни ( импулси) при работа с входни импулси с камбанообразна форма.

За правилната работа на диференциалните дискриминатори – ДД, от голямо значение е ширината на прозореца да остава постоянна, независимо от изменение на праговите стойности. Затова се използват схеми, при който с един потенциометър Р1 се изменя праговото ниво U_Д, което е общо за двата дискриминатора, а с втори потенциометър Р2 – ширината на прозореца U_Д.

Чрез схемата избрана в настоящия проект са избегнати недостатъците от класическата схема, свързана с формирането на паразитни импулси. Амплитудният диференциален дискриминатор е изпълнен с интегрални компаратори 2М319. С К1 е реализиран интегрален дискриминатор на долен праг U_Д1=U_Д1, а с К2 – на горния праг U_Д=U_Д+U_Д.

Компаратор

Компараторът представлява ОУ с високо бързодействие и много висок коефициент на усилване без въведена ООВ – от порядъка на десетки хиляди. Поради това предавателната му характеристика е с почти вертикален преход – нищожни изменения на входното напрежение водят до скокообразно изменение на изходното напрежение. При това компараторът има два входа - неинвертиращ (прав) и инвертиращ, и превключването му става при изменение на знака на разликата между двата входа (входните напрежения). Това позволява твърде удобното му използване като дискриминатор, като входни импулси се подават на неинвертиращия вход , а прагът се регулира чрез изменение на постояннотоковия потенциал на инвертиращия вход. За осигуряване на стабилна работа като дискриминатор, се въвежда ПОВ, което създава хистерезис в предавателната му характеристика.

III. Принцип на действие:

Принцип на действие на част от схемата, използвана в настоящия проект, т.е. действието на логическата схема от фиг.2 се изяснява с времеимпулсната диаграма, показана на фиг.3. Ако входящият импулс превлкючи само долния детектор /показано с плътни линии/ тригерът се поставя в състояние 1, дава разрешение на схемата И-НЕ и задния фронт на импулса се пропуска към изхода /след диференциране и ограничение на положителния диференциран импулс чрез диода Д/. При задействане и на горния дискриминатор /показан с пунктир/ предния фронт на изходящия му импулс връща тригера в състояние 0, което блокира схемата И-НЕ 4 и на изхода не се получава импулс. Сигналът на входа Т на тригера преминава преди това през логическите елементи 2 и 3 /свързани като инвертори/, с което се осигурява закъснение на неговото превключване в състояние 1 и респективно на подаването на разрешаващ потенциал на горния вход на схемата И-НЕ 4, спрямо спрямо изменението на нивото от 1 в 0 на сигнала на долния й вход. Така се избягва възможността от получаване на изходящ сигнал по време на предния фронтна импулса от долния интегрален дискриминатор.
Този диференциален дискриминатор не съдържа спецоални закъснителни елементи и всички връзки вътре в него са галванични, което осигурява много високото му бързодействие и способност за работа при високи импулсни натоварвания.

За задаване на долния праг на дискриминатора се използуват два интегратора. За задаване на ширината на прозореца се използува пада върху резистор, в случая R₃, поставен между К₁ и К₂. Тъй като пада върху този резистор зависи от протичащия през него ток, което означава, че чрез задаване на тока може да се управлява пада.

Управляващия ток се задава от генератор на ток, реализиран с ОУ1 и TR, и се регулира от потенциометъра R_p.

Използвани са два интегратора съдържащи ОВ, осъществени с кондензатори - С₂ и С₃. На входа на интеграторите се подава правоъгълен импулс с продължителност t_p. Изходното напрежение има полярност обратна на полярността на входното напрежение, но тъй като интеграторите са два тя остава същата.

IV. Изчислителни записки:
Съобразчвайки се с ширината на прозореца 5mV, 10mV, 15mV, избирам R₃ = 5, за да се получат подходящи стойности (точни) на тока, с който се задава ширината на прозореца.

Токът през R₃ е:

За 5mV,