177230. lajstromszámú szabadalom • Elrendezés magfizikai detektorok jeleit modellező impulzus generátor megvalósítására
3 177230 4 sakor a kondenzátorba meghatározott töltésmennyiséget juttatnak, függetlenül attól, hogy a kondenzátor előzőleg mekkora feszültségre volt feltöltődve, majd a kondenzátor egy ellenálláson keresztül kisül. A konkrét megvalósítása ezeknek a generátoroknak olyan, hogy a kondenzátorra a kisütő ellenálláson kívül egy áramgenerátor csatlakozik, amelyet egy meghatározott rövid időre bekapcsolnak. A jelamplitúdót így az áram nagysága és a bekapcsolás időtartama határozza meg, és ez utóbbival megegyező a jel felfutási ideje. A Iecsengési időt itt is a kondenzátor és a kisütő ellenállás határozza meg. Mivel rövid időtartamú (100 ns alatti) és emellett stabil szélességű és amplitúdójú áramimpulzusok előállítása nehézségekbe ütközik, a fenti elrendezést használó impulzusgenerátorok kimenőjelének felfutása nem gyorsabb, mint 100 ns és amplitúdó stabilitásuk sem jobb mint 10 4 C . (D.W. Burtis, M. Brown, IEEE Trans. Nucl. Sei. NS—20. N° 1. p. 209—215) A szabadalom tárgyát képező elrendezés egy olyan impulzusgenerátor megvalósítását teszi lehetővé, amelynek jelei rövid időtartamoktól (100 ns) kezdve egymásra ültethetők, a jelek felfutási ideje 10—20 ns tartományba esik, a lecsengési időt egyetlen időállandó határozza meg. az elérhető amplitúdó stabilitás jobb, mint 10 4 C . A jel amplitúdója egyszerűen és folyamatosan szabályozható. A kapcsolási elrendezést az ábrán láthatjuk. A kapcsolás működése a következő: Az N négyszöggenerátor rövid időtartamú ( -- 40 ns) négyszögimpulzust állit elő. A négyszögjelek amplitúdóját az F referencia feszültségforrás kimeneti feszültsége határozza meg, melyet a bemenetére vezetett U, vezérlőfeszültséggel szabályozunk. A négyszöggenerátor kimenőjele a C, kondenzátoron keresztül a T tranzisztor emitterére és a D dióda egyik elektródájára kerül. Ez az elektród az anód, amennyiben a T tranzisztor npn típusú és a katód pnp típusú tranzisztor esetén. Az U, feszültség polaritása olyan, hogy az R, ellenálláson keresztül nyitó irányba feszíti elő a D diódát. Az U, feszültség polaritása U,-ével ellentétes. A négyszöggenerátor kimenő impulzusának azon élénél, amely a T tranzisztor bázisemitter diódáját nyitó irányba, a D diódát pedig záró irányba vezérli, a C, és a C, kondenzátorok között Q = C,(U—U,*.- Ult) nagyságú töltéscsere megy végbe. A képletben U a négyszögimpulzus amplitúdója, Ubc feszültség a T tranzisztor nyitóirányú bázis-emitter feszültsége, Ud feszültség pedig a nyitóirányban előfeszített D diódán eső feszültség. A töltéscsere következtében a C, kondenzátoron U, = C\ (U—Us.—Ud) amplitúdójú impulzus jön létre, amelynek lecsengési időállandója R:C\. A négyszögimpulzus másik élénél, amely a T tranzisztort záróirányba, a D diódát viszont nyitóirányba vezérli, a Ci kondenzátor a D diódán keresztül kisül. A gyors működés érdekében D dióda célszerűen „hot carrier” dióda. Az előzőekből látható, hogy a jel amplitúdóját és Cj feszültség is befolyásolják, igy U,v és Ud feszültség hőmérsékletfüggése a kimenőjel amplitúdójának a hőmérsékletfüggését okozhatják. Esetünkben azonban ez az effektus egyszerűen kompenzálható, oly módon, hogy a referencia feszültség nagvságát a T tranzisztor és a D dióda hőmérsékletének a függvényében változtatjuk. A T tranzisztor és a D dióda hőmérsékletét a velük hőkontaktusban levő K hőkompenzáló elem (amely célszerűen hasonló típusú tranzisztorból és diódából van felépítve, mint T tranzisztor és D dióda típusa, de lehet termisztor is) érzékeli és olyan polaritású és nagyságú jelet juttat az F refe-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 rencia feszültségforrás bemenetére, amely a referencia feszültség változásán keresztül éppen kompenzálja a jel hőmérsékletfüggő változását. A C, kondenzátor és R, ellenállás közös pontján megjelenő impulzust egy kábel meghajtó impedancia transzformátoron keresztül vezetjük a kimenetre. A fenti elrendezés lehetővé teszi a kitűzött célok megvalósítását. Az adott elrendezésben az egymást követő jelek közötti minimális időtartamot a négyszöggenerátor jeleinek a szélessége és a C, kondenzátornak a D diódán keresztül történő kisütésének az időtartama határozza meg. Mivel az előbbi időtartam nagysága - 40 ns. az utóbbié pedig („hot carrier" dióda esetén) - 10 ns a kimenőjelek kisebb, mint 100 ns időtartamon belül követhetik egymást. A jelek felfutási idejét egyrészt a négyszöggenerátor kimenőjelének a felfutási ideje, másrészt a négyszöggenerátor kimenőeilenállása és a C, kondenzátoi: által alkotott időállandó nagysága szabja meg. Mivel nem ütközik nehézségekbe, hogy akár a négyszögjel felfutási ideje, akár az említett időállandó 10 ns-nál kisebb legyen, a 10—20 ns közötti kimenőjel felfutási idő könnyen megvalósítható. Magától értetődik, hogy az adott kapcsolási elrendezésben a kimenőjel lecsengési időállandóját csak az R.C, szorzat határozza meg. A 10 4 C -os amplitúdó stabilitás a K hőkompenzáló dem hőkoefficiensének a megfelelő értékre való beállításával elérhető. A kimenőjel amplitúdóját egy egyenfeszültségnek a változtatásával folyamatosan szabályozhatjuk. Az ábrán látható kapcsolási elrendezés az F referencia feszültségforrást, az N négyszöggenerátort, a T tranzisztort, a D diódát, az I impedancia transzformátort, a K kompenzáló elemet, az R,, R, ellenállásokat és a C,, C, kondenzátorokat tartalmazza. Ezek az elemek a következő módon vannak összekapcsolva : Az F referencia feszültségforrás egyik bemenetére a kimeneti feszültség nagyságát meghatározó U, vezérlőfeszültség, másik bemenetére pedig a D diódával és a T tranzisztorral hőcsatolásba hozott K hőkompenzáló elem csatlakozik. Az F referencia feszültségforrás kimenete az N négyszöggenerátor amplitúdó szabályozó bemenetére van kötve, amelynek kimenete a C, kondenzátoron keresztül a T tranzisztor e emitterének és a D dióda egyik elektródájának — ez az elektród az anód, amennyiben a T tranzisztor npn típusú és katód, ha a T tranzisztor pnp típusú — valamint az R, ellenállás egyik kivezetésének közösített pontjára, az R, ellenállás másik vége pedig az U, táp-feszültség forrására csatlakozik. Az U, táp-feszültség forrása olyan polaritású, amely a D diódát nyitó irányba feszíti elő. A D dióda másik elektródájának és a T tranzisztor b bázisának a közösített pontja az U, tápfeszültséggel ellentétes polaritású U, tápfeszültség forrásra csatlakozik, a T tranzisztor c kollektora pedig a másik kivezetésükkel egyaránt a föld potenciálra csatlakozó C, kondenzátornak és R, ellenállásnak, valamint az I impedancia transzformátor bemeneti csatlakozásának a közös pontjára van kötve. Az I impedancia transzformátor kimenete egyben a jelkimeneti pont. Szabadalmi igénypont: Elrendezés magfizikai detektorok jeleinek modellezésére szolgáló impulzusgenerátor megvalósítására, mely referencia feszültségforráshoz sorosan kapcsolt négyszöggenerátort. tranzisztort, impedancia transzformátort tartalmaz. azzal jellemezve, hogy a referencia feszültségforrás 2
