187891. lajstromszámú szabadalom • Áramköri elrendezés impulzuserősítők alapvonalának helyreállítására és stabilizálására
1 187 891 2 A találmány tárgya áramköri elrendezés impulzuserősítők alapvonalának helyreállítására és stabilitására, amelyet elsősorban a nukleáris mérésteclinika területén használnak. A nukleáris méréstechnikában az impulzuserősítőknél, különösen a spektroszkópia területén az alapvonal stabilitása elsőrendű követelmény, mert az energiamérés feszültségimpulzusok amplitúdójának mérésére van viszszavezetve. Ezért vált általánossá az erősítőkben egy speciális áramkörnek, az alapvonal visszaállítónak, elterjedt angol nevén a „base line restorer”-nek az alkalmazása. Az alapvonal elvándorlása részben az erősítőlánc valamelyik fokozatánál alkalmazott kondenzátoros csatolás következtében lép fel, részben pedig az alkalmazott aktív elemek hőfüggése, továbbá a brummfeszüitség, a mikrofonja és egyéb zaj jellegű zavarok miatt következik be. Az előbbi okok miatt fellépő elvándorlás az átlagos beütésszámtól azaz a nukleáris forrás intenzitásától függ, ugyanis növekvő intenzitás esetén nő az alapvonal elvándorlása, az utóbbi zaj jellegű zavarok pedig az alapvonalnak a hasznos jel időtartamához képest lassú ütemben történő ingadozását eredményezik. Az alapvonal elvándorlását kiküszöbölő alapvonal helyreállító áramköröknek nagyon sok fajtája létezik. Ezek sorozatában a legelső és legegyszerűbb, legkevesebbet nyújtó az L. B. Robinson által a Rév. Sei. Instr. 32. kötet 1057. oldalán 1961-ben ismertetett áramkör, amelynél a sorosat) alkalmazott kondenzátorokon azaz csatoló kondenzátorokon felhalmozott töltést egy pozitív és egy negatív irányú áramgenerátor tünteti el és az áramgenerátorokat egyszerű diódás kapcsolók üzemeltetik. Az áramgenerátorok megvalósítására, azok vezérlésére, azaz pontos ki- és bekapcsolására azóta számos áramköri megoldás született, Alapvető probléma az alapvonal helyreállítók konstrukciójánál a helyreállítás sebességének a megválasztása. Túl nagy sebesség a jel/zaj viszonyt rontja, túl lassú helyreállítás pedig a feldolgozható átlagbeütésszámot korlátozza. E két ellentmondó szempont vezette a konstruktőröket az aszimmetrikus alapvonal helyreállítók alkalmazásához, amelyeknél a kondenzátor töltő árama és kisütő árama nem egyezik meg. Itt és a továbbiakban töltő áramnak azt oz áramot nevezzük, amely a hasznos jel alatt igyekszik az alapvonalat helyrehúzni és kisütő áramnak azt, amely a hasznos jel időtartama után húzza helyre az alapvonalat. A kisütő áram általában 3—10-szer nagyobb a töltő áramnál. Egy ilyen aszimmetrikus alapvonal helyre állítót ismerteti E. Fairstein az IEEE. Trans, en Nucl Sei. folyóirat NS—22 kötetének 463. oldalán 1975-ben megjelent cikkében. Ez a cikk jól összefoglalja az alapvonal helyreállítók tervezési pontjait és ismertet egy alapvonal helyreállító áramkört. Ez alapvetően egy kétbemeneíű erősítőből, egy komparátor erősítőből, egy- pozitív és egy negatív irányú áramgenerátorból és egy kondenzátorból áll. Az erősítő egyik bemenete és a kimenete képezik az alapvonal helyreállító bemenetét és kimenetét, az erősítő másik bemenete egy kondenzátorra csatlakozik, amely kondenzátort a két áramgenerátor kétirányban tölt ás kisüt. Az áramgenerátorokat az erősítő kimenetére csatlakozó komparátor vezérli attól függően, hogy az erősítő kimenetének feszültsége pozitív vagy negatív irányban mozdult el. Az általuk föltöltődő és kisütődő kondenzátor az erősítő alapvonalát helyrehúzza. Az erősítő kimenő szintjének a pozitív irányú elmozdulása esetén bekapcsolódó töltő áramgenerátor árama nem szabályozható, a kimenő szint negatív irányú elmozdulásakor bekapcsolódó áramgenerátor árama pedig három fokozatban változtatható, a töltőáram tízszereséig növelhető. Meg kell még jegyezni, hogy az itt ismertetett áramkör nem tartalmaz soros kondenzátort, a tároló kondenzátor. párhuzamos ágban van elhelyezve és az irodalomban elterjedten „Wrap-around” típusú alapvonal helyreállítónak nevezik. Az ismertetett alapvonal helyreállító előnye aszimmetrikus voltából adódik, tudniillik szükség esetén a kisütő áramgenerátor áramának növelésével a kisütési idő a töltési időhöz képest lecsökkenthető, ezzel a feldolgozható átlagos beütésszám növelhető. Hátránya a következő: Ha az erősítőn végighaladó impulzus nem tökéletesen egy polarítású azaz lefutó éle túllövéssel áll be az alapvonalra, akkor az aszimmetrikus alapvonal helyreállító működése következtében hamis impulzusok keletkeznek. Egy másik káros hatás, hogy az erősítőn végighaladó zajimpulzusokra az áramkör egyenirányítóként működik és ennek következtében az alapvonal kismértékben eltolódik. így az aszimmetrikus alapvonal helyreállítók alkalmazásánál mindig mérlegelés szükséges: az aszimmetria előnyeit és hátrányait összevetve az adott átlagos beütésszám mellett el kell dönteni, hogy milyen mértékű aszimmetria alkalmazása célszerű. Ez a hátrány különösen akkor jelentkezik, amikor az áramkör alkalmazásával megépített készüiéket nem képzett személy kezeli. Ennek a hátránynak a megszüntetését célozza meg a találmány, amely azon a felismerésen alapul, hogy az aszimmetria mértékének szabályozása automatikussá tehető, ha a kondenzátort kisütő áramgenerátort villamos jeliel szabályozhatva tesszük, és egy átlagbeütésszámot mérő rateméterről vezéreljük. A találmány szerinti áramkör elrendezés tömbvázlata az 1. ábrán látható. Az áramköri elrendezés IN bemenőkapcsa 1 hangolterősítőn keresztül 2 műveleti erősítő invertáló bemenetére, a 2 műveleti erősítő kimenete, amely egyben az OUT kimenőkapocs, két kimenetű 7 komparátor bemenetére csatlakozik. A 7 komparátor egyik kimenete elektronikusan vezérelhető első KI kapcsoló vezérlő bemenetére, másik kimenete elektronikusan vezérelhető második K2 kapcsoló vezérlő bemenetére van kötve. A Kl, K2 kapcsolók egyik-egyik kapcsolópontja a 2 műveleti erősítő neminvertáló bemenetére és 5 kondenzátor egyik fegyverzetére; az első KI kapcsoló másik kapcsolópontja első 3 áramgenerátor, a második K2 kapcsoló másik kapcsolópontja második 4 áramgenerátor nem földelt csatlakozási pontjára, az első és második 3, 4 áramgenerátor másik pontja és az 5 kondenzátor másik fegyverzete földpontra van kötve. Az áramköri elrendezésre jellemző, hogy tartalmaz továbbá 6 ratametert és a második 4 áramgenerátor vezérelhető. A 6 ratemeter bemenete az 1 hangolterősítő kimenetére és a 2 műveleti erősítő invertáló bemenetére, kimenete a vezérelhető második4 áramgenerátor vezérlő pontjára csatlakozik. A találmány szerinti áramköri elrendezés működése a következő : Az IN bemenőkapocsra érkező impulzussorozat az 1 hangolterősítő bemenetére jut. Az 1 hangolterősítő azon kívül, hogy erősíti a beérkező impulzusokat formálja is azokat közelítően Gauss-görbe jelalakra. A kimenetén 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
