172834. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés kis beállási idejű alapvonal visszaállító berendezés megvalósítására
3 172834 4 lati, Nucl. Instr. and Meth. 100 (1972) 349]. Ennek a megoldásnak nagy hátránya, hogy a küszöbszintek értékét túlságosan sok tényező befolyásolja (impulzus alak, impulzus amplitúdó eloszlás, impulzus alálövés amplitúdója, zajimpulzusok amplitúdója, az alapvonal ingadozás maximális amplitúdója), s így egy ilyen berendezés beállítása rendkívül nehézkes. Az eddig ismertetett alapvonal visszaállítóknál a jel keresztülhalad a tároló kondenzátoron. Ennek alapján ezeket „soros” alapvonal visszaállítóknak nevezhetjük. Megvalósítható olyan megoldás is, amikor az alapvonal visszaállító áramkör egy erősítő (melyen a jel keresztülhalad) visszacsatoló hálózataként van kiképezve. [E. Fairstein, IEEE Trans, on Nucl. Sei. NS-22, No.1.(1975) 463]. Ebben az esetben a működést úgy értelmezhetjük, hogy a tároló kapacitáson létrejövő korrekciós feszültséget és a jelet egy erősítővel összegezzük. Ez a megoldás (amelyet Fairstein „wrap around” baseline restorernek nevezett) jelátvitel szempontjából teljesen egyenértékű a soros alapvonal visszaállítóval. Ugyanúgy elképzelhető szimmetrikus és aszimmetrikus, valamint kapcsolt változata is. Előnyei a soros alapvonal visszaállítóval szemben a következők:- a soros megoldásnál az impulzus alatti töltőáram a meghajtó erősítő kimenőellenállásán egy offset feszültséget hoz létre, ez a „wrap around” restorernél elmarad,- kapcsolt megoldásnál soros esetben külön segéd restorerre van szükség, „wrap around”-nál viszont nincs,- soros restorernél az alapvonal stabilizálása a kimenő meghajtó erősítőre nem terjed ki, „wrap around” restorernél arra is kiterjeszthető. Az aszimmetrikus restorerek előnyösen alkalmazhatók alálövéssel rendelkező, vagy bipoláris jelek feldolgozására, akkor, ha az impulzus alatti töltő és az impulzus utáni kisütő áram arányát úgy választjuk meg, hogy az megegyezzen az impulzus szélességének és az alálövés szélességének az arányával (bipoláris jel esetén a két különböző polaritású rész szélességének az arányával). Ilyen esetben az alapvonal gyakorlatilag az alálövés végén (bipoláris jelnél a másodlagos impulzus végén) helyreáll, azaz a restorer járulékos holtidőt nem okoz, és ezenkívül hamis impulzus sem keletkezik. (A magspektroszkópiában elterjedten használt impulzus formálások többségénél a jelek nem tekinthetők szigorúan unipolárisnak.) Helyesen beállított áramaránynál a restorer egyedi impulzusok esetén hibátlanul működik, viszont egymásra ülő (pile-up) impulzusok után a resforer beállási ideje megnövekszik. Ez azért következik be, mert a pile-up impulzusok szélessége nagyobb mint az egyedi impulzusoké, s így az impulzus alatti töltőáram több töltést szállít a tároló kondenzátorba, és ezt a töltést a kisütőáram is csak hosszabb idő alatt tudja onnan eltávolítani. Ezt a hibát viszont kiküszöbölhetjük úgy, hogy abban az esetben, ha a bemenőjel szélessége nagyobb mint egy egyedi jelé, a töltőáramot vagy teljesen kikapcsoljuk, vagy eredeti értékéhez képest jelentősen lecsökkentjük. (A teljes kikapcsolás esetleg azzal a hátránnyal jár, hogy egy lassan bekövetkező alapvonal eltolódást a restorer nem tud helyreállítani.) A találmány szerinti eljárást az alapvonal visszaállító megvalósítására a következők jellemzik:- az impulzus alatti töltőáram és az impulzus utáni kisütőáram aránya alálövéssel rendelkező vagy bipoláris jeleknél olyan értékű, hogy az alapvonal az alálövés végére vagy a bipoláris jel végére helyreáll, szigorúan unipoláris jelek esetén pedig az említett áramarány olyan értékű, hogy az alapvonal beállási ideje az impulzus szélességéhez képest elhanyagolható.- a pile-up esetén bekövetkező beállási idő növekedés úgy van kiküszöbölve, hogy egy kapcsoló áramkör kikapcsolja vagy jelentős mértékben lecsökkenti az impulzus alatti töltőáramot, abban az esetben, ha a jelszélesség az egyedi impulzus szélességét meghaladja, és az áram visszakapcsolását csak abban az esetben engedi meg, ha két impulzus között elegendő idő volt a kondenzátorban tárolt töltés eltávolítására. A fenti eljárást megvalósító alapvonal visszaállító blokkvázlatát az 1. ábrán láthatjuk. A jel az A műveleti erősítő invertáló bemenetére érkezik, a C tároló kondenzátor pedig a nem invertáló bemenetre csatlakozik. Ennek az elrendezésnek az előnye, hogy nem szükséges külön impedancia transzformátor a C tároló kondenzátor és az A erősítő bemenete közé. Ha az erősítő kimenete pozitívabb, mint a Ki komparátor Ua alapvonal referencia szintje, a Ki komparátor kikapcsolja az ni (n > 1) áramot szolgáltató Gi áramgenerátort. Ennek hatására a C tároló kondenzátor -i árammal töltődik és az A műveleti erősítő kimenete negatív irányban változik, mindaddig, míg a Ki komparátor vissza nem kapcsolja a Gi áramgenerátort. Jel esetén, amely az adott kapcsolásnál a bemeneten negatív a kimeneten pedig pozitív polaritású, a Kt komparátor a jel időtartama alatt kikapcsolva tartja a Gi áramgenerátort, így a jel alatti töltőáramot a G2 áramgenerátor szolgáltatja. Ki komparátor kimenőjelének szélessége a restorer kimenőjelének szélességével egyezik meg. Ki komparátor jelét az I kapuzott integrátorba vezetjük, amelynek kimenetén a bemenőjel szélességétől függő amplitúdójú jelet kapunk. Ezt a jelet a K2 komparátorral, amelynek Us referencia feszültsége van, amplitúdóban diszkrimináljuk. Az Us referenciafeszültség úgy van beállítva, hogy abban az esetben ha a Ki komparátor kimenőjelének szélessége nagyobb, mint az egyedi jeleké, a K2 komparátor kapcsolja ki, vagy csökkentse le a G2 áramgenerátor áramát. Annak érdekében, hogy a K2 komparátor csak akkor kapcsolja vissza a G2 áramgenerátort, ha elegendő idő volt a kondenzátorban tárolt töltés eltávolítására, az integrátor kisütését vagy késleltetjük, vagy a kisütő áramát megfelelően lecsökkenjük, a K2 komparátort pedig megfelelő hiszterézissel működtetjük. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
