Время-цифровой преобразователь

Спектрометрический с шагом 50 пикосекунд разрядностью 12 бит.

Рахманов В.В.

Аннотация

Представлены результаты разработки спектрометрического время-цифрового преобразователя, выполненного на основе Уилкинсоновского метода растяжки временного интервала. ВЦП предназначен для использования в составе спектрометрических стендов. ВЦП обеспечивает возможность измерения интервалов времени между сигналами произвольной полярности, а также длительности импульсов и период следования импульсов с ценой канала не менее 50 пс с малой интегральной и дифференциальной нелинейностью. Разрядность преобразования - 12 бит.

Описан принцип работы прибора и отдельных его узлов. Приводятся обоснование выбора основных структурных и схемотехнических решений основных узлов, приводятся некоторые их характеристики полученные на макете.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение стр.2

1. Выбор метода преобразования и стандарта. стр.3

1.1. Существующие типы ВЦП стр.3

Обоснование выбора метода Уилкинсона стр.4

Обоснование выбора стандарта стр.4

1.4. Технические требования стр.5

2.Функциональная схема прибора стр.5

2.1. Описание ВЦП по функциональной схеме стр.5

2.2. Особенности узла растяжки временного интервала стр.7

2.3 Зарядный ключ стр.10

3. Стретчер стр.11

3.1. Принципиальная схема основных узлов стретчера стр.11

Результаты моделирования стр.12

Выбор полевых транзисторов стр.15

4. Цифровая часть ВЦП стр.17

5. Разработка печатной платы прибора стр.17

Литература стр.19

Введение.

В экспериментальной физике часто стоит задача измерения спектра какой-либо величины. Результаты таких измерений необходимо представлять в цифровом виде для проведения их математической обработки. Поэтому в состав спекрометрических стендов входят преобразователи различных величин в цифровой код. Поскольку общим для всех таких преобразователей является то, что они преобразуют непрерывно изменяющуюся величину в дискретный код, все такие приборы являются аналого-цифровыми преобразователями (АЦП). Для спектрометрических измерений очень важно, чтобы каждому цифровому коду соответствовал равный диапазон значений измеряемой величины. Разброс этих диапазонов характеризуется дифференциальной нелинейностью АЦП, которая определяется как :

,

где ,- действительное и среднее значение ступени квантования. Для АЦП нормируется максимальное значение дифференциальной нелинейности (во всём диапазоне преобразования).

Одним из типов АЦП, часто применяемых при спектрометрических измерениях, является время-цифровой преобразователь (ВЦП). Для временных измерений, проводимых с современными детектирующими устройствами (сцинтилляторы, микростриповые детекторы, проволочные камеры и т.п.), требуются ВЦП со следующими характерными параметрами :

измеряемый временной интервал 20 нс - 10 мкс;

цена канала 25 пс - 5 нс;

разрядность 10 - 12 бит.

ВЦП в стандарте "CАМАC", произведённые в ИЯФ, были разработаны в 80-х годах. Их временное разрешение около 1 нс, а цена канала не менее 0.5 нс. Таким образом, они не отвечают современным требованиям, возросшим в связи с усовершенствованием физических устройств. Коммерчески доступные ВЦП, выпускаемые зарубежными фирмами (LeCroy, CAEN, ORTEC), перекрывают требуемый диапазон параметров. Но их цена этих приборов порядка $ 2000, что делает их труднодоступными для нас. В связи с этим возникла потребность в разработке прибора, который обеспечивал бы качественное измерение коротких временных интервалов с малой ценой канала. Целью моей дипломной работы и была разработка такого прибора.

1. Выбор метода преобразования и стандарта.

1.1 Существующие типы ВЦП

В зависимости от используемого метода измерения временных интервалов ВЦП бывают следующих основных типов [1] :

ВЦП прямого счёта

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать