Время-цифровой преобразователь
Рефераты >> Радиоэлектроника >> Время-цифровой преобразователь

ОГЛАВЛЕНИЕ

n Введение

n 1. Выбор метода преобразования и стандарта.

1.1. Существующие типы ВЦП

1.2. Обоснование выбора метода Уилкинсона

1.3. Обоснование выбора стандарта

1.4. Технические требования

n 2. Функциональная схема прибора

2.1. Описание ВЦП по функциональной схеме

2.2. Особенности узла растяжки временного интервала

2.3 Зарядный ключ

n 3. Стретчер

3.1. Принципиальная схема основных узлов стретчера

3.2. Результаты моделирования

3.3. Выбор полевых транзисторов

n 4. Цифровая часть ВЦП

n 5. Разработка печатной платы прибора

n Литература

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] :

1. ВЦП прямого счёта. Соответствен, минимальная цена канала ВЦП, достижимая с помощью метода прямого счёта, может быть около 3 нс.

2. ВЦП нониусного типа. Метод верньерной интерполяции при использовании современной элементной базы может обеспечить минимальную цену канала примерно 0.25 нс. [2]

3. ВЦП “Уилкинсоновского” типа. Метод Уилкинсона в сочетании с оцифровкой прямым счётом позволяет получить минимальную цену канала порядка десятков пикосекунд.

1.4 Технические требования.

Итак, базовые технические требования, принятые при проектировании данного ВЦП, следующие :

n Основное назначение - спектрометрический ВЦП;

n Разрядность - 12 бит ;

n Цена канала - не более 50 пс.

n Стабильность коэффициента преобразования - не хуже 0.05%

n Дифференциальная нелинейность - не более 5% е.м.р.

n Метод преобразования - Уилкинсоновский

n Возможность измерять интервалы времени между сигналами произвольной полярности, а также длительность импульсов и период следования импульсов.

n Конструктив и интерфейс - по стандарту “CAMAC”.

Рис.1 Функциональная схема ВЦП.

Рис.4 Упрощенная схема зарядного ключа.

Рис.3 Временные диаграммы работы стретчера.

Рис.2 Функциональная схема стретчера.

2.2 Особенности узла растяжки временного интервала.

1. Отсутствует ключ разрядки запоминающей ёмкости.

2. Вместо прецизионного компаратора используется усилитель с нелинейной обратной связью в сочетании с простейшим компаратором.

Рис.5 Принципиальная схема основных узлов стретчера.

Рис.6 АЧХ и ФЧХ усилительного звена.

Рис.7 АЧХ и ФЧХ петли ООС (в режиме покоя).

Рис.8 АЧХ и ФЧХ петли ООС (во время измерения)

Рис.4 Упрощенная схема зарядного ключа.

рис.9 Зависимость крутизны полевого транзистора от тока стока.

Рис.8 зависимость тока стока от напряжения затвор-исток.

3.3. Выбор полевых транзисторов.p

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 :

n измеряемый временной интервал 20 нс - 10 мкс;

n цена канала 25 пс - 5 нс;

n 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.


Страница: