BNC モデル DB2 の利点、ランダムパルスジェネレーターユーザーマニュアル

BNC モデル DB2 の利点、ランダムパルスジェネレーターユーザーマニュアル

仕様

続き

カウントレート:	10 Hz ～ 1 MHz、連続調整可能。
モード：	ランダムまたは反復的。
ランダム分布:	1.4 ps を超える間隔の場合はポアソン分布。
パルス形状:	立ち上がり時間と立ち下がり時間を個別に調整できるテールパルス。
脈 AMPLITUDE（ステップ）の特徴: a) Ampカウントレートによる光度シフト: b) ジッター（解像度）: c) 温度係数:	0.05 Hz ～ 10 kHz で ± 100% 未満。0.01% RMS。± 0.02%/°C。
周波数ジッター（繰り返しモード）:	0.1％未満。
外部トリガー:	1 V の正パルスが必要です。入力インピーダンスは 1 K です。
Tリガーアウト:	正の 3 V パルス、立ち上がり時間 20 ns、幅 100 ns、出力インピーダンス 50 a。
出力の立ち上がり時間（10～90%）:	0.1～20pa、8段階。
減衰時間定数（100 – 37%）:	5～1000A、8段階。立ち上がり時間と減衰時間はそれぞれ独立減衰時間/立ち上がり時間 > 10 の場合はその他。
出力 AMP光度範囲:	繰り返しのみ、最大 10 V。繰り返しまたはランダム、最大 1 V。XNUMX 回転ポテンショメータでゼロから最大まで調整可能。AC 結合。
ノーマライズ：	10回転制御は変化する amp60% 増加しました。
出力インピーダンス：	50 a.
減衰:	最大 X4 の X2、X5、X10、X10 の 1000 段階減衰器。
外部参照入力:	最大 +10 V、入力インピーダンス 10 K。
電源要件:	t 24 mA で 65 V、12 mA で +140 V、12 mA で -40 V。
機械的：	TID-2.70 (Rev. 8.70) に準拠した、幅 20893 インチ、高さ 3 インチのダブル幅 NIM モジュール。
重さ：	3-1/2 ポンド（正味）; 送料7ポンド。

動作情報

導入

モデルDB-2ランダムパルスジェネレータは、原子力および生命科学分野で発生する広範囲の校正およびテストパルスを提供する高精度パルスジェネレータです。ランダムモードで操作すると、制御されたボリュームを提供します。tag平均レートが最大 1 MHz の e 遷移と長い減衰時間定数により、単一エネルギーの性質を維持しながら検出器信号を正確にシミュレートできます。2 台以上の DB-2 を XNUMX つのテストポイントに接続して、過負荷およびパイルアップ応答とパルスペア解像度をテストできます。DB-XNUMX の一般的な用途は次のとおりです。

ベースラインシフトとアナライザーデッドタイムを含むレート効果テスト。

適切なゲートおよび一致ユニットのタイミングの決定。
周期的入力とランダム入力の間の変動をテストするレートメーター。
直線性測定 amp高速の放電器およびパルス高さ分析器。
弁別器の閾値決定 d シングルチャネルアナライザ

コントロールの機能 .& コネクタ

コントロール	関数
頻度：	MODE スイッチが REP に設定されている場合は、同心スイッチとポテンショメータが出力パルスの繰り返し率を制御します。MODE スイッチが RANDOM に設定されている場合は、FREQUENCY コントロールが出力パルスのランダムレートを設定します。FREQUENCY スイッチが EXT 位置にある場合は、外部トリガーが EXT TRIG コネクタに接続されていると出力パルスが発生します。
モード：	このトグルスイッチは、パルスジェネレータのクロックモードを制御します。REP (反復) に設定すると、パルスジェネレータは一定の時間間隔で出力パルスを生成します。スイッチを RANDOM に設定すると、出力パルスはランダムに発生します。つまり、連続するパルス間の時間間隔は、ポアソン過程の間隔分布関数に従います。
RANGE：	このトグルスイッチは、音量の最大範囲を選択しますtagパルス発生器によって生成される遷移。
AMPLITUDE：	10回転ポテンショメータはボリュームの大きさを制御しますtagパルスジェネレータによって生成される遷移。このコントロールは、外部リファレンスボリュームがtage が使用されます。
ノーマライズ：	10回転ポテンショメータは、 AMPLITUDEコントロールを最大80%まで調整できます。ATTEN（アッテネーター）スイッチと併用すると、NORMALIZEコントロールで調整できます。 AMPLITUDE は、エネルギー損失の MeV や keV などの便利な単位でダイヤルします。

コントロール	関数
POL（極性）：	このトグルスイッチは、出力ボリュームの正または負の極性を選択します。tage トランジション。
立ち上がり時間：	出力パルスの 10% ～ 90% の立ち上がり時間を制御します。
落下時間:	出力パルスの有効減衰時間定数（100%～37%）を制御します。
REF – INT/EXT:	このトグルスイッチはパルス形成回路を接続します内部DCリファレンスボリュームtagまたは外部参照。EXT（外部参照）位置では、参照ボリュームtageはEXT REFコネクタに適用されます。外部リファレンスを使用する場合、 AMPLITUDE コントロールは無効です。
ATTEN（減衰）:	これら 2 つのトグルスイッチは、パルスジェネレータの出力を次の量で減衰します: X5、X10、X10、X1。 • さまざまな組み合わせを使用して、X2 (減衰なし) から X5 までの 1-1000-XNUMX シーケンスで減衰を提供できます。
パルスアウト:	パルスジェネレータの出力はこのコネクタに表示されます。最良の結果を得るには、出力ケーブルの特性インピーダンスが 50 オームで、50 オームの非誘導性抵抗器で終端する必要があります。
トリガーアウト:	このコネクタは、出力パルスに先行する同期パルスを提供します。出力インピーダンスは 50 オームですが、この出力が適切に終端されていなくても、パルスジェネレータの動作には影響しません。
外部トリガ:	このコネクタは、出力レートを制御するための外部トリガーを接続するために用意されています。注記このコネクタに存在する信号は、FREQUENCY スイッチが EXT に設定されていない限り、内部クロック回路の動作を妨害します。また、外部トリガーを使用する場合は、MODE スイッチを REP に設定する必要があります。ただし、MODE スイッチが RANDOM に設定されている場合、パルスジェネレーターは、外部トリガーレートに近い平均レートでランダム間隔のパルスを提供します。
外部参照:	このコネクタは外部ボリュームの使用を可能にしますtag音量の大きさを制御するtagパルス発生器によって生成される遷移。

動作情報

モデル DB-2 は精密機器であるため、最適なパフォーマンスを得るには一定の注意が必要です。次の段落では、このパフォーマンスに寄与するさまざまな要因について説明します。
終了N
長い (2 フィートを超える) 50 n ケーブルを使用する場合は、DB-50 の出力を 50 n で終端する必要があります。他のインピーダンスのケーブルも、適切に終端されていれば使用できますが、逆終端インピーダンスは XNUMX n 用に設計されています。XNUMX フィート未満のケーブルの終端は通常必要ありません。

Rオームで終端するとDB-2 amp次のように定義される係数 N による制限:
N = R/(R+50) {1)
例えばamp50、R = 5 nの場合、N = XNUMXであり、 amp長さは終了していない値の半分です。

トリガー出力の終端は DB-2 の適切な動作には必要ありませんが、トリガー信号を電子カウンターなどの高速ロジックで使用する場合は終端することをお勧めします。

出力カップリング

モデルDB-2は、長い時定数（0秒）で出力に容量結合されています。そのため、周波数が増加すると出力はベースラインシフトを示します。これは出力には影響しません。 amp各パルスが制御された光を生成するため、 ampベースラインの初期位置に関係なく、1 1ベースラインワンダー。ベースラインは

ミリ秒の時間範囲でさまよう（探し回る） amp減衰時間に比例した振幅。最大200mV、テールタイム1msとなる。 viewスコープ上で10ms/cmで測定されます。これは機器の通常のサーボ動作であり、 ampステップ遷移の程度、

パルスパイルアップ ランダムモード

特定の組み合わせ AMPランダムモードでのLITUDE、FALL TIME、およびFREQUENCY設定は、通常のパルスジェネレータのデューティファクタ制限に類似した望ましくない副作用を引き起こします。副作用は、内部の1つ以上の飽和です。 ampライファイア、および最大の組み合わせで発生します ampパルスの間隔は間隔分布に従うため、これらのパラメータの組み合わせを計算することで、特定のパーセンテージを得ることができます。tag図2-1は、以下の組み合わせで1%未満の歪んだパルスや欠落パルスを生じる最大周波数を示すグラフです。 AMPLITUDEとFALL TIMEの設定。グラフからわかるように、 AMPLITUDE を 2 倍にすると、4 倍の周波数での動作が可能になります。

図2-1. モデルDB-2のデューティファクタ制限。 Amp1% 未満の歪みパルスに対する、振幅、レート、および立ち下がり時間の設定。

このグラフは、オシロスコープで DB-2 出力を詳細に監視する必要がある A MPLITUDE、FALL TIME、および FREQUENCY 設定の組み合わせを示すガイドとして使用されます。画面の上部と下部の平坦または飽和したトレースは、DB-2 のデューティファクタを超えていることを示します。

外部トリガー

反復（REP）モードにすると、モデルDB-2はEXT TRIGコネクタに印加される外部トリガパルスごとに120つの出力パルスを生成します。トリガパルスの間隔がXNUMXnsより短い場合、複数のパルスは生成されません。モードスイッチがRANDOMに設定されている場合、出力パルスの平均レートは
外部トリガーレートの20%以内。

外部参照

の amp出力パルスの量は外部基準電圧によって制御される。tage· REFスイッチをEXTに切り替えることでEXT REFコネクタに印加されます。EXT REFコネクタでの制御範囲は10～XNUMXVですが、電圧が高すぎても損傷は発生しません。tag± 25 V 未満です。

スライディングパルサーとして使用する場合（バークレー核工学モデルLG-1Rを接続することにより）amp ジェネレータをEXT REF入力に接続すると、モデルDB-2は、周波数の上位1%で±0.25%未満の微分非直線性を示します。 amp高度範囲。 amp度範囲とramp ターンアラウンドポイントは、微分直線性テストから除外する必要があります。 ampこの限界は、Berkeley Nucleonics モデル 9060 DC リファレンスプログラマなどのデジタル - アナログコンバータを使用することで実現できます。

トランジェント

パルスが形成される間、スイッチング過渡現象は避けられません。注意深い設計により、これらの現象はほとんどのアプリケーションで無視できるほど小さく抑えられています。しかし、 AMPLITUDEコントロールを最小に近づけると、過渡現象が波形を支配する可能性があります。したがって、 AMPLITUDE コントロールを最大付近で操作し、減衰器 (ATTEN) を使用して最もきれいな小さなパルスを取得します。

NIM電源

モデル DB-2 は NIM モジュールであり、外部電源からの電源に依存します。電源が良好な状態にあり、US AEC レポート TID20893 (Rev. 3) のすべての規制、安定性、およびリップル仕様を満たすことが重要です。NIM 電源が誤って過負荷になった場合、DB-2 は動作を停止する可能性がありますが、損傷を受けることはありません。

アプリケーション

検出器シミュレーション

モデルDB-2は、プリアンプのテスト入力で通常の電荷変換コンデンサと組み合わせて使用されます。amplifier は、さまざまなタイプの検出器の出力をシミュレートします。

各検出器には、固有の時間または時定数が関連付けられています。固体検出器の場合、この時間は電荷収集時間であり、シンチレータの場合、これは主要な光減衰定数です。一般に、検出器の種類は、DB-2 RISE TIME を検出器固有の時定数 (検出器の電荷出力の 2% を収集するのに必要な時間) の 2 倍に調整することでシミュレートされます。

固体検出器、 比例計数管、 SPARK CffM1BERS、 ガイガー・ミュラー管と プラスチック（有機）シンチレーター
これらの検出器タイプでは、DB-2 RISE TIMEを1µsに設定する必要があります（または、個々の検出器構成の電荷収集時間が0.1µsを超えることがわかっている場合は、他の設定にしてください）。DB-2を使用して、電荷収集（または光減衰）時間が非常に短い（0.1µs未満）検出器をシミュレートする場合、システムはamp検出器はDB-2によって生成された電荷をすべて収集しますが、収集時間はそのような検出器によって電荷が生成された場合に比較して長くなります。ほとんどのアプリケーションでは違いは目立ちませんが、メインのシェーピング時間定数が極めて小さい（<0µs）システムでは、 ampライフファイアーはわずかな amp減量

2使用時間（10%-90%）は、通常の時間定数（2-2µs）のシステムと比較すると、1の時間定数に相当します。 amp光量減少は弾道欠損と呼ばれ、電荷収集時間が長い検出器で超小型のシェーピング時間定数が使用される場合にも発生します。この効果はほとんどのシステムテストでは問題になりませんが、事前テストには影響します。ampライファの立ち上がり時間の測定。4

有機シンチレーター

光電子増倍管によって生成される電荷パルスをシミュレートするために viewCSci(Tl)、CSci(Na)、Nail(Tl)などの無機シンチレータを使用する場合、DB-2 RISE TIMEコントロールは2に最も近い値に調整されます。2つの光減衰定数。表3-1は、一般的な無機シンチレーション材料の主な光減衰定数を示しています。

いくつかの無機シンチレーターの一次光減衰定数。

材料： 一次崩壊定数
CsI(Tl): 1.1マイクロ秒
CsI(Na): 1.0マイクロ秒
NaI(Tl): 0.25マイクロ秒

RISE TIME コントロールの中間設定は、81 つ以上の立ち上がり時間コンデンサ (C87 – CXNUMX) を異なる値のコンデンサに置き換えることによって実現できます。詳細については、Berkeley Nucleonics Engineering Department にお問い合わせください。

3ロディック、RG、「半導体核粒子検出器と回路」、米国科学アカデミー、1969年、705ページ。

4詳細については、IEEE規格No.301「 AmplifiersとPreamp「ライフサイエンス」、IEEE、1969年。

前AMPライフラインシミュレーション

モデルDB-2は、システムプリの出力波形をシミュレートするために使用できます。ampシステムの残りの部分をテストするために、DB-2の出力はメイン（シェーピング）に直接接続されます。 amp減衰定数は、プレフィルタの減衰定数に近似するように設定されています。ampシミュレートされるライファイア。RISE TIME は次の式に従って設定されます。

ここでTl = Preamp 立ち上がり時間
T2 = 検出器時間定数

検出器の時定数は、光減衰定数 (シンチレータの場合) または電荷収集時定数 (電荷の 63% を収集する時間) のいずれかです。極性 (POL) を設定し、FREQUENCY コントロールを目的の平均レートに調整する必要があります。

メイン ampライファイアには極ゼロ補正が装備されているため、プリアンプをシミュレートするDB-2極を補正するように調整する必要があります。amp肝細胞減衰定数。

システムポールゼロキャンセル

モデルDB-2は、システムの極零点キャンセルを調整して、高レートで最適なカウントを行うために使用できます。DB-2は、システムプリのテスト入力に接続されます。amp減衰時間コントロールは1000µsに設定する必要があります。これは、ほとんどのシステムプリアンプの通常の50µs～100µsの減衰定数に比べて長い値です。ampこれにより、事前のamp出力波形はプリアンプによって支配されるamp上昇時間制御は、上記3項のガイドラインに従って設定する必要があります。残りの制御は、予想されるシステム動作パラメータに合わせて調整されます。

マルチチャンネルアナライザーで収集されたデータを監視しながら、DB-2 ピークが可能な限り狭くなるまで、システムポール - ゼロ補正が調整されます。

DB-2はシステムにキャンセル不可能なポールを導入しますが、それらは以前のものよりも十分に大きいことに注意してください。ampほとんどのシステムに干渉しないようにポールを固定します。

ベースラインレトリーバーのチェック

ベースラインリストアの動作は、モデルDB-2を使用して、システムが通常経験するのと同じレートでランダム間隔のイベントを提供することで確認できます。DB-2は、プリamp増幅器テスト入力をチェックし、システムの極零点キャンセルをチェックする（3項参照）。

オシロスコープを使用して DB-2 出力を監視し、パイルアップ制限を検出します (2. 3. 3 項を参照)。マルチチャンネルアナライザを使用して、ベースラインリストアをオフにしてからオンにしてシステム出力を監視します。リストアをオンにすると、DB-2 ピーク幅が急激に減少することが確認されるはずです。リストアに時間定数の選択肢がある場合は、各時間定数をテストして、対象の計数率で最も狭いピークを生成する時間定数を見つけることができます。

レートメーターのチェック

レートメーターの精度は、モデルDB-2を使用して、さまざまな平均レートでランダム間隔のイベントを提供することで確認できます。DB-2は、事前にシステムに接続されています。ampライファイアテスト入力は前と同じです（3項を参照）。

オシロスコープはDB-2出力を監視してパイルアップ制限を検出するために使用されます（2項を参照）。デジタルカウンタは3NowlinとBlankenship、Reに接続されています。view 科学機器、36、1830、1965。 DB-2 TRIG OUT コネクタ。最良の結果を得るには、トリガケーブルをコライタで適切に終端する必要があります。レートメータとデジタルカウンタの読み取り値は、低い繰り返しレートでは一致します。より高いレートを測定すると、レートメータはシステムの解決時間のためにパルスを見逃し始め、実際のレートよりも低いレートを示します。

周期的入力とランダム入力による動作は、DB-2のMODEスイッチをRANDOMからREP（反復）に変更することで簡単に比較できます。

除去間隔は、DB-2 を従来のパルスジェネレータと組み合わせて使用することで測定できます。従来のパルスジェネレータは、DB-2 を 2 回連続してトリガーするために、ダブルパルスモードで操作されます。DB-1 の MODE スイッチは REP、FREQUENCY スイッチは EXT、RANGE スイッチは 50 V に設定する必要があります。XNUMX つのパルス間の時間は、XNUMX 番目のパルスが XNUMX% の時間除去されるまで増加します。パルス間の時間はオシロスコープで測定され、除去間隔となります。

パイルアップの確認 エジェクター

DB-2モデルは、パイルアップリジェクターの動作を最適化し、リジェクション間隔を測定することができます。DB-2は、事前にシステムに接続されています。amp（3項を参照）。オシロスコープを使用してDB-3出力を監視し、パイルアップ制限を検出します（2項を参照）。

マルチチャンネルアナライザーでシステム出力を監視し、合計ピークを除去するように拒否間隔を調整することで、拒否操作の最適化を行うことができます。拒否間隔が短すぎると、合計ピークの一部が残ります。間隔が長すぎると、正しく分析されたはずのイベントが失われます。

脈波形状のチェック アナライザー

パルス波形アナライザの動作は、モデル DB-2 を使用してさまざまなパルス波形のイベントをシミュレートすることで確認できます。パルス波形アナライザの一般的な用途は、位相計で検出された Cal イベントと Nil イベントを区別することです。パラグラフ 3.1 で説明した一般的な手法を使用して、最初に C イベントをシミュレートし、次に Nil イベントをシミュレートし、パルス波形アナライザの出力をマルチチャンネルアナライザで監視します。イベントの混合は、2 台の DB-2 を使用して立ち上がり時間の中間値でシミュレートするか、2 台の DB-2 をスレーブにして任意の混合比をシミュレートできます。XNUMX 台の DB-XNUMX を Csl イベント用に設定し、もう XNUMX 台の DB-XNUMX を Nil イベント用に設定します。 amp異なる混合比をシミュレートするために、比率が変化しました。

オペラトの理論

導入

第4節では、モデルDB-2の動作理論を4つの部分に分けて説明します。第2節XNUMXでは、全体的な概要を示します。 view 機器のブロック図と主要ブロック図。パラグラフ 4. 3 と 4. 4 では、さらに詳しく説明しますが、ブロック図についても扱います。パラグラフ 4. 5 では、回路図を参照し、機器の回路パスについて説明します。(図は、このシリーズの最後にあります。

ブロック図

モデル DB-2 の全体的なブロック図を図 4-1 に示します。クロックジェネレータは、タイミングコントロールと TRIG OUT コネクタに周期的またはランダムなトリガーパルスを提供します。高精度電流源は、タイミングコントロールに調整可能な高精度電流を提供します。高精度電流源は、外部リファレンスボリュームによって制御できます。tagEXT REFコネクタに印加される。タイミング制御は、電流（高精度電流源から）を電荷感知型 Ampクロックジェネレータからトリガーパルスが到着するたびに、80 ns の間、電流パルスが出力されます。この電流パルスには、高精度電流源によって供給される電流の大きさに正比例する電荷量が含まれます。

電荷に敏感な Amp充電装置はタイミング制御からの充電パルスを受け取り、急激な電圧を発生させる。tag平均値減算器は、電荷感知型出力のDC成分を除去します。 Amp出力を増幅し、ダイナミックレンジを拡大します。

パルス形状コントロールは、RCパルス形状を導入し、パルスの立ち上がり時間と立ち下がり時間を変化させることができます。出力バッファ Amp出力バッファは、パルスシェーピングコントロールを出力コネクタから分離し、極性選択を提供し、パッシブ減衰器を備えています。出力バッファ Amp増幅器には 50 n の出力インピーダンスがあり、終端された同軸ケーブルを使用してパルスを送信できます。

クロック回路 （図4-2参照）_

周期発生器は、基本的なタイミング要素としてエミッタ結合マルチバイブレータを使用します。1 進ステップでの周波数の大まかな調整は、エミッタコンデンサ CT を切り替えることによって実現され、7 進ステップ内での微調整は、ポテンショメータ RT を介して充電速度を変更することによって実現されます。80 つの粗いスイッチ位置でマルチバイブレータがオフになり、外部トリガーを使用できるようになります。コンパレータは、XNUMX V を超える外部トリガー信号を検出し、OR ゲートにロジック信号を提供します。XNUMX ns ワンショットは、マルチバイブレータまたは外部トリガーからのパルスを標準化します。

クロックジェネレータのランダム部分は、ノイズジェネレータ、バッファで構成されています。 amp差動レートメーターは、ランダムジェネレータと周期ジェネレータからの平均周波数を比較し、2 つの周波数が同じになるまで識別しきい値レベルを調整します。

図4-2のランダムジェネレーターを調べると、アバランシェモードで動作するベースエミッター接合は、広帯域のガウスノイズを提供します。高インピーダンスのノイズソースは、 amp電界効果トランジスタ（FET入力バッファ）を使用したフィルタ。ノイズ信号は微分され、

動作原理

さまざまな鋭いスパイク ampしきい値。コンパレータは、特定のしきい値を超えるスパイクを検出します。しきい値がゼロに設定されている場合、コンパレータはほぼすべてのスパイクで起動し、平均出力レートは2MHzを超えます。しきい値をrmsノイズボリュームのXNUMX倍に増やすと、tagつまり、スパイクの2%のみがコンパレータをトリガーし、平均レートは低くなります（約3kHz）。したがって、ランダムジェネレータの平均レートはコンパレータしきい値ボリュームによって制御されます。tage.

コンパレータ出力はカスケードワンショットをトリガーします。最初のワンショットはしきい値を超えるたびにパルスを生成しますが、その出力パルス幅は amp入力信号の振幅とデューティサイクルの変動。2番目のワンショットは、ほとんど変動のない出力パルスを提供します。 amp長さまたはパルス幅。

差動レートメーターは、同じコンデンサに電力を供給する200つの同等のダイオードポンプを使用します。周期ジェネレータは、各周期パルスごとに200 pC（10 x 12-200クーロン）の電荷を追加し、ランダムジェネレータは各ランダムパルスごとにXNUMX pCを減算します。高入力インピーダンス動作 amp電圧計は、ランダムジェネレータが共通コンデンサから電荷を減算しすぎているか、または少なすぎるかを判断します。tagこのコンデンサの電圧が正の場合、十分な電荷が流れていないため、ランダム周波数は周期周波数よりも低くなります。次に、差動レートメータはコンパレータのしきい値を低く調整し、より多くのノイズスパイクがカウントされ、平均ランダム周波数が増加します。逆に、負の電圧の場合、tag共通コンデンサの電圧が上昇すると、コンパレータのしきい値が増加し、平均ランダム周波数が低下します。

ランダムジェネレータと周期ジェネレータからの出力パルスはNANDゲートに送られ、そこで1つのパルスソース（ランダムジェネレータまたは周期ジェネレータ）が選択される。

モードスイッチによって、もう一方のパルスソースはブロックされます。選択されたパルスはトリガーワンショットをアクティブにし、トリガー波形を標準化します。50 つの信号パスはトリガーパルスをパルス形成回路に送り、もう XNUMX つのパスはバッファを経由して TRIG OUT コネクタに送られます。バッファリングは XNUMX n の負荷を駆動し、TRIG OUT コネクタでの短絡からもパルスジェネレータを分離します。

充電ループと出力（図4-3参照）

基本的な出力パルスは、電荷感知型 AmpライフルからSamp正確に制御された電流を正確な時間間隔で流す。電流の単位に時間を掛けると電荷が得られるので、電圧の大きさはtag電荷感知出力におけるe遷移 Amp制御電流と精密時間間隔の両方に比例します。時間間隔は80nsに固定されており、電荷感知素子の熱係数を補正する温度係数があります。 Ampライファイアフィードバックコンデンサ。

図4-3を参照すると、高精度電流源は基準ダイオードと定電流源を利用して基準電圧を生成します。tag電源変動に依存しないe。このボリュームの一部tage、2回転ポテンショメータ（DB-XNUMX AMPLITUDEコントロール）は、ボリュームと比較されますtagFET電流発生回路の直列抵抗の電圧降下。FETゲート電圧tageはコンパレータによって調整され、差異を減らすためにvoltag検出されました。実質的に、センス抵抗を通過する電流はすべて、電流スイッチからFETを介して来ます。外部入力（sho”{nではない）は、基準電圧を提供することができます。tagプログラミングに対応するために amp外部手段による制限。

タイミング制御ワンショットによって操作される電流スイッチは、ショットキー（またはホットキャリア）ダイオードを使用して、迅速なスイッチングと最小限の電荷蓄積を保証します。通常、D17 は導通し、D18 は逆バイアスされます。高精度電流源に必要な電流は、タイミング制御ワンショットによって供給されます。このワンショットがトリガーされると、D17 は逆バイアスされ、D18 は導通し、電流パスがワンショットから電荷感知型に転換されます。 Ampワンショットタイミング間隔（80 ns）の期間にわたって持続します。

電荷に敏感な Amp電流スイッチからの矩形電流パルスを積分して電圧を生成します。tag電荷量に比例した遷移。離散的なコンポーネントの動作 ampこのセクションでは、FET入力と350 V / µsを超えるスルーレートを備えたリファイアが使用されます。フィードバックコンデンサと抵抗器を切り替えることで、異なる出力電圧を実装します。tage範囲。電荷感知型 Amp出力パルスは10msで、立ち上がりエッジは直線ramp 80 ns 持続します。

平均値減算器は、電荷感度の平均値を復元します。 Amp電荷感知型検出器のダイナミックレンジ要件を減らすために、出力をゼロボルトに下げる。 Amp平均値減算器の時定数は十分に長いため、10 ms のテールパルスは歪みません。

パルスの立ち上がり時間と立ち下がり時間の制御は、電荷感知型パルスと受動型パルスの間の受動RC整形回路（パルス形状制御）によって行われます。 Ampライファイアとバッファ Amplifier。

下降時間調整は、指数関数的減衰の時定数を制御します。周期レートがレート > 10 / 下降時間定数のように選択される場合、指数関数的減衰の最初の 10% 未満が表示されるため、出力波形はパルス間の線形放電に近似します。ただし、時定数は最初に選択したものから変更されません。

極性の選択と信号のバッファリングはバッファで行われる Amp回路は amp選択した出力極性に応じて、パルスを +4 または -4 減衰します。直列 50 U バランス 1r 減衰器 (図示せず) を使用すると、出力パルスを最大 1000 減衰しながら、50 n 出力インピーダンスを維持できます。

回路の説明

次の段落を学習する前に、一般的な概念を理解するために段落 4. 1 から 4. 4 までを読むことをお勧めします。

周期時計

(セクション 2 の回路図 DB-31-6 を参照してください。) フリーランニングマルチバイブレータ Q2 – Q1 は、S2 が連続周波数位置の 6 つにあるときに周期クロック周波数を生成します。周波数範囲は S5 の C2 – C7 によって選択され、連続調整は R14 によって行われます。Q4 のコレクターの信号は C3 – R4 によって微分され、ダイオード DXNUMX を通過して周期ワンショット ZXNUMX の入力 (ピン XNUMX、XNUMX) に渡されます。

7Vを超える外部トリガー信号は ampQ3 – Q4によって調整され、ワンショットZlの入力（ピン3、4）に提示されます。 '過電圧に対する保護tages は D2 – D3 によって提供されます。

Zl は、ピン 6 に標準幅の負方向のパルスを、ピン 8 に正方向のパルスを提供します。

ランダムクロック

（第2章の回路図DB-31-6を参照）Q9のベース・エミッタ接合は逆バイアスされ、ノイズ源となる。ノイズ信号は ampQ18で微分され、C34-R12で微分されます。Q13とQ5は、ランダムワンショットの入力回路Z5と組み合わせてコンパレータ回路を形成します。このコンパレータは、ノイズ信号がコンパレータしきい値電圧を超えるたびにZXNUMXを起動します。tage. Z5 の出力は負のパルスで、Z6 のピン 5 に現れ、Z13 の入力 (ピン 3) にも接続されます。フリップフロップ Z3 はワンショットとして接続されます。

入力ピン 13 の負のエッジにより、“0” がフリップフロップにシフトされ、Q 出力 (ピン 9) が低くなり、C23 が R40 を通じて放電を開始します。しばらくすると、C23 が十分に放電されて直接セット入力がアクティブになり、フリップフロップが “1” 状態に設定されます。ピン 9 が高くなり、C23 が Dll を通じて急速に充電されます。ピン 9 の負のパルスはゲート Z2 によって反転され、正のパルスが Z3 のピン 2 に現れます。フリップフロップの Q 出力 (ピン 8) は正のパルスを生成します。

差動速度計

(セクション 2 の回路図 DB-31-6 を参照してください。) Zl ピン 6 からの負のパルスは、ClO を D8 を介して接地に放電します。パルスが終了した後、ClO は D16 を介して C7 と直列に充電されます。これにより、周期的なパルスごとに 200 pC (または 0 x 2-10 クーロン) が C9 に追加されます。Z16 ピン 2 からの正のパルスは、Cl3 と C4 を Dl15 を介して接地に充電します。各パルスの後、Cl0 と C4 は C15 と直列に放電されるため、ランダムパルスごとに C16 から 200 pC が差し引かれます。

巻tagC16のeはQ7-Q8とZ4によってグランドと比較されます。Z4（ピン10）の出力は、volがtagCl6のeは負です。C12とR24はZ4の出力を積分し、急激なvolの変化に対応します。tagC16のeは無視されます。出力信号（Z4ピン10）は電流源Q6を駆動し、ベース電圧をオフセットします。tagQ12 と Q13 の電圧差。この動作により、コンパレータ Q12 – Q13 のしきい値電圧が効果的に変化し、Z5 を発火させるパルスの平均レートが制御されます。

なぜならvoltagCl6のeは、周期レート（Zlピン6）が平均ランダムレート（Z2ピン3）に等しい場合にのみゼロに等しくなります。差動レートメータは、周期レートと一致するまでランダムレートを変更します。C15は、各ランダムパルスによってC16から減算される電荷の量を調整し、R25はQJ-Q8オフセットボリュームを調整します。tage.

モードスイッチとトリガーワンショット

(セクション 2 の回路図 DB-31-6 を参照してください。) モードスイッチ S2 は、REP 位置にあるときに Z2 ピン 13 に低レベルを提供します。Z9 のピン 2 は高レベルなので、Z8 ピン 2 からの正のパルスが Z3 を通過 (および反転) できます。Z8 ピン 2 からの正のパルスは、ピン 13 の低信号のため、Z2 によってブロックされます。Z11 ピン 12 は高レベルなので、D2 は逆バイアスされ、Z8 ピン 5 に現れる負のパルスは D1 を通過して Z3 のピン 3 に渡ります。同様に、モードスイッチが RANDOM 位置にあるとき、Z8 からのパルスはブロックされ、Z2 ピン 12 からのパルスは Z1、D3 を通過して Z3 のピン 10 に渡ります。レンジスイッチ S1 が 3 V の位置にあるとき、モードスイッチはオーバーライドされ、ZXNUMX からの周期的なパルスのみが ZXNUMX のピン XNUMX に到達します。

フリップフロップ Z3 は、上記のようにワンショットとして接続されています (4. 5. 2、ランダムクロックを参照)。ピン 5 の負方向のパルスは Z2 によって反転され、Z2 ピン 6 の正方向のパルスは R20 を通過して EXT TRIG コネクタにルーティングされます。Z3 ピン 6 の正方向のパルスは R19 を通過してタイミングコントロールのワンショットに渡されます。

タイミングコントロール

(セクション 2 の回路図 DB-32.-6 を参照してください。) Z 3 ピン 6 からの正パルスの立ち下がりエッジがタイミング制御ワンショット Z7 をトリガーします。C22 は温度依存電流源 Q15 – Ql6 からの電流によって充電されます。R46 は温度係数を調整し、ワンショット間隔は R45 によって設定されます。タイミング制御出力は Z7 ピン 6 の負方向パルスです。

高精度電流源

（セクション2の回路図DB-32-6を参照）Q32-Q33は基準ダイオードDl6の定電流源を形成します。固定電圧tagDl6の両端の電圧は、R0とR2によって12V～54Vの範囲（-56Vを基準）に分割されます。R60は、最小電圧の調整を提供します。tage.

外部参照voltagesはR48-R49を通してZ8ピン4の仮想グランドに基準電流を生成します。基本的に、その電流はすべてQ14を通ってR52に流れ、そこで元の基準電圧の一定の割合（1/5）がRXNUMXに流れます。tageは内部基準と同じ-12Vを参照するようになりました。voltage. D5とD25は、過剰な外部電圧に対する保護を提供します。tages、R51は調整可能なバイアス電流を提供し、最小電圧を設定しますtagR52を渡ります。

リファレンス選択スイッチS4は、内部リファレンスまたは外部リファレンスのいずれかで出力パルスを制御できるように設定できます。 ampリチュード。

Q l 7を流れる電流は、voltagR59とR61を横切るe。Z9はこのボリュームを比較しますtageは選択された{S4によって)参照ボリュームtageとQl 7電流を変化させ、両方のvoltages {Z9ピン4、5)が一致します。指定されたボリュームtagZ9ピン4では、Q7電流はR61（Nフォーマル制御）によって調整できます。

電流スイッチ

（セクション2の回路図DB-32-6を参照）Q7の電流は通常、R105からD7を介して供給されます。電流はD27とD26にも流れます。Z7が作動すると、ピン6は強制的に接地され、R105に流れる電流はすべてZ7に流れます。ドレイン電圧はtagQl7のeは5、5Vから2Vに急速に低下し、Dl8を順方向にバイアスします。Ql7に必要な電流は、C37（10V範囲）またはC37、C36（1V範囲）によって供給されます。Z7の時間間隔の終わり（80ns）で、電圧はtagZ7ピン6のeは5Vに上昇します{clampD26 は再び順方向バイアスされます。D17 は逆方向バイアスになり、C18 または C37 と C37 からの電流は D36 を流れなくなります。

電荷に敏感 AMPリフィエ

（第2章の回路図DB-32-6を参照）Dl8に電流が流れると、電圧tagQ22のゲートのeはわずかに低下し、Q22-Q23差動ペアとQ20-Q21差動ペアのバランスが崩れます。コレクタ電圧tagQ21のeがわずかに上昇し、Q25のエミッタ電流が減少します。これにより、Q25のコレクタ電圧が上昇します。tage、Q26 – Q27ベースボリュームtag電荷感知型 Amp電圧が増加し、必要な電流がC36（またはC37とC36）からD18、そしてQ7に流れます。Q22-Q23のバイアス電流は定電流源Q24によって供給され、入力電圧はtageオフセットはR89によって調整されます。Q18はQ20-Q21にバイアス電流を供給し、Q19は出力にバイアス電流を供給します。tage、Q26 – Q27。D20 と D21 は、R26 と R27 によって決定される Q94 – Q95 静止電流の熱補償を提供します。高周波補償は、C28 と R88、C57 によって提供されます。

各出力パルスは2Vで amp10V（25V範囲）または1V（3V範囲）。範囲の選択は、SXNUMXでフィードバックコンデンサのサイズを変更することによって行われます。

平均値減算器

（第2章の回路図DB-32-6を参照）電荷感知型 Amp増幅器出力信号はZlOによって接地と比較されます。平均信号電圧がtageが正の場合、voltagC38の電圧は、信号が平均XNUMXボルトになるまでゆっくりと減少します。同時に、電圧tagC55のeが減少し、Q31のコレクタが増加し、Q30のエミッタ電流が増加します。増加した電流はR68を介して電荷感知型トランジスタのフィードバックコンデンサに流れ込みます。 Ampライファイアー、体積の減少を引き起こすtag出力にeが流れます。R78-C38の長い時定数により、このプロセスは非常にゆっくりと進行し、電荷感知回路の個々のパルスは Ampライファイアは歪んでいません。R75 は Zola オフセット電流を補正します。

電荷感知型 Amp電圧が+_7Vまたは-5Vを超えると、Q7またはQ5のいずれかが一時的に導通し、電圧が変化します。tagC38のeは通常よりも速く変化します。これにより、ゼロ状態への迅速な復帰が可能になります（電荷感知型 Amp利子出力 = ゼロ平均）の突然のレートの変化や ampリチュード。

パルスシェイプコントロール

（第2章の回路図DB-33-6を参照）電荷感知型 Amp増幅器出力信号（Q26エミッタ）は、80nsの線形立ち上がり時間（0% – 100%）と10msの指数関数的立ち下がり時間（100% – 37%）を持っています。信号はR152と、立ち上がり時間スイッチS6によって選択されたコンデンサによって積分されます。（バッファのC65によって追加の積分が提供されます。 Amp出力コネクタにライファとC71を接続します。

立ち上がり時間の積分後の信号は、S52で選択されたコンデンサRl5とバッファの入力インピーダンスによって微分されます。 Amp微分化により、立ち下がり時間の減衰定数を制御できます。この時点でパルスは完全に整形されます。

バッファ AMPリフィエ

（セクション2の回路図DB-33-6を参照）

バッファ Ampリファイアーは運用上の amp極性スイッチ（S4）の設定に応じて+4または-7のゲインを提供するリファイア。 ampライファイアは、チャージセンシティブ Amp入力オフセット調整はR118で行われ、出力静止電流はR131で設定されます。極性スイッチが「+」に設定されている場合、S5からの信号は、 ampライファQ36はゲートに接続され、負の入力はR2とR5を介して-155Vに接続されます。

S5からの信号はR152とR154で分割され、その後、フォロワとゲインの接続によって乗算されます。 amp正味の効果は、チャージセンシティブ Ampバッファへの出力 Amp出力をリファイアします。この構成では、バッファ Ampライファイア入力は-2Vを基準としているため、出力平均電圧はtage (R126、R127) は -2 V です。出力信号は C5 – C69 を介して結合され、R70 によってグランドを基準とします。R135 と R133 は出力インピーダンスを 134 n に増加します。

極性スイッチが「-」に設定されている場合、S5からの信号はR155を介して、 amp正入力はR154を介して-2Vに接続されます。Q5はR34を介して-153Vに接続することでオンになります。この構成では、バッファ Amp反転器は反転器に変換されます amp利得-4のリファイア。R113を流れる定常電流は出力平均電圧を変化させる。tage (R126、R127) は -2 V から +5 V まで変化します。ここでも、出力信号は C2 – C5 モデル DB-69 を介して結合され、R70 によってグランドを基準とします。R2 と R135 は出力インピーダンスを 133 n に増加します。

減衰器

出力信号は、スイッチ S8 ～ S11 によって制御される 50 つの減衰器を通過します。各減衰器は 1 n バランス 2r タイプで、5、10、または 71 倍の減衰を提供します。XNUMX つのフェライトビーズと CXNUMX で構成されるノイズフィルターは、スイッチングスプライスをミリボルトレベルまで低減します。

+5ボルトパワー
デジタルロジック (Zl、Z2、Z3、Z5、Z7) の電源は、+6 V 入力の Z12 によって供給されます。Z6 を流れる公称電流は 100 mA です。

メンテナンス

導入

モデル DB-2 ランダムパルスジェネレータは、予防保守を最小限に抑えてトラブルのないサービスを提供できるように設計されています。ただし、校正手順 (パラグラフ 5、3) を使用して定期的に動作チェックを行うと、通常の使用では明らかにならない可能性のある小さな問題を発見して特定するのに役立ちます。場合によっては、再校正によって問題が解決されることもあります。

試験装置
モデル DB – 2 を校正するには、次のテスト機器が必要です。推奨される機器モデルは括弧内に示されています。

差動コンマ?エアレータプラグイン付き50MHzオシロスコープ（Tektronix 7504、7A13、7B50）、

安定化NIM電源（BNC AP-2）、
シェーピング Ampバイポーラ出力付きリファイア（トンネル型 TC211）。
調整可能な安定化 DC 電源、0 – 10 V (Hewlett Packard 721A)。
VOM（トリプレット630-NA）。
50 n ケーブルと終端。
NIM 電源用の延長ケーブル。
実験室用オーブン。

校正手順

調整の相互作用を最小限に抑えるために、キャリブレーション手順は指定された順序で実行する必要があります。欠陥のあるコンポーネントはキャリブレーション前に交換する必要があります。モデル DB-2 およびすべてのテスト機器は、調整を行う前に XNUMX 分間動作させてください (この間に初期パフォーマンスチェックを実行できます)。

注記
キャリブレーショントリマーの位置を図5-1に示します。

外観検査

モデル DB-2 の外部を検査して、コントロールやコネクタが曲がったり壊れていないか確認してください。両側のカバーを取り外し、内部を検査して、回路基板、配線、またはコンポーネントに損傷がないか確認してください。目に見える欠陥のほとんどに対する対処法は明らかですが、熱による損傷を受けたコンポーネントが見つかった場合は注意が必要です。通常、過熱はトラブルの兆候にすぎません。このため、過熱の実際の原因を特定することが不可欠です。そうしないと、損傷が繰り返される可能性があります。

設定

延長ケーブルを介してモデル DB-2 を NIM 電源に接続します。50 n 終端ラインを使用してオシロスコープで出力パルス (PULSE OUT) を監視します。

コントロールを次のように設定します。

範囲 = 10 V
MODE = REP (繰り返し)
AMP光度 = 10.0
正規化 = 10,0
周波数 = 1 kHz (時計回りいっぱいに回すと微調整可能)
立ち上がり時間 = 0.1 µs
立ち下がり時間 = 200 µs
POL（極性） = +
参照 = INT
減衰なし = (すべての ATTEN スイッチが左に設定されています)

メンテナンス

初期パフォーマンスチェック

NIM 電源に電力を供給し、すべての周波数設定 (EXT を除く) で 5 V (約) の出力パルスを確認します。

周波数コントロールを公称 1 kHz 設定に戻し (上記のセットアップを参照)、テールパルスの先端の傾斜が正であることを確認します。
極性 (POL) スイッチを変更すると、先端の傾斜が負になっていることがわかります。
RANGEを1Vに、MODEをRANDOMに設定します。パルスは約0Vであることに注意してください。 amp間隔はランダムで、時間的にもランダムです。

注記
手順を続行する前に、モデル DB-2 を XNUMX 分間動作させてください。

l}温度オフセット （R25）
O. 7 V /div St; ale を使用してオシロスコープで D2 のカソードを監視します。R25 を平均電圧がゼロになるように調整します。

ループ入力DCオフセット

FREQUENCY を EXT に設定し、RANGE スイッチを 10 V に設定します。

MODEをREPに設定します。
差動コンパレータを使用して、クリフエンティアルボリュームを監視しますtagD28の陽極からD29の陰極まで。
R89をボリュームまで調整しますtageはゼロ±0.1Vです。

ループ出力DCオフセット (R75)

RANGE を 1 V に設定し、C1 – C72 の接合を監視します (FALL TIME スイッチ上)。

R75をDCボリュームに調整するtage は -0.5 ±0.5 V です。

注記
回路には長い時定数があるため、回路が安定するまでに 30 秒以上かかる必要があります。R75 の調整範囲は 10 V なので、ポットを 2/5 回転させても出力オフセットは XNUMX V しか変化しません。

RA 温度計チャージ イコライゼーション（C15）

FREQUENCYコントロールを約1MHzに設定します。
差動コンパレータを使用して Zl0 ピン 10 を監視します。
DC ボリュームを測定するtagMODE を REP に設定します。

モードをランダムに変更し、C15（非金属工具を使用）を調整して、DCボリュームがtageはREP値の0V以内である

バッファ AMPリフィエ DCオフセット（R118）

FREQUENCYコントロールをEXTに設定し、オシロスコープでQ45のヒートシンクを監視します。
RANGE を 1 V に設定し、POL を '+' に設定します。

DC ボリュームを測定するtage を 0 V に切り上げます。負の値になるはずです。
POLスイッチを「-」に設定し、再度電圧を測定します。tage は正の値になるはずです。
18つのボリュームの大きさが一致するまでRlXNUMXを調整しますtag±1V以内であれば同じです。

R118 を調整するたびに両方の測定を繰り返します。最終値は 2 ± 5 V になるはずです。

バッファ AMPリファイアバイアス（R131）

FREQUENCY コントロールを 10 kHz (微調整は時計回りいっぱい) に、RANGE を 1 V、MODE を REP、POL を '-' に設定します。
オシロスコープで 50 n 終端を使用して出力 (PULSE OUT) を測定します。

ピーキングが最小になるように R131 を調整します。この調整には非金属工具を使用します。

出力 AMPリチュード（R45）

RANGEをloveに設定し、両方を確認します AMPLITUDE と NORMALIZE は 10 に設定されています。
RISE TIME を 0 µs に設定し、FALL TIME を 2 µs に設定します。

出力パルス（PULSE OUT）を差動コンパレータ（50 0で終端）で監視し、その振幅を測定します。 amp自由度ステップ。
POLを「+」に切り替えて測定を繰り返します。
R45を両方調整します amp電圧は5V～0V（終端されていない場合は5～1V）の範囲になります。

内部ゼロインターセプト（R60）

設定する AMPLITUDE を 2、RANGE を 00 V、POL を「+」に設定します。

出力パルス（PULSE OUT）をシェーピングの入力に接続します。 amp50 n で終了します。
設定する amp5µs～3µsの間の時間定数の係数。
ゲインを 20 ～ 40 の値に設定し、2 V ～ 4 V の信号を生成します。

差動コンパレータで信号を測定します。
設定する AMPLITUDEを1に設定し、測定を繰り返します。
読み取り値を減算して計算された 1 値を取得します。
60 での測定値が計算された 1 の値と等しくなるまで R00 を調整します。

図5-1. キャリブレーショントリマーの位置。

外部ゼロインターセプト（R51）

R60を適切に調整してください（上記参照）。
R51を調整します。
REFをEXTに設定します。
DC電源をEXTに接続します
REFコネクタ。

電源を調整して、
2. 000 ± O. 001 V.
成形の出力を測定する amp以前と同じように。
電源を1±000Vに設定します。
読み取り値を減算して計算値 1 V を取得します。

51の測定値が1の値と一致するまでR000を調整します。

温度係数（R46）

二人の amp温度範囲によって温度係数（TC）が若干異なります。
範囲はゼロTCに調整され、他の範囲は
記載された仕様の範囲内に収まる場合
（0％/℃）。

DB-2を実験室のオーブンに置き、温度コントローラーを室温よりわずかに高い温度に設定します。5-4ページ

設定する AMPLITUDE を 9、MODE を REP、RANGE を 00 V に設定します。
RISE TIME を 0 µs に設定し、FALL TIME を 2 µs に設定します。
熱平衡が得られた後に、ワイパーアームの容積を測定する。tag差動コンパレータを使用したR46のe。
注記： 各測定の後に、すべてのプローブとケーブルが R46 から取り外されていることを確認してください。

出力音量を記録するtage、温度、ワイパーアームの音量tagR46のe。
これらの測定を高温（室温+15°C）で繰り返します。
熱係数を計算します。
(ア) TCが負の場合は、ワイパーの容量が大きくなるようにR46を調整します。tage が得られる。
（ロ） TCが正の場合、R46を調整してワイパーの容量を下げます。tag結果。

新しいワイパーの巻を録音するtage.
DB-2出力を監視しながら、R45を調整して、出力ボリュームがtag以前に記録された値（室温）に戻ります。
TC がゼロになるまで温度テストを繰り返します。

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部品リストと回路図

cer	セラミック	µ.H	マイクロヘンリー
コンプ	構成炭素	µF	マイクロファラッド
電気	電解、金属ケース	pF	ピコファラド
マイク	雲母	位置	ポジション
マイ1	マイラー	日焼け	タンタル
k	キロオーム	v	動作電圧 DC
M	メガオーム	var	変数
M	工場	w	ワッツ
MF	金属フィルム	WW	ワイヤー巻き