Приведена схема амплитудного дифференциального анализатора (дискриминатора), позволяющего выделять из смеси коротких импульсов различной амплитуды сигналы, попадающие в окно пропускания устройства, имеющие строго заданную амплитуду. Такие устройства могут быть использованы в технике ядерно-физического эксперимента для избирательной регистрации и идентификации продуктов деления, а также для очистки зашумленных цифровых сигналов от импульсных помех.
В технике ядерно-физического эксперимента широко используют одно- и многопороговые амплитудные дифференциальные дискриминаторы импульсов [1–3]. Известно, что при распаде ряда радиоактивных веществ происходит образование продуктов деления, в том числе изотопов элементов, элементарных частиц и гамма-квантов, имеющих индивидуальный и строго определенный набор энергий. При приборном детектировании продуктов распада регистрируются короткие импульсы, амплитуда которых прямо пропорциональна энергии частиц или гамма-квантов. Целенаправленно разделяя эти импульсы по амплитуде, можно уверенно идентифицировать продукты радиоактивного распада и оценить их количество.
Еще одной, не менее востребованной, областью применения амплитудных дискриминаторов является техника передачи и приема цифровых сигналов. Зачастую принимаемый сигнал оказывается существенно засорен и искажен различного рода помехами, что затрудняет или исключает возможность его дальнейшего использования. Восстановить исходную форму искаженных или зашумленных цифровых сигналов возможно при использовании амплитудных дифференциальных дискриминаторов.
Одноканальным амплитудным дифференциальным дискриминатором импульсов называют электронное двухпороговое устройство, формирующее на выходе стандартный по амплитуде сигнал при поступлении на его вход импульсов, амплитуда которых лежит в интервале от нижнего до верхнего порога.
Амплитудный дифференциальный анализатор, Рисунок 1, выполнен на основе двух взаимосвязанных компараторов DA1.1 и DA1.2 микросхемы LM339. Пороги переключения этих компараторов задаются потенциометрами R4 и R5.
 |
|
| Рисунок 1. | Электрическая схема амплитудного дифференциального анализатора. |
Потенциометром R5 устанавливают верхнюю границу порога переключения компаратора DA1.1; потенциометром R4 – нижнюю границу порога переключения компаратора DA1.2. Импульсы, попадающие в окно пропускания, проходят на выход устройства, Рисунок 2.
 |
|
| Рисунок 2. | Выделение полезных сигналов на фоне импульсных помех с использованием амплитудного дифференциального анализатора. |
Если амплитуда входных импульсов превышает верхний допустимый порог, компаратор DA1.1 переключает свое состояние, на его выходе появляется уровень «лог. 1», который открывает транзистор VT1 2N7000. Транзистор VT1 шунтирует вход компаратора DA1.2, препятствуя прохождению сигнала на выход дискриминатора.
Таким образом на выходе устройства формируется совокупность сигналов, отвечающих последовательности несущих информацию входных сигналов. Для исключения иглообразных коммутационных помех на выходе устройства использован простейший RC-фильтр на элементах R9C1.
На Рисунке 2 показан пример выделения полезного сигнала на фоне существенно зашумленного входного сигнала за счет установки порогов переключения компараторов при помощи потенциометров R4 и R5.
Стоит отметить, что описанное выше устройство может быть использовано также при приеме телеграфных сигналов. С одной стороны, отсекается шум, утомляющий слух оператора, во-вторых, исключаются помехи от электрических разрядов, а также хлопки сигналов при появлении на частоте приема телеграфных сигналов мощных радиостанций.
Литература
- Дмитриева Н.Н., Ковтюх А.С., Кривицкий Б.Х. Ядерная электроника. – М.: Изд-во МГУ, 1982. – 238 с.
- Григорьев В.А., Колюбин А.А., Логинов В.А. Электронные методы ядерно-физического эксперимента. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 336 с.
- Гаврилов Л.Е. Основы ядерной электроники. Ч. 1. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 164 с.
Купить LM339 на РадиоЛоцман.Цены
