Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Евграфов Геннадий Николаевич

Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью
<
Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Евграфов Геннадий Николаевич. Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью : ил РГБ ОД 61:85-5/4572

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА I. Анализ возможностей использования' микросхем с зарядовой' связью в устройствах физического эксперимента 9

1.1. Позиционно-чувствительные детекторы 9

1.2. Промежуточные фоточувствительные преобразователи 19

1.3. Элементы тракта обработки и преобразования выходных сигналов детекторов 23

1.4. Элементы устройств управления детекторами на основе микросхем с

зарядовой связььэ 27

1.5. Выводы 33

ГЛАВА 2. Анализ шумов и пог.'гех детекторньк систем на основе микросхем с зарядовой связью 34

2.1. Собственные шумы 40

2.2. Полный шум 46

2.3. Шумовая модель микросхемы с зарядовой связью 59

2.4. Помехи от управляющих устройств 62

2.5. Выводы 70

ГЛАВА 3. Элементы обработки и преобразовании выходных сигналов позициошо-чувствителъных детекторов 71

3.1. Анализ обрабатывающих и преобразующих элементов измерительного тракта детекторном системы 71

3.2. Схемы выборки и хранения для устройств обработки выходных сигналов детекторов .. 78

3.3. Аналого-цифровые преобразователи выходных сигналов детекторов 94

-3-

3.4. Исследование характеристик элементов преобразования выходных сигналов детекторов Ю5

5.4. Выводы П8

ГЛАВА 4. Элементы програгшируемых устройств управления микросхемами с зарядовой связью 120

4.1. Анализ алгоритмов управления микросхемами с зарядовой связью 122

4.2. Аппаратные средства устройств управления . 126

4.3. Программирование устройств управления 149

4.4. Характеристики устройств управления . 153

4.5. Выводы 157

ГЛАВА 5. Исследование характеристж детекторных и автоматизированных электронных систем 160

5.1. Детекторная система на основе фоточувствительной микросхемы с зарядовой связью 160

5.2. Результаты экспериментальных исследований детекторной системы 165

5.3. Автоматизированная электронная система изучения характеристик и параметров микросхем с зарядовой, связью "ВАЛТОРНА 3" 169

5.4. Результаты экспериментального исследования автоматизированной электронной системы "ВАЛТОРНА 3" 172

5.5. Выводы 173

Заключение 175

Список литературы

Введение к работе

Рост масштабов современного физического эксперимента, повышение объема обрабатываемых статистических данных ставят перед разработчиками электронной аппаратуры новые задачи в связи с необходимостью получения результатов обработки информации с повышенной точностью в условиях большого потока данных /1-3/. Реализация высокого пространственного разрешения для ряда современных позиционно-чувствительных детекторов (ПЧД) является трудоемкой задачей по следующим причинам: ограничение пространственного разрешения физическими механизмами сбора заряда на существующих детектирующих устройствах с электронным считыванием величинами 40-100 мкм, нетехнологичностью изготовления детекторов в виду их уникальности, высокой стоимости в целом оборудования для физического эксперимента /4-7, 90, 91/.

Фоточувствительные микросхемы с зарядовой связью (ФМЗС) не имеют конкурентов' по координатному разрешению (2-Ю мкм), возможностям автоматизации обработки информации и стоимости среди детекторов с электронным считыванием /8/.

Необходимость научных исследований, направленных на создание детекторных систем на основе ФМЗС, приобретает важное значение и потому, что результаты таких исследований тесным образом связаны с решением задач разработки устройств исследования и контроля параметров многоэлементных приемников излучения и, соответственно, расширения их использования в других областях техники.

При создании ряда ФМЗС возникли методические и технические трудности в объективной оценке их технических параметров и характеристик. Это связано с тем, что резко возросло число эле-

ментарных ячеек на кристалле микросхемы (с 10^ до 10^),а разброс основных параметров между отдельными ячейками при этом может достигать 80$. Оценка параметров ФШС существующими методами калибровочных шкал осциллографов не дает объективных характеристик ФШС.

Реализация предельных возможностей ФШС тесным образом связана с исследованиями источников шума и помех в детекторных системах. В работах /34,46,98, 99/ рассматриваются внутренние источники шума без учета внешних управляющих, считывающих и преобразующих устройств, а также отсутствуют рекомендации уменьшения составляющих полного шума. Кроме этого, эти сведения не подтверждаются экспериментальными результатами по конкретным промышленным ФШС.

Вместе с тем широкое внедрение ФМЗС в технику физического эксперимента затруднено без учета результатов детального анализа шумов ФМЗС совместно с внешними управляющими и обрабатываю-щими устройствами. В литературе /40/ имеются сведения о необходимости введения в ФМЗС постоянного заряда смещения порядка (1-Ю) 10б электронов с целью повышения эффективности передачи информационных зарядов, дробовой шум при этом равен (1-3)»10 электронов. Однако, детектируемый заряд, возникающий в ФШС при

взаимодействии с релятивистской частицей, составляет (0,5-2).10 и его трудно обнаружить на фоне рекомендуемого заряда смещения. Режимы считывания, применяемые в ФШС, не рассматриваются с точки зрения увеличения эффективности передачи заряда. Кроме этого, в известных работах /36,37,40/ не сформулированы требования к величинам управляющих сигналов, обеспечивающих минимум шумового вклада в полный шум детекторной системы. В литературе /8,10, 11,33,37/ имеются недостаточные сведения как об устройствах аналого-цифрового сопряжения ФМЗС с ЭВМ, так и сведения по аппа-

ратной и программной частям измерительных систем, обеспечивающих реализацию их предельных характеристик. Опубликованные работы по устройствам управления: ФМЗС /66-70/ содержат данные, посвященные конкретным типам'ФМЗС. Необходимость автоматизации измерительных систем метрологического обеспечения и контроля параметров многоэлементных приемников излучения требует создания программируемых устройств управления, позволяющих организовывать способы считывания:, обеспечивающих минимальную помеху в выходном сигнале.

Таким образом, проведение исследований, направленных на разработку высокоточных аналого-цифровых устройств физического эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью является актуальной задачей и составляет цель диссертационной работы. Состояние вопроса определяет необходимость решения следующих задач:

  1. Провести анализ эксплуатационных и точностных характеристик (включая предельные ) ФМЗС в технике физического эксперимента. Решению этой задачи посвящена первая глава.

  2. Разработать шумовые модели ФМЗС, учитывающие внешние воздействия, на основе которых исследовать пути повышения чувствительности и координатного разрешения детекторных систем. Этим исследованиям посвящена вторая глава.

  3. Разработать схемы и устройства для согласования аналогового выхода микросхем с зарядовой связью с обрабатывающими информацию ЭВМ. Полученные результаты изложены в третьей главе.

  4. Разработать обобщенный алгоритм управления ФМЗС с целью унификации процесса создания электронных систем на основе разных типов ФМЗС. Этим исследованиям посвящена четвертая глава.

Результаты испытаний детекторной системы на основе ФМЗС и электронной: системы контроля параметром многоэлементных приемников излучения изложены в пятой главе.

Приложения содержат акты о внедрении результатов диссертационной: работы, программы тестирования ЦАП и АЦП на основе ЭВМ "Электроника 60" и перечень используемых элементов в разработанных устройствах.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. В качестве детектирующего элемента позиционно-чувстви-
тельного детектора предназначенного для исследования релятивист
ских частиц, с высоким пространственным разрешением до 2-Ю мкм,
при отношении сигнала к шуму 2-Ю, мертвом времени 2-20 мс,
разрешающем времени 300-600 не, радиационной стойкости 10^ -

10 рад при снижении стоимости в 10 раз и уменьшении габаритов в 10-20 раз по сравнению с пропорциональной камерой необходимо использовать фоточувствительные микросхемы с зарядовой связью.

2. Наиболее эффективно использование аналогового дискрети-
затора на основе аналоговых запоминающих устройств на микросхе
мах с зарядовой, связью (МЗС) в многоканальных устройствах физи
ческого эксперимента, обрабатывающих сигналы со спектром до

10 МГц при допустимой, нелинейности коэффициента преобразования не более 0,5$ и допустимом времени задержки аналоговых сигналов до аналого-цифрового преобразования не более десятков миллисекунд.

3. Достижение максимальной, чувствительности в детекторной
системе на основе фоточувствительной микросхемы с зарядовой
связью при регистрации однократных событий от релятивистских
частиц без увеличения мертвого времени детектора требует умень
шения потерь переноса за счет захвата части переносимого заря
да на ловушки и уменьшения дробового шума заряда смещения, запол
няющего поверхностные состояния (ловушки); а также уменьшения
потерь переноса в секции ФМЗС за счет увеличения длительности

(фазовых) тактов межстрочного переноса заряда и соответствующих времен нарастания и спада фазовых импульсов при сохранении тактовых частот.

4. Для более точной- оценки величин полного шума детекторной системы на основе микросхем с зарядовой связью необходимо учитывать вклад шумов внешних воздействий, обусловленных управляющими, считывающими и преобраззгющими устройствами, в полный, шум, и составляющий для реальных систем до 10$ от значения полного шума.

Промежуточные фоточувствительные преобразователи

В большинстве методов регистрации информации с импульсных детекторов используются фотопленки и передающие телевизионные камеры на видиконах /12,14/. Выходные параметры, характерные для детекторов этого типа приведены в табл. 13

Из анализа табл. 1.3 следует, что импульсные детекторы требуют высокого разрешения обрабатывающей аппаратуры: от 20 до 100 лишім на миллиметр из-за необходимости точного определения координат треков. В стримерных камерах используется специальное устройство для сдвига спектра излучения в.область, где светочувствительная аппаратура обладает максимальной воспринимающей способностью. Из-за жестких требований к разрешающей способности (до ста линий на миллиметр) в стримерных камерах используются чаще всего фотопленки.

Для бесфильмовой регистрации событий используются соответствующие физические процессы, происходящие при возникновении трека (звуковой удар, световое излучение, электромагнитное поле тока, возникающего при искровом разряде) /12/.

Соответствующие датчики фиксируют процессы, происходящие в среде взаимодействия детектора, и передают информацию непосредственно в накопители счетно-решающих устройств.

Телевизионный бесфильмовый метод регистрации следов ядерных частиц; нашел широкое применение /14/. Передающее устройство телевизионного автомата работает в непосредственной близости от детекторов, в частности, от искровой камеры, и подвергается воздействию сильного электромагнитного поля. Электромагнитное поле влияет как на мишень, так и на электронный луч, что приводит к потере точности определения местоположения треков. Кроме этого, существует ряд причин, вызывающих неточность отсчета координат треков телевизионным бесфильмовым способом. Основными из них являются: нелинейность развертки и геометрические искажения передающей телевизионной трубки, расплывчатость границ изображения, инерционность нарастания потенциального рельефа на мишени и инерционность считывания его электронным лучом, нестабильность эксплуатационных характеристик элементов канала измерения, нестабильность источников питания /14/. Некоторые из этих причин переменны как по площади растра (в пространстве), так и во времени (от отсчета к отсчету или в процессе длительных измерений, занимающих минуты или далее часы)/12,14/.

Перечисленные причины приводят к систематическим и случайным ошибкам измерения. Источниками систематических ошибок являются: нелинейность развертки, плоская форма мишени видикона, неточность сборки видикона, неточность юстировки оптики видикона и фокусирующе-отклоняющей системы, дрейф источников питания, изменение низкочастотной составляющей видеосигнала, прогрев, охлаждение и старение элементов.

Источниками случайных ошибок являются: пульсации и фон источников питания, изменение яркости треков, электромагнитные помехи.

Погрешности измерения координат треков, обусловленные постоянными факторами, могут быть учтены калибровкой измерительной системы свет - видеосигнал - двоичный, код. Для учета мед-ленноменяющихся факторов необходимо периодически калибровать измерительную систему. Погрешности отсчета, связанные с быстроменяющимися факторами, калибровкой устранить не удастся. При разработке измерительного комплекса стараются свести их к минимуму. Интегральный вклад всех причин, вызывающих погрешность отсчета координат треков, приводит к появлению погрешности измерения, достигающий, нескольких процентов.

В твердотельных приемниках изображения отсутствует электронный луч, необходимый для считывания зарядового рельефа в видиконах, поэтому погрешности измерения, связанные со спецификой работы видиконов, в твердотельных приемниках отсутствуют /13,16,17,20/. Кроме этого, регулярная структура твердотельных приемников изображения позволяет упростить решение задач, связанных с точным координатным разрешением /9,18/. Наиболее важные характеристики твердотельных приемников изображения приведены в табл. 1.4.

Шумовая модель микросхемы с зарядовой связью

В результате анализа и исследования источников шума шумовая /41/ модель детекторного устройства на ФМЗС с учетом внешних воздействий может быть представлена в виде эквивалентной схемы, приведенной на рис. 2.10.

Информационный сигнал отображается с помощью источника напряжения величиной (/\ с#2м CM)VV (& Ю

Источник Cf представляет собой генератор шумово го напряжения , где /уд - количество носителей заряда, образовавшихся в местах, где расположены дефекты типа белая точка.

Сопротивление RbiX отображает выходное сопротивление устройства, реализующего двойную коррелированную выборку выходных сигналов ФМЗС. Для схемы (рис.2.3) fffe/X не превышает единиц 0м. Для ФМЗС, у которых носителями заряда являются дырки, полярность в генераторах напряжения

Щумовая модель детекторного устрожства на основе ФМЗС с учетом внешних воздействий ( Манн - количество носителей сигнала, М?м - заряд смещения, Rev - выходное сопротивление устройства, ре ализующего двойную коррелированную выборку ДКВ выход ных сигналов ФМЗС ; Мд - заряд, соответствующий дефек там структуры ФМЗС типа белая точка; - неэффектив ность переноса, при наличии заряда смещения; П - ко личество переносов ; А/о - полный шум детекторного уст ройства (величины шума И/ и заряда NCM . № из меряются в количестве электронов) ; 5и - крутизна пре образования заряда в выходное напряжение 5 /эл-н 5у = = Сд дКК0 , где q - заряд электрона; К - ко эффициент усиления по напряжению ДКВ выходных сигналов ФМЗС ; Ко - коэффициент усиления по напряжению встроенного усилителя ВУ ; Сд - эквивалентная емкость затвора МДП транзистора ВУ). (Мст+Мсм)$1г№) d$v і 0 $V положительная по отношению к подложке, у ФМЗС с электронной проводимостью полярность генераторов напряжения обратная.

При условии, что схема считывания содержит устройство, реализующее ДКВ выходных сигналов ФМЗС, величина NQ В электронах может быть записана в виде /41/ где А/г - тепловой шум канала МДП транзистора ВУ ; /чус шум внешнего усилителя ; Лу/ - шум квантования АЦП; Mfip mW заряда смещения ; NQ - системны!!, шум; и - коэффициент уменьшения системного шума (5-г 20); Npgp- шум переноса заряда, величина которого определяется следующим выражением: пер НТҐ АЛ ІЄ Щ где - плотность по- -верхностных состояний, /см /; А - площадь, занимаемая зарядом в потенциальной яме /ом"/; т - абсолютная температура К.

Без учета влияния устройства, реализующего ДКВ выходных сигналов ФМЗС, величина Мо принимает вид /41/ ІЇ0 Фбх +4+ Т+4 + ІЇВ Ф +#І+#Ю, 2.22) где АІЕ- - шум входной цепи ВУ; Nfj - поверхностный шум ВУ. Без учета заряда смещения неэффективность переноса записывается следующим образом где С - коэффициент увеличения неэффективности переноса (40-200). Шумовая модель применения для областей низших и средних частот, расчетына ее основе с точностью до десятков электронов совпадают с экспериментальными данными.

Эквивалентная электрическая схема фоточувствительной интегральной микросхемы с зарядовой связью приведена на рис. 2.II и построена при следующих допущениях;

а) принимая во внимание, что время распространения фазо вого импульса вдоль шины фазового питания меньше длительности фронтов импульсов питания фазы, распределенная п С структу ра каждой из управляющих фаз рассматривается как структура с сосредоточенными параметрами fs ф Сф . Эквивалентное сопротивление фазы пф имеет следующий, вид где _{(ц - удельное сопротивление фазы, изменяющееся в пределах 25 50 .Ом//7 ; W - ширина электродов переноса; ь -длина распределенной г\и структуры. Эквивалентная емкость фазы Сф определяется выражением /47/ где Сц1 - удельная емкость между электродом и подложкой; Оці УДельная емкость между соседними электродами ;

б) влияние напряжения на стоке выходного транзистора на величину выходного сигнала учитывается при помощи емкостно го делителя, образованного емкостями С Я й СЗС » так как выходной сигнал в пологой области вольт-амперных характерис тик выходного транзистора не зависит от величины напряжения на его стеке ;

в) связь через полупроводниковую подложку, в которой переносится заряд, отображается при помощи суммарного сопро тивления подложки Rm ;

г) барьерные емкости областей стока и истока транзистора сброса не учитываются вследствие их малой относительной вели чины (менее ОДпФ);

Схемы выборки и хранения для устройств обработки выходных сигналов детекторов

В экспериментальной ядерной физике амплитудным анализом обычно является измерение величины заряда /2/ a -jutut где і (и) - ток детектора (реакция детектора на проходящую частицу). В большинстве случаев L (и) есть случайная функция времени, Г - временная ширина линейного пропускателя, которая обычно выбирается равной или большей длительности импульса тока детектора.

Основными погрешностями при амплитудном анализе являются следующие:

1. Погрешности, обусловленные статистическим характером взаимодействия частиц с веществом детектора.

2. Погрешности, вызванные техническим несовершенством конструкции детектора и электронных схем.

3. Погрешности, вызванные попаданием в интервал 0 Т ненужных событий (шум наложений).

Если количество выбитых фотоэлектронов достаточно велико, импульс тока слабо флуктирует по форме и может быть представ лен в виде /51/ , Л ,, , s гДе CLu - случайная амплитуда А -го импульса; - средняя" форма импульса ; А - время возникновения /Ґ -го импульса. Таким образом, как видно из приведенной формулы, в приближении нефлуктирущего по форме импульса, измерение заряда эквивалентно измерению амплитуды импульса тока.

Если же известно {, и (а в физике высоких энергий это обычно выполняется), то для измерения амплитуды вместо пикового детектора (довольно сложной схемы) можно использовать значительно более простую схему выборки и хранения. В детекторах полного поглощения выходной импульс имеет фронт 10 15 НС, так что схема стробирования может иметь постоянную времени 2-3 не. Среди известных схем выборки и хранения /21,52,62/ наилучшим быстродействием обладают мостовые схемы с диодами Шотки /51/.

При разработке схем выборки и хранения, в которых функцию ключевого элемента выполняет диодный мост, встречаются следующие трудности:

1. Необходимость подбирать режимы работы генераторов тока, с помощью которых открывается диодный мост, и обеспечивать идентичность основных параметров образующих их транзисторов. Невыполнение этих условий увеличивает погрешность.

2. Большая апертурная неопределенность (1-Ю не), возникающая из-за того, что запирание диодов моста (прекращение тока через него) происходит с конечное скоростью.

3. Противоречие при выборе емкости хранения, значение которой,с одной стороны,должно быть достаточно малым, чтобы обеспечить ее быстрый заряд, а с другой - достаточно большой, чтобы обеспечить малые погрешности переключения и большие времена хранения.

4. Зависимость коммутационных помех от величины входного сигнала.

На рис. 3.1 приведена принципиальная схема выборки и хранения с улучшенными параметрами, в которой используются схемотехнические приемы для преодоления перечисленных трудностей.

Схема работает следующим образом. В исходном состоянии в управляющем каскаде на транзисторах VT1 - VT2, открыты транзисторы VT1. і , VT2. і , ток течет через диоды VS5, VH6, фиксирую на объединенных катодах диодов VDi , VJ)3 и на объединенных анодах диодов смещение, запираю щее диодный мост. В момент поступления импульса выборки, транзисторы VTii.VT2.i закрываются, а транзисторы VT1.2 , VT2, 2 открываются. При этом направление тока в верхней и нижней половине диодного моста меняется на обратное и диодный мост открывается. Далее емкость хранения заряжается или разряжается с помощью генераторов тока в зависимости от полярности входного сигнала до уровня входного сигнала. По окончании импульса выборки диодный мост запирается, а на емкости хранения фиксируется уровень напряжения входного сигнала в момент окончанияимпульса выборки.

Равенство величин токов втекающих и вытекающих из диодного моста в интервале времени выборки обеспечивается заданием равных токов с помощью генераторов тока и отражателей тока с идентичными параметрами. При этом разбаланс напряжения на емкости хранения в интервале выборки по отношению к входному сигналу определяется отличием падения напряжения диодов VD3 , VH , смещенных в прямом направлении. Предварительно отобрав необходимое количество диодов с равным падением напряжения в прямом направлении при фиксированном токе, можно добиться нулевого разбаланса.

Апертурное время в схеме приведенной на рис. 3.1 сокращается, включением при завершении выборки тока, запирающего диодный мост. Это достигается переключением тока из транзисторов VTL2 и VT2.2 , соответственно, в VTU и VT2J . Отражатель тока на транзисторах VT5.1, VT5.2 создает ток в направлении, запирающем диодный, мост.

Коммутационные помехи, возникающие в момент запирания диодного моста уменьшаются за счет увеличения емкости хранения до 200 пФ ; а также за счет уменьшения величины тока, задаваемого при помощи генераторов тока на транзисторах VT3.1,

Программирование устройств управления

Синхронизатор работы секции памяти приведен на рис. 4,8 Назначение: управление регистровым формирователем фаз при построчном сдвиге очередной строки из секции памяти в выходной регистр. По приходу импульсного сигнала &№ї триггер ЛЛ2 перебрасывается разрешая при этом прохождение тактовой частоты F через элемент DD3 . Кроме этого, в ЛЛ5 имеется дополнительный вход разрешения Р , необходимый для организации режима сдвига секции накопления в секцию памяти.

Управляемый генератор импульсов. Генератор импульсов должен обеспечить опорные импульсы с возможностью изменения частоты их следования от 500 Гц до 30 МГц. Деление частоты на целое число достаточно просто осуществить на счетчиках, например, на ИМС типа КІ55ИЕ7. Представляет интерес осуществить дробный коэффициент деления, который позволит достаточно плавно менять коэффициент деления частоты опорного генератора. На рис. 4.9 приведена принципиальная схема опорного генератора с дробным коэффициентом деления частоты /58/. Основу ее составляет генератор импульсов, выполненный на компараторе типа К597СА2.

В качестве времязадащих элементов используются резисторы и емкости RQ , Сі , Об . Величина емкости, задающей частоту, варьируется при помощи варикапа типа KBI09. Напряжение смещения на варикап задается с выхода ЦАП, выполненного на ИС типа К572ПАІ и ИОУ типа КІ53УД2. С выхода компаратора К597СА2 снимаются" импульсы ТТЛ уровней. Режим генерации в опорном генераторе обеспечивается при помощи положительной обратной связи на резисторах , которая охватывает компаратор из. Зависимость емкости конденсатора Со от напряжения смещения нелинейна. Устранить эту нелинейность позволяет применение в данном генераторе ППЗУ на ИС типа KI55PE3. ППЗУ выполняет роль перекодировщика данных, задаваемых из магистрали на выходы ЦАП. Предварительно определяется зависимость выходной частоты опорного генератора от цифрового кода, подаваемого на входы ЦАП, которая нелинейна. Затем ППЗУ программируется таким образом, чтобы устранять эту нелинейность. Итоговая нелинейность не превышает 0,5$, а стабильность частоты определяется зависимостью емкости Со от температуры и равна 0,1$ на один градус.

Частота опорного генератора определяется следующим выра жением /58/: . где c c,ct(ct p,)- Предельная частота генерации ограничивается буферным логическим элементом JJD2 и составляет 40-50 МГц.

Формирователь синхроимпульсов выборки выходного сигнала. Формирование импульса выборки, задающего момент считывания выходного сигнала из ФМЗС относительно фазовых, управляющих сигналов, осуществляет формирователь стробирующих импульсов вы -141 борки. Частота опорного генератора не превышает 30 МГц, поэтому возможно исполнение устройства на элементах серии 531 и 530, Интервал времени, в течение которого на выходе ФМЗС может появиться информационный сигнал, разбивается для двух, трех, че-тырехфазных. ФМЗС соответственно на четыре, шесть, восемь интервалов, каждому из которых присваивается значение условного символа 0 или I. Логическая единица соответствует заданию импульса выборки в указанный, момент. Запись 0 или I производится программным способом в буферный регистр через магистраль данных. На рис. 4.10 приведена схема формирователя импульсов выборки /58/. Основным элементом схемы является кольцевой счетчик на "7/ " триггерах типа 53ITM2, работающий от положительного перепада входных импульсов гёх. Элементы задержки на триггерах JJJD2.2 , Л ИЗ, 2 » DDk.2 принимают состояния триггеров кольцевого счетчика по отрицательному перепаду импульсов rfi . Поскольку на вход схемы формирователя стробирующих импульсов поступает входной сигнал в виде меандра, то задержка на элементах TV2.2 , ЛD3, 2 » ИИ ,2 осуществляется ровно на половину длительности входных импульсов. Логическое умножение импульсов с кольцевого счетчика и с элементов задержки осуществляется на элементе DM J . Присутствие логических нуля или единицы на третьем входе 3-х входового элемента "И-НЕ" соответственно запрещает или разрешает прохождение импульса с распределителя, тем самым осуществляется синхронизация импульса выборки относительно фазовых импульсов. Задержка появления импульса выборки относительно соответствующего тактового импульса записывается в виде: tЗад зрТМ2 + ІЗрЛАЧ + ІзрАА2 f где иЗрТМІ - задержка распространения импульса триггера К53ІТМ2, и$рААЧ ЬЗрАА2 задержки распространения импульса в соответствующих, логических элементах.

Похожие диссертации на Аналого-цифровые устройства эксперимента с промежуточными преобразователями на основе микросхем с зарядовой связью