Brevet FR2455400A1 — publié le 19801121

a présente invention concerne un circuit utilisé er troscopie temporelle, qui est la mesure de la relation dans temps entre l'apparition de deux événements nucléaires. La sente invention se rapporte en particulier à un circuit qui n'utilise que des composants passifs. Pour la mesure de la relation dans le temps entre 1' rition de deux événements nucléaires, on sait qu'il est exl ment difficile d'obtenir un signal précis indiquant l'appai de chaque événement. Par exemple, les impulsions provenant c détecteur de radiations doivent avoir une forme d'onde et amplitude différentes en fonction du type de particules dél des caractéristiques du détecteur et d'autres facteurs inhérer aux procédés de mesure. Le signal résultant de l'amplificai appropriée de l'impulsion provenant du détecteur est utilisa pour déclencher un circuit destiné à engendrer un signal loç afin d'établir l'instant d'apparition de chaque événement. D'une façon idéale, le minutage de l'impulsion logique doit insensible à la forme et à l'amplitude de l'impulsion de déc chement. Un mode opératoire utilisé dans la technique antéric est'appelé mode à fraction constante. Etant donné que le mir ou chronométrage des événements est important dans les systc à scintillateur et photomultiplicateur, il a eté mis au pc un circuit de définition du temps qui déclenche un signal df à la même fraction de l'amplitude de l'impulsion d'entrée, pendamment de l'amplitude totale de l'impulsion. La fractior sie de l'amplitude de l'impulsion est celle à laquelle il ec rible d'obtenir la meilleure résolution dans le temps. Le mode opératoire à fraction constante est applic à un signal d'entrée en le retardant et en en soustrayant ur fraction du signal pulsé retardé. On obtient ainsi une impu: bipolaire dont le croisement au point nul est détecté et ut pour engendrer l'impulsion logique de sortie. I1 a été possl de faire en sorte que l'instant de croisement au point nul c tel signal bipolaire de minutage soit insensible aux variant: d'amplitude et de temps de montée des signaux d'entrée du c: Par conséquent1 le mode à fraction constante est l'une des i niques les plus couramment utilisées dans le domaine de la troscopie temporelle ou de mesure du temps. Dans l'art antérieur, il a été utilisé plusieurs technique de conformation de signaux qui sont illustrées par les circuits représentés respectivement sur les figures 1 et 2. Dans le circuit de la figure 1, le signal de fraction constante est formé à la jonction d'une diode à polarisation directe de faible impédance. Ce circuit est limité par des considérations de largeur de bande et de gamme dynamique du montage électronique actif de sommation. Un procédé et un montage analogues sont représentés et décrits en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 818 356. Le circuit de la figure 2 utilise à sa sortie un amplificateur différentiel destiné à remplir les fonctions à la fois d'inversion et de sommation. Le signal de sortie formé par un tel circuit est limité par des considérations de bruit et de largeur de bande et par les possibilités des éléments actifs dans la gamme dynamique. Un circuit assez analogue à celui représenté sur la figure 2 est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 763 436. La précision du circuit de minutage d'une fraction constante est directement en rapport avec la qualité de l'impulsion bipolaire de minutage qui est formée. Le circuit particulier à utiliser pour former le signal bipolaire de fraction constante doit avoir les caractéristiques suivantes : (1) le circuit doit être relativement exempt de parasites, de façon à pouvoir détecter avec précision le croisement au point nul ; (2) le circuit ne doit pas être limité par des considérations de largeur de bande à haute fréquence, de açon à pouvoir réduire ou supprimer l'instabilité de la base de temps et le déplacement dans le temps en fonction de l'amplitude du croisement au point nul ; et (3) afin d'atténuer le déplacement dans le temps en fonction de l'amplitude, le circuit ne doit pas être limité par la gamme dynamique. La-présente invention surmonte les difficultés de la technique antérieure grâce à un circuit destiné à former un signal bipolaire de minutage d'une fraction constante, en.n'utilisant que des composants passifs. Selon les caractéristiques essentielles de l'invention, comme décrit d'une façon générale dans le présent mémoire, le circuit électronique destiné à engen drer un signal bipolaire d'une fraction constante en rapport le temps avec l'apparition d'un événement identifié par un si gnal de déclenchement d'entrée, comprend un dispositif destir à séparer le signal en des première et seconde composantes, u atténuateur auquel est soumise la première composante du sign d'entrée, un dispositif à retard auquel est soumise la second composante du signal d'entrée, et un circuit passif qui inver une composante et l'additionne à l'autre composante du signal d'entrée pour engendrer un signal bipolaire de minutage d'une fraction constante. Ce signal est mis précisément en corrélat avec l'instant d'apparition de l'événement, indépendamment de la forme et de l'amplitude du signal d'entrée. Par exemple, 1 circuit passif peut être un transformateur différentiel. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et su lesquels la figure 1 représente le schéma d'un circuit de la technique antérieure ; la figure 2 représente le schéma d'un autre circuit de la technique antérieure ; la figure 3 est un schéma synoptique du montage desti à former un signal bipolaire d'une fraction constante ; les figures 4A, 4B et 4C sont des diagrammes représen le procédé de formation d'un signal bipolaire d'une fraction constante vraie ; les figures 5A, 5B et 5C sont des diagrammes représen tant le procédé de-formatiom d'un signal bipolaire d'une frac constante compensée en amplitude et en temps de montée les figures 6A et 6B représentent des schémas de mon de la forme de réalisation préférée de l'invention ; et les figures 7A et 7B représentent respectivement un m en étoile et un montage en triangle qui sont utilisés comme séparateur de signal dans le circuit de la figure 6A. On va examiner maintenant en détail la forme de réali préférée de l'invention, dont des exemples sont représentés s les dessins annexés. On va se référer tout d'abord à la figure 3 qui repré sente un schéma synoptique du circuit utilisé, d'une façon géné rale, pour former un signal bipolaire d'une fraction constante. Un signal de déclenchement, qui est représenté dans ce cas sous la forme d'une fonction linéaire fractionnée 12, est appliqué à la bande d'entrée 14 du circuit. Dans ce cas, le signal d'en trée 12 est divisé à la jonction 16, une composante étant retar dée par un élément 18 et une seconde composante étant inversée par un inverseur 20 et atténuée par des résistances 22 et 24. Les composantes résultantes du signal d'entrée sont ensuite re combinées par un circuit de sommation 26. Le signal de sortie résultant est un signal 28 de fraction constante. Ce signal de fraction constante est appliqué à l'entrée d'un discriminateur différentiel 30, qui remplit la fonction d'un détecteur du croisement au point nul. La borne d'entrée positive du discriminateur différentiel 30 est maintenue à un potentiel de référence qui, dans ce cas, est le potentiel de la masse. Le signal de sortie du discriminateur 30 est par conséquent un signal logique apparaissant à un instant précis qui est indépen dant de 11-amplitude du signal de déclenchement d'entrée. On va se référer maintenant aux figures 4A, 4B, 4C et 5A, 5B et 5C pour mieux comprendre le fonctionnement du circuit représenté sur la figure 3. Les figures 4A, 4B et 4C représentent chacune un diagramme du procédé de formation d'un signal de sortie d'une fraction constante vraie. Ledit procédé de formation d'un signal bipolaire repose sur la relation suivante pour des signaux d'entrée linéaires-: td > (1-f) t r t c t TCF t d + ftr Trois signaux d'entrée distincts d'amplitude et de temps de montée différents sont tracés en fonction du temps (t). Ces signaux sont désiqnés séparément par A, B et C. Sur la figure 4A, le signal d'entrée A présente une amplitude E A et un temps de montée trî Le signal d'entrée B présente une amplitude EB et le même temps de montée tri. Le siqnal d'entrée C présente une amplitude totale EB identique celle du signal B, mais un temps de montée plus long tr2. La figure 4B représente les deux composantes de chai signal d'entrée qui sont retardée et inversée/atténuée, resl tivement. Les composantes A', B' et C' des signaux d'entrée respectifs subissent un retard de td. Les composantes A", B C" des-signaux d'entrée respectifs sont inversées et atténue d'un facteur "f". Sur la figure 4C, les signaux respectifs de la figu: sont additionnés pour former des signaux bipolaires de frac constante vraie correspondant aux signaux d'entrée respect Comme on le voit clairement, le croisement au point nul est indépendant de l'amplitude. Ainsi, les signaux d'entrée A e B, qui tous deux ont un temps de montée trl, sont traités p le circuit pour former des signaux bipolaires ayant le même croisement au point nul en tci Toutefois, le signal d'entr qui présente un temps de montée plus long tir2, a un croisem différent au point nul en tc2. Le croisement au point nul d signal formé par le procédé à fraction constante vraie n'es par conséquent pas indépendant du temps de montée. Les figures 5A, 5B et 5C représentent graphiquement seconde technique de formation d'un signal bipolaire d'une tion constante compensée en amplitude et en temps de montée L'application de cette technique nécessite la relation suiv dans le temps pour des signaux d'entrée linéaires td (l-f) t r t d t c = tARC 1-F La figure 5A représente les mêmes signaux d'entrée et C que la figure 4A. La figure 5B représente les signaux atténués/inverE A", B" et C" et les signaux retardés A', B' et C' en font:' du temps (t). Les signaux retardés A', B' et C' sont retarc jusqu'à l'instant td. Les siqnaux inversés/atténués A", B" sont atténués d'un facteur "f". Sur la figure 5C, les signaux retardés et les signe inversés/atténués respectifs sont additionnés pour donner signaux bipolaires de fraction constante compensés en amplitt et en temps de montée. En utilisant le mode à fraction constante compensée en amplitude et en temps de montée, le croisement au point nul t est le même pour les signaux AARC, BARC et C ARC c Ainsi, le croisement au point nul est indépendant à la fois de l'amplitude et du temps de montée du signal d'entrée lorsqu'on utilise cette technique. Les figures 6A et 68 représentent la forme de réalisation préférée de l'invention. Etant donné qu'un circuit passif est utilisé pour inverser et additionner des signaux, l'impulsion résultante du minutage est exempte des parasites qui habituellement sont introduits par les dispositifs électroniques actifs. De plus, le circuit de la figure 6A n'est pas aussi limité par des considérations de gamme dynamique que les dispositifs électroniques actifs. Finalement, la largeur de bande à haute fréquence peut être étendue à des fréquences très supérieures à 350 MHz par un choix minutieux des matériaux et par les techniques de construction. Dans cette forme de réalisation, un signal d'entrée 40 est appliqué à la borne d'entrée 42. Le signal 40 est traité par un séparateur 44 qui peut être, par exemple, un réseau de résistances en triangle ou en étoile pour délivrer des première et seconde composantes du signal. Un atténuateur 46, qui peut comprendre, p-ar exemple un réseau -résistif en échelle, est connecté à une sortie du séparateur 44 et agit en coopération avec une résistance 56, ainsi qu'avec l'impédance réfléchie par le transformateur différentiel 54 pour atténuer la première composante. Cette atténuation a pour effet de réduire l'amplitude du signal d'une certaine fraction constante "f". Le signal atténué est représenté par le signal 48 à la borne 62. Un ligne à retard 50, qui peut être, par.exemple, un câble coaxial 50, est connectée à une seconde sortie du séparateur 44. La ligne à retard 50 agit sur la seconde composante pour la retarder d'un certain temps td Le signal retardé est-représent en 52. I1 est préférable que le signal atténué 48 et le signal 52 soient appliqués respectivement aux bornes 62 et 64 d'un transformateur différentiel 54. Le signal 52 est appliqué à la borne-64 par une résistance 58 qui peut avoir toute valeur nécessaire pour correspondre à l'impédance carac téristique de la ligne à retard 50. Plusieurs bornes 60 du transformateur différentiel 54 permettent d'obtenir plusieurs signaux bipolaires de sortie O/P1 à La figure 6B représente plus en détail le transforma différentiel de fraction constante. Les bornes d'entrée 62 et 64 du transformateur différentiel 54 sont les mêmes que celle représentées sur la figure 6A.De préférence, la première bor 62 du transformateur différentiel 54 est connectée à l'attdnu teur 46 par une résistance 56 et sa seconde borne 64 est connectée à la ligne à retard 50 par une résistance 58. Le signa atténué 48 est appliqué à un premier enroulement primaire 66 comportant Nil spires. Le signal atténué 52 est appliqué au second enroulement primaire 68 comportant N12 spires qui sont enroulées en sens opposés par rapport à l'enroulement 66, com indiqué par les points qui identifient les extrémités corresp dantes des deux enroulements.Les enroulements primaires 66 e" 68 présentent une référence commune 70, mais sont enroulés de façon à présenter une polarité opposée l'un par rapport à l'ai En conséquence, le signal 52, retardé en 50, est inversé par rapport au signal 48, puis est additionné à ce dernier par le transformateur différentiel 34. Le signal appliqué à l'enroulement secondaire 72 présentant Nol spires est proportionnel à la sommation de l'impulsion 48 et de l'impulsion inversée 52. Dans ce cas, plusieurs enroulements secondaires O/P1 à /Pn donnent plusieurs siqnaux bipolaires de minutage d'une fraction constante. Ces signaux sont également disponibles au: bornes 62 et 64, ce qui rend facultative l'utilisation d'enroulements secondaires distincts, comme indiqué en 72 et 74. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au circuit décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Circuit électronique destiné à engendrer un signal bipolaire de sortie d'une fraction constante en relation dans le temps avec l'apparition d'un événement identifié par un signal de déclenchement d'entrée, circuit caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'entrée destiné à séparer ledit signal de déclenchement d'entrée en des première et seconde composantes un premier dispositif connecté au circuit d'entrée pour atténuer la première composante du signal d'entrée un second dispositif connecté au circuit d'entrée pour retarder la seconde composante du signal d'entrée un dispositif passif comportant des première et seconde bornes connectées au premier et second dispositifs respectivement pour inverser la seconde composante et additionner la première composante à cette seconde composante du signal d'entrée appliqué et pour engendrer un signal bipolaire de minutage d'une fraction constante à la sortie du dispositif'passif, le signal de minutage étant précisément en corrélation- avec l'instant d'apparition dudit événement, indépendamment de la forme et de l'amplitude du signal d'entrée. 2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif passif est un transformateur différentiel comportant des premier et second enroulements primaires, la première borne du dispositif passif étant connectée au premier enroulement primaire et la seconde borne de ce dispositif étant con bectée au second enroulement primaire, le premier enroulement étant enroulé de façon à présenter une polarité opposée- par rapport à celle du second enroulement. 3. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif passif est un transformateur différentiel présentant plusieurs enroulements secondaires délivrant plusieurs signaux bipolaires de minutage d'une fraction constante. 4, Circuit électronique destiné à engendrer un signal bipolaire de sortie d'une fraction constante, en relation dans le temps avec l'apparition d'un événement identifié par un signal de déclenchement dtentrée, circuit caractérisé en ce qu'il comporte un circuit d'entrée auquel le signal d'entréeest appliqué pour diviser ce dernier en des première et seconde composantes un transformateur différentiel comprenant des premi second enroulements primaires, le premier étant enroulé de à présenter une polarité opposée à celle du second enroulem et un enroulement secondaire ;; un premier dispositif connecté entre le circuit d'e et le premier enroulement primaire du transformateur différ pour atténuer la première composante du signal d'entrée un second dispositif connecté entre le circuit d'en et le second enroulement primaire du transformateur diffère pour retarder la seconde composante dudit signal d'entrée ledit transformateur différentiel faisant en sorte d'additionner les composantes respectives appliquées au pre et second enroulement primaire pour engendrer un signal bi de minutage d'une fraction constante aux bornes de l'enroul secondaire, ledit signal étant précisément en corrélation a l'instant d'apparition dudit événement, indépendamment de 1 forme et de l'amplitude du signal d'entrée. 5. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en que le circuit d'entrée comprend un montage de résistance e étoile. 6. Circuit selon la revendication 4, caractérisé en que le circuit d'entrée cbmprend un réseau de résistance en triangle.