Brevet FR2538910A1 — publié le 19840706

DISPOSITIF DE MESURE ET DE CONOVERSION D' IMPULSIONS La présente invention concerne la technique impul- sionnelle, et plus précisément les dispositifs de mesure et de conversion d'imulsions. L'invention peut être appliquée à la technique des mesures radioélectriques,dans la physique nucléaire, dans l'électronique à semiconducteurs et dans la technique de communication multiple pour étudier les signaux impulsioin- nels dans la plage de durées de l'ordre des pico-, nano- et microsecondes à faible niveau dans une large gamme de fréquences de recurrence, y compris les signaux à impul- sions isolées. On connaît des dispositifs prévus pour mesurer et convertir les paramètres des impulsions, y compris des impulsions isolées Cependant les caractéristiques techni- ques des convertisseurs intégrateurs d'impulsions assurant une conversion non linéaire et simultanément l'augmentation de la durée des impulsions d'entrée déterminent également les limites des possibilités du disoositif dans son entier, et, en particulier, sa sensibilité, sa vitesse de réponse, la précision de mesure des paramètres et les possibilités fonctionnelles du dispositif. Les convertisseurs intégrateurs d'impulsions dont la caractéristique d'amplitude (amplitude-frêquence)com porte une montée dans le domaine des fréquences inférieu- res, sont des atténuateurs du signal utile et des amplifi- cateurs des bruits à basse fréquence (des diaphonies) De ce fait les mesureurs du type intégrateur ont une sensibi' lité limitée (de l'ordre de 10 m V) pour des erreurs de mesure donnée des paramètres des impulsions Lorsque la sensibilité est assignéeles bruits font accroître les er- reurs de mesure des paramètres des impulsions par rapport aux erreurs théoriques, surtout celles des impulsions iso- lées, lorsqu'il devient impossible de moyenner les résultats de plusieurs impulsions pour réduire les erreurs. A cause des bruits susmentionnés aux sorties des convertisseurs intégrateurs/ la sensibilité du dispositif décrit est de l'ordre de 10 m V, et l'erreur de mesure des paramètres des impulsions (isolées) ne peut pas être infé- rieure à 1 Oo. La durée minimale des impulsions est de l'ordre de 53 à 5 ns La réduction de la durée des impulsions en des- sous de 5 ns, surtout dans la gamme des picosecondes, en- traîne un accroissement très prononcé de l'influence des bruits sur la précision de mesure des paramètres des impulsions. On connaît un dispositif pour la mesure et la conver- sion des impulsions (Mo I Gryaznov "méthode de mesure des impulsions par intégration" Sov Radio, 1975, p p 226- 252) comportant des convertisseurs intégrateurs d'impul- sions, par exemple deux à caractéristique d'amplitude non linéaire et un à caractéristique d'amplitude linéaire, qui cnt leurs entrées réunies pour former une entrée du dis- positif de mesure et de conversion des impulsions, et leurs sorties reliées à un système de traitement des impulsions converties, qui est réalisé en faisant appel à des amplifi- cateurs logarithmiques et à un affichage des résultats des mesures au moyen d'appareils à aiguille Dans le disposi- tif indiqué on utilise un système analogique de traitement des impulsions converties et des convertisseurs intégra- teurs avec des caractéristiques d'amplitude non optimales. Le dispositif connu de mesure et de conversion des impulsions est caractérisé par une sensibilité insuffisan- te et des erreurs importantes survenant au cours du trai- tement des impulsions converties. L'invention vise à fournir un dispositif de mesure et de conversion des impulsions dans des gamoes de durées de l'ordre de pico-, nano et microsecondes à faible niveau, dans une large gamme de fréquences de récurrence y compris des impulsions isolées, qui permettrait d'améliorer la * précision de mesure des paramètres des impulsions d'élar- gir les possibilités fonctionnelles du dispositif, grace à l'introduction d'un système numérique de traitement des signaux convertis; et de débiter l'information soit sous forme analogique, soit sous forme codée vers un canal d'uti- -3 lisation commune. L'essentiel de l'invention réside dans le fait que dans un dispositif de mesure et de conversion des impul- sions comportant un convertisseur intégrateur d'impulsions à caractéristique d'amplitude linéaire et un bloc de conr vertisseurs intégrateurs d'impulsions comportant deux con- vertisseurs intégrateurs d'impulsions à' caractéristiques d'amplitude non linéaires, dont les entrées sont réunies-et forment une entrée du dispositif de mesure et de conver- sion d'impulsions, un bloc de synchronisation; relié élec- triquement à la sortie du convertisseur intégrateur d'im- pulsions à caractéristique d'amplitude linéaire, et un cir- cuit de traitement des impulsions converties, relié aux convertisseurs intégrateurs, selon l'invention, le cir cuit de traitement des impulsions converties comporte deux filtres passe-bas, l'entrée du premier étant raccordée à la sortie du bloc de convertisseurs intégrateurs d'impulsions, et l'entrée du second étant reliée à la sortie du convertisseur intégra- teur d'impulsions à caractéristique d'amplitude linéaire, deux mémoires analogiques, qui ont leurs premières entrées raccordées aux sorties des filtres passe-bas leurs deu- xièmes entrées raccordées à une première sortie du bloc de synchronisation qui a sa première entrée raccordée à la sortie du deuxième filtre passe-bas, la sortie de la première des mémoires analogiques étant raccordée à son propre condensateur et à une première entrée du commuta- teur de voies, la sortie de la deuxième mémoire analogique étant raccordée à son propre-condensateur et à une deuxième entrée du commutateur de voies, une troisième entrée du- quel est raccordée à une deuxième sortie du bloc de syn- chronisation, une quatrième entrée du commutateur de voies étant raccordée à une troisième sortie du bloc de synchroni- * sation, ledit circuit de traitement d'impulsions comportant aussi un convertisseur analogique-numérique qui a sa pre- mière entrée raccordée à la sortie du commutateur des voies, sa deuxième entrée raccordée à une quatrième sortie du bloc de synchronisation-et sa première sortie raccordée à une troisième entrée du bloc de syc iironisation, un bloc de calcul qui a sa première entrée raccordée par un bus d'informations ' une deuxième sortie du convertisseur analogiquenumérique, sa deuxième et sa troisième entrées raccordées respectivement 5 une troisième et n une qua- trième sortie du bloc de synchronisation, sa quatrième entrée raccordée à une deuxième sortie du bloc des con- vertisseurs intégrateurs d' impulsions, et un bloc d'affichag' dont l'entrée est reliée ' l'aide du bus d'informations l 10 une première sortie du bloc de calcul, tandis que la sortie du bloc d'affichage est reliée la voie d'utili- sation commune. Il est avantageux d'inclure dans le dispositif de me- sure et de conversion des impulsions un bloc d'extension des impulsions et mis en série avec lui, un-bloc adapta- tion, l'entrée du bloc d'extension des impulsions consti- tuant une deuxième entrée du dispositif de mnesure et de conversion des impulsions, et sa sortie étant reliée è une quatrième entrée du bloc de synchronisation, qu'une première sortie du bloc d'adaptation soit raccordée ' une deuxième entrée du bloc de synchronisation, et qu'une deu- xième sortie du bloc d'adaptation soit raccordée à une quatrième entrée de la deuxième mémoire analogique. Le dispositif peut comporter un troisième filtre passe- bas, un deuxième convertisseur intégrateur % caractéristi- que d'amplitude linéaire, qui a son entrée raccordée à une deuxième sortie du premier convertisseur intégrateur d'impulsions % caractéristique d'amplitude linéaire, et sa sortie, mise, travers un condensateur, a la masse et raccordée à l'entrée du troisième filtre passe-bas, une troisi 6 me memoire a n ilozique qui a sa première entrée raccordée la sortie du troisième filtre passe-bas, sa seconde entrée raccordée à la première sortie du bloc de synchronisa tion, un convertisseur analogique-numéri- que, qui a sa premiè re entrée raccordée au condensateur et la sortie de la troisième mémoire analogique, et sa deuxième entrée raccordée la deuxième sortie du bloc de calcul, un bloc de formation d'un code complément qui a sa première entrée raccordée l'aide d'un bus -5- d'informations ' la sortie du deuxiime convertisseur ana- logique-numérique, dont une deuxième entrée est raccordée une cinquième sortie du bloc de synchronisation, et sa première sortie, à l'aide du bus d'informations et sa se- conde sortie directement, raccordées respectivement une quatrirne et à une cinquième entrée du bloc de calcul. L'invention permet de créer un dispositif de mesure et de conversion des impulsions, surtout de celles apparte- nant à la gamme de durées de l'ordre de nanosecondes, à sensibilité et précision améliorées En plus de la mesure des paramètres généralisés on peut mesurer l'amplitude des impulsions lors'de l'extension linéaire (surtout dans la plage despicosecondes) On peut créer sur la base du dis- positif donné des mesureurs polyfonctionnels de pararii-tres des impulsions pour les mesures plusieurs voies en phy- sique nucléaire, et pour la technique laser. Ce dispositif, caractérisé par sa simplicité de cons- truction procure des possibilités fonctionnelles très élargies et possède un domaine d'application étendu des mesureurs sur la base d'une méthode de mesure par inté- gration, il peut fonctiohner dans les systèmes de mesure automatiques. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante donnée a titre d'exemple et faite en se référant aux dessins donnés en annexe, qui représentent: la figure 1, le schéma synoptique d'un dispositif de mesure et de conversion des impulsions, selon l'invention; la figure 2, le schéma synoptique et fonctionnel d'un dispositif de mesure et de conversion des impulsions, se- lon l'invention; la figure 3, l'épure des tensions, illustrant la sé- quence de conversion signal analo-gique-code à la sortie du commutateur de voies, selon l'invention. Le dispositif de mesure et de conversion des-impul- sions comporte un bloc 1 (fig 1) de convertisseurs inté- grateurs d'impulsions, un convertisseur intégrateur d'im- pulsions 2 à caractéristique d'amplitude linéaire, dont les entrées sont réunies et forment une entrée 3 du dis- -6 - positif Les sorties du bloc 1 et du convertisseur inté- grateur 2 sont raccordées respectivement aux entrées de filtres passe-bas 4, 5. Le dispositif comporte également des mé?noires ana- logiques 6, 7, qui ont leurs premières entrées raccordées aux sorties des filtres passe-bas 4, 5, un bloc de syn- chronisation 8 qui a son entrée 9 raccordée à la sortie du filtre passebas 5, et sa sortie 10 raccordée aux deuxièmes entrées des mémoires analogiques 6, 7, un com- mutateur de voies 11, dont les entrées 12, 13 sont raccor- dées aux sorties des mémoires analogiques 6, 7 et au corps 16 '3 travers des condensateurs 14 et 15. D'autre part le dispositif comporte un convertisseur analogique-numérique 17, qui a son entrée 18 raccordée la sortie du commutateur de voies 11, un bloc de calcul 19, qui a son entrée 20 raccordée % la sortie du convertis- seur analogique-numérique 17, et un bloc d'affichage 21, qui a son entrée 22 raccordée ' une première sortie du bloc de calcul 19. Le dispositif comporte un bloc 23 d'extension des im- pulsions dont l'entrée forme une entrée 24 du dispositif de mesure et de conversion des imnpulsions, un bloc' d'adap- tation 25, dont une entrée 26 est raccordée ' une première sortie du bloc 23 d'extension des impulsions, une deuxiè- me sortie du bloc 23 étant raccordée une entrée 27 du bloc de synciironisi'ion 8. Une premi're sortie du bloc d'adaptation 25 est rac- cordée ' une entrée 28 du bloc de synchronisation 8, dont une deuxième sortie est raccordée à une entrée 29 du comn- mutateur 'de voies 11, une troisième sortie du bloc de synchronisation 8 est raccordée 'n une entrée 30 du coinm- mutateur de voies 11 et à une entrée 31 du bloc de calcul 19; une quatrième sortie du bloc de synchronisation 8 est raccordée une entrée 32 du convertisseur analogiaue- ,numérique 17 et a une entrée 33 du bloc de calcul 19. Le bloc d'affichae 21 comoorte une sortie 34 rac- cordée ' une voie 35 d'utilisation commune. Le dispositif comporte un convertisseur inté rateur 36 -7-. à caractéristique d'amplitude linéaire qui a son entrée raccordée à une deuxième sortie du convertisseur intégra- teur 2, un filtre passe-bas 37 qui a son entrée raccordée à la sortie du convertisseur intégrateur 36 et au corps 16 à travers un condensateur 38. De plus le dispositif comporte une mémoire analogique 39 qui a sa première entrée raccordée à la sortie du filtre passe-bas 37, et sa seconde entrée raccordée à une sortie 10 du bloc de synchronisation 8, un convertis- seur analogique-numérique 40 qui a son entrée 41 raccordée à la sortie de la mémoire analogique 39 qui, à travers u A condensateur 42, est raccordée au corps 16, l'entrée 43 du convertisseur analogique-numérique 40 est raccordée à une deuxième sortie du bloc de calcul 19, un bloc 44 de formation du code complément qui a son entrée 45 raccordée à travers un bus d'informations,à la sortie du convertis seur analogique-numérique 40, son entrée 46 raccordée à une troisième sortie du bloc de synchronisation 8, sa pre- mière sortie raccordée par un bus d'informations 47 à une entrée 48 du bloc de caldul 19, et sa deuxième sortie raccordée à une entrée 49 du bloc de calcul 19,dont une entrée 50 est raccordée à une deuxième sortie du bloc I de convertisseurs intégrateurs Une deuxième sortie du bloc d'adaptation 25 est raccordée à une entrée 51 de la mémoire analogique 7. Le bloc I (fig 2) de convertisseurs intégrateurs comporte deux convertisseurs intégrateurs d'impulsions à caractéristiques d'amplitude non linéaires. L'un des convertisseurs intégrateurs est réalisé avec un transistor 52 à conduction du type PNP (e M I Gryaznov "Méthode de mesure par intégration des impulsions"g Sov. Radio, 1975, pp 226-233)o La base du transistor 52 est raccordée à un condensateur 53 et à une résistance de fuite 54, dont l'une des bornes est raccordée au corps 16. Dans le circuit de l'émetteur du transistor 52 sont in- sérs des résistances 559 56 et condensateur 57 e raccordé au corps 16 Une borne de la résistance 56 est raccordée à une source d'alimentation 58 o Le collecteur du transis -8 tor 52 est raccordé à une résistance 59 et à un conden- sateur 60 relié au corps 16 Le point commun de la résis- tance 59 et du condensateur 60 est raccordé à une source d'alimentation 61 Le collecteur du transistor 52 est également raccordé, à travers un condensateur 62, à une entrée 65 d'un amplificateur différentiateur 64 Au col- lecteur du transistor 52 est raccordé un commutateur de sous-gammes de durées 65 constitué de condensateurs 661, 662 - * 66 n. L'autre convertisseur intégrateur d'impulsions du bloc 1 est réalisé avec un transistor 67 à conduction du type L'PN (M I Gryaznov "Méthode de mesure par integration des impulsions, Sov Radio, 1975 pp 226-233) La base du transistor 67 est raccordé àun condensateur 68, a une ré- sistance de fuite 69, dont l'une dès bornes est raccordée au corps 16 Dans le circuit de l'émetteur du transistor 67 sont insérées des résistances 70, 71 et un condensa- teur 72 raccordé au corps 16 Une borne de la résistance 71 est raccordée à la source d'alimentation 61 Au col- lecteur du transistor 67 sont raccordés une résistance 73 et un condensateur 711, raccordé au corps 16 Le point commun de la résistance 73 et du condensateur 74 est rac- cordé à la source d'alimentation 58 Le collecteur du transistor 67 est raccord 6 é, également à travers un con- densateur 75, à une entrée 76 de l'amplificateur diffé- rentiateur 64 Au collecteur du transistor 67 est ràccordé un commutateur 77 des sous-gammes de durées et un commutateur 78 des sousgammes de durées comportant des groupes de contacts 7919 792 o 79 est lié mécae niquement aux commutateurs 77 et 65 e Le convertisseur intégrateur d'impulsions 2 est réas lis A avec un transistor 80 à la base duquel sont rac- cordésun condensateur 81 et une résistance de fuite 82, dont l'une des bornes est raccordée au corps 16 o Dans le circuit de l'émetteur du transistor 80 sont insérées des résistances 83, 84 et un condensateur 85, raccordé au corps 16 Une borne de la résistance 84 est raccordée à une source d'alimentation 86 L'émetteur du transistor 9 - est raccordé à une entrée 87 d'un circuit d'adaptation 88 réalisé avec un transistor à effet de champ selon un montage d'amplificateur à source asservie. Une résistance 89 et un condensateur 90 relié au corps 16 sont raccordés au collecteur du transistor 80. Le point commun de la résistance 89 et du condensateur 90 est raccordé àuan -sure d'alimentation 91 Au collecteur du transistor 80 est relié un commutateur 92 utilisant des condensateurs 931, 932 o 93 n Le commutateur 92 est re- lié mécaniquement aux commutateurs 65, 77, 78,Le collec- teur du transistor 80 est raccordé à travers un condensa- teur 94 à l'entré du filtre 5. Certaines des bornes des condensateurs 53, 68, 81 sont réunies et forment une entrée 3 du dispositif de mesure et de conversion des impulsions. Le convertisseur intégrateur 36 est réalisé avec un transistor 95 à la base duquel sont raccordés une résistan- ce 96 et un condensateur 97 t dont l'une des bornes est raccordée à la sortie d'un circuit d'adaptation 88, Dans le circuit de l'émetteur du transistor 95 sont insérées des résistances 98, 99 et un condensateur 100 raccordé au corps 16 L'une des bornes de la résistance 99 est rac- cordée à une source d'alimentation 101. Dans le circuit du collecteur du transistor 95 sont insérés un condensateur 103, une résistance 102 et un condensateur 104 Certaines des bornes des condensateurs 103 et 104 sont raccordées au corps 16 Le point commun de la résistance 102 et du condensateur 104 est raccordé à une source d'alimentation 105 Le collecteur du tran- sistor 95 est raccordé à travers un condensateur 106 à l'entrée du filtre 37. Le commutateur de voies 11 comprend des transistors à effet de champ 107, o 108 et un amplificateur additionneur 109 A l'une des entrées de l'amplificateur additionneur 109 sont raccordés un condensateur 110 et des résistances 111, 111 ' L'une des bornes de la résistance 111 est rac- cordée à la source d'alimentation tandis que l'une des bornes de la résistance 111 'est raccordée à la sortie de la mémoire analogique 6 Le point commun du condensateur 2538910 - - et des résistances 111 et 111 ' est reli 6 au drain du transistor effet de champ 107. Une autre entrée de l'amplificateur additionneur est raccordée à un condensateur 113 et à des résistances 114, 115 L'une des bornes de la résistance 114 est raccordée la source d'alimentation 112 L'une des borns de la réistance 115 est raccordée à la sortie de la mémoire analogique 7 Le point commun de raccordement du condensa Z teur 113 et des résistances 114, 115 est raccordé au drain du transistor à effet de champ 108. Les sources des transistors à effet de champ 107,108 sont raccordées au corps 16 et leurs gachettes sont rac- cordées aux troisième et quatrième sorties du bloc de synchronisrtion 8. La sortie de l'amplificateur additionneur 109 est rac- cordée 5 l'entrée 18 du convertisseur analogique numéri- que 17. Une amèliorition de la sensibilité du dispositif de mesure et de conversion des impulsions pour des erreurs prédéterminées de mesure des paramètres peut être obtenue: si le niveau des bruits (des parasites) aux sorties des convertisseurs intégrateurs d'impulsions est réduit, ce qui peut se faire en créant des convertisseurs int 6- grateurs d'impulsions avec des caractéristiques optima- les (R M ousine, ll I Gryaznov, I Yo Pilatov "Sur le pro- blème de la construction d'un mesureur du facteur de forme des impulsions vidéo", tekhnika sredstv svyazi, Radioizmeritelnaya tekhnika, publ 2 ( 34) M 1 oscou, 1981 pp. 15 à 20) En effet, dans ce cas, grace à la formation d'un signal différentiel dans un bloc de soustraction, (non représenté sur le dessin) on compense les bruits disphoniques Cependant restent les bruits de la voie de signal provenant du convertisseur intégrateur d'im- puleions à caractéristique dt'amplitude linéaire; 3 condition de réduire les erreurs du système de traitement des impulsions converties Ceci est obtenu en remplaçant le système analogique de traitement par un système numérique (R I; Iousin, D A 2 imofeev,Mi I Gryaz- 11- nov "Construction d'un mesureur de paramètres des impul- sions"t Tekhnika sredstv svyazi, radioizmeritelnaia tekh- nika, I ( 3) Moscou 1981 pp 38-45); en diminuant les impulsions à mesurer en dessous de 5 ms surtout pour les durees dans la gamme des picosecondes, i'amelioration de la sensibilité du dispositif peut se faire en creant une voie supplementaire de mesu- re de l'amplitude des impulsions, eliminant l'influence des bruits aux sorties des convertisseurs intégrateurs; IO grace à-l'introduction d'une voie supplementai- re, comportant un deuxième convertisseur integrateur à caractéristique d'amplitude lineaire, un filtre passe-bas, une memoire analogique, un bloc de formation d'un code complément, voie qui permette de compenser (numériquement) I 5 les bruits à basse fréouence induits dans la voie de sig- nal dus au convertisseur intégrateur à caractéristique d amplitude linéaireo Le dispositif de mesure et de conversion des impul- sions fonctionne de la façon suivante. Les impulsions d'entree sont transformees linéeaire- ment et non linéeairement dans le bloc 1 et dans le conver- tisseur intégrateur 2, y sont elargies et arrivent aux entrées des filtres passebas 4 et 5, qui filtrent les bruits induits à basse fréequence dans le canal du signal. Du fait de la distorsion des bruits induits (le signal de bruit possédant un caractère non harmonique) les bruits aux sorties des filtres 4, 5 ont un caractère impulsionnel et leur durée est commensurable avec la durée des impulsions elargies de forme exponentielle Les impulsions de forme exponentielle arrivent aux mémoires analogiques 6, 7, o est realisee 11 "'echantillonnage" du signal sur une brève impulsion de commandeforméedans le bloc de synchronisation 8 et l'élargissement des signaux à l'aide de condensateurs * 14, 15 Des tensions quasi continues à amplitude proportion- nelle à U 1 et U 2 attaquent les entrées 12 et 13 du commuta- teur 11 des voies, assurant le raccordement à tour de rôledes sorties des memoires analogiques 6, 7 à 18 entreée du conver- 12 - tisseur analogioue-nu rique 179 effectue sur un signal provenant de la sortie du bloc de synchronisation 8. Les tensions quasi continues U 1 et U 2 provenant de la sor- tie du commutateur de voies 11 arrivent à tour de rôle à l'entrée du convertisseur analogique-numrique 17 L'en- trée 32 du convertisseur analogique-numérique 17 est at- taquée à partir du bloc le synchronisation 8 par un signal qui assure la mise du convertisseur analogigue-numérique 17 à l'état de réception de l'information consécutive venant dans l'ordre. Les signaux codés correspodant aux tensions quasi continues provenant de la sortie du convertisseur analo- cique-numérique 17 arrivent par le bus d'informations & l'entrée 2; du bloc de calcul 19, o est r 6 alis 6 e l'opéra-. tion de calcul-de l'amplitude, de la durée, de l'énergie et de l'aire moyennles des impulsions Les grandeurs indiquées arrivent codées au bloc d affichage 21 et & partir de la sortie 34 vont à la voie 35 d'utilisation ôommune S L'introduction des filtres passe-bas ainsi que du traitement num rique permet d'améliorer sensiblement la précision de mesure des param 8 tres des impulsions (des amplitudes et durées moyenn 5 es), L'amélioration de la pr 6 cision de mesure des impul- sions est due en'premier lieu: à l'élimination des bruits à basse fr Squence induits dans la voie du signal ce qui réduit la fluctuation des lectures des indicateurs lors de la mesure des paramètres des impulsions unitaires à l'aimlioration de la precision de réalisation des opérations mathématiques au cours du calcul de l'amplitude U O et de la durée ti, grâce à l'utilisation dans le bloc de calcul d'un microprocesseur (non repr sent' sur le des. sin). L'utilisation d'un microprocesseur permet Égale- ment d'élargir les possibilités fonctionnelles du disposie tif Il devient, en particuliïer possible de transformer en code et de mesurer l'6 nergie et la quantité d'élecetricitê d'une impulsion, d'introduire un rgime des Pondération dans le but 13 -. d'améliorer la precision des impulsions r 4 'itérées, et il devient possible de débiter une information concernant les valeurs mesurées dans la voie d'utilisation commune, c'est-à-dire que le dispositif peut être inclus dans des circuits de mesure. Afin de rduire les erreurs de mesure des param 8- tres des impulsions dues aux bruits à basse fréquence passant par le canal du signal, a cause de la montée de la caractéristique amplitude- frêquence des convertisseurs intégrateurs d'impulsions du bloc 1 et du convertisseur intégrateur 2 d'impulsions dans le domaine des fréquences inférieures, le signal provenant de la deuxième sortie du convertisseur intégrateur 2 du signal étudié attaque le convertisseur integrateur 36 à caractéristique d'amplitu- de linéaire A la sortie d Lu convertisseur int Sgrateur 56 le dernier signal est filtré à l'aide du condensateur 38, tandis que le bruit induit à distorsion (non harmonique) passe au filtre 37 Le filtre 37 fournit un signal impul- sionnel de bruit,dont la caractéristique phase-fréquence est identique à la caractéristique phase-fréquence du si- gnal de bruit induit dans la voie du signal utile Le signal de bruit induit à basse fréquence est transformé dans la mémoire analogique 39 en tension quasi continue puis codé dans le convertisseur analogique-numérique 40. Le code du signal de bruit induit à basse fr 6 quence arri- ve au bloc 44 de formation du code complément, qui pro- cure l'algoritlmme assigné de compensation sous forme nu- merique du bruit induit à basse fréquence dans la voie du signal utile I Les opérations susdites sont commandées à partir du bloc de calcul 19. L'introduction d'un deuxième convertisseur intégra- teur 56 à caractéristique d'amplitude linéaire et d'un cir- cuit numérique de compensation du bruit induit à basse fréquence dans la voie dcu premier convertisseur intégra- teur 2 procure également une amélioration de la précision de mesure des paramètres des impulsions. En vue d'améliorer la sensibilité etde réduire les erreurs de mesure, ainsi que pour pouvoir crier des me- sureurs non oscillographiques pour des mesures multivoie de l'amplitude des impulsions à durée de pico et nano- secondes il est prévu une voie de mesure supplnémentaire. Les impulsions étudiées venant de l'entrée 24 atta- quent le bloc 23 d'extension des impulsions, o se produit une extension linéaire des impulsions courtes d'entr 6 e, c'est-à-dire la conversion d'une impulsion isolée en ime série d'impulsions ou en une impulsion plus large que l'impulsion d'entrée La quasi-série indiquée provenant de la première sortie du bloc 23 d'extension des impul- sions arrive à l'entrée 27 de la mémoire analogique 7 j et, partir de la deuxidme sortie attaque a travers le bloc d'adaptation 25 l'entrée 28 du bloc de synchronisation 8, o U est formée l'impulsion de commande, qui coiïncide dans le temps avec le maximum des impulsions dans la qua- si-série ou au maximum de n'importe quelle impulsion dans cette quasi-série, Le signal provenant du bloc d'adapta- tion 25 arrive à la mémoire analogique 7, à la sortie de laquelle est forma Se une-tension quasi continue, dont l'am- plitude est proportionnelle à l'amplitude des impulsions à lentrée 24. L'introduction du bloc 23 de prolongation des impul- sions et du bloc d'adaptation 25 améliore la sensibilité et la précision de mesure de l'amplitude des impulsions appartenant a la g Samme de durées de l'ordre des picose- condes On obtient ainsi un élargissement de la garmme de durée des impulsions jusqu'a ldes unités de secondes. Donc l'introduction du convertisseur int(erateur 36, du filtre 37,de la mémoire analogique 39, du convertisseur analo 4 ique-num Jriq-e 40,'du bloc 44, du bloc 23, et du bloc 25- améliore le prêcision de mesure des paramètres moyennés des irapulsions (a aplitude, durée energie et aire moyenmés) grace à la compensation des br Lt ies induits a basse fréquence dans la voie de signal utile; améliore la sensibilité et la precision de mesure de l'Taplitu Ae des impulsions des hurees de l tordre de pico et nanosecondes, grâce à l'introduction d'une voie supplémentaire de transformation d'une impulsion unitaire 25389-10 en quasi-srie, lar Lsit les possibilités fonctionnelles et le domaine d' application du dispos 2 itif pour la mesure et la conversion des imipulsions (Xi O e>arnine ci-dessouis d'une façon plus détaillée le foncti-cnne- ment du dispositif de nesure et de conversion die imipul- sions. Les -rimpulsions à mesurer arrivent à travers le con densateur 53 (fig 2) et la résistance dé fuite 54 à la hase du transiétor 52 La courant de travail -du traxsistor 52 est choisi sur le tronçon de sa caractéristique tension- courant déCrit Par une fonction exponentielle du type JU-i j est l'incurvation de la caractèristicque tension- courant La valeur de) Peut 8 tre corrigée a% l'aide de la résistance 515, C'est-à-dir O en rectifiant la carac té- ristique tension-courant au nloyen d'une r'Iaction négative. Lv résistance 56 permet de seelectionn er la valeur voulue du courant de fonctionnement dii trànsistor -52 Les conden- sateurs 57 et 60 servenut à filtrer le sigrnal dans le cir- cuit d'alimentation. Le second convertisseur intégrateur du bloc I f onc- tionne de façon analo Gue, Les impulsions arrivent à travers le co'ndensateur 68 et la résîstance de fuite 69 à la base du transistor 67 ?. Le choix du courant de travail du t ansistor 67 est r 1-ali- pe'ar sélection de la résistance 71 La résistance 70 per- met-de corrirer la valeur-de-2 cleté -ie 'bei Une caractéristique ten sion-courant du type F M ( 2) 3 grâce a la réaction 1 négative, UM étant' l'#ampilit-ude des impulsions d'entrée O Lbes condensateurs 72 et 74 servnt a itrrl signal dans les Circuits d'alimentation G tes résistances 59, 73 de la charge sont Sélectionnées de façon a% assurer 16 - un rapport RC _ 30 t 1 i ou ti max est la durée maximale des impulsions dans la sous-gamme donnée qui est détermi-. née par la valeur des capacités des condensateurs 661, 662 66 d'un commutateur des sous-Zanmes de durees 125. Au moyen d'un commutateur 26 realie mécaniquement aux commutateurs 125 et 79 on transmet le signal d'affichage nuaérique au bloc de calcul 19. Les impulsions de forme exponentielle, aont la durée est fois plus grande que la durée des impulsions d'entrée, arrivent a partir des résistances 59 et 73 à travers les condensateurs 62, 75 aux entrées 63 et 76 de l'amplifica- teur diff(re:itiateur 64 A la sortie de cet amplificateur s Dnit formrées des impulsions de forme exponentielle, dont l'amplitude est proportionnelle au carré de l'amplitude des impulsions à l'entrée 3. Simultané::ent les impulsions provenant de l'entrée 3 du dispositif attaquent le convertisseur intégrateur 2. Ces impulsions attaquent à travers le condensateur 81 et la résistance de fuite 82 la base lu transistor 80 La résistance 83 de valeur importante dans le circuit de l'émetteur assure une réaction negative-profonde c'est- -à-dire qu'on obtient une linéarisation noitaole de la cara ctéristique tension-courant du transistor 80 o La ré- sistance 84 permet de choisir le courant de travail du transistor 80 Les condensateurs 85 et 90 servent à fil- trer le signal dans le circuit d'alimentation Le signal provenant de l'émetteur du transistor 80 attaque l'entrée 87 du circuit d'adaptation 88 utilisant un transistor à effet de champ selon un schéma d'amplifié cateur à source as eervie et de la sortie de ce dernier le signal va à travers le condensateur 97 et la résistance de fuite 96 à la base du transistor 95 Le convertisseur int-grateur d 2 ilpulsions 36 est réaliss identiuue au convertisseur int Sgrat Gur 2 d Ucrit et poss'de une caractristique d'amaplitude lineaireo La charge du transistor 95 est constituée par une résistance 102 et un condensateur 103,dont la valeur n'est pas modifiée lorsque change la sous-gamme de durées La va- 17 - leur du condensateur 103 est alors choisie notablement su- périeure à la valeur maximale du condensateur de la sous- gamme de durées maximale Les impulsions élargies sont absentes & la sortie du convertisseur intégrateur 36, o il n'y a que le signal de bruit induit, dont la caracté- ristique phase-fréquence est proche de la caractéristique phase-fréquence du signal de bruit induit à la sortie du convertisseur intégrateur 20 Le bloc 23 d'extension des impulsions peut ëtre réa- lisé avec un tronçon de cable coaxial ou sous la forme d'un élément jouant le role d'une ligne à retard (Z V Miagrachev "Convertisseurs analogiques de signaux unitaires", Energia, lioscou, 1974, p p 77-85). Ainsi, les impulsions élargies ont une forme exponen- tielle, avec une amplitude proportionnelle: à la deuxième puissance de l'amplitude d'impulsions d'entrées à la sortie de l'amplificateur additionneur 64; à la première puissance de l'amplitude des impul- sions d'entrées à la sortie du convertisseur intégrateur 2. Ceci peut etre présenté sous la forme suivante: U 1 'Um t 1; U 2 'U t 1 ( 3) o Umet t 1 représentent l'amplitude et la durée de l'im- pulsion d'entrée. Les signaux indiqués arrivent aux filtres 4, 5, pré- vus pour filtrer les bruits induits à basse fréquence mul- tiple de 50 Hz Les signaux de sortie de ceux-ci attaquent les dispositifs analogiques de mémoire 6, 7 o est opérée l'échantillonnage du signal par une brève impulsion de com- mande, formée dans le bloc de synchronisation 8 et la mise en mémoire de ces "échantillons" aux condensateurs 14, 15. En résultat, aux sorties des mémoires analogiques 6, 7 sont formées des tensions quasi continues, dont l'amplitude est proportionnelle à U Iet U 2 (e Io Gryaznov, "Méthode de me- sure des impulsions par intégration", Sov Radio, 1975 g pop 136-139, 103-114). Le commutateur de voies 11 réalise le branchement 18 '- consécutif des sorties des mémoires analogiques 6, 7 sur l'entrée du convertisseur analogique-numérique 17 pour la durée nécessaire à la transformation des signaux ana- logiques en code à N chiffres. Le commutateur de voies 11 fonctionne de la façon suivante Les tensions quasi continuesprovenant des sorties des mémoires analogiques 69 7 attaquent les entréesdu com- mutateur de voies 11. Alors le signal de commande provenant de la troisième sortie du bloc de synchronisation 8 débloque le transistor à effet de champ 108 En résultat, durant un intervalle de temps à t I égal à la durée de fonctionnement du convertis- seur analogique-numérique 17, la tension quasi continue pro- venant de la sortie de la mémoire analogique atteint l'en- trée de l'amplificateur additionneur 109 sans affaiblisse- ment, et de la sortie de la mémoire analogique 7 sort un signal affaibli Le signal analogique de sortie de l'am- plificateur additionneur 109 est appliqué à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 17 A la fin de la con- version dans le convertisseur analogique-numérique celui- ci forme à sa sortie un signal terminal;s ce signal de sortie du convertisseur analogique-numérique 17 attaque l'entrée du bloc de synchronisation 8, o sont formes les signaux de commande, qui débloquent le transistor 107 et bloquent le transistor 108 du commutateur de voies 11. En conséquence, l'entrée du convertisseur analogique-nu- mérique 17 est attaquée par le signal de sortie de la mé- moire analogique 7 (dans l'intervalle de temps a t 2) (fig 3). Le convertisseur analogique-numérique 17 (fig 2) transforme les signaux analogiques en code binaire (E.I Gitis, E A Piskunov "Convertisseurs analogiques- numériques" Moscou, Energoizdat, 1981, p p 253-241). * Les signaux codés de sortie du convertisseur analogiques numérique 17 attaquent par le bus d'information l'entrée du bloc de calcul 19, o, selon un programme assigné, sont réalisées les opérations de division, de mulplication et de transformation des codes Les opérations mathématiques 253891 O et logiques sont réalisées par un microprocesseur (non représenté) Simultanément, l'entrée 50 du bloc de calcul 19 est attaquée par les signaux (codés) concernant les sous-gammes branchées de durées d'impulsions et d'ampli- tudes, qui déterminent les dimensions des grandeurs affi- chées. Le bloc de calcul 19 fonctionne à partir des signaux provenant de la quatrième sortie du bloc de synchronisation- 8 et de la sortie du convertisseur analogique-numérique 17. Le bloc de calcul 19 élabore une information pour des im- pulsions de n'aimporte quelle forme (M I Gryaznov "Méthode de mesure par intégration des impulsions" Sov Radiot 1975, p.p 136-139, 103-104) sur la quantité d'électricité Q et sur l'énergie W de l'impulsion U 2 U' ti u 2u 2 '9 t ( 4) -2 =m W R R o 52 o - o Ro est la résistance d'entrée du dispositif, S, 52 sont des facteurs de forme caractérisant les impulsions mesurées. Dans le bloc 19 est également élaborée l'information sur l'amplitude et sur la durée t 1 moyennées des impul- sions U 2 2 U 0-' IX = Um*Ki o U-1 1 Um est l'amplitude des impulsions, K est le facteur de forme des impulsions (M I Gryaznov "Méthode de mesure par intégration des impulsions", Sov, Rad 1975, P Op 42-60). L'information indiquée arrive au bloc 21 d'affichage et à partir de ce dernier va par un bus d'informations à la voie d'utilisation commune pour assurer la possibilité de fonctionnement du mesureur en interaction avec les dis- positifs extérieurs Afin d'exclure l'influence des bruits extérieurs in- duits à basse fréquence, dus à la caractéristique amplitu- de fréquence du convertisseur intégrateur 2 (la montée de la courbe amplitude-fr Squence dans la bande des basses fré- quences du spectre du signal), c'est-à-dire pour amé- liorer la précision de mesure des paramètres des impul- sions, on prévoit une voie comportant un convertisseur intégrateur d'impulsions 369 un filtre 37 passe-bas, une mémoire analogique 39, un convertisseur analogique-numérique 40, un bloc 44 de formation du code complément. Le fonctionnement de chacun des ensembles de la voie est totalement identique au fonctionnement de ces memes ensembles décrits-plus haut Une exclusion doit etre faite pour deux blocs ( 36 et 40) Le convertisseur intégrateur d'impulsions 36 utilisant le transistor 95 est tout-à-fait analogue au convertisseur intégrateur d'impulsions 2, tan- dis que le condensateur de charge 103 du convertisseur in tégrateur 36 est choisi pour qu'il puisse réduire le signal utile, en ne laissant passer que les bruits induits, & basse fréquence. Afin de maintenir les rapports de phase entre les signaux dans les voies du premier et du deuxième convertis- seurs intégrateurs à caractéristique d'amplitude linéaire le signal conjointement avec le bruit induit arrive à l'entrée du convertisseur intégrateur 36 à partir de la charge de l'émetteuq c'est-à-dire de la résistance 85 du transistor 80, à travers le circuit 883 I conséquent, à la sortie du convertisseur intéGrateur 56 seul est présent le signal de bruit à basse fréquence Ce signal passe par le filtre 37 La sortie de la mémoire analogique 39 fournit une tension quasi continue dont la valeur est proportion- nelle à l'amplitude du signal de bruit à basse fréquence. Le signal analogique est transformé dans le convertis- seur analogique-numérique 40 en code numérique et arrive par le bus d'informations à l'entrée 45 du bloc 44 de for- mation du code complément, dont l'entrée 46 est attaquée par 21- le signal de commande provenant de la quatrième sortie du bloc de synchronisation 8 (autorisation de compenser le signal de bruit). Le bloc de formation du code complément 44 se présente sous la forme d'une mémoire dynamique o est écrit l'information sur l'amplitude du bruit à basse fréquence (AI Berezenko, A R Nazarian "Ensembles de microprocesseurs à fonctionnement ultrarapide" Moscou, Radio i sviaz, 1981, p.p 139-140) - L'information concernant les bruits induits arrive par le bus d'informations à l'entrée 48 du bloc de calcul 19 simultanément avec le signal d'adresse provenant de la deuxième sortie du bloc 44 de formation du code complément. Lorsque cette information arrive au bloc de calcul 19 il y a une compensation automatique du signal de bruit induit à basse fréquence, le signal est débarrassé du bruit, ce qui réduit considérablement la fluctuation des lectures et des grandeurs affichées, c'est-à-dire améliore la précision de mesure des paramètres des impulsions. Lorsque la durée des impulsions à étudier diminue, en particulier jusqu'à des dizaines de picosecondes ou jusqu'à des dixièmes de nanosecondes le rapport signal/bruit dimi- nue notablement, ce qui entraîne une augmentation sensible des erreurs de mesure des paramètres des impulsions A cet égard est prévue l'entrée 24 du dispositif Lorsque cette entrée est attaquée par des impulsions, le bloc 23 d'exten- sion des impulsions transforme les impulsions courtes, sur- tout les impulsions isolées en quasi-série ou en impulsion a durée équivalente n t 1, t 1 étant la durée de l'im- pulsion mesurée (Z V Lagrachev "Convertisseurs analogi- ques de mesure des impulsions isolées", éd Energia, Moscou, p p 77 à 85). Le signal de sortie du bloc 23 d'extension des impul- sions à travers le bloc d'adaptation 25, qui sous sa forme la plus simple représente un amplificateur à large bande à forte impédance d'entrée, arrive au bloc de syn- chronisation 8 pour élaborer l'impulsion de commande et le signal de mise à zéro de l mémoire analogique 7 L'une 22 - des entrées de la mémoire analogique 7 est attaquee par les impulsions provenant du bloc d'adaptation 25, on effec- tue l'echantillonnage de ces impulsions et les "echantillons" sont introduits dans la mémoire analogique 7 L'invention permet de créer un dispositif de mesure et de conversion des impulsions, plus particulièrement pour les gammes de durées de l'ordre des picosecondes, avec une sensibilité et une precision ameliorees. Sur la base du dispositif donne on peut creer des mesu- IO res polyfonctionnmelles de paramètres d 'impulsions pour les me- sures multivoies en physique nucleaire, dans la technique laser. REVI&TDICATIONS 1 Dispositif de mesure et de conversion d'imnul- sions comportant un convertisseur intégrateur d'impulsions ( 2) à caractéristique d'amplitude linéaire et un bloc ( 1) de convertisseurs intégrateurs d'impulsions, comportant deux convertisseurs intégrateurs à caractéristiques d'am- plitude non linéaires dont les entrées sont réunies et forment une entrée ( 3) du dispositif de mesure et de conver- sion des impulsions, un bloc de synchronisation ( 8), relié électriquement à la sortie du convertisseur intégrateur ( 2) à caractéristique d'amplitude linéaire,et un circuit de traitement des impulsions converties raccordé aux conver- tisseurs intégrateurs, c a r a c t é r i S é en ce que le circuit de traitement des impulsions converties com- porte des filtres passe-bas ( 4# 5)9 l'entrée du filtre ( 4) passe-bas étant raccordée à la sortie du bloc ( 1) de con- vertisseurs intégrateurs d'impulsions, tandis que l'entrée du filtre ( 5) passe-bas est raccordée à la sortie du con- vertisseur intégrateur d'impulsions ( 2) à caractéristique d'amplitude linéaire, des mémoires analogiques ( 6, 7), dont les premières entrées sont raccordées respectivement aux sorties des filtres ( 4, 5) passe-bas, leurs deuxièmes sor- ties étant raccordées à la sortie ( 10) du bloc de synchro- nisation ( 8), dont une entrée ( 9) est raccordée à la sortie du filtre ( 5) passe-bas, la sortie de la mémoire analogi- que ( 6) itant raccordée au condensateur ( 14) et à l'entrée ( 12) du commutateur de voies ( 11), la sortie de la mémoire ( 7) étant raccordée au condensateur ( 15) et à l'entrée ( 13) * du commutateur de voies ( 11), dont l'entrée ( 29) est rac- cordée à une deuxième sortie du bloc de synchronisation ( 8), l'entrée ( 30) du commutateur de voies -( 11) étant rac- cordée à une troisième sortie du bloc de synchronisation ( 8), le convertisseur analogique-numérique ( 17), dont une première entrée est raccordée à la sortie du commutateur de voies ( 11), l'1 entrée ( 32) étant raccordée à la quatrième sortie du bloc de synchronisation ( 8)9 tandis que la pre- mière sortie est raccordée à une troisième entrée du bloc de synchronisation ( 8), un bloc de calcul ( 19), dont une première entrée est raccordée à l'aide d'un bus d'informa- tions à une deuxième sortie du convertisseur analogique- -numérique ( 17), les entrées ( 31, 35)étant raccordées ress pectivement à une troisième et à une quatrième sorties du bloc ( 8) de synchronisation, l'entrée ( 50) étant raccordée à une deuxième sortie du bloc ( 1) de convertisseurs intég- rateurs d'imnulsions, et un bloc d'affichage ( 21), dont l'eni trée (? 2) est raccordée par le bus d'informationsà une première sortie du bloc de calcul ( 19), tandis que la sor. tie ( 34) du bloc d'affichage ( 21) est raccordée à la voie ( 35) d'utilisation commune. 2 Dispositif selon la revendication 1, c a r a c t 6- r i S é en ce qu'il comporte un bloc ( 23) d'extension des impulsions, dont la sortie est raccordée à l'entrée ( 26) d'un bloc ( 25) d'adaptation, l'entrée du bloc ( 23) d'exten- sion des impulsions constitue l'entrée ( 24) du dispositif de mesure et de conversion des impulsionsg et la deuxième sortie du bloc ( 23) est raccordée à l'entrée ( 27) du bloc de synchronisation ( 8), une première sortie du bloc d'adap- tation ( 25) étant raccord 4 e à une entrée ( 28) du bloc de syn- chronisation( 8) et une deuxième sortie du bloc d'adaptation ( 25) étant raccordée à l'entrée ( 51) de la-mémoire analogi- que ( 7). 3 Dispositif selon les revendicationel et 2, carac- t é r i S é en ce qu'il comporte un filtre passe-bas ( 37), un convertisseur intégrateur ( 36) & caractéristique d'amplitude linéaire, dont l'entrée est raccordée à une deuxième sortie du convertisseur intégrateur duimpulsions * ( 2) à caractéristique d'amplitude linéaire, tandis que la sortie du convertisseur intégrateur ( 36) est race cordée à travers le condensateur ( 38) au corps ( 16) et à l'entrée du filtre ( 37) passe-bas, une mémoire analogique ( 39) dont une première entrée est raccordée à la sortie du filtre passe-bas ( 37), une deuxième entrée de la mémoire analogique est raccordée à la sortie ( 10) du bloc de syn 7 chronisation ( 8), un convertisseur analogique-numérique ( 40), dont une première entrée est raccordée au condensa- teur ( 42) et à la sortie de la mémoire analogique ( 39), - l'entrée ( 43) du convertisseur analogique-digital ( 40) étant raccordée à une deuxième sortie du bloc de calcul ( 19), un bloc ( 44) de formation du code complément, dont l'entrée ( 45) est raccordée à l'aide du bus d'informationsà la sortie du convertisseur analogique-numérique ( 40), l'entrée ( 46) du bloc ( 44) de formation du code complément étant raccordée à une quatrième sortie du bloc de synchronisation ( 8), tan- dis que la première sortie à l'aide du bus d'informations( 47) et sa seconde sortie sont raccordées respectivement à l'en- trée ( 48) et à une sixième entrée du bloc de calcul ( 19).