книги из ГПНТБ / Петренко А.И. Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов

Ток сигнала определяется в соответствии с выраже­ ниями (87) и (92) как

90

4. СЪЕМ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА

Ток заряда мишени распределяется между емкостями С1 и С2 (рис. 21). Любая из компонент зарядного тока — ток в цепи сигнальной пластины или ток в цепи барьерной сетки — может быть использована как полезный выходной сигнал. При этом ток в цепи сигнальной пластины

При больших коэффициентах передачи т] (в случае тонкого диэлектрика мишенп и больших емкостей ми­ шень — сигнальная пластина) рационально снимать сиг­ нал в цепи барьерной сетки, а при малых коэффициентах передачи (толстые диэлектрические слои мишени) — в цепи сигнальной пластины. Если значения Сг и С2 близки, суммарный сигнал можно снимать в цепи коллектора, ис­ пользуя трансформаторный вход усилителя. При этом необходимо компенсировать постоянную составляющую ■тока коллектора, которая вследствие отличия в условиях

перераспределения вторичных электронов между мишенью и коллектором может быть различной в различных участ­ ках мишени. Поэтому съем сигнала в цепи сигнальной пластпны и барьерной сеткн при использовании трубки

вмасштабно-временном преобразователе более удобен. Для реализации максимальной широкополосное™ уст­

ройства, определяемой скоростью записи, выбирают труб­ ки с малыми емкостями мишени и выходной сигнал сни­ мают в цегш сигнальной пластины. При этом возникает необходимость защиты входа чувствительного усилителя считанного сигнала от перегрузки импульсом записи, амп-

^лнтуда которого на несколько порядков превышает вход­ ной динамический диапазон усилителя. Для этого можно

91

использовать ламповую и трансформаторную балансные схемы [15, 39]. В первом случае выходная цепь трубки включается в схему сбалансированного лампового моста Лг, Л„. Импульс записи подается на сетки нормально за­ пертых ламп Лх н Л 2 (рис.

29) и отпирает их. Напря­

Можно использовать двух- и трехобмоточные трансформа­ торы [15]. Вследствие разбалансировки токов обмоток двух­ обмоточного трансформатора (рис. 30), обусловленной паразитной емкостью сигнальной пластины относительно землп п конечным активным сопротивлением обмотки Lv реализуемое отношение помехи при записи к сигналу счи­ тывания составляет не менее 10.

Отношение помехи к сигналу можно повысить при ис­ пользовании трехобмоточного трансформатора (рис. 30, б)'

92

где влияние паразитных емкостей на баланс токов в об­ мотках L x и L2 при записи можно устранить соответствую­ щим подбором компенсирующих емкостей С'к и С". Усло­

вием баланса схемы является [15]:

Коэффициент трансформации при этом выбирается равным единице.

Рис. 30. Схемы балансной трансформаторной нейтра­ лизации:

а — с двухобмоточным трансформатором; б — с трехобмоточпым трансформатором.

Схема с ламповым мостом более универсальна, посколь­ ку с ее помощью можно снимать сигнал как при записи рельефа по геометрической форме, когда считанный сиг­ нал представляет собой импульс-отметку, так и по глуби­ не, когда выходной сигнал воспроизводится в непрерывной форме. Сигнал помехи, просачивающийся во время записи на вход усилителя считывания, не нарушает работу схемы, потому что запись и считывание в масштабно-временном преобразователе разделены во времени и при имеющемся уровне помехи переходные процессы в усилителе к началу считывания успевают закончиться.

93

5. ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛ/ И РАЗРЕШАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Потенциалоскоп с барьерной сеткой как генератор сиг­ нала является псточпнком тока, включенным па нагрузоч­ ное сопротивление (рис. 31). Поэтому напряжение на сетке первого каскада усилителя считывания

94

Учитывая выражения (100) и (101), получим

где

1 «1 (103)

2Дг/

— удельная разрешающая способность мишени, равная количеству периодов синусоидального входного сигнала, которое можно записать на единице длины мишени.

При считывании сигнала, записанного с модуляцией рельефа по геометрической форме, для импульса-отметки треугольной формы длительностью тсч

2хс

<ас (104) ^гчт

Максимального значения ю0 достигает при считывании, перпендикулярном к линии записи, когда

Шумовая компонента сигнала считывания в потенциалоскопе с барьерной сеткой определяется тепловыми шумами сопротивления в цепи сетки первой лампы усилителя ит, собственными шумами первой лампы к„ и напряжением ‘помехи, возникающей при пересечении лучом прутков

95

барьерной сетки itöc. Основным видом шума на выходе нотендналоскопа с барьерной сеткой является «с.с. ко­ торое превышает тепловые шумы ит па порядок и собст­ венные шумы лампы цл — на два порядка [39].

Ток сигнала помехи, определяемый частью тока луча, который перехватывается прутком сетки,

При считывании вдоль строки, пользуясь коэффициеп-

9 6

том Q, оценивают в соответствии с выражениями (31) и (33) информационную емкость и широкополосность трубки с записью рельефа по глубине. При считывании сигнала, за­ писанного на мишени с модуляцией рельефа по геометри­ ческой форме, на основании формулы (113) выбирают ре­ жим записи и считывания, обеспечивающие быстродействие

при отсутствии цикла сти­ рания.

Размер луча и разреша­ ющая способность Ду труб-

I 0,5

ки, а следовательно, ее информационная емкость и широко­ полосность зависят от тока пучка. Поэтому ток пучка на­ ряду с отношением сигнал/шум является одним из исход­ ных параметров для выбора режима трубки. Эффективный диаметр пучка определяется по кривой распределения тока в пучке. Выше для упрощения анализа предполагалось, что электронный пучок имеет прямоугольное сечение и равномерное распределение плотности тока но всему се­ лению. В действительности распределение плотности тока Вдоль радиуса сечения пучка описывается экспонеициаль-

ной зависимостью типа (рис. 32)

Величина радиуса г находится из условия прохождения через выбранное сечение до 85% тока пучка (сечение рис. 32).

Тпшгчпая кривая зависимости диаметра пятна от тока пучка иа потепцпалоскопе с барьерной сеткой приведена на рис. 33. При определении диаметра пучка вследствие экспоненциального закона спада плотности тока наблю­ дается определенное взаимодействие между соседними строками растра. Это обстоятельство также учитывается при определении разрешающей способности трубки Аг/.

6. УСИЛЕНИЕ И ОБРАБОТ ВЫХОДНЫХ СИГНАЛОВ ТРУБКИ

Выходные сигналы трубки с накоплением зарядов в за­ висимости от типа записи (с модуляцией зарядного рельефа по глубине или геометрической форме) можно получить в потенциальной или импульсной форме.

Как отмечалось выше, считывающий пучок характери­ зуется конечными размерами и заданным распределением плотности тока по его сечению, определяющим распределе­ ние зарядов по сечению линии зарядного рельефа. Поэтому импульсы-отметки па выходе трубки, возникающие при пересечении пучком липни зарядного рельефа, имеют поло­ гий передний и задний фронты, а их амплитуда зависит от толщины линии зарядного рельефа.

На основании проведенного упрощенного анализа про­ цессов в потенциалоскопе с барьерной сеткой можно ка^ явственно оценить параметры импульса-отметки: ампли­

9 8

туду, отношение сигнал/шум, форму н длительность перед­ него фронта, а также ширину частотного спектра.

Длительность импульса-отметки при нормальном пере­ сечении считывающего пучка с линией зарядного рельефа имеет минимальное значение [19]

ѵ с ч

считывании.

При этом, как следует из выражений (77) — (79) и рис. 24, определяющих переходную характеристику труб­ ки, форма импульса-отметки близка к треугольной. Поэто­ му полоса пропускания усилителя сигнала считывания по частоте

С увеличением угла считывания, образованного линией зарядного рельефа и траекторией считывающего луча, дли­ тельность импульса-отметки возрастает, а его форма и амп­ литуда изменяются. Обработка импульсов-отметок сводится к формированию из первичных импульсов специ­ альных импульсов-отметок стандартного типа. Способы формирования импульсов-отметок с помощью обычных и следящих ограничителей могут быть такими же, как и для фотоэлектрических узлов преобразователей графиков в электрические сигналы [19].

Если момент формирования управляющего импульса будет определяться вершиной импульса-отметки, погреш­ ность определения ординаты линии зарядного рельефа в »точке встречи считывающего луча будет минимальной.

Простейший способ формирования управляющих им­ пульсов заключается в дифференцировании первичных