Facta Univ. Ser.: Elec. Energ., vol. 15, No. 3, December 2002, 319-332

Impulsschaltungen für die digitale Kurzzeitmessung

Gerd Nowack

Abstract: Bei der "Messung kleiner Größen" ist die "Messung kurzer Zeiten" technisch weit fortgeschritten. In der schnellen Digitaltechnik geht es dabei meist um Laufzeiten oder Taktperioden im Nano- bzw. Subnanosekundenbereich. Bei der Realisierung von Massenspektrometern für die Weltraum-Teilchenstrahlung wird neben der Energie die Laufzeit zwischen zwei Sensorfolien gemessen. Aus Energie und Geschwindigkeit folgt dann rechnerisch die Massenzahl des Teilchens. Bei dieser Meß anordnung führt ein raeumlich kompakter Aufbau ebenfalls zu sehr kurzen Meßzeiten.

Bei der Verwendung normaler Leveltrigger entstehen systematische Meßfehler, wenn die Start- und Stopsignale nicht identisch sind. Dazu kommt noch der Jitterfehler als Folge des Amplituden- Kanalrauschens bei endlichen Impulsanstiegszeiten. Insbesondere der relativ große amplitudenabhängige Walkfehler kann durch den Einsatz von Constant-Fraction- Triggern (CFT) vollstaendig unterdrückt werden. Dazu werden Nullspannungsdiskriminatoren benoetigt. Die bekannten CFT's beruhen auf der Verarbeitung von Spannungssignalen, deren Bandbreite oft durch die Höhe der Arbeitswiderstände und der parasitaeren Kapazitaeten limitiert wird. Unter der Voraussetzung, daß in modernen microelektronischen Aufbauten der kapazitive den induktiven Parasitaereinfluß übersteigt, ist es sinnvoll, die traditionellen Schaltungen mit Hilfe der Dualität in Schaltungen umzuwandeln, bei denen die Informationen als Parameter von Stromsignalen auftreten. Es werden CFT`s für Stromsignale sowie Nullstromtriggerschaltungen entworfen, aufgebaut und getestet.

Keywords: Impulsschaltungen, Kurzzeitmessung, Massenspektrometer, Constant-Fraction-Trigger.

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