Специализированное вычислительное устройство

Специализированное вычислительное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ п 0423128

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 07.07.70 (21) 1461355/18-24 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 05.04.74. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 04.09.74 (51) М, Кл. б 06f 15/20

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.32(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Л. Гуревич, Л. А. Русинов и Г. В. Иванова (71) Заявитель Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт имени Ленсовета (54) СПЕЦИАЛИЗИРОВАНHOE ВЫЧИСЛИТЕЛЬHOE

УСТРОЙСТВО

Предлагаемое устройство предназначено для первичной обработки данных масс-спектрометров с электростатической разверткой.

Известны цифровые устройства, осуществляющие измерение амплитуды пиков ионных токов и вычисление массового числа.

Эти устройства построены по схемам аналого-цифровых преобразователей с обратной связью и нереверсивным счетчиком, включающие схему сравнения, преобразователь коднапря>кение, счетчик и блок управления.

Недостатком таких устройств является низкая помехоустойчивость: случайное увеличение сигнала на вершине пика, вызываемое помехами, фиксируется устройством как полезный сигнал.

Известны устройства, содер>кащие блок усреднения с счетчиком, в которых для повышения помехоустойчивости использовано усред-, нение измеренного значения.

Однако такие устройства сложны из-за применения в блоке усреднения реверсивного накопительного счетчика большой емкости в режиме параллельного сумматора.

Целью изобретения является упрощение схемы устройства при помехоустойчивом измерении амплитуды масс-спектрометрического пика.

В предлагаемом устройстве эта цель достигается за счет проведения усреднения лишь той части амплитуды пика, которая может изменяться под действием помех.

Для этого в устройство введены дополнительный тригер, счетный вход которого сое5 динен с выходом младших разрядов счетчика преобразователя, а единичный выход — с преобразователем код-напряжение, первый элемент «И», входы которого соединены с нулевым выходом триггера и блоком управления, 10 а выход — с входом старших разрядов счетчика преобразователя, и второй элемент «И», входы которого соединены с выходами младших разрядов счетчика, а выход — с нулевым входом триггера.

15 На черте>ке изображена структурная схема устройства.

Устройство состоит из аналого-цифрового преобразователя (АЦП) накапливающего типа с обратной связью, блока усреднения и

20 блока управления.

АЦП включает схему сравнения 1, соединенную с выходом преобразователя код-напряжение (ПКН) 2, на котором действует напря>кение U„, пропорциональное коду в счет25 чике 3 АЦП, связанном с ПКН кодовыми шинами.

Счетчик 3 состоит из младших 4 и старших

5 разрядов. Емкость младших разрядов 4 равна числовому эквиваленту двойной амплитуды

30 действующих на выходе масс-спектрометра

423l28

N 7ор — р

50 ми, с

Up Us, 60

65 помех. Между младшими и старшими разрядами счетчика 3 установлен дополнительный триггер б, управляющий ячейкой Г1КН 2 с

«весом», равным «весу» первого из разрядов о счетчика s. Нулевои выход триггера b связан с входом первого элемента «И» /, второи вход которого соединен с олоком управления, а выход — с входом разрядов о счетчика элемента «И» 8, соединенного с выходами младших разрядов счеs ÷ssêd и и фиксирующеi 0 момент запоминания их наполовину. йыход разрядов 4 счегчика s соединен со счегным входом тригi ера о, i актовые импульсы на счетчик с поступают iio шине э из олока уilSs dss;iesIsIsI l U. ьлок усредне сия состоит из каскадно включенных счетчиков is и 12. 1акroвыe импульсы в счетчик il подаются из олока управления Iio Isisisie is. 15ход счетчика 12 дополнительно связан с выходом элемента «И» 14, входы которого соединены с олоком управления. Код на регисграцшо выдается с выходов счетчика i2 и разрядов о счетчика s. llри этом единица из старшего разряда счетчика

i2, аналогичная единице триггера b, перед регистрациеи передается на вход разрядов 5 счетчика во шине 15.

Ълок управления 10, связанный по первому (шина lS) и второму выходам с блоком усреднения, по третьему (шина 9) с входом младших разрядов ч счетчика 3 и по четвертому с элементом «И» 7, à Iio входу со схемои сравнения 1, выполняет операции оонаружен чя пика, нахождения его центра и фиксирует число циклов усреднения при измерении амплитуды ника.

У стройство работает следующим образом.

При запуске на левый вход схемы сравнения 1 подается напряжение U„x с выходного электрометрического усилителя масс-спектрометра. Импульсом сброса (цепь сброса на чертеже не показана) в разрядах 4 счетчика

3 устанавливается код порогового напряжения запуска.

При превышении входным сигналом порогового значения (сигнал на шине 16) устройство переводится в режим поиска вершины пика и формирования числового эквивалента его амплитуды. При этом из блока управления

10 по шине 9 тактовые импульсы в моменты

U,x)U

«О». При этом единица переноса через элемент «И» 7 поступает на вход разрядов 5 счетчика 3. Так как «веса» единицы первого из старших разрядов 5 и триггера 6 одинаковы, то напряжение У„при этом не изменяется.

Очередное переполнение разрядов 4 счетчика 3 вызывает переход триггера 6 в «1», а сиг5

4 нал элемента «И» 8 возвращае его в «О» и т. д.

В момент достижения вершины ника, онределяемый олоком управления 10, элеменг «si»

7 запирается, и на разряды 4 счетчика 3 и триггер О, изолированные теперь or остальнои части счетчика д, независимо от состояния схемы сравнения i подаются по шине э тактовые импульсы. 11ри этом осуществляегся развергывающее преооразование изменяемои части амплитуды. Iid счетчики l l ss l2 импульсы

НрОХОдят Н0 ШИНЕ iS ЛИШЬ lipii НаЛИЧИИ СИГНага на шине о при 0, ) О,„.

1аким ооразом, за время заполнения разрядов 4 (c учетом триггера б на его выходе), определяющее ин гервал между очередными измерениями амплитуды, на накапливающии счетчик поступает число импульсов, соответствующее числовому эквиваленту изменяемой части амплитуды пика. 1ак как емкость младших разрядов 4 вдвое превышает амплитуду помех, а триггер запасает единицу при заполнении блока перед началом усреднения менее, чем наполовину, то при возможном уменьшении сигнала на максимальную величину помехи, занимать единицу переноса из старших разрядов 5 счетчика

3 не требуется. Если зафиксированное значение сигнала в младших разрядах 4 превышает половину коэффициента заполнения, то триггер б находится в положении «О» и передавать единицу переноса в старшие разряды

5 при возможном увеличении сигнала на величину помехи также не требуется.

Емкость счетчика 11 равна числу циклов измерения амплитуды, поэтому в счетчике 12 накапливается усредненное значение младших разрядов числового эквивалента амплитуды пика.

При вычислении массового числа реализуется схема вычислительного аналого-цифрового преобразователя, в котором выполнение операции деления совмещается с аналого-цифровым преобразованием. Для этого на левый вход схемы сравнения 1 подается напряжение

U а ПКН 2 запитывается от напряжения развертки Uð. В момент равновесия имеет место равенство где N — код в счетчике 3, М вЂ” коэффициент заполнения счетчика; С вЂ” постоянная, т. е. при соответствующем выборе С код в счетчике соответствует массовому числу.

Для удобства регистрации при вычислении массового числа счетчик 12 включается через разрешенный блоком 10 элемент «И» 14 на параллельную работу с младшими разрядами

4 счетчика 3, 423128

Предмет изобретения

Составитель Г. Иванова

Техред Л. Богданова

Редактор Л. Утехина

Корректор Е. Миронова

Заказ 2305/11 1Лзд. ¹ 695 Тираж 624 Подписное

Ц141ЛИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

llo делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Специализированное вычислительное устройство, содепжащее схему сравнения, соединенную с преобразователем код-напряжение и входом блока управления, первый и второй выходы которого подключены к соответствующим входам блока усреднения, а третий — к младшим разрядам счетчика преобразования, выход старших разрядов которого подключен к преобразователю код-напряжение, а вход— к выходу блока усреднения, о т л и ч а ю щ е еся тем, что, с целью упрощения устройства, в него дополнительно введены триггер, счетный вход которого соединен с выходом младших разрядов счетчика преобразования, а единичный выход в с преобразователем коднапряжение, первый элемент «И», к одному

5 входу которого подключен четвертый выход блока управления, к другому — нулевой выход триггера, а к выходу — вход старших разрядов счетчика преобразователя, и второй элемент «И», входы которого соединены с выхо10 дами младших разрядов счетчика преобразования и соответствующим входом преобразователя код-напряжение, а выход — с нулевым входом триггера.