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Abbildung 3.2: Schematische Darstellung der analogen Ausleseelektronik. zum CFD kann man auch einen LE-Diskriminator 4 verwenden, bei dem der logische Puls am Ausgang generiert wird, sobald das Eingangssignal eine eingestellte Schwelle überschreitet. Bei diesem Prinzip ist allerdings − im Gegensatz zum Idealfall des CFD − der zeitliche Abstand zwischen Eingangs- und Ausgangssignal amplitudenabhängig. Energiezweig Im Energiezweig wird der Eingangspuls im Spektroskopieverstärker nochmal verstärkt und geformt („shaping“). Dieser Prozess glättet das Signal (Reduktion des Rauschens), entfernt einen möglichen Gleichstromanteil (Baseline) und ändert die Pulsform. Der entstehende Puls wird von einem ADC digitalisiert. Das Zeitsignal wird mit einem Gategenerator verzögert und gestreckt, so dass dadurch ein Zeitfenster entsteht, welches definiert in welchem Zeitraum der ADC die Digitalisierung durchführen soll. Innerhalb dieses Zeitfensters sucht der ADC das Maximum des Spannungssignals an seinem Eingang und wandelt diesen Wert in eine n-Bit-Zahl um. Analoge Filter Sowohl im TFA als auch im Spektroskopieverstärker wird auf das Signal ein analoger Filter angewendet. Einfache Beispiele für analoge Filter sind der RC-Tiefpass 4 Leading Edge Discriminator 14
und der CR-Hochpass. Ihre Schaltbilder sind in Abbildung 3.3 dargestellt. In [28] wird gezeigt, dass ein RC-Glied das Signal integriert (glättet) und ein CR-Glied es differenziert (verkürzt). Üblicherweise kombiniert man ein CR-Glied mit einem oder mehreren RC-Gliedern (CR-RC n ). Für den TFA wählt man die auftretenden Zeitkonstanten τ = R · C kurz (für kurze Ausgangspulse), für den Spektroskopieverstärker wählt man sie lang (für glatte Ausgangspulse). Abbildung 3.3: Einfache analoge Filter: Links: RC-Tiefpass (Integrator). Rechts: CR-Hochpass (Differentiator). 3.3 Digitale Elektronik Der folgende Abschnitt stellt kurz die Elektronik vor, die zur digitalen Verarbeitung des Vorverstärkersignals notwendig ist. Eine genauere Beschreibung der in dieser Arbeit verwendeten Komponenten erfolgt in Kapitel 4. Abbildung 3.4 zeigt ein vereinfachtes Schema der digitalen Ausleseelektronik. Abbildung 3.4: Schematische Darstellung der digitalen Ausleseelektronik. Digitalisierung des Eingangssignals Die Komponente ADC in Abbildung 3.4 digitalisiert das Eingangssignal, arbeitet aber anders als der ADC in Abbildung 3.2. Hier wird das Eingangssignal mit einer festen Samplingfrequenz abgetastet und in jedem Takt wird der momentane Spannungswert U in eine n-Bit-Zahl x umgewandelt. Im Idealfall erfolgt diese Umwandlung linear: x = a · U + b (3.2) 15
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