Einführung in die Elektronik für Physiker 23 ... - FZK

Constant Fraction Diskriminator (CFD)
• Trigger bei konstantem Bruchteil des
Signals, wenn Anstiegszeit konstant ist.
Entspricht Nulldurchgangstrigger auf das
Signal:
U a (t) = U e (t-t d ) - f&U e (t)
• Lösung: Trigger an einem konstanten
Bruchteil f der Gesamtanstiegszeit t d = t r (1-f)
– Nulldurchgangstrigger auf dem Dach des
subtrahierten Pulses
=> ist nicht so empfindlich auf geringe
Anstiegszeitschwankungen. Aber größere
Abweichungen in der Anstiegszeit sind so
nicht korrigierbar.
– Der optimale Bruchteil (fraction) ergibt sich aus
dem Signal-zu-Rauschverhältnis und der
Steilheit der Pulse im Triggerpunkt.
• rauscharme lineare Signale
=> f = 0,1 bis 0,25,
• stark verrauschte und nichtlineare Signale
=> f = 0,5.
CFD-Zeitmessung mit f = 0,2 & t d =6 ns
Zeitliche Lage der für CFD zu
subtrahierenden Pulse
CFD-Zeitmessung mit f = 0,2 & t d =6 ns
CFD-Signal mit einem Beispiel (gestrichelt)
für etwas andere Anstiegszeiten
30.01.2007 Hartmut Gemmeke, WS2006/2007, Einführung in die Elektronik, Vorlesung 23 11
Amplituden- und Anstiegszeit korrig. Zeitsignal
• amplitude & rise time correction (ARC)
timing
• Annahme: Der Impulsverlauf sei bis zum
Triggerzeitpunkt linear.
Wie beim CFD wählt man:
U a (t) = U e (t-t d ) - f&U e (t)
• Unabhängig von der Anstiegszeit t r oder der
Steigung dU/dt = a gilt im linearen Bereich für
den Zeitpunkt des Nulldurchgangs t co mit
U(t) = a&t für U a (t co ) = 0:
a&(t co -t d ) = f&a&t co
=> t co -t d = f&t co
=> t co = t d /(1-f)
• Damit t co im linearen Bereich liegt, muss t co
kleiner als die minimale Anstiegszeit sein,
z.B. t co ! 0.7 t rmin
=> t d ! 0.7 t rmin (1-f),
bzw. t d so klein wie möglich. Die Grenzen
der Methode sind hier das Signal-zu-
Rauschverhältnis und die notwendige
Linearität bei kleinen Amplituden.
30.01.2007 Hartmut Gemmeke, WS2006/2007, Einführung in die Elektronik, Vorlesung 23 12
y(t)
y(t)
t co
t [ns]
t [ns]
y(t) ARC-Zeitmessung mit f = 0,2 & t d =2 ns t [ns]