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100-Mc counting system; Ensemble de comptage a 100 megacycles; Schetnaya sistema na 100 megatsiklov; Sistema contador de 100 megaciclos

Abstract

A complete 100-Mc counting system is described for use in experiments with accelerators. Current-switching logic, using both transistors and germanium tunnel diodes, is used for all high-speed logic. All critical circuits have a rise-time and time-jitter of 2 ns or less. The logical elements are a pulse-height limiter, a discriminator, a multichannel coincidence circuit, a four-fold fanout, and a scale of 8. The fanout enables a limiter or discriminator output to drive any combination of four elements. Each element is a separate plug-in module. Elements are interconnected by a 50-{Omega} cable with at least one termination. Most module inputs and outputs are compatible so that, for example, a discriminator can either drive or be driven from a coincidence circuit by switching cables. To insure reliable high-speed operation and good time and temperature stability the transistors were operated at unity change-gain either in a current-switching mode or in a linear mode as a distributed amplifier. Each tunnel diode provided an additional switching charge-gain of from 2 to 5 with the same stability and bandpass as the transistors. Each module was designed for operation up to a continuous counting rate of 100 megapulses per second. High system duty cycles were made possible  More>>
Authors:
Sugarman, R; Higinbotham, W A; Yonda, A H [1] 
  1. Brookhaven National Laboratory, Upton, Long Island, NY (United States)
Publication Date:
Apr 15, 1962
Product Type:
Conference
Resource Relation:
Conference: Conference on Nuclear Electronics, Belgrade, Yugoslavia (Serbia), 15-20 May 1961; Other Information: 8 figs, 1 tab., 4 refs; Related Information: In: Nuclear Electronics III. Proceedings of the Conference on Nuclear Electronics. V. III| 544 p.
Subject:
46 INSTRUMENTATION RELATED TO NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY; AMPLIFIERS; COINCIDENCE CIRCUITS; GERMANIUM; PULSE RISE TIME; PULSES; TRANSISTORS; TUNNEL DIODES
OSTI ID:
22082816
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA12N2034041815
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 3-13
Announcement Date:
Apr 12, 2013

Citation Formats

Sugarman, R, Higinbotham, W A, and Yonda, A H. 100-Mc counting system; Ensemble de comptage a 100 megacycles; Schetnaya sistema na 100 megatsiklov; Sistema contador de 100 megaciclos. IAEA: N. p., 1962. Web.
Sugarman, R, Higinbotham, W A, & Yonda, A H. 100-Mc counting system; Ensemble de comptage a 100 megacycles; Schetnaya sistema na 100 megatsiklov; Sistema contador de 100 megaciclos. IAEA.
Sugarman, R, Higinbotham, W A, and Yonda, A H. 1962. "100-Mc counting system; Ensemble de comptage a 100 megacycles; Schetnaya sistema na 100 megatsiklov; Sistema contador de 100 megaciclos." IAEA.
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title = {100-Mc counting system; Ensemble de comptage a 100 megacycles; Schetnaya sistema na 100 megatsiklov; Sistema contador de 100 megaciclos}
author = {Sugarman, R, Higinbotham, W A, and Yonda, A H}
abstractNote = {A complete 100-Mc counting system is described for use in experiments with accelerators. Current-switching logic, using both transistors and germanium tunnel diodes, is used for all high-speed logic. All critical circuits have a rise-time and time-jitter of 2 ns or less. The logical elements are a pulse-height limiter, a discriminator, a multichannel coincidence circuit, a four-fold fanout, and a scale of 8. The fanout enables a limiter or discriminator output to drive any combination of four elements. Each element is a separate plug-in module. Elements are interconnected by a 50-{Omega} cable with at least one termination. Most module inputs and outputs are compatible so that, for example, a discriminator can either drive or be driven from a coincidence circuit by switching cables. To insure reliable high-speed operation and good time and temperature stability the transistors were operated at unity change-gain either in a current-switching mode or in a linear mode as a distributed amplifier. Each tunnel diode provided an additional switching charge-gain of from 2 to 5 with the same stability and bandpass as the transistors. Each module was designed for operation up to a continuous counting rate of 100 megapulses per second. High system duty cycles were made possible by DC interconnections and by double-delay-line clipping for recovery between pulses. No loss in system performance is anticipated for counting rates to 50 Mc. The basic discriminator has a sensitivity adjustable from 2 to 10 mA with a DC-Coupled output of 10 mA at ground potential. Output rise and fall times are 1 ns; pulse width is set by delay cable; maximum output duty cycle is 50% for 95% input recovery. Time jitter from threshold firing to three times that level is 2 ns or less. A more sophisticated version has 10 times the sensitivity. It has a distributed amplifier and a switching chain of two tunnel diodes. Output specifications are the same. Other logic systems for discriminators will also be discussed. The scale of 8 has tunnel diode binaries. These are (unconventionally) steered with ordinary diodes. (author) [French] Les auteurs decrivent un ensemble de comptage a 100 Mc utilise dans les experiences effectuees avec des accelerateurs. Pour toutes les operations logiques rapides, on se sert d'un circuit logique de commutation de courant comprenant a la fois des transistors et des diodes-tunnels au germanium. Tous les circuits critiques ont un temps de montee et une duree d'instabilite de 2 ns au plus. Les elements logiques sont un limiteur d'amplitude des impulsions, un discriminateur, un circuit de coincidence multicanaux, un repartiteur a quatre voies et une echelle de 8. Le repartiteur permet a la sortie du limiteur ou du discriminateur de faire fonctionner n'importe quelle combinaison selon les quatre elements dont chacun est un module interchangeable distinct. Les elements sont mis en connexion par un cable de 50 {Omega} ayant au moins une terminaison. La plupart des entrees et des sorties modulaires sont compatibles, si bien que, par exemple, en commutant les cables, on peut faire piloter le discriminateur par un circuit de coincidence ou inversement. Pour assurer un fonctionnement rapide et sur ainsi qu'une bonne stabilite dans le temps et par rapport aux variations de temperature, on a fait fonctionner les transistors avec un gain de 1, soit en effectuant une commutation de courant, soit selon une methode lineaire, comme on le fait pour les amplificateurs repartis. Chaque diode-tunnel a fourni un gain de charge de commutation supplementaire allant de 2 a 5, la stabilite et la bande passante etant les memes que pour les transistors. Les modules etaient concus de maniere a assurer un taux de comptage pouvant aller jusqu'a 100 mega-impulsions par seconde. L'ensemble a pu atteindre des coefficients d'utilisation eleves grace a des interconnexions par courant continu et a une ligne a retard double, ce qui a permis le retablissement entre les impulsions. Il n'est pas prevu de perte pour les taux de comptage allant jusqu'a 50 Mc. On peut faire varier la sensibilite du discriminateur de base de 2 a 10 mA; sa sortie, comptee en courant continu, est de 10 mA au potentiel de la terre. Les temps de montee et de descente a la sortie sont de 1 ns; la largeur de l'impulsion est fixee par un cable a retard. Le coefficient maximum d'utilisation a la sortie est de 50%, de recuperation pour un temps de retablissement a l'entree de 95 %. La duree d'instabilite du seuil d'amorcage au triple de sa valeur atteint 2 ns au plus. Une variante perfectionnee a une sensibilite dix fois plus grande. Elle a un amplificateur de repartition et une chaine de commutation comportant deux diodes-tunnels. Les caracteristiques de sortie sont les memes. Le memoire etudie egalement d'autres ensembles logiques pour discriminateurs. L'echelle de 8 comprend des diodes-tunnels binaires. Le premier des ensembles etudies est, contrairement a l'usage, actionne par des diodes ordinaires. (author) [Spanish] En el documento se describe un sistema contador completo de 100 MHz para efectuar experimentos en aceleradores. En todos los sistemas logicos de alta velocidad se emplean transistores y diodos tunel de germanio. Todos los circuitos criticos tienen un tiempo de elevacion y una inestabilidad en tiempo de 2 nanosegundos o menos. Los elementos logicos son un limitador de altura de impulsos, un discriminador, un circuito de coincidencias multicanal, un distribuidor cuadruple y una escala de 8. El distribuidor hace posible que la salida del limitador o del discriminador accione cualquier combinacion de cuatro elementos. Cada elemento constituye un modulo independiente y recambiable. Los elementos estan interconectados entre si con cable de 50 {Omega}, terminado al menos por un extremo. La mayoria de lasentradas y salidas de los modulos son compatibles a fin de que, por ejemplo conmutando cables, un discriminador pueda accionar un circuito de coincidencia o pueda ser accionado por este. A fin de lograr un funcionamiento seguro y rapido, asi como una buena estabilidad respecto del tiempo y de la temperatura, se hicieron funcionar a los transistores con una ganancia de carga unidad, ya sea en conmutacion de corriente o en forma lineal como amplificador distribuido. Cada diodo ''tunel'' proporcionaba una ganancia adicional de conmutacion de carga comprendida entre 2 y 5 con la misma estabilidad y paso de banda que los transistores. Cada modulo esta construido para funcionar con una velocidad de contaje de 100 mega-impulsos por segundo. Los elevados ciclos de trabajo del sistema fueron posibles gracias a interconexiones de corriente continua formando los impulsos mediante doble linea de retardo para obtener una rapida recuperacion. Para velocidades de contaje de hasta 50 MHz no se preve ninguna perdida en el rendimiento del sistema. El discriminador basico tiene una sensibilidad graduable comprendida entre 2 y 10 mA con una salida acoplada en continua de 10 mA a potential de tierra. Los tiempos de elevacion y caida de la salida son de un ns; la anchura del impulso se regula mediante cables de retardo; el ciclo de trabajo maximo de salida es de 50% para una recuperacion de entrada del 95%. La inestabilidad en tiempo desde el umbral de activacion hasta tres veces dicho umbral es de 2 ns como maximo. Una version mas perfeccionada tiene una sensibilidad diez veces mayor. Esta dotada de un amplificador distribuido y de una cadena de conmutacion de 2 diodos tunel. Las caracteristicas de salida son identicas. Se examinaran igualmente otros sistemas logicos para discriminadores. La escala de 8 tiene circuitos binarios de diodos tunel. La primera de estas se dispara a traves de diodos ordinarios, lo que constituye una innovacion. (author) [Russian] Daetsya opisanie polnoj schetnoj sistemy na 100 megatsiklov dlya ispol'zovaniya v ehksperimentakh na uskoritelyakh. Dlya vsej vysokoskorostnoj logicheskoj sistemy ispol'zuetsya logicheskaya operatsiya vklyucheniya toka s tranzistorami i germanievymi tunnel'nymi diodami. Vse kriticheskie skhemy imeyut vremya narastaniya i razbros vremeni v razmere dvukh nanosekund i menee. K logicheskim ehlementam otnosyatsya ogranichitel' amplitudy impul'sov, diskriminator, mnogokanal'naya skhema sovpadenij, chetyrekhkratnyj raspredelitel' impul'sov i shkala na 8 delenij. Rasshivatel' pozvolyaetogranichitelyu ili vykhodu diskriminatora sozdavat' lyubye kombinatsii chetyrekh ehlementov. Kazhdyj ehlement predstavlyaet soboj otdel'nyj smennyj modul'. EHlementy vzaimosvyazany s kabelem na 50 om ne menee, chem s odnoj zamykayushchej skhemoj. Bol'shinstvo modul'nykh vkhodov i vykhodov sovmestimy, i diskriminator, naprimer, mozhet libo privodit' v dvizhenie skhemu sovpadenij, libo privodit'sya v dvizhenie po skheme sovpadenij s pomoshch'yu vklyuchayushchikh kabelej. Dlya obespecheniya raboty na bol'shoj skorosti, a takzhe khoroshej stabil'nosti po vremeni i temperature, tranzistory rabotayut na edinom zaryadnom usilenii libo v vide vklyucheniya toka, libo v linejnom vide kak rasprostranennyj usilitel'. Kazhdyj tunnel'nyj diod obespechivaet dopolnitel'noe vklyuchaemoe zaryadnoe usilenie v razmere ot 2 do 5 s takoj zhe stabil'nost'yu i polosno-propusknym ustrojstvom v kachestve tranzistorov. Kazhdyj modul' prednaznachen dlya ispol'zovaniya do postoyannoj skorosti scheta v razmere 100 megaimpul'sov v sekundu. Vysokie rabochie tsikly sistemy yavlyayutsya vozmozhnymi blagodarya vzaimosvyazyam postoyannogo toka i blagodarya ogranicheniyu dvojnoj linii zaderzhki s tsel'yu vosstanovleniya mezhdu impul'sami. Dlya skorostej scheta do 50 megatsiklov ne predpolagaetsya nikakoj poteri pri rabote sistemy. Bazisnyj diskriminator imeet chuvstvitel'nost', kotoruyu mozhno prisposobit' dlya 2-10 milliamper so sparennym vykhodom postoyannogo toka v razmere 10 milliamper pri potentsiale zemli. Vremya narastaniya i padeniya na vykhode sostavlyaet 1 nanosekundu; shirina impul'sa ustanavlivaetsya s pomoshch'yu kabelya zaderzhki; maksimal'nyj rabochij tsikl na vykhode raven 50% pri 95% vosstanovleniya na vkhode. Razbros vremeni ot porogovogo izlucheniya do velichiny v tri raza bol'shej sostavlyaet 2 nanosekundy i menee. CHuvstvitel'nost' bolee slozhnogo varianta v 10 raz bol'she. EHtot variant imeet rasprostranennyj usilitel' i vklyuchayushchuyu tsep' iz dvukh tunnel'nykh diodov. Vykhodnye kharakteristiki te zhe samye. Budut takzhe rassmotreny drugie logicheskie sistemy dlya diskriminatorov. SHkala na 8 delenij imeet dvoichnyj tunnel'nyj diod. Pervyj iz nikh (nestandartno) napravlyaetsya s pomoshch'yu obychnykh diodov. Bolee pozdnie stadii predstavlyayut soboj bolee ili menee tipichnuyu tunnel'nuyu diodnuyu logicheskuyu sistemu. (author)}
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