INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ INSTITUTE OF WUCLEAR PHYSICS l/ihcti/mdt RAEPHOI/I 3I/1KI/I KRAKÓW WIELOKANAŁOWY ANALIZATOR AMPLITUDY CMA-3

INSTYTUT FIZYKI JĄDROWEJ INSTITUTE OF WUCLEAR PHYSICS l/IHCTI/mdT RAEPHOI/I 3I/1KI/I

R A P O R T No 1025/E-9

WIELOKANAŁOWY ANALIZATOR AMPLITUDY C M A - 3

ADAM CZERMAK, JÓZEF JABŁOŃSKI ANDRZEJ OSTROWICZ

KRAKÓW

KRAKÓW 1978

WIELOKANAŁOWY ANAUZATOR AMPLłTUDY CMA - 3

MULTICHANNEL ANALYZER TYPE CMA - 3

МНОГОКАНАЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР АМПЛИТУДЫ ТИПАСМА-3

ADAM CZERMAK, JÓZEF JABŁOŃSKI ANDRZEJ OSTROWICZ

Cracow

September 1978

NAKŁADEM INSTYTUTU FIZYKI JĄDROWEJ W KRAKOWIE UL. RADZIKOWSKIEGO 152

Kopię kserograficzną, druk i oprawę wykonano w IFJ Kraków

Wydanie I Zam. 197/78 Nakład 170 egz.

Wielokanałowy analizator amplitudy CMA-3 j e s t przewidzia¬

ny do pracy dwuparametrycznej z zadawanymi oknami logicznymi.

Zrealizowany został w standardzie CAMA.C. CMA-3 jest zestawem jednokasetowym sterowanym przez minikomputer EDP-11/10. Kon¬

figuracją systemu przedstawia rys* 1. CMA-3 jest kolejną wersją analizatorów opisanych w raporcie So 958/2-8.

Multiohannel analyzer CMA-3 1з designed for twoparametric analyze with operator controlled logical windowa. It ia implemented in CAMAC standard. A aingle crate containa all

required modules and ia controlled by the PDP-11/10 minicomputer.

Configuration of CMA-3 ia shown on Pig. 1. CMA-3 is the next veraion of the multichannel analyzer deaorlbed in report

Уо 958/Е-8.

Многоканальный анализатор амплитуды типа СМА-3 предназна¬

чен для работы в режиме двупараметрических измерений с за- -данными логическими окнами. Эта система выполнена в стандарте КАМАК, и занимает один крейт и управляется с помоюю мини-ЭВМ

PDF-ii/io. Конфигурация системы МвОЙражжиа иа рис. I. CMA-3 представляет собой очередную версию анализаторов, ранее опи¬

санных в препринте № 958/Е-8.

S U S XBBSCI

i.. Funkcja eyitemu 5 1/ Gromadzenie widma 5

2/ Wyświetlanie widma i informacji o widaie 6

3/ lojBunikaoja Operator - System 6

B. Wprowadeanie programu 6

C. Program PCMi-3 8 1/ Beiia STOP 8 2/ Beżia U U L 8 3/ Dyrektywy programu PCMŁ-3 8

S. Informacja o widmie 11

A. Funtda systemu

1/ Gromadzenie widma

Analizator GMA-3 pozwala na gromadzenie widm o dwóch para-

•etracb X i Y przy czym parametr X traktowany jest Jako war¬

tość logio zna, zadawana w postaci okien. Okna logiczne są in¬

teresującym operatora zakresami amplitud impulsów przychodzą¬

cych na wejście ANALYSE konwertera X. Parametr X analizowany Jest na konwerterze JOAN-40, który przyjmuje impulsy dodatnie 0 maksymalnej amplitudzie 6V. możliwe zakresy pracy tego kon¬

wertera to 64, 128, 256, 1024 kanały. Okna logiczne zadawane są do systemu poprzez podanie kanału dolnego X^{l D} i górnego X.^Q. Maksymalnie na osi X moina zadaó 10 okien logloznych o dowolnej szerokości w zakresie od 0 do 1023 kanałów. Parametr Y anali¬

zowany jest na konwerterze JC1N-20C, który wraz z zegarem JCAN-20H umożliwia analizowanie impulsów dodatnich o maksymal¬

nej amplitudzie 10V. Zakres pracy konwerterc wybierany jest przełącznikiem na płyoie czołowej 1 może wynosić 512, 1024, 2048, 4096, 8192 kanały. Zakresy gromadzenia widm dla posz- szególnych okien logicznych wybiera się poprzez zadanie do systemu dolnego konoa zakresu widma Y ^ 1 górnego końca widma Yi(J. Suma zakresów gromadzonych widm dla wszystkich wy brany oh okien logicznych nie może przekroozyć 4096 kanałów /ze względu na ograniczoną pojemność pamięci/. W programie istnieje za¬

bezpieczenie przed przekroczeniem ilości okien jak i przekro¬

czenie* zakresu pamięci przeznaczonej na widma. Idee analizy dwuparametryoznej z oknami logicznymi ilustruje rys. 2. Roz¬

mieś zozenle w pamięol widm dla poszczególnych wybranyob okien przedstawia rys. 3. Połączenie sygnałowe konwerterów JCAN-20C 1 JOAN-40 dla organizacji pracy dwupar•metrycznej przedstawio¬

ne są na rys. 1. Konwerter JCAN-40 odblokowywany Jest poprzez wejście INHIBIT ozasem martwym TU konwertera JCAN 20C. Kon¬

wersja na konwerterze JCAN-20C uruchamiana Jest Impulsem ko- inoydenojl /wejśoie COINC/ w trakcie przyohodzenia impulsu na

wejście ANALYSE. Przebiegi czasowe współpracy tyoh dwóch kon¬

werterów przedstawia rys. 4. Przyjęcie przez konwerter JCAN-2OC inpulsu.dla konwersji, powoduje ustawienie czasu martwego TM a tym samym odblokowanie konwertera JGAN-40, który noże przyjąć dla konwersji impuls przychodzący na Jego wejście

ANALYSE. Należy zwrócić uwagę, ze impulsy przychodzące na wejście ANALYSE konwertera JCAN-40, którym towarzyszy impuls koincydencji, powinny być o amplitudzie przekraczającej próg zadziałania tego konwertera / 4mV/. W przeciwnym razie kon¬

werter JCAN-40 będzie w stanie przyjąć dowolny przycbodząoy Impuls przez znaczny czas, zależny w głównej mierze od ampli¬

tudy przetwarzanego Impulsu na konwerterze JCAN-2OC. Sytuacja powyższa wvnika z braku w konwerterze JCAN-40 wejścia koincy¬

dencji. Przypadek nie przyjęcia do konwersji /brak impulsu/

przez konwerter JCAN-40, mimo uruchomienia konwersji na kon¬

werterze JCAN-2OC, Jest ignorowany w systemie. Blokowanie przelicznika BCD /wejście START-STOP/ impulsem BT z bloku MEMORY BOUTBRA umożliwia w trakcie analizy na czas, odmierza¬

nie czasu analizy, tj. czasu żywego + czas konwersji. Czas martwy związany z konwersją impulsu przechodzącego na wejście konwertera można określić z następujących równań.

cz.m. us • Tm + 6 + TJÓO C c a* zakresów:

2048,4096 i 8192 kanałów

oz.m. us • Tm + 4,7 + TRK¹ Ola zakresów;

512 1 1024 kanałów

Gdzie:

Tm - czas .narastania Impulsu na wejściu N - numer kanału

Czas martwy analizy tj. czas konwersji + osas programowanej obsługi konwertorów wskazywany jest w systemie przez przyrząd wskazówkowy snajdująoy się w bloku JCAM-20C. Czas martwy

konwertera JCAN-40 praktycznie równa się 100 %, ponieważ w mo- mentaoh kiedy nie prowadzi konwersji jest blokowany /wejśoie INHIBIT/ brakien czasu Martwego konwertera JCAN-40.

W przypadku nie blokowania przelicznika BCD /wejście STABT- STOP/, w trakcie pracy na czas, odmierzany jest czas zegarowy.

2/ Wyświetlanie widma i Informacji o widmie

Wyświetlanie całego widma /4096 kanałów oo czwarty kanał/

lub wybranej ćwiartki widma /oo Jeden kanał/ odbywa się na oscy¬

loskopie. Istnieje możliwość wyświetlania dowolnego obszaru danyeb /1024 kanały/. Wybrana część widma /44 kanały/ wraz ss podstawowymi informacjami o widmie wyświetlana jest na alfa¬

numerycznym monitorze CONRBC.

Okład grafiozny obrazu oraz Informacji wyświetlanych na tym monitorze jest przedstawiony na rys. 6, /opis obrazu podany Jest w rozdziale B/.

3/ Komunikacja Operator - System

Program PCMA-3 analizatora umożliwia prostą komunikacje, ope¬

ratora z systemem badi w formie dyrektyw podawanyon na daleko¬

pisie bądź też przez obsługę przerwań ręoznyoh przyjmowanych przez dwa rejestry przerwań 302.

B.

Wprowadzanie programu PCUA-3 do pamięci odbywać się mote przez wolny ozytnik dalekopisu za pomocą programu ABSOLUTE LOADER lub przez szybki ozytnik taśmy CT 1001 za pomocą pro¬

gramu NAL. Wozytanie programu ABSOLUTS LOADES wymaga wcześ¬

niejszego załadowania do pamięoi programu BOOTSTRAP LOADER.

Rys. 5 ilustruje kolejność wprowadzania programów do pamięoi minikomputera PDP-11/10.

C,

Po wczytaniu programu do pamięci minikomputera PDP-ll/lO program zgłasza się na dalekopisie < X > oraz na monitorze

READY .

Program PCMA-3 posiada dwa reżimy pracy STOP i ANAL wymuszane przyciskiem START/STOP bloku przerwań w kaseole CAUAC.

1/ Reżim STOP

W reżimie tym przyjmowane są dyrektywy operatora z daleko¬

pisu. Stan READY po zapoczątkowaniu programu jest równoważny reżimowi STOP i oznacza gotowość analizatora do pracy.

2/ Reżim ANAL

w reżimie ANAL zachodzi gromadzenie widma impulsów w sposób zadany przez użycie dyrektyw:

E - gromadzenie widma Y w zakresie 4096 - 8192'

P - gromadzenie widma Y w zakresie O - 4096 _ praca "TOTAL

X - gromadzenie widma X w zakresie O - 1023 J V - praca z oknami logicznymi

Dyrektywy operatora w trakcie reżimu ANAL nie są przyjmowa¬

ne. Wykonanie danej dyrektywy może odbyć się po przejściu do reżimu STOP. .

3/ Dyrektywy programu PCMA-3

Dyrektywy są przyjmowane 1 wykonywane w reżimie STOP.

Gotowość do przyjęcia dyrektywy program sygnalizuje na daleko¬

pisie gwiazdką. Wszystkie błędy w trakcie pisania dyrektyw tj. użycie niewłaściwego znaku lub przekroczenie zakresu zada¬

wanego parametru są sygnalizowane znakiem zapytania. Poniżej podane są dyrektywy programu PCMA-3. Podkreślone znaki wypi¬

sywane są automatycznie, pozostałe wprowadza operator. Powrót karetki CR użyty jest Jako terminator wszystkloh dyrektyw

i wprowadzanyob parametrów. Program przyjmuje maksymalnie

sześćlocyfrowe parametry /liczby/ a Inne ograniozenia podawane

sa. przy omawianiu poszczególnych dyrektyw.

1. * B CB - przejdź do stanu READY, kasowany Jest obszar danych jak również aa miejsce kasowanie pop¬

rzednio zadanego podziału pamięci.

2. a S CB - ustawienie analizy TOTAL widaa Y w zakresie 4096 - 8192.

3. £ F CB - ustawienie analizy TOTAL widna Y w zakresie O > 4095

4. S Z, CB - ustawienie analizy TOTAL widma X 5. * W CB - wprowadź okno o zadanych parametrach

X - liczba CB ;zakres od 0 - 1023 X - liczba CB ;zakres od 0 - 1023 Y - liczba CB ;zakres od 0 - 8191 Y - liczba CB 4zakres od 0 - 8191 UWAGA - ustawianie okien posiada dwa ograniczenia

a/ - maksymalna ilość okien • 10

b/ - zakres obszaru danych • 4096 komórek pamięci /suma szerokośoi okien w osi Y musi być <C 4096/

Próbę przekroczenia tych ograniczeń program syg¬

nalizuje wydrukowaniem na dalekopisie mapy pamięci danych w sposób analogiczny Jak przy ułyolu dy¬

rektyw Z.

6. Ł Z CB - wydrukuj mapę pamięci danych

;okno pierwsze

. ;okno ostatnie Format wydrukut

łlD ^X16

YiD Yi &Pi

gdzie: Xi D - dolna granica X Xi G - górna granica X

Y . Q - dolna granicy Y dla i-tego okna Y± - szerokość okna w osi Y

Kp, - numer pierwszego kanału okna 7. H U CR - usuń ostatnie wprowadzone okno 8. K A CR - start analizy

9. « T CR - zadawanie czasu analizy w sekundach T e liczba CR

10. * I CR - wypisz na dalekopisie sumę zliczeń w kanałach pomiędzy znacznikami

SUMA a TrrrrftT

11. ft S CR - wybierz do wyświetlania na monitorze CONRAC część widma /44 kanały/ o zadanym kanale środkowym

S = liczba CR ;zakres od 21 - 4075

12. x L CR - umieść znacznik niebieski w kanale o zadanym numerze

L = liczba CR ;zakres od O - 4095

13. K R CR - umieść znacznik żółty w kanale o zadanym nu¬

merze

R - liczba CR ;zakres od O - 4095

14. g C CR - kasowanie obszaru danych pomiędzy znacznikami 15. K P CR - wypisz na dalekopisie zadaną część widma

P » liczba /kanał początkowy/ CR (Zakres od O - 4095 K » liczba /kanał końcowy/ CR ;zakres od O - 4095 16. N D CR - wyperforuj na perforatorze zadaną część widma P m liczba /kanał początkowy/ CR ;zakres od O - 4095 K • liczba /kanał końcowy/ CR ;zakres od O - 4095

10

17, j( O CE - wypuść na perforatorze dalekopisu tatfmę

z blankami /przed tą dyrektywą należy wcisnąć przycisk ON na perforatorze dalekopisu/.

D, Informacja o

Ożytkoirnik analizatora CMA-3 posiada cztery źródła informa¬

c j i o widmie. Są t o : a - oscyloskop

b - monitor alfanumeryczny c - dalekopis

d - perforator

M. a

Na ekranie oscyloskopu przedstawiony Jest obraz widm znajdu- Jąoych się * pamięci. Sterowanie obrazem odbywa się przy uży¬

ciu przycisków 4 - 0 bloku przerwań zajmującego 22 stanowisko w kaseoie. Podświetlona część obrazu odpowiada 44 kanałom przedstawionym na ekranie monitora alfanumerycznego.

Funkcje przycisków bloku przerwań:

przycisk 0' - wyświetlanie całego obszaru danycb 0 - 4k

" 9 - wyświetlanie I ćwiartki obszaru danycb 0 - ik

" 8 - wyświetlanie II ćwiartki obszaru danych 1 - 2k

n 7 - wyświetlanie III ćwiartki obszaru danych 2 -' 3k

" 6 - wyświetlanie IV ćwiartki obszaru danycb 3 - 4k

" 5 - przesuw widma w prawo

" 4 - przesuw widma w lewo

U W A G A - przyciski 0 - 6 <>

W przypadku naciśnięcia więcej niż Jednego przycisku czynny jest najwyżej wciśnięty przycisk, ściśnięcie któregokolwiek z tych przycisków powoduje unierucho¬

mienie działania przycisków 5 1 4 . - przyciski 5 1 4

Używając tych przycisków przy wyciśniętych przyciskach

11

6 - 0 można przesuwać widmo na ekranie w prawo i w lewo z szybkością zadaną przez stan bitów 0 - 7 generatora słowa /stanowisko 18/. Przesuwowi towarzyszy wyświe¬

tlanie na ekranie Monitora alfanumerycznego numeru pierwszego kanału obszaru danych aktualnie wyświetla¬

nego na oscyloskopie.

Na oscyloskopie wyświetlanych Jest zawsze 1024 kanałów obszaru

•ad. b .

Na monitorze alfanumerycznym wyświetlane są 44 ^fM^fry widma, dwa ruchome znaczniki oraz szereg informacji alfanumerycznych.

Operacje na obrazie są wykonywane przy utyciu bloku przerwań /stanowisko 21 kasety/. Szybkość przesuwów jest zadawana dwójkowo przy pomooy bitów 0 - 7 generatora słowa /stanowisko

18/. Opis obrazu przedstawionego na ryt. 6 podano poniżej.

Opis obrazu:

1 - reiim pracy analizatora

2 - suma zliczeń w kanałach pomiędzy znacznikami UWAGA - kolejność znaczników jest bez znaczenia.

3 - E - numer pierwszego kanału obszaru danych wyświetlanego aktualnie na oscyloskopie /tyłku przy pracy z przesu¬

wami/.

4 - znacznik przekroczenia obszaru ekranu przez któryś z kana¬

łów

5 - K - numer kanału znajdującego się w środku ekranu /znacznik czerwony/ I N - Jego zawartość

6 - K - numer i N - zawartość kanału znacznika niebieskiego 7 - K - numer I N - zawartość kanału znacznika żółtego 8 - S - skala wyświetlania widma /od 1 - 1024/

UWAGA - Jedna kropka w osi ¥ odpowiada wyświetlonej ilości zliozeń • S.

9 - * - ozas pozostały do zakończenia analizy po upływie któ¬

rego analizator przechodzi do reżimu STOP. wyświetlamy tylko wtedy, gdy była użyta dyrektywa T.

10 - K - numer kanału będąoego w środku ekranu

12

li - snącznikł

Rucbome znaczniki są sztywno związane z danym kanałem, wysunięcie znacznika poza ekran jest sygnalizowane Jego Mruga¬

niem, co jednak nie oznacza unieruchomienia przesuwu i działa¬

nia znacznika /np. suma/. W reżimie STOP istnieje dodatkowa możliwość dowolnego ustawiania znaczników przez utycie dyrektyw L, R, S.

Przyporządkowanie przycisków w bloku przerwań /stanowisko 21/

1 operacji na ekranie jest następujące:

0^z - wyświetlanie informacji alfanumerycznych 9 - przesuw znaoznika żółtego w prawo

8 - przesuw znacznika żółtego w lewo

7 - przesuw znacznika niebieskiego w prawo 6 - przesuw znacznika niebieskiego w lewo 5 - przesuw widma w prawo

4 - przesuw widma w lewo 3 - zwiększanie skali 2 - zmniejszanie skali i^{2 2} - odświeżanie obrazu

x Przy wyciśniętym przycisku 0 z ekarnu znikają napisy 5, 6, 7, 8, 9 /rys. 7/.

xx Wyciśnięcie przycisku 1 w trakcie analizy powoduje zatrzy¬

manie aktualizacji oałego obrazu ekranu. Wpływa to na zmniejszenie czasu martwego.

Ad. o

W trakcie analizy drukowane są na dalekopisie numery kana¬

łów, w których nastąpiło przepełnienie pojemności słowa pamięci komputera /6S536 zlioseń/.

UWAGA - informację tę można również zapisać na taśmie perfora¬

tora dalekopisu.

Utycie dyrektywy P w retlmie STOP umożliwia wypisanie za¬

wartości kanałów w zadanym obszarze.

13

Ożycia dyrektywy D w reżimie STOP powoduje wyperforowanie zawartości kanałów w podanym obszarze. Informacja ta Jest perforowana w osaiobitowym kodzie ASCII /parzysty/. Ponat taśmy jest następujący: 64 blanki, numer kanału początkowego, numer kanału końcowego, zawartości kanałów, 64 blanki. Za¬

wartości kanałów oddzielone są przecinkiem, a po każdej dzie¬

siątce kanałów dodatkowo znakami CR, LF i 3 znaki DEL.

W ten sam sposób oddzielone są numery kanałów początkowego i końcowego.

Ł4

w *-

IB£TYR » —

MEMORY

DATA IN

TAPE READER INTERFACE

DATA OUT .

PUNCH DRIVER

ANALV5£,Y CPINŁ . DEAD T I M E .

DT.

_BJ_

•ANALOG TO DIGITAL CONVERTER 8192 Cx

J C A N - 2 0 C

CLOCK W0MH.7 JCAN-2OH

MEMORY ROUTER

CLOCK PULSE GEN. 730 WPUTJ.

START-I SCALER 2*24 BCD STOP

COLOR

DISPLAY SVNCH. 3200 E

| DISPLAY TIMING 3205

1 DISPLAY CONTROL 3210

DISPLAY REFRESM 3212

CRT DISPLAY INTERFACE

INHIBIT

WORD GENERATOR 233

1024 CHANNEL ADC J C A N - 4 0

INTERRUPT REGISTER 302

INTERRUPT REGISTER 302

LAM GRADER

UNIBUS CONTROLLER 3911A

A

is.

ft*

IF-*-

j . «?«>

r

Rys-1 Konfiguracjo analizatora CMA

-* V

15

y 8191.4095

n

i D - -

-Y1G

- Y 1 D

4096, 0.

0 X1D XK5 X30 X2D X2G X3G 1023 *

Rys. 2 Idea pracy dwuparametrycznej

z oknami logicznymi.

o

I II ni

zakres gromadzenia widma 1 zakres gromadzenia widma 2

•zakres gromadzenia widma 3

4096

Rys. 3 Rozmieszczenie w pamięci widm wybranych okien.

17

IMPULS NA WEJŚCIU ANALYSE V / J C A N - 2 0 C /

IMPULS KOINCYDENCJI

WEJŚCIE / J C A N - 2 0 C /

CZAS MARTWY WYJŚCIE TM / J C A N - 2 0 C /

CZAS MARTWY WYJŚCIE / J C A N - 4 0 /

DOLNY PRÓG DYSKRYMINACJI

ODCZYT

WYNIKÓW KONWERSJI

CZAS PRZYJMOWANIA DO ANALIZY MPULSÓW PRZEZ KONWERTER

X A N - 4 0

Rys. 4 Zależności sygnałowe współpracy konwerterów JCAN-2OC i JCAN-40

18

ŁADOWANIE 800TSTRAP

LOADERA

SA s 037744 WCZYTANIE

ABSOLUTNE LOADERA

SA =037500

WCZYTAŃ IŁ

PROGRAMU PCMA-3 Z WOLNEGO CZYTNIKA

TAŚMY / T T Y /

SA s037500 WCZYTANIE

PROGRAMU NAL

SA

037342 WCZYTANIE

PROGRAMU PCMA-3 Z SZYBKIEGO CZYTNIKA TAŚMY

- — SAs36650 —-

START PROGRAMU PCMA-3

Rys.5 Wprowadzanie programu PCMA-3

19

r in ^{ID M D} 0) cu W \ \ i / ^r

U) 10 O • •" •* *"•*

a. rm O W 2

« | - ? -

i

01—i

o c

V

i

I

2 0