Récents progrès sur les sélecteurs en temps multicanaux

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Submitted on 1 Jan 1958

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Récents progrès sur les sélecteurs en temps multicanaux

H. Guillon

To cite this version:

H. Guillon. Récents progrès sur les sélecteurs en temps multicanaux. J. Phys. Radium, 1958, 19 (1),

pp.100-102. �10.1051/jphysrad:01958001901010000�. �jpa-00235739�

100.

RÉCENTS PROGRÉS SUR LES SÉLECTEURS EN TEMPS MULTICANAUX

Par H. GUILLON,

Service des constructions électriques, ^{C. E.} N., Saclay.

Résumé. - On examine divers perfectionnements susceptibles d’apporter des améliorations concernant la précision ^et la sécurité de fonctionnement des sélecteurs en temps. Les difficultés relatives aux sélecteurs rapides ^à grand ^{nombre de canaux sont} ensuite examinées.

Abstract.

The author investigates ^various improvements ^to get ^a better result in the accuracy and reliability ^{of time} analyzers. ^{Comments are made on} the difficulties relative to multichannel fast analyzers.

LE JOURNAL DE PHYSIQUE ^{ET LE RADIUM} TOME 19, ^JANVIER 1958,

Les efforts actuels accomplis ^{dans le} domaine des sélecteurs en temps, ^{tendent à} obtenir des appareils comportant ^{de nombreux canaux} capables ^de fournir,le maximum de données dans ^un temps

relativement court, ^{et à accroitre le} pouvoir ^de

résolution de ces instruments en réduisant de plus

en plus ^leur largeur ^{de bande. La référence} [1]

donne l’état de la question ^{en 1955.}

Nous examinerons en premier ^{lieu les} perfec-

tionnements qu’il ^est possible d’apporter ^aux appareils actuellement en usage, ^et ensuite les _pro- blèmes posés par les sélecteurs rapides.

I. Perfectionnements concernant les appareils

actuels.

Le diagramme fonctionnel le plus ^rudi-

mentaire d’un sélecteur en temps ^est représenté ^par

la figure ^1.

10 HORLOGE. - L’utilisation d’un oscillateur déclenché classique, pour remplir ^la fonction « hor-

loge », conduit à’ une précision ^de l’ordre de 10-4

sur la fréquence, ^et présente l’inconvénient d’une altération de largeur ^des premiers ^{canaux en raison}

du régime transitoire d’établissement de l’oscil- lation. De plus ^la fréquence doit être vérifiée, ^et

éventuellement corrigée, ^de temps ^{à autre.}

Un oscillateur piloté par quartz ^est capable

d’une précision ^de 10-6, ^{mais doit être utilisé en} régime permanent. ^{Dans ces} conditions, ^{en raison}

de la relation de phase quelconque ^{existant entre}

l’oscillation et l’impulsion a, la première impulsion

du train-horloge ^{survient au} hasard dans l’inter- valle de temps ^At qui ^suit to ( 1). ^Cette difficulté est

partiellement ^surmontée si, partant d’un oscil- lateur fonctionnant sur une fréquence égale ^à n JAt (n entier voisin de 10), ^on obtient la fréquence 1 làt

par l’intermédiaire ^d’un démultiplicateur d’impul-

sions fonctionnant à partir de l’instant to (fig. 2).

Certains circuits permettent d’effectuer, ^d’une façon sûre, ^la démultiplication ^de fréquence jusqu’à

au moins 50 Mc/s.

2° COMMUTATEUR. - Pour la construction de.cet organe, les tubes commutateurs décimaux du type

« trochotron ^» sont d’un grand secours en raison de la simplicité qu’ils apportent ^à l’établissement des circuits, ^de leur vitesse de commutation élevée

(1 Mc/s ^et plus), ^{de leur} longue durée de vie et de leur grande sécurité de fonctionnement.

(1) ^{At étant la} largeur de la bande.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01958001901010000

101

Lorsque ^nous désirons obtenir des largeurs ^de

bandes d’une durée inférieure à 1lLS, ^{nous utilisons}

des distributeurs à lignes ^à retard, ^{selon un} principe qui ^a déjà ^été exposé [2]. ^{Il semble que cette} méthode, qui ^a déjà ^été expérimentée jusqu’à 0,25 ys, ^soit susceptible ^{d’être encore} applicable

à 0,1 ys ^et même moins.

30 DISPOSITIF D’ENREGISTREMENT _ET, DE PRÉ-

SENTATION DES RÉSULTATS.

L’emploi ^de

mémoires arithmétiques ^est justifié pour des sélec- teurs à plusieurs ^{centaines de canaux et est}

d’autant plus avantageux que ^ce nombre est plus

élevé. Tous les types ^{de mémoires} peuvent ^être utilisés, ^{mais on} préfère ^celles permettant ^l’accès

au hasard.

Les mémoires utilisant des tores magnétiques ^à cycle d’hystérésis rectangulaire ^{sont très en faveur}

à l’heure actuelle mais elles imposent ^un temps

mort de ¹⁰ à 15 ys après chaque ^{événement enre-} gistré, ^ce qui ^{est un} inconvénient sérieux _pgur des sélecteurs à faible largeur ^{de bande. Nous avons}

à l’heure actuelle, ^en projet, ^un sélecteur à 256 canaux de 5 ys de largeur ^{de bande} minimum,

utilisant une mémoire à ferrites, ^{et un sélecteur}

FIG. 4.

en sorte que les impulsions ^b représentant ^les

événements à analyser donnent naissance à des

impulsions b’ légèrement ^décalées pour apparaître toujours ^{au centre d’une} bande ; ^{nous dénom-}

merons cette dernière opération ^{mise en phase} (fig. 4). ^{Cette solution} présente l’intérêt de reporter

à 2 000 canaux de 0,1 ys à tubes à mémoire élec-

trostatique ^{dont le} temps ^mort doit être de l’ordre

de 1 03BCs.

II. Problèmes posés par les sélecteurs rapides ^à grand ^{nombre de canaux.}

^Deux problèmes prin- cipaux ^se posent ^{lors de} l’étude de sélecteurs dont la largeur ^{de bande est} de l’ordre de 10-7 s : celui de la précision ^{obtenue sur les} frontières entre canaux ; celui du temps ^mort introduit par l’emploi

d’une mémoire arithmétique.

10 PRÉCISION OBTENUE SUR LA FRONTIÈRE

ENTRE DEUX CANAUX. MISE EN PHASE.

D’une

façon générale l’ouverture d’une voie particulière

d’un sélecteur en temps ^{se traduit} par l’application

d’une impulsion, que ^nous appellerons impulsion- porte, ^{en un} endroit déterminé de cette voie. Il est relativement aisé d’obtenir que les flancs de cette

impulsion ^ne durent pas plus ^de 0,1 yS § dans l’intervalle de temps ^de commutation, ^{existe une}

zone d’incertitude à l’intérieur de laquelle l’impul-

sion incidente b risque, ^{soit d’être} éliminée, ^soit

d’être comptée ^{dans les deux canaux} adjacents (fla. 3). ^Pour échapper à cette zone, ^on peut ^faire

la difficulté sur un seul circuit qui ^{assure en liaison}

avec l’horloge ^{toute la} précision du sélecteur.

Il est facile de voir par la figure 5a, qui repré-

sente les instants de sortie en fonction des instants d’entrée pour ^un circuit de mise ^en phase ^idéal, qu’un fonctionnement rigoureusement parfait ^ne peut ^{être obtenu} puisqu’il nécessiterait des dis- continuités physiquement impossibles ^{à obtenir.}

Pratiquement ^{les courbes} expérimentales ^{se pré-}

sentent ^sous la forme indiquée par la figure ^5b

dans laquelle ^{on a} exagéré les défauts. Pour des raisons de simplicité ^nous apprécierons ^la qualité

d’un circuit de mise en phase d’après la valeur de l’intervalle de temps ^8t qui sépare ^{la fin d’un} palier

et le début du suivant. Un circuit relativement

-

, simple permet ^{d’obtenir 8t = 10- 8 s ; nous avons}

pu, à l’aide d’un circuit plus ^{élaboré, atteindre}

8t

2.10- 9 _{s ;} en disposant ^{deux de ces circuits}

en cascade ût n’est pas mesurable, mais sùrement très inférieur à 10- 9 _{s ;} dans-ce dernier _cas, ^nous n’avons pas décelé d’impulsions ^{de sortie se pro-}

duisant entre les ^instants désirés et il est probable

102

que 10 % ^{environ des} impulsions apparaissant ^dans

un intervalle de ^10-9 _{s, à} la limite entre deux

canaux sont perdues.

20 TEMPS MORT INTRODUIT PAR LES MÉMOIRES.

- Le temps ^mort introduit par les mémoires ^est d’autant plus gênant que la largeur ^{de bande est} plus étroite, c’est-à-dire _que le nombre de canaux

qu’il ^{couvre est} plus grand.

On peut gagner ^sur le temps ^{mort en} enregistrant

les

adresses » (2) ^à la suite les unes des autres et

en remettant à plus ^{tard les} additions. Cette méthode exige ^des capacités ^{de mémoire considé-}

rablement plus grandes que d’ordinaire ; ^on peut calculer _{que pour} enregistrer 10 000 événements en

moyenne par canal, ^{il est} nécessaire de disposer

de 2.107 digits pour ^un sélecteur à 250 canaux et de _{108 pour} un sélecteur à 1 000 canaux, alors qu’il

en faudrait respectivement ^{4 000 et 16 000} par la méthode habituelle. Seule la bande magnétique,

dont la capacité ^est de l’ordre de plusieurs ^dizaines

de millions de digits peut ^{convenir. Cette bande} magnétique ^est par la suite introduite dans un cal- culateur électronique qui réalise les additions par- tielles d’adresses identiques. Ce calculateur peut (2) ^{L’adresse est le} numéro, présenté ^{sous forme} codée, du registre ^{de la} mémoire, ^{affecté à un canal.}

être commun à plusieurs sélecteurs de ce type qui

sont des appareils relativement simples puisque complètement dépourvus des organes de calcul

arithmétique.

Nous avons développé ^un système ^de codage rapide capable ^de fonctionner jusqu’à ⁵⁰ Mc/s, qui permettrait ^{donc de réaliser} des sélecteurs de 2.10-8 s de largeur ^{de bande avec un nombre} pratiquement illimité de canaux et fonctionnant

sur le principe indiqué précédemment. ^{Une unité} expérimentale ^{est en cours} d’étude, qui comporte

120 canaux de 5.10-8 s de largeur ^{de bande. Le} principal problème ^{à résoudre est celui de la mise}

en phase ; ^{il est en effet} essenticl que le prélèvement

des impulsions constituaot l’adresse codée ait lieu à des instants rigoureusement déterminés, ^toute impulsion ^{omise ou} ajoutée ^{dans le nombre codé} risquant ^de produire ^une grossière ^{erreur. C’est la}

raison pour laquelle ^{nous avons cherché à obtenir}

des performances exceptionnelles des circuits de mise en phase. ^{Le second} problème ^{concerne le} temps ^mort apporté par la durée nécessaire à

l’enregistrement ^sur bande, ^{mais il} semble devoir être résolu par l’emploi ^d’un jeu ^{de mémoire-} tampons ^{à faible} capacité, capables de retenir chacune une adresse et de la restituer ^au moment voulu.

BIBLIOGRAPHIE

[1] HIGINBOTHAM (W. A.), ^{Time of} flight instrumentation for neutron spectrometers. Rapport A/CONF.

8/P/806 (Conférence Internationale sur l’utilisation

pacifique ^de l’Énergie Atomique, ^Genève, 1955).

[2] ^THÉNARD (J.) ^{et GUILLON} (H.), ^{Sélecteur en} temps ^à

lignes ^à retard. J. Phys. Rad., 1956, 17, 6, 57A.-59A,