Eletrônica (1):
Sinais de pulsos e o padrão NIM
Prof. Marcelo Sant’Anna
Sala A-310 (LaCAM) e-mail: [email protected]
Laboratório de Física Corpuscular - aula
expositiva 8 - 2008.1 - IF - UFRJ
1
Nós trabalhamos com pulsos

Que características tem
estes pulsos ?
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2
Terminologia

Sinais idealizados
1.1
pulse height
1.0
0.9
90 %
0.8
unipolar
bipolar
0.7
0.6
0.5
width
0.4
0.3
baseline
0.2
0.1
10 %
0.0
rise time
fall time
Leading edge – é a parte do sinal que vem primeiro no tempo
Falling edge – é a parte do sinal que vem por último
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Terminologia

overshooting
Típico sinal real
ringing
tilt
undershoot
t
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4
Terminologia

Sinais analógicos x Sinais digitais
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Terminologia

Sinais rápidos x Sinais lentos
(rise time ~< ns

rise time ~> 100 ns)
Sinais rápidos:



x
↑ Bons para marcação de tempos
↓ Susceptíveis a transientes de voltagem (t~RC)
Sinais lentos:



↑ Bons para altura de pulso
↑ Pouco susceptíveis ao ruído
↓ Ruins para marcação de tempos
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Terminologia

Sinais analógicos x Sinais digitais
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O domínio de freqüências.

Transformada de Fourier
f (t ) 
1
2

 g ( )e d
it
g ( ) 

1
2
Exemplo:


f (t )e iwt dt

A
f (t )  A
se
t T /2
f (t )  0
se
t T /2
-T/2
g ( ) 
1
2
T /2
it
Ae
dt 

T / 2
T/2
0
AT senT / 2
2 T / 2
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
f (/2) em unidades de 1/T
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Largura de Banda
A/Ao
1.0
0.8
(1/2)
0.6
0.4
largura de banda
0.2

Idealmente, o ganho
seria independente da
frequência. Na prática ...
Resposta Relativa (dB)
0.0
fmin
fmax
0
f
-1
-2
-3
-4
largura de banda
4
10
5
10
6
10
frequência (kHz)
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1/2
O padrão NIM


Nuclear Instrument Module
Eletrônica modular (“gavetas em um gaveteiro”)
...
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O NIM bin

Fornece voltagens: -12 V, + 12 V, + 24 V e –24 V,
como determinado pelo padrão NIM. Alguns bins
também fornecem – 6 V e + 6 V
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Padrões de sinais lógicos

lógica slow-posite


A saída deve enviar
A entrada deve aceitar
Lógica 1
De + 4 à + 12 V
De + 3 V à + 12 V
Lógica 0
De + 1 à – 2V
De + 1,5 à – 2 V
A definição é em termos de voltagem através de uma impedância de 1000 . A corrente carregada
pelo sinal é muito pequena. Sinais slow-positive não podem ser transmitidos através de cabos muito
longos. Após um metro ou dois, o sinal se torna bastante atenuado.
lógica fast-negative
A saída de enviar
A entrada deve aceitar
Lógica 1
De – 14 mA à - 18 mA
De – 12 mA à - 36 mA
Lógica 0
De – 1 mA à + 1 mA
De – 4 mA à + 20 mA

Ao contrário da lógica slow-positive, a definição é baseada na corrente (e não voltagens). As
impedâncias de entrada e saída de todos os módulos NIM rápidos são 50 , assim como as
impedâncias características dos cabos. Os níveis de voltagem correspondentes são 0 V and – 0.8 V
para lógica 0 e 1, respectivamente. Os sinais NIM rápidos podem ser transmitidos por cabos
relativamente longos.
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Padrões de sinais lógicos

Sinais Lógicos TTL e ECL

duas outras famílias lógicas são freqüentemente usadas em
eletrônica nuclear. A primeira é a TTL (Transistor-Transistor Logic).
É uma lógica positiva que é muito frequentemente utilizada em
eletrônica NIM.

A segunda família lógica que está se tornando muito popular em
física de altas energias, é a ECL (Emitter-Coupled Logic), que no
momento é a forma mais rápida de lógica digital disponível.
TTL
ECL
Lógica 1
2-5 V
-1,75 V
Lógica 0
0-0,8 V
- 0,90 V
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