PUSAT PENELTITAN TENAGA ATOM GAMA

#$%&t,'jsr*,~ys- >. ^ v U ^ ^ ' c ^ v * » ^ ^ w^rvw

PPGM — L 144 — 77

TIMING SINGLE CHANNEL ANALYZER

M. Sudarti Siswohartoyo

i»«J*.ri-ⁱ=

We regret that some of the pages in the microfiche copy of this report may not be up to the proper legibility standards, even though the best possible

copy was used for preparing the master fiche.

Toknik dan Teknologi

I n s t r u m e n t a s i Nuklir dan Metoda Bengukuran Lain

FFGM - I 144 - 77

TIMING SINGLE CHANNEL ANALYZER

M. Sudarti Siswohartoyo

1977

' BADAN TENAGA ATOM NASICNAL I \ i s a t B o n e l i t i a n Tonaga Atom Gona

A B S I H A K

Eibuat Timing Single Channel Analyses menurut skema A.M.

*)

G o t t l i e b ycng disempurnakan.

Di s i n i dibahas tentang skeraa r a n g k a i a n , c a r a ker j a dan spe- s i f i k a s i d a r i a l a t t e r s e b a t .

A B S T R A C T ^

A modified v e r s i o n of A.M. G o t t l i e b s Timing Single. Channel AnaHyzer i s p r e s e n t e d .

The c i r c u i t , o p e r a t i o n and the s p e c i f i c a t i o n of the device w i l l be diacussed b r i e f l y .

* ) A l b e r t M. G o t t l i e b , Nuclear Instruments And Methods 114 (1974) 193- 194.

i i

DAFTAR I S I

halaman

i . EENDAHJIIJAN 1

I I . SKEMA EEMIHG SINGLE CEANHEL AHAI2ZER 2

I I I . C M KERJA 4 IV. PENEMPATAN SECARA TEKNIS 9

V . SPESIFIKASI 10 V I . KESIMHJLAN 12 V I I - PENUTUP 13 V I I I . DAFTAR FUSTAKA 14

I . EENHAHUIDAN

Timing Single Channel Analyzer (TSC.fi.) nerapakan s a l a h s a t u

perlengkapan e l e k t r o n i k a n u k l i r yang s a n g a t p e n t i n g berhubung keguna- annya s e b a g a i a n a l i s a t o r t l n g g i p u l s a d a r i d e t e k t o r , yang akan mem- b e r i k a n inforinasi tenaga r a d i a s i n u k l i r . S e l a i n i t u digunakan -untuk inaksud tinting y a i t u 3 a a t mana r a d i a s i mengenai d e t e k t o r .

Impedansi masukan, impedensi k e l u a r a r . s e r t a bentuk p u l s a k e - i u a r a n d a r i p e r a l a t a n e l e k t r o n i k a n u k l i r , hendaklah memenuhi p e r s y a - x a t a n p u l s a standard i n t e r n a s i o n a l .

T,S.C.A. yang d i b u a t b c r t i t i k t o l a k pada skema A.M.Gottlieb, yang beker j a a t a s dasar "leading edge triggering» s e r t a memenuhi p e r -

s y a r a t a n d i a t a s (NIM s t a n d a r d ) .

A l a t i n i b i s a monerijna wa-^ta masukan u n i p o l a r atau b i p o l a r dengan amplitudo yang b e r k i s a r a n t a r a 150 mVolt - 10 V o l t dengan l e b a r p u l s a b e r k i s a r a n t a r a 200ns-14Us; disediakan untuk o p e r a s i integral, vindow difevensial dan normal difereneial s e r t a meinpunyai 3 macam war-

t a k e i u a r a n y a i t u p u l s a p o s i t i f , pulaa n o g a t i f dan p u l s a n e g a t i f c e p a t

1

II. SKEMA TIMING SINGLE CHANNEL ANALYZER

Agar supaya a l a t yang dibuat- memenuhi p e r s y a r a t a n e l e k t r o - n i k a n u k l n r , iaaka skema d a r i A.M. G o t t l i e b liarus disempurnakan dengan memberdiran beberapa r a n g k a i a n tambahan, sehingga r a n g k a i a n keseluruhan

s e p e r t d t e r H h a t pada Gainbar 1.

Gaiabor 1. Skema Timing Single Channel Analyr.er

,+12 +12V

••12 V

+12\T^

+12)

ioo yo.ii

+12V

-1?

Ik g +6V

RB=S.6k i %BC=M

t»

^ ^ S P F U T i

WS653<-

25fc [G532 220

x*

^{:20yf " I T}

'fa532

• i - 4 I^I r t1 • y

47k4 h-U!PS6$

f 2,2k J ^ OUTPUT 2

1 ? **

1-

^{10 12}

500 \ \U?L™A

ii

$£j(M«

ISO-

I

^{J L . 00}

i f ~- / _^, T — » "

+5V -22

OWFuI1 3

. +22V

Keterangan : Skema A.M.Gottlieb adalah s e p e r t i t e r l i h a t pada Gambar 2 , , t a n p a

i n v e r t e r , e m i t t e r follower dan tahsnan 560 Ghm pada t e r m i n a l keluaran

d a r i ''cloak pulse''. w

Semua tahanan dalan Ohm.

Genua k a p a s i t o r d o l t " y.f kecuali yang ditun.jukkcn.

I I I . GARA. KutfA

SepertL t e r l i h a t pada Gerabor 1, T.S-C.A. t c r d i r i d a r i LLD (dislcriininaiar bavah) dan ULD ( d i s l c r i n i n a t o r a t a s ) , yang Iceduanya a d a - l a h komparaxor t i p s yA 710 d i l e n g k a p i dengan pctensiometer 1Qx pu-baran

•untuk mongatur tegangan a r a s (lev37.) 710 s e c a r a i e l i t i ; sedang kompa- r a t o r yang p a l i n g bawali b e r f a n g s i sebagai r e f e r e n s i u n t u k walctu inula- nya pulsa {"clock pulscK). XiCLock pulseK i n i timbul b i l a ada pulse, yang da-bang dcngan amplitude yang i c b i h b e s a r d a r i 120 nVolt, Tegangan

araa i n i b i s a d i a t u r dengan mengubah tahanan yang d i p o k a i pada kaki. 3 d a r i komparator 710 yang p a l i n g bawah» "Clock pulse" i n i tu£asnya ada- l a h merangsang tin:ev (74121 yang k i r i ) , m e r e s e t LLD dan ULDe

'Waktu tunda (tfaktu a n a i i s a ) b i s a dia-bnr dengan potcnsiometer R, 1 dan k a p a s i t o r C,.,, yai-oi t,, = R. .. C . ^ I b i S , yang haruc d i p i l i h ' l o b i h . ."boscr d a r i pada s a a t amplitude naksimura p u i s a yang masuk. Rangkaian s e l a n - jutnya d i p a k a i flip flop -tips NOR 7402o" Flip flop ynng dipasang s o t e - l a h LLD, iriuja-.mila d i s e t pada keadaan 0 o l e h v,oZook puZas" yang ciidah didiferensiastJJkan. Untuk d i f e r e n s i a t o r d a r i xxclock p u l s e ' ' dipasang t a - hanan sebesar $60 Ohm yang i i d a k t e r t o r a dalam p u b l i k a s i G o t t l i e b ,

«Clock pulse''' (denyat masukan pada kalci 11, l i h a t Ganbar 2 ) . harus d i -

d i f e r e n s i : i 3 i k a n agar danyut masukan t e r s e b u t s e s a a t s a j a ada pada Ice- adaan 1 dan t e i a h menjadi 0 pada c a a t datangnya denyut masukan pada k a k i 9> j a d i •untulc menghindari koadaan bahwa kedua denyut masukan (pa- da k a k i 9 & 11) bersajna-sama dalam keadaan 1«

5

Tabel kebenaran:

9 11 ' 0 0 « 0 1 i 1 0 i 1 1 f

•JO

1 0 0

1?

1 0 0 1

Gambar 2. 0

Seperti -terlihat pada t a b e l kebenaran bahwa keadaan 0 pada kaki 13 (yang telah d i s e t dengan adanya ⁿolock pulseⁿ t e r d i f e r e n s i a s i pada kaki 11) akan berubah. ke keadaan '1 dengan adanya denyut masukan pada kaki 9." Sedang flip flop t i p e NOR yang dipasang setelah ULD mula- raula d i s e t pada keadaan 1 oleh. ^volook pulse¹" pada kaki 5 ( l i h a t gambar

1), dan akan berubah. ke keadaan 0 dengan adanya denyut masuksn pada k a k i 3 . Keadaan i n i s e d i k i t terlambat terhadap keadaan yang ada pada flip flop yang dipasang sesudah LLD (gambar 3C). Untuk mengbindari ke- adaan sesaat d i mana kedua denyut masukan pada kaki 3 & 5 dalam keada- an 1, maka denyut aasukan pada kaki 5 harus didiferensiasikan pula.

Warta keluaran d a r i kedua flip flop tersebut dimasukkan ke gerbang NAND 74OO, sedang warta keluaran d a r i NAND tersebu-t dimasuk- kan ke gerbang 'univibrator (74121 yang kanan) bersama dengan warta keluaran d a r i timer (74121 yang k i r i ) .

Warta keluaran d a r i sistem TSCA akan tampak (pada kaki 1 & 6 d a r i 74121 yang kanan), b i l a keluaran d a r i gerbang NAND adalah 0 se dang timet» berubah d a r i keadaan 0 ke 1. ( l i h a t t a b e l kebenaran 74121 bar i s ke 4)» lebar warta keluaran i n i bis a diatur dengan pemakaian R

51 dan C_^ (pada 74121 yang kanan) ynng besarnya adalah.

*S c R51C51 ^ 2

6

TJntuk laenyediakan varta-s*arta kelizsron yang nea-upakan p u l s a - p u l s a s t a n d a r d , dipasang r a n g k a i a n penbalik ( inverted uirfcuk memper- o l e h amplitude puis a = 5 Volt yang dihubungkan ke e m i t t e r follower yang s i n e t r i s u n t u k pulsa p o s i t i f dan n e g a t i f ( l i h a t r o f . 2b), untuk memperkecil impedanai k e l u a r a n . Sedang •untuk momperoleh p u l s a k e l u a r a n

yang n e g a t i f c e p a t , p u l s a k c l u a r c n d e r i 74121 yang kanan d i d i f e r e n s i a - s i k a n yang konudian dxhubungkan ke emitter follower untuk: nenurunkan impedansi k e l u a r a n .

Tabel kcbenaraa 74121 (di-fcutip d e r i r e f . 3 ;

A1 ( k a k i .

1 0

X

0

X

1 1

X

0

X

0 1 1

t mas-ukan n

A2 B

3sA)(kakL 4 ) ( k a k i 5!

1

X

0

X

0 1 1 0

X

0

X

1 1

0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

1

!?.'

t

n-

*1 (kaki 3=

1 ' 0

' X

0

1 X

X 1 0

1 X

1 1

1 1 1

1 X

• 0

, 1 masukan ¹

Ap B

=A) (kaki 4 ) (kaki 5=Q)«

1

X

0

X

0 0

X

1

X

1 1 0

X

1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0

k e l u a r a n

i n h i b i t

1 it

11

one s h o t

1 it 1 11 1 ti

1

inhibit

t;

11 1 11 1 1;

1 .li

7 Jadi secara skeiaatis, k e r j a T3CA adalah sebagai berikut

IJLD LLD

input

clock

LLD

ULD

FFLLD

FFU5D ^{_ i .}

Q

« - + . - > ^ *

* * . *

«-t.

Output

b )

Gasibar 3

8

Dalaia keadaan d i f e r e n s i a l .

"Untuk o p e r a s i difescrisial ada dua kemungkixian yai-fcu menga- t u r VLB s e c a r a r e l a t i f terhadap LLD (window diferenstal) a t a u s e c a r a tale gayut (normal difsrensial).

B i l a pulsa t e r l a l u k e c i l ( l i h . Gb.3a); sehingga hanyjt 710 yang p a l i n g bawah. s a j a t e r d a p a t pulsa k e l u a r c n . Kedua flip-flop akan t e t a p berada pada p o s i s i semula, dan HAND 7400 akan t e t a p pada k e a d a - an 1, sehingga pada s a a t Q berubah keadaan 1 t i d a k ada p u l s a keluaran.

B i l a pulsa masukan l e b i h t i n g g i d a r i aras LLD 710, sehingga akan men^ubah k o n d i s i fHp-flop d a r i 0 ke keadaan 1, dan pa.da s a a t i t u juga NAND akan berubah ko lcadaan 0 , sehingga pada s a a t timer berubah ke keadaan 1 tdmbul p u l s a k e l u a r a n .

B i l a pulsa masukan l e b i h t i n g g i d a r i a r a s ULD, alcan -terda- pa*fc pulsa k c l u a r a n pada kedua koiiiparator 710 • sehingga alcan jnengubah k o n d i s i flip-flop, sedang k e l u a r a n d a r i NAND 7 40 0 s e p e r t i t e r l i h a t pada Gb, 3 c ) . Dalam keadaan i n i t a k ada p u l s a k e l u a r a n yang t i n b u l karena pada waktu Q berubah ke keadaan 1, A dalam keadaan 1, ( l i h a t t a b e l kebenaran d a r i 74121).

Balem keadaan i n t e g r a l (masukan t i d a k disambung dengan ULD), semua p u l s a yang t i n g g i n y a l e b i h b e s a r d a r i a r a s LLD akan d i t e r u s - kan, sehingga pada LLD akan t e r d a p a t p u l s a k e l u a r a n sedang pada ULD •

tidalc pernah ada p u l s a k e l u a r a n .

Keadaan i n i m i r i p dengan GB.3b, hanya pada keadaan.yang du- l u tidalc ada p u l s a d a r i ULD karena t i d a k terlampaui a r a s n y a , .. scdang'-

I V . HSEMPATM SECAtU TEKNIS

TSCA yang d i b u a t rienurut skema A«M. G o t t l i e b yang discinpur- nakan dipasang pada nhome modi1 p r i n t , untuk kotak d i p a k a i dua modul d a r i NIM s t a n d a r d , yang menggunakan sumber daya + 12 Volt dan + 6 V o l t . Sumber daya i n t e r n a l + 5 V o l t disediakan untuk I . C yang d i p a - k a i .

Untuk pcngaturan a r a s d i s k r i m i n a t o r naupun window d i p a k a i dua buah potensiometer 10 x p u t a r a n yang dipasang pada bagian dapan d a r i kotak yang d i l e n g k a p i dengan s a k l a r p i l i h untulc operas i i n t e g r a l , window difersnsidX dan normal difereneial.

Waktu -fcunda (waktu a n a l i s a ) b i s a d i a t u r dengan potensiometer yang dipasang pada bagian muka d a r i k o t a k dengan s u a t u obeng.

Untuk denyut keluaran d i s e d i a k a n 3 buah plug BNC b a g i k e t i g a macara danyut k e l u a r a n .

9

V . SPESIFIKASI

Sesuai dengan TSCA buatan OPTEC tipc 420A, maka spesifikasi alat 7/ang telah dibuat adalah sebagai berikut :

Denynt masukan

jangkau amplitude : 150 mVolt - 10 Volt jangkau lebar pulsa : 200 nS - 14 vS

polaritas : positif •unipolar atau bipolar Impedansi masukan > 1000 Ohm.

Denyut keluaran

denyut positif/hegatif amplitude

lebar (5056) waktu bangkit impedansi keluaran denyut negatdf cepat

amplitude lebar (5056)

impedansi keluaran

+ 5 Volt

500 ns n

10 ns

< 10 Ohm

- 0 , 6 Volt """]/*".

15 ns - 2 Ohm

"LF

E (tegangan aras LLD) : 150 n Volt sampai 10 Volt

• dengan potonsiometer 10 x pu- taran.

A E ( l e t e r iftftftxJi \ £6 lift Volt senpci 10 Volt

11

INT/DIFF

Window/Normal

Delay

Scnraa gerbang masukan (INPUT) dan k a p i dengan plug BNC.

: s a k l a r yang b i s a memilih ope- r a s i i n t e g r e u l / d i f e r e n s i a l . : s a k l a r yang b i s a memilih/ineng-

a t u r a r a s VLB s e c a r a r e l a t i f tcrhadap LLD a t a u s e c a r a t a k g a y u t .

: waktu a n a l i s a (delay) a n t a r a denyut nasukan dan k e l u a r a n a n t a r a 0. 1 - 1.1 s d i a t u r de- ngan potensiometer.

gerbang k e l u a r a n (OUTPUT) d i l e n g -

V I . KES2MHJLAN

Dongan skema yang s a n g a t sederliana dan harga yang s a n g a t imi- r a h (ftp 100.000,-) TSCA yang d i b u a t a d a l a h monenuhi dan d a p a t J - d i s a n - bung dengan - u n i t - u n i t NJM s t a n d a r d . Kcsederhanaan i n i d i c a p a i karena pciaakaian IC. Di dalam IC i n i l a h sebenarnya k e r u y e t a n rangkaian t e l a h disederhaiiakan, sehingga t i d a k p o r l u l a g i mengikuti penyusunan, dengan t r a n s i s t o r s e c a r a k e s e l u r u h a n . Terapan dengan r a n g k a i a n 0RTEC yang ma-

s i h banyak memakai t r a n s i s t o r , disamping mendapat k e s u l i t a n banyak d e - ngan t r a n s i s t o r ( c a r a mendapatkan dengan s p e s i f i k a s i yang sama p e r s i s ) ,

juga k e s t a b i l a n d a r i h a s i l sevaktu merangkai. Untuk pembuatan p r o t o - t i p e s o l a n j u t n y a , penggunaan I £ dipandang d a r i sudut i n i mempunyai prospek yang cukup b a i k ,

Harapan p e n u l i s semoga a l a t t e r s e b u t d a p a t digunakan bersama dengan p e r a l a t a n e l e k t r o n i k a n u l d i r yang l a i n dalam s u a t u cksperdxnen d i kemudian h a r i .

V I I , PENUTUP

Penbuatan a l a t d i a t a s d i k e r j a k a n dalam rangka k e r j a sama Batan-Bagian F i s i k a FIPA-U©i dalam wadah Proyek Nuffic VUA-9/UG4.

Pada kesempatan i n i kauri. Ticapkan teriraa k a s i l i yang s e t u l u s - t u l u s n y a kepada :

1. Pimpinan Pus l i t Game - Batan, Bagian F i s i k a FIPA-JJGM dan Pimpinan Proyek Nuffic VUA-9/UGM a t a s kcsempatan dan f a s i l i t a s yang t e r s e d i a , 2. Br.G.H.Dulfer dan D r . E . Z i j p s e b a g a i konsultan yang memberrDcan bim-

bingan, d i s k u s i s e r t a s a r a n - s a r a n yang menarik.

3 . Mr.F.A.Mul, pdmpinan beiigkel Proyek Nuffic WA-9/UGM a t a s t e r s e d i a - nya f a s i l i t a s bengkel.

13

" m i . DAFT.AR FUSTAKA

1. Gilbert M.Gottlied, ^ttNuclear Instruments & Methods'j ll¹* (197*0 193.

2. Griec Manual :

a) 42OA Timing Single Channel Analyzer b) 416A. Gate and Delay Generator

3 . Signctics, ^Digital Bipolar Circuits", 8000 s e r i e s 5U/7U s e r i e s .