Генераторы импульсов: Генераторы импульсов – Эко-тест Холдинг

Содержание

Генераторы импульсов (контроллеры) для электропастуха

Генераторы высоковольтных импульсов (контроллеры) для электропастуха

Основные правила по выбору генератора ОЛЛИ

Если есть возможность, всегда выбирайте геннератор (контроллер) с питанием от сети – это наиболее экономичный вариант.

1.Выберите тип электроизгороди OLLI – Временная или стационарная2.Какова основная задача электроизгороди OLLI – Каких животных Вы планируете содержать в электроизгороди?– Какова цель построения электроизгороди: содержание животных в изгороди или защита территории от диких животных?3.Определитесь с длиной ограждения– Выбор модели и мощности генератора зависит от длины ограждения4.Проверьте тип почвы и объем растительности – Сухая, песчаная, каменистая, почва?– Количество растительности, окружающей электроизгородь?

Генераторы импульсов (контроллеры) для электропастуха

Мощный пастух необходим, когда:

– Идет выпас животных с длинной шерстью

– Нижний уровень ограждения расположен слишком низко (риск: трава может касаться ограждения и вызывать утечки электричества)

– Изгородь большой протяженности

– В стаде есть самцы

Какую электроизгородь стоит купить в 2019 году?

Для тех, кто уже знаком с защитными системами финского бренда Olli, это – уже не вопрос. На сегодняшний день торговая марка заслуженно является ведущим производителем продукции для фермеров в мире. Вот почему, если вы собираетесь электроизгородь купить и быть уверенными в ее стопроцентной надежности, выбирать следует оборудование только этой компании.

Электронный пастух. Каким он должен быть?

Итак, каким же требованиям должна отвечать качественная современная электроизгородь? Идеальная система защиты:

обеспечит вашему скоту комфортные условия выпаса на участках с самой сочной растительностью;
не позволит диким животным, а главное хищникам, проникнуть на огороженное пастбище;
легко собирается и устанавливается, а также переносится на новое место, если это потребуется.

Кроме того безупречно сконструированный электропастух, купить который вы в любой момент можете через интернет-магазин нашей компании, никогда не допустит, чтобы у вас возникли проблемы из-за того, что ваши животные:

вышли на дорогу и стали причиной аварии;
забрались на сельскохозяйственные угодья;
разбежались в неизвестном направлении.

Один раз потратившись на электроизгородь, а цена у нас подойдет даже начинающему скотоводу, не имеющему серьезного бюджета, вы:

освобождаете массу свободного времени;
сокращаете статью расходов, идущих на содержание штата пастухов;
получаете возможность быстро перемещать стада туда, куда нужно.

Высококачественная электроизгородь для КРС, птицы, овец, коз, кроликов и других животных, разведением которых вы занимаетесь, принесет вашему бизнесу только пользу и станет выгодным капиталовложением. Под маркой Olli выпускаются самые разнообразные модели, и каждая из них оптимально подходит для тех либо иных условий:

модели защитных систем с аккумуляторными генераторами обеспечат вам максимальную мобильность;
ограды, оснащенные солнечными батареями, позволят оборудовать пастбища даже на наиболее труднодоступных участках ваших земель;
периметры со стационарными генераторами – прекрасный способ организовать выгул на свежем воздухе непосредственно на ферме.

Обращайтесь к нам. Мы предложим самый лучший электропастух, и цена модели вас непременно утроит. Марка Olli – это гарантия вашего спокойствия и прекрасного состояния ваших животных!

Генератор пикосекундных импульсов · ИПА РАН

В ИПА РАН совместно с ООО «Тримм» разработан и изготовлен комплект генераторов пикосекундных импульсов (ГПИ) с длительностью импульса 50 пс и 25 пс, поддерживающие работу совместно с блоком измерения фазовых задержек терминала MARK IV. Решена задача обеспечения термостатирования генераторов пикосекундных импульсов на уровне 0,1° С, что обеспечивает требуемую стабильность выходных импульсов генератора (флуктуация фронта импульса не превышает 1,5 пс).

Обеспечивает контроль, с мм точностью, фазовой стабильности приемной системы РСДБ-комплекса и групповой задержки принимаемого сигнала при прохождении через приемную систему.

Система использует сигнал 5 МГц от водородного стандарта частоты для получения коротких по длительности калибровочных импульсов с частотой повторения 1 МГц. Они обеспечивают серию калибровочных линий с известной фазой. Импульсы подаются через направленный ответвитель во входной тракт приемника, проходят через весь сквозной радиоприемный тракт и выделяются на выходах видеоконверторов системы регистрации РСДБ наблюдений.

Блок-схема системы фазовой калибровки РСДБ радиотелескопа

Часть сигнала 5МГц, используемого для генерации калибровочных импульсов, возвращается вдоль того же кабеля и его фаза сравнивается с посылаемым сигналом, что позволяет определить фазовую задержку (с мм точностью) в кабеле, питающем генератор пикосекундных импульсов

Технические характеристики

	ТМГ050001В	ТМГ025001В
длительность выходного импульса	50,0 πc	25,0 πc
амплитуда выходного импульса	1,0 В	1,0 В
частота повторения выходного импульса	1,0 МГц	1,0 МГц
флуктуация переднего фронта выходного импульса	1,5 πc	1,5 πc
флуктуация заднего фронта выходного импульса	1,5 πc	1,5 πc
фазовый дрейф выходного импульса	5,0 πc/C	5,0 πc/C

Внутреннее устройство ГПИ

Блок схема ГПИ

ГПИ состоит из преобразователя-адаптера, генератора импульсов пикосекундной длительности, системы термостатирования и электропитания. Генератор импульсов пикосекундной длительности выполнен на основе диода с накоплением заряда, ДНЗ, и вырабатывает выходные импульсы амплитудой 1 В и длительностью 50 пс с частотой 1 МГц.

Преобразователь-адаптер состоит из модулятора, системы фильтрации и разделения опорных сигналов, схемы выделения запускающего импульса с частотой 1 МГц. От терминала MARK IV на вход ГПИ поступает комбинированный сигнал, состоящий из сигнала опорной частоты 5 МГц, сигнала частоты 5 кГц и постоянного напряжения. Постоянное напряжение используется для включения – выключения выходных импульсов. Часть сигнала 5 МГц модулируется сигналом частоты 5 кГц и посылается обратно по тому же кабелю. Фаза этого сигнала сравнивается с фазой опорного в схеме измерения фазовой задержки терминала MARK IV, что позволяет контролировать электрическую длину кабеля во время РСДБ сеансов.

Осциллограмма выходного импульса ГПИ ТМГ050001В

Спектр выходного импульса ГПИ ТМГ050001В050001В

Комплекты гетеродинов установлены на радиотелескопах комплекса “Квазар-КВО” и обеспечивают стабильную работу приемного комплекса во время радиоинтерферометрических и радиометрических наблюдений.

Схемы простых генераторов импульсов

Генераторы импульсов являются важной составляющей многих радиоэлектронных устройств. Простейший генератор импульсов (мультивибратор) может быть получен из двух-каскадного УНЧ (рис. 6.1). Для этого достаточно соединить вход усилителя с его выходом. Рабочая частота такого генератора определяется значениями R1C1, R3C2 и напряжением питания. На рис. 6.2, 6.3 показаны схемы мультивибраторов, полученные простой перестановкой элементов (деталей) схемы, изображенной на рис. 6.1. Отсюда следует, что одну и ту же простейшую схему можно изобразить различными способами.

Рис. 6.1

Рис. 6.2

Практические примеры использования мультивибратора приведены на рис. 6.4, 6.5.

На рис. 6.4 показана схема генератора, позволяющего плавно перераспределять длительность или яркость свечения светодиодов, включенных в качестве нагрузки в цепи коллекторов. Вращением ручки потенциометра R3 можно управлять соотношением длительностей свечения светодиодов левой и правой ветвей. Если увеличить емкость конденсаторов С1 и С2, частота генерации понизится, светодиоды начнут мигать. При уменьшении емкости этих конденсаторов частота генерации возрастает, мелькание светодиодов сольется в сплошное свечение, яркость которого будет зависеть от положения ручки потенциометра R3. На основе подобного схемного решения могут быть собраны разнообразные полезные конструкции, например, регулятор яркости светодиодного фонарика; игрушка с мигающими глазами; устройство плавного изменения спектрального состава источника излучения (разноцветные светодиоды или миниатюрные лампочки и светосуммирую-щий экран).

Рис. 6.3

Рис. 6.4

Генератор переменной частоты (рис. 6.5) конструкции В. Цибульского позволяет получать плавно изменяющееся со временем по частоте звучание [Р 5/85-54]. При включении генератора его частота возрастает с 300 до 3000 Гц за 6 сек (при емкости конденсатора СЗ 500 мкФ). Изменение емкости этого конденсатора в ту или иную сторону ускоряет или, напротив, замедляет скорость изменения частоты. Плавно изменять эту скорость можно и переменным сопротивлением R6. Для того чтобы этот генератор мог выполнять роль сирены, или быть использованным в качестве генератора качающейся частоты, можно предусмотреть схему принудительного периодического разряда конденсатора СЗ. Такие эксперименты можно рекомендовать для самостоятельного расширения познаний в области импульсной техники.

Рис. 6.5

Рис. 6.6

Управляемый генератор прямоугольных импульсов показан на рис. 6.6 [Р 10/76-60]. Генератор также представляет собой двухкаскадный усилитель, охваченный положительной обратной связью. Для упрощения схемы генератора достаточно соединить эмиттеры транзисторов конденсатором. Емкость этого конденсатора определяет рабочую частоту генерации. В данной схеме для управления частотой генерации в качестве управляемой напряжением емкости использован варикап. Увеличение запирающего напряжения на варикапе приводит к уменьшению его емкости. Соответственно, как показано на рис. 6.7, возрастает рабочая частота генерации.

Рис. 6.7

Варикап, в порядке эксперимента и изучения принципа работы этого полупроводникового прибора, можно заменить простым диодом. При этом следует учитывать, что германиевые точечные диоды (например, Д9) имеют очень малую начальную емкость (порядка нескольких пФ), и, соответственно, обеспечивают небольшое изменение этой емкости от величины приложенного напряжения. Кремниевые диоды, особенно силовые, рассчитанные на большой ток, а также стабилитроны, имеют начальную емкость 100… 1000 пФ, поэтому зачастую могут быть использованы вместо варикапов. В качестве варикапов можно применить и р-n переходы транзисторов, см. также главу 2.

Для контроля работы сигнал с генератора (рис. 6.6) можно подать на вход частотометра и проверить границы перестройки генератора при изменении величины управляющего напряжения, а также при смене варикапа или его аналога. Рекомендуется полученные результаты (значения управляющего напряжения и частоту генерации) при использовании разного вида варикапов занести в таблицу и отобразить на графике (см., например, рис. 6.7). Отметим, что стабильность генераторов на RC-элементах невысока.

Рис. 6.8

Рис. 6.9

На рис. 6.8, 6.9 показаны типовые схемы генераторов световых и звуковых импульсов, выполненные на транзисторах различного типа проводимости. Генераторы работоспособны в широком диапазоне питающих напряжений. Первый из них вырабатывает короткие вспышки света частотой единицы Гц, второй — импульсы звуковой частоты. Соответственно, первый генератор может быть использован в качестве маячка, светового метронома, второй — в качестве звукового генератора, частота колебаний которого зависит от положения ручки потенциометра R1. Эти генераторы можно объединить в единое целое. Для этого достаточно один из генераторов включить в качестве нагрузки другого, либо параллельно ей. Например, вместо цепочки из светодиода HL1, R2 или параллельно ей (рис. 6.8) можно включить генератор по схеме на рис. 6.9. В итоге получится устройство периодической звуковой или светозвуковой сигнализации.

Генератор импульсов (рис. 6.10), выполненный на составном транзисторе (п-р-п и р-п-р), не содержит конденсаторов (в качестве частотозадающего конденсатора использован пьезокерамиче-ский излучатель BF1). Генератор работает при напряжении от 1 до 10 Б и потребляет ток от 0,4 до 5 мА. Для повышения громкости звучания пьезокерамического излучателя его настраивают на резонансную частоту подбором резистора R1.

Рис. 6.10

Рис. 6.11

На рис. 6.11 показан достаточно оригинальный генератор релаксационных колебаний, выполненный на биполярном лавинном транзисторе.

Генератор содержит в качестве активного элемента транзистор микросхемы К101КТ1А с инверсным включением в режиме с «оборванной» базой. Лавинный транзистор может быть заменен его аналогом (см. рис. 2.1).

Устройства (рис. 6.11) часто используют для преобразования измеряемого параметра (интенсивности светового потока, температуры, давления, влажности и т.д.) в частоту при помощи резистивных или емкостных датчиков.

При работе генератора конденсатор, подключенный параллельно активному элементу, заряжается от источника питания через резистор. Когда напряжение на конденсаторе достигает напряжения пробоя активного элемента (лавинного транзистора, динистора или т.п. элемента), происходит разряд конденсатора на сопротивление нагрузки, после чего процесс повторяется с частотой, определяемой постоянной RC-цепи. Резистор R1 ограничивает максимальный ток через транзистор, препятствуя его тепловому пробою. Времязадающая цепь генератора (R1C1) определяет рабочую область частот генерации. В качестве индикатора звуковых колебаний при качественном контроле работы генератора используют головные телефоны. Для количественной оценки частоты к выходу генератора может быть подключен частотомер или счетчик импульсов.

Устройство работоспособно в широком интервале изменения параметров: R1 от 10 до 100 кОм (и даже до 10 МОм), С1 — от 100 пФ до 1000 мкФ, напряжения питания от 8 до 300 В. Потребляемый устройством ток обычно не превышает одного мА. Возможна работа генератора в ждущем режиме: при замыкании базы транзистора на землю (общую шину) генерация срывается. Преобразователь-генератор (рис. 6.11) может быть использован и в режиме сенсорного ключа, простейшего Rx-и Сх-метра, перестраиваемого широкодиапазонного генератора импульсов и т.д.

Генераторы импульсов (рис. 6.12, 6.13) также выполнены на лавинных транзисторах микросхемы К101КТ1 типа п-р-п или К162КТ1 типа р-п-р, динисторах, или их аналогах (см. рис. 2.1). Генераторы работают при напряжении питания выше 9 Б и вырабатывают напряжение треугольной формы. Выходной сигнал снимается с одного из выводов конденсатора. Входное сопротивление следующего за генератором каскада (сопротивление нагрузки) должно в десятки раз превышать величину сопротивления R1 (или R2). Низкоомную нагрузку (до 1 кОм) можно включать в коллекторную цепь одного из транзисторов генератора.

Рис. 6.12

Рис. 6.13

Рис. 6.14

Довольно простые и часто встречающиеся на практике генераторы импульсов (блокинг-генераторы) с использованием индуктивной обратной связи показаны на рис. 6.14 [А. с. СССР 728214], 6.15 и 6.16. Такие генераторы обычно работоспособны в широком диапазоне изменения напряжения питания. При сборке блокинг-генераторов необходимо соблюдать фазировку выводов: при неправильном подключении «полярности» обмотки генератор не заработает.

Рис. 6.15

Рис. 6.16

Подобные генераторы можно использовать при проверке трансформаторов на наличие межвитковых замыканий (см. главу 32): никаким иным методом такие дефекты не могут быть выявлены.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год

Генераторы ВЧ, НЧ, шума, импульсов и сигналов

Генераторы импульсов или сигналов (синусоидальных, прямоугольных импульсов, телесигналов и пр.) – это устройства для приема и преобразования электрических или иных сигналов с заданными характеристиками (энергетическими, статистическими, формой и пр.). Они используются для измерений и преобразований сигналов в самых разных отраслях.

Такое устройство обычно состоит из источника (кварцевого генератора или другого устройства с самовозбуждением) и формирователя (электрической цепи с цифровым частотным синтезом).

Генераторы сигналов обычно используются для проектирования, устранения неполадок, тестирования, ремонта электроакустических и электронных устройств.

Аналоговые генераторы сигналов (шума, ВЧ, НЧ)

Позволяют настроить выходную частоту на всем диапазоне. Также многие модели таких генераторов предлагают в качестве стандартного оборудования или дополнительной опции к базовому комплекту разные типы аналоговой модуляции. Эта опция может включать ЧМ, АМ, ФМ, импульсную модуляцию.

У данных генераторов есть и другая общая черта – встроенный аттенюатор для варьирования мощности сигнала. В зависимости от модели и производителя выходная мощность сигнала может колебаться в пределах от -135 до +30 дБм. При покупке желательно выбирать аналоговый генератор с широким диапазоном мощности, так он позволит подключаться к устройствам с разными показателями мощности.

Цифровые генераторы сигналов (шума, ВЧ, НЧ)

Испытание цифровых систем связи традиционными аналоговыми генераторами осуществлять невозможно. Для этих целей используются векторные (цифровые) генераторы сигналов. Такие устройства позволяют формировать сигналы, основанные на четко определенных стандартах отраслей, что удобно для работы с большинством современных коммерческих связных систем.

Виды генераторов сигналов

Классификация по форме исходящего сигнала: прямоугольных импульсов, синусоидальных сигналов, сигналов произвольной формы, шума, функциональные, сигналов звуковой частоты, телевизионных сигналов и пр.
Классификация по частотному диапазону: НЧ (низкочастотных) сигналов, ВЧ (высокочастотных) сигналов.
Классификация по принципу работы: LC- и RC, стабилизированные кварцевым резонатором, аналоговые, цифровые и др.

Где купить и как заказать?

Генераторы шума, а также низкочастотных (НЧ), высокочастотных (ВЧ) импульсов сигналов − широкий ассортимент этого радиоизмерительного оборудования Вы можете купить по привлекательным ценам в нашем магазине. Большой выбор позволит Вам найти и приобрести модель по потребностям и возможностям без каких-либо трудностей. Мы гарантируем поставки оборудования напрямую от производителей со всей необходимой комплектацией и документацией (включая официальную гарантию). Также в нашем магазине функционирует центр, в котором выполняется гарантийное и сервисное обслуживание всего оборудования.

Ученые создали генератор квантовых импульсов из кристалла алмаза

https://ria.ru/20210119/kvanty-1593658056.html

Ученые создали генератор квантовых импульсов из кристалла алмаза

Австралийские физики создали устройство генерации гарантированных случайных ключей, необходимое для реализации полностью защищенной квантовой связи. Основу… РИА Новости, 19.01.2021

2021-01-19T12:54

наука

физика

австралия

технологии

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn21.img.ria.ru/images/152348/30/1523483043_0:132:1280:852_1920x0_80_0_0_6017e3414fb0842700d37ddafb3ca6ed.jpg

МОСКВА, 19 янв — РИА Новости. Австралийские физики создали устройство генерации гарантированных случайных ключей, необходимое для реализации полностью защищенной квантовой связи. Основу устройства составляет алмазный лазер, вырабатывающий закодированные световые импульсы, поведение которых невозможно предсказать. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Express.Для защиты связи и кодирования информации в критически важных отраслях, таких как банковское дело, финансы или оборона, криптографы и эксперты по цифровой безопасности используют генераторы случайных чисел.Но проблема заключается в том, что большинство событий, которые принято считать случайными, например, подбрасывание монеты или вращение колеса рулетки, только кажутся случайными до тех пор, пока не хватает информации для предсказания результата. С другой стороны, законы физики гарантируют, что квантовые процессы — действительно случайны. Информация в них возникает только в момент самого события. Используя идею подлинной случайности, заложенную в основе квантовой физики, австралийские ученые из Исследовательского центра фотоники Университета Маккуори разработали алмазную лазерную систему, в которой каждый генерируемый импульс лазерного света имеет свое направление поляризации, определяемое квантовым движением атомов углерода в решетке алмаза. Случайные поляризации часто используют для распространения закодированных паролей и ключей, но обычно их получают в два этапа: сама случайность берется из внешнего источника, например, времени события радиоактивного распада, и затем отражается на поляризации лазера. Новое устройство исключает необходимость двух этапов, так как случайность генерируется самим лазером. Это упрощает инфраструктуру связи и повышает ее безопасность.В своем исследовании авторы показывают, что алмаз, когда он настроен как лазер, способен генерировать случайное состояние поляризации непосредственно из так называемого квантового движения “нулевой точки” атомов углерода в решетке алмаза. Это движение возникает из-за квантовых колебаний атомной решетки, которые по своей природе случайны и поэтому их невозможно предсказать.Алмаз был выбран учеными по нескольким причинам. Во-первых, кристаллическая решетка алмаза имеет особую симметрию. Атомы углерода расположены в ней так, что каждый новый лазерный импульс встречает новую последовательность атомов. Эта нестабильная последовательность, которую физики называют нулевой точкой, рождает случайную поляризацию.Во-вторых, атомы углерода чрезвычайно тесно связаны между собой, что позволяет квантовому движению нулевой точки преобладать при комнатных температурах. Это огромное преимущество, позволяющее реализовать разработанную технологию в реальных условиях. Чтобы добиться подобного эффекта, другие материалы необходимо охлаждать до криогенных температур. “Это совершенно новый инструмент для создания квантовой случайности, — приводятся в пресс-релизе Университета Маккуори слова ведущего исследователя проекта доктора Дугласа Литтла (Douglas Little). — Мы надеемся, что этот тип устройства предоставит конечным пользователям в таких областях, как шифрование и квантовое моделирование, новую возможность для упрощения и улучшения технологий”.Авторы отмечают, что степень случайности в созданном ими лазере может быть изменена путем настройки ориентации алмаза. В будущем это позволит изучить переход от квантовой случайности к классическому детерминизму.

https://ria.ru/20210114/kvanty-1593103680.html

https://ria.ru/20201224/kvanty-1590773732.html

австралия

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn21.img.ria.ru/images/152348/30/1523483043_0:12:1280:972_1920x0_80_0_0_30877b0a30080c0bcd91eb176f1487f2.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

физика, австралия, технологии

МОСКВА, 19 янв — РИА Новости. Австралийские физики создали устройство генерации гарантированных случайных ключей, необходимое для реализации полностью защищенной квантовой связи. Основу устройства составляет алмазный лазер, вырабатывающий закодированные световые импульсы, поведение которых невозможно предсказать. Результаты исследования опубликованы в журнале Optics Express.

Для защиты связи и кодирования информации в критически важных отраслях, таких как банковское дело, финансы или оборона, криптографы и эксперты по цифровой безопасности используют генераторы случайных чисел.

Но проблема заключается в том, что большинство событий, которые принято считать случайными, например, подбрасывание монеты или вращение колеса рулетки, только кажутся случайными до тех пор, пока не хватает информации для предсказания результата. С другой стороны, законы физики гарантируют, что квантовые процессы — действительно случайны. Информация в них возникает только в момент самого события.

Используя идею подлинной случайности, заложенную в основе квантовой физики, австралийские ученые из Исследовательского центра фотоники Университета Маккуори разработали алмазную лазерную систему, в которой каждый генерируемый импульс лазерного света имеет свое направление поляризации, определяемое квантовым движением атомов углерода в решетке алмаза.

Случайные поляризации часто используют для распространения закодированных паролей и ключей, но обычно их получают в два этапа: сама случайность берется из внешнего источника, например, времени события радиоактивного распада, и затем отражается на поляризации лазера.

14 января, 22:00НаукаОбнаружено новое состояние вещества в квантовом газе

Новое устройство исключает необходимость двух этапов, так как случайность генерируется самим лазером. Это упрощает инфраструктуру связи и повышает ее безопасность.

В своем исследовании авторы показывают, что алмаз, когда он настроен как лазер, способен генерировать случайное состояние поляризации непосредственно из так называемого квантового движения “нулевой точки” атомов углерода в решетке алмаза. Это движение возникает из-за квантовых колебаний атомной решетки, которые по своей природе случайны и поэтому их невозможно предсказать.

Алмаз был выбран учеными по нескольким причинам. Во-первых, кристаллическая решетка алмаза имеет особую симметрию. Атомы углерода расположены в ней так, что каждый новый лазерный импульс встречает новую последовательность атомов. Эта нестабильная последовательность, которую физики называют нулевой точкой, рождает случайную поляризацию.

Во-вторых, атомы углерода чрезвычайно тесно связаны между собой, что позволяет квантовому движению нулевой точки преобладать при комнатных температурах. Это огромное преимущество, позволяющее реализовать разработанную технологию в реальных условиях. Чтобы добиться подобного эффекта, другие материалы необходимо охлаждать до криогенных температур.

“Это совершенно новый инструмент для создания квантовой случайности, — приводятся в пресс-релизе Университета Маккуори слова ведущего исследователя проекта доктора Дугласа Литтла (Douglas Little). — Мы надеемся, что этот тип устройства предоставит конечным пользователям в таких областях, как шифрование и квантовое моделирование, новую возможность для упрощения и улучшения технологий”.

Авторы отмечают, что степень случайности в созданном ими лазере может быть изменена путем настройки ориентации алмаза. В будущем это позволит изучить переход от квантовой случайности к классическому детерминизму.

24 декабря 2020, 16:00НаукаФизики вывели формулы для описания процессов в квантовых точках

Госреестр 5269-12: Генераторы импульсов Г5-56

Применение

Генераторы импульсов Г5-56 (далее по тексту – генераторы) предназначены для воспроизведения импульсных сигналов с широким диапазоном изменения периода повторения, длительности импульсов и временного сдвига.

Подробное описание

Конструктивно генератор выполнен в виде моноблока в корпусе «Надел-75 А» и состоит из формирователя временных параметров и двух формирователей параметров основных импульсов.

Принцип действия генераторов основан на формировании импульсных сигналов с различными значениями периода повторения, длительности, временного сдвига и амплитуды импульсов посредством формирователя параметров основных импульсов и формирователя временных интервалов.

В формирователе временных параметров осуществляется выбор режима по запуску, формирование тактовых импульсов, формирование синхроимпульса, формирование временного сдвига, а также переключение в режим парных импульсов.

В формирователе параметров основных импульсов производится формирование длительности импульса, регулировка амплитуды, переключение полярности основных импульсов.

Внешний вид генератора и место наклеек приведены на рисунке 1.

Схема пломбировки от несанкционированного доступа приведена на рисунке 2.

Метрологические и технические характеристики генераторов приведены в таблице 1. Таблица 1

Наименование характеристики	Значение характеристики
Диапазон установки длительности основных импульсов, нс	от 10 до 1 • 109
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки длительности основных импульсов, нс: – в диапазоне от 10 до 100 нс – в диапазоне от 100 до 1 • 109 нс	± (0,1т+10) ± (0,1т+3), где т – установленная длительность, нс
Диапазон установки амплитуды основных импульсов, В	от 0,1 до 10
Пределы допускаемой относительной погрешности установки амплитуды основных импульсов на внешней нагрузке (50±1) Ом, %: – в диапазоне от 0,1 до 1 В – в диапазоне от 1 до 10 В	± 15 ± 10
Диапазон установки периода повторения основных импульсов при внутреннем запуске, мкс	от 0,1 до 1 • 106
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки периода повторения основных импульсов, %	± 10
Диапазон установки временного сдвига между основным импульсом и синхроимпульсом, нс	от 10 до 1 • 109
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки временного сдвига между основным импульсом и синхроимпульсом, нс: – в диапазоне от 10 до 100 нс – в диапазоне от 100 до 1 • 109 нс	± (0,1 •D + 20) ± (0,1 •D + 3),

Наименование характеристики	Значение характеристики
	где D – установленный временной сдвиг, нс
Диапазон установки временного сдвига второго импульса пары относительно первого Du при Dn=0,5T и менее (где T – период повторения пары импульсов), мкс	от 0,1 до 1 • 106
Пределы допускаемой абсолютной погрешности установки временного сдвига второго импульса пары относительно первого, %	± (0,1 • Dii + 3)
Длительность фронта и среза основных импульсов, нс, не более	10
Выбросы на вершине основного импульса и в паузе, %, не более: – для амплитуд от 0,1 до 1 В – для амплитуд от 1 до 10 В	10 5
Неравномерность вершины основного импульса и исходного уровня в паузе, %, не более	5
Напряжение питания от сети переменного тока, В: – частотой (50+0,5) Гц – частотой (400±12) Гц	220 ± 22 220 ± 11
Потребляемая мощность, ВА, не более	200
Габаритные размеры (длинахвысотахширина), мм, не более	480x160x475
Масса, кг, не более	20
Рабочие условия эксплуатации: – температура окружающего воздуха, °С – относительная влажность при температуре 30 °С, % – атмосферное давление, мм рт.ст.	от 5 до 40 до 95 750±30

Утвержденный тип

Знак утверждения типа средства измерений наносится на переднюю панель генератора методом шелкографии и типографским способом на титульный лист формуляра.

Комплект

Комплект поставки включает:

– генератор импульсов Г5-56 – 1 шт.;

– комплект ЗИП – 1 шт.;

– комплект эксплуатационной документации – 1 шт.

Информация о поверке

осуществаляется в соответствии с разделом 13 «Поверка изделия» технического описания и инструкции по эксплуатации ЕХ3.269.076 ТО, согласованного начальником ГЦИ СИ «Воен-тест» 32 ГНИИИ МО РФ в 2003 г.

Основные средства поверки:

– осциллограф универсальный С1-65А (регистрационный номер 5334-76), диапазон установки коэффициентов развертки от 0,01 мкс/дел до 50 мс/дел, диапазон установки коэффициентов отклонения от 0,1 до 5 В/см, пределы допускаемой относительной погрешности установки коэффициентов отклонения ± 5 %;

– осциллограф стробоскопический С7-12 (регистрационный номер 4057-74), время нарастания переходной характеристики 3,5 нс, диапазон установки коэффициентов отклонения от 5 до 200 мВ/дел пределы допускаемой относительной погрешности установки коэффициентов отклонения 5 %;

– частотомер электронно-счетный Ч3-54, диапазон измеряемых частот от 0,1 Гц до 10 МГц, диапазон измеряемых интервалов времени от 0,1 мкс до 10 с, пределы допускаемой относительной погрешности измерений частоты ±0,01%;

– вольтметр универсальный цифровой В7-34А (регистрационный номер 7982-80), диапазон измерений напряжений от 0,01 до 10 В, пределы допускаемой относительной погрешности измерений напряжения ± 0,1 %, диапазон установки сопротивлений от 0,1 до 1000 кОм, пределы допускаемой относительной погрешности измерений сопротивления ± 0,06 %;

– измеритель временных интервалов И2-26 (регистрационный номер 5343-76), диапазон измерений временных интервалов от 10 нс до 10 мс, пределы допускаемой относительной погрешности измерений временных интервалов ± (5 10 т + 0,8 нс), где т – измеряемый интервал;

– осциллограф универсальный С1-108 (регистрационный номер 7866-80), диапазон измерений напряжения от 20 мВ до 10 В, пределы допускаемой относительной погрешности измерений напряжения ± 2%.

Методы измерений

Генератор импульсов Г5-56. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЕХ3.269.076 ТО.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к генераторам импульсов Г5-56

ГОСТ 22261-94. «Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия».

ЕХ3.269.076 ТУ. «Генератор импульсов Г5-56. Технические условия».

Генератор импульсов АКИП-3301 – цена, отзывы, характеристики, фото

Генератор импульсов АКИП-3301 применяется для генерации импульсов прямоугольной формы. Прибор используется для экспериментальных исследований и образовательных приложений, в лабораторном тестировании, электронном моделировании, техническом дизайне, отладке и ремонте РЭА. Принцип действия основан на технологии прямого цифрового синтеза. Частота формируемых импульсов напряжения на выходе генератора синхронизирована с частотой внутреннего или внешнего опорного генератора. Прибор выполнен в виде компактного моноблока, на передней панели которого расположены органы управления и дисплей.

Напряжение питания, В 220
Поверка нет
Внесен в госреестр да
Вес, кг 3
Габариты, мм 254х103х384

Наша компания не проводит поверку измерительного инструмента. Но вы можете обратиться в специальную метрологическую службу, у которой есть лицензия на эту услугу.

Комплектация *

Генератор АКИП-3301 – 1 шт.
Шнур питания – 1 шт.
Соединительный кабель – 2 шт.

Параметры упакованного товара

Единица товара: Штука
Вес, кг: 8,00

Длина, мм: 200
Ширина, мм: 200
Высота, мм: 300

Преимущества

Высокая точность установки временных параметров 5×10-5
Режим одиночных и парных импульсов, регулируемая задержка между основным и синхроимпульсом
Для двух каналов – независимая регулировка параметров
Диапазон частот от 0,1 мГц до 50 МГц
Выход до 5 В на нагрузке 50 Ом
Регулировка смещения (± 5 В)
Вход внешней опорной частоты
Индикатор VFD 40 символов

Произведено

Россия — родина бренда
Китай — страна производства*
Информация о производителе

* Производитель оставляет за собой право без уведомления дилера менять характеристики, внешний вид, комплектацию товара и место его производства.

Указанная информация не является публичной офертой

На данный момент для этого товара нет расходных материалов

Сервис от ВсеИнструменты.ру

Мы предлагаем уникальный сервис по обмену, возврату и ремонту товара!

Обратиться по обмену, возврату или сдать инструмент в ремонт вы можете в любом магазине или ПВЗ ВсеИнструменты.ру.

Гарантия производителя

Гарантия производителя 1 год

Генератор импульсов

»Электроника

– основные сведения о генераторах импульсов: что это такое; как они работают; как их можно использовать.

Генераторы сигналов включают:
Основы генератора сигналов

Типы генераторов сигналов: Основы генератора радиочастотных сигналов Генератор сигналов произвольной формы Генератор функций Генератор импульсов

Генераторы импульсов – это элементы электронного испытательного оборудования, которые используются для генерации импульсов – обычно прямоугольных импульсов.

Эти генераторы импульсов используются для самых разных приложений, но чаще всего в качестве оборудования для стендовых испытаний при разработке логических схем различных форм.

Генераторы импульсов могут использоваться для генерации импульсов, которые могут стимулировать логическую схему.

Для того, чтобы обеспечить правильные типы импульсов, требуется значительная степень регулировки импульсов с точки зрения длины, задержки, частоты повторения и т.п.

Многие функции генератора импульсов аналогичны функциям генератора функций или генератора сигналов произвольной формы.В результате многие функциональные генераторы сигналов или генераторы сигналов произвольной формы включают возможности функциональных генераторов, что делает их универсальными измерительными приборами.

Основы генератора импульсов

Генераторы импульсов используются для генерации импульсов для использования в различных электронных устройствах. Обычно генераторы импульсов предоставляют ряд функций и возможностей:

Генерация прямоугольных волн Как следует из названия, генератор импульсов разработан для генерации импульсов прямоугольной формы, часто способных управлять логическими схемами, хотя они не обязательно ограничиваются только этим типом приложений.
Ширина импульса: Для получения различных форм сигналов ширину импульса можно изменять.
Частота повторения: Частота повторения является ключевым параметром. При использовании в режиме «свободного хода» частота повторения может варьироваться.
Импульсный триггер: Используя внешний сигнал, можно запустить генератор импульсов. Импульсный запуск обычно может происходить либо по отрицательному, либо по положительному фронту с помощью переключателя выбора.
Задержка импульса: Когда запускается импульс, нормально иметь возможность выбрать задержку для импульса от генератора импульсов. Эта задержка регулируется.
Амплитуда импульса: Хотя амплитуда импульса обычно требуется для управления логическими схемами, амплитуда обычно регулируется. По крайней мере, этого не требуется, потому что сегодня используется много стандартных логических уровней.
Время нарастания и спада импульса: Для некоторых приложений может потребоваться возможность регулировки времени нарастания и спада логических выходов.Эта возможность доступна на многих генераторах импульсов.

Генераторы импульсов могут использовать либо цифровые, либо аналоговые методы, либо их комбинацию. Такие элементы, как запуск и генерация импульсов, почти наверняка будут использовать цифровую технологию, но такие аспекты, как управление временем нарастания и спада в генераторе импульсов, вероятно, будут использовать аналоговые методы.

Генератор импульсов TTL

Часто для создания логических выходов TTL требуются генераторы импульсов. Эти генераторы могут называться генераторами импульсов TTL.Их выходные уровни будут соответствовать стандартным уровням TTL 0 и 5 В.

Хотя уровни TTL широко используются, и существует много различных семейств схем TTL, которые использовались, включая стандартный TTL, маломощный, маломощный Schottky и многие другие версии TTL. Однако были приняты стандартные определения уровней TTL.

TTL “Определение”	Низкий (вольт)	Высокое (Вольт)
Определение входного сигнала TTL	0-0.8	2,2 – 5
Часто пределы TTL ограничиваются более узким пределом для повышения устойчивости и т. Д.	0–0,4	2,6 – 5

Для элемента испытательного оборудования, такого как генератор импульсов TTL, должны быть приняты более узкие пределы TTL.

Генераторы многоканальных импульсов

Некоторые из более поздних генераторов импульсов называются многоканальными генераторами импульсов. Эти многоканальные генераторы импульсов могут создавать несколько каналов импульсов с независимой шириной импульса и задержкой, с независимыми выходами и даже независимыми полярностями.

Эти генераторы импульсов часто используются для синхронизации, задержки, стробирования и запуска нескольких устройств, часто по отношению к одному событию. Это означает, что даже несмотря на то, что выходы независимы, все они так или иначе связаны с одним и тем же источником. Это позволяет подключать гораздо более сложные системы из одного источника, хотя и с разными задержками и т. Д.

Также возможно мультиплексировать синхронизацию нескольких каналов на один канал, чтобы запускать или блокировать одно и то же устройство несколько раз.

Другие темы тестирования:
Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG
Вернуться в меню тестирования.. .

Разница между генератором импульсов, генератором сигналов, AFG и AWG

В наши дни существует множество инструментов для генерации электронных сигналов. Они имеют разные имена и предоставляют разные виды выходных данных. Различия между различными инструментами не всегда очевидны, поэтому вот краткое руководство.

Это может выглядеть как прицел, но AFG31000 от Tektronix – это AFG. Экран позволяет пользователям просматривать форму волны без подключения отдельного осциллографа.Среди его функций – триггерный и стробированный режимы,
16 Мб памяти произвольной формы в каждом канале (128 Мбайт опционально), до 256 шагов в режиме последовательности с событиями цикла, перехода и ожидания, переменная частота дискретизации от 1 мкСа / с до 2 Гвыб / сек, минимальная длина сигнала 168 точек с детализацией 1 точка. Генераторы сигналов

выдают на своих выходах синусоидальные сигналы с настраиваемой частотой или амплитудой. Если есть два канала, выходы также могут быть изменены по фазе.Может быть добавленная опция для модуляции сигнала второй более низкой частотой, которая может быть периодической, как звуковой тон, или непериодической, как человеческий голос. Кроме того, в сигнал может быть вставлена вспышка, как цветовая вспышка при телевизионной передаче, или он может качаться между двумя заданными частотами, как это предусмотрено на демонстрационной плате осциллографа Rigol. Сигналы с разверткой идеально подходят для исследования схем, свойства которых меняются в зависимости от частоты, например фильтров и настроенных схем.

Не все они работают одинаково, но многие генераторы сигналов построены на синтезаторе частот, который генерирует синусоидальные волны на точных частотах с точностью до 10 мк / с.Устройство основано на кварцевом генераторе, рубидиевом стандарте частоты или генераторе на основе GPS.

Функциональные генераторы выходят за рамки генераторов сигналов в том, что они позволяют генерировать периодические стандартные функции, такие как синус, квадрат, треугольник, линейное увеличение / уменьшение, постоянный ток и шум. Генераторы произвольных функций (AFG) относятся к генераторам функций, способным генерировать периодическую, определяемую пользователем форму волны.

Генератор сигналов произвольной формы (AWG) отличается от AFG тем, что он более сложен с дополнительными приборами.В двух словах, генераторы AWG могут генерировать определяемую пользователем форму волны любого размера, в отличие от AFG, которая может генерировать только пользовательскую периодическую форму волны. Генераторы сигналов произвольной формы, работающие в режиме сигналов произвольной формы, генерируют только каждую выборку сигнала, хранящуюся в памяти. AWG ограничены в частотной точности, которую они могут реализовать, особенно на высоких частотах.

Возможности различаются у разных производителей, но, как правило, AWG – дорогие инструменты. Из-за своей цифровой природы и наличия нескольких (более двух) каналов некоторые генераторы AWG могут генерировать многофазные синусоидальные волны служебного типа, что полезно при проектировании трехфазного оборудования.Некоторые модели также позволяют пользователям захватывать и сохранять формы сигналов от ряда цифровых осциллографов и от различных источников в реальном времени. Другие модели могут выводить цифровые слова на многобитовый разъем, интегрируя в эти инструменты некоторые функции генератора шаблонов.

Функции и формы сигналов, которые выходят из AFG и AWG, могут считаться шаблонами, но эти инструменты обычно не считаются генераторами шаблонов. Еще во времена аналогового телевидения генераторы шаблонов были инструментами, которые генерировали тестовые шаблоны, используемые для проверки видеочасти телевизионной цепи.Однако сегодня генератор шаблонов – это инструмент, который генерирует определяемый пользователем шаблон цифровых логических сигналов высокого / низкого уровня или импульсов.

Выходной сигнал генератора паттернов от компании National Instrument’s Digilent.

Большинство генераторов цифровых последовательностей содержат несколько каналов. Каждый канал можно индивидуально запрограммировать для генерации желаемой последовательности цифровых сигналов. Запрограммированный сигнал или образец сохраняется в буферной памяти и синхронизируется с заданной пользователем частотой дискретизации. Приложения для генераторов шаблонов варьируются от генерации одноканальной прямоугольной волны до воспроизведения цифровых протоколов, таких как SPI, и многоканальных сложных шаблонов.

Генератор импульсов от Berkeley Nucleonics Corp. Типичное применение – научные эксперименты и оптика.

Наконец, генераторы импульсов производят импульсы с регулируемой скоростью, шириной, амплитудой, полярностью, временем нарастания и затухания с частотами, превышающими гигабитный диапазон. Конечно, импульсы, которые они производят, в основном прямоугольные. Чтобы усложнить ситуацию, генераторы импульсов иногда называют генераторами шаблонов.

Ключевые качества, которые отличают современные генераторы импульсов от других типов приборов, генерирующих прямоугольные волны, – это точность и разрешение.Принимая во внимание, что генераторы AWG имеют ограниченную частотную точность, рассмотрите спецификации универсального генератора импульсов 100 МГц от Berkeley Nucleonics Corp. Базовая модель 6040 фирмы может генерировать импульсы шириной до 3 нс с разрешением 1 нс или пятью цифрами, точность 0,2 %, с джиттером 25 пс или 0,005%. Этот прибор также имеет опции, которые позволяют ему обеспечивать время нарастания импульса 150 пс с минимальной шириной импульса 1 нс.

Генераторы импульсов

| TestEquity

{{vm.products.pagination.totalItemCount}} {{‘Items’.toLowerCase ()}} {{vm.noResults? “Ничего не найдено по запросу”: “результатов по запросу”}}

{{vm.query}} {{vm.noResults? “Не найдено результатов для”: “результатов для”}} {{vm.query}} в {{vm.searchCategory.shortDescription || vm.filterCategory.shortDescription}}

Описание	{{section.nameDisplay}}	Наличие	Прейскурантная цена	ЕД
{{товар.erpNumber}} MFG #: {{product.manufacturerItem}} Моя часть №: {{product.customerName}}	{{vm.attributeValueForSection (раздел, товар)}}		По ценам звоните: (800) 950-3457	{{товар.unitOfMeasureDescription \|\| product.unitOfMeasureDisplay}}

К сожалению, ваш поиск не дал результатов.

К сожалению, товаров не найдено.

Вы достигли максимального количества элементов (6).

Пожалуйста, «сравните» или удалите элементы.

× Вы не можете выбрать более 3 атрибутов.

({{vm.productsToCompare.length}}) {{vm.productsToCompare.length> 1? ‘Items’: ‘Item’}}

Генератор импульсов

Глоссарий Термины | used-line.com

Генератор импульсов

Генератор импульсов – это аппаратное устройство, которое выдает электрический сигнал определенной частоты через равные промежутки времени.Генераторы импульсов используются с различной мощностью для тестирования оборудования и могут выдавать несколько форм волны, чаще всего прямоугольные или синусоидальные волны. Большинство генераторов импульсов имеют элементы управления, которые могут изменять период, ширину, частоту повторения и форму импульсов.

Параметр задержки

Время между двумя сигналами, созданными генератором импульсов. Параметр задержки может быть изменен с целью тестирования различных типов оборудования или для выявления ошибок в системе.

Двойной интервал между импульсами

Опция на некоторых генераторах импульсов, которая позволяет вывод двойных идентичных импульсов с последующим интервалом. Обычно используется для имитации реальных двойных импульсов, которые могут возникать на некотором оборудовании, или для проверки времени восстановления.

Двойная полярность

Настройка на генераторах импульсов, которая позволяет создавать импульсы как положительной, так и отрицательной полярности.Полезно при тестировании различных типов систем.

Рабочий цикл или коэффициент заполнения

Процент времени, в течение которого генератор импульсов выдает сигнал. 50-процентный рабочий цикл будет прямоугольной волной, так как форма волны будет высокой в течение половины времени и равной 0 в течение половины времени, в течение которого генератор импульсов работает. Многие генераторы импульсов имеют переменную скважность.

Полная ширина на половине максимального значения (FWHM)

FWHM используется для обозначения, когда мощность в системе составляет не менее половины максимальной мощности.В отношении генератора импульсов FWHM будет относиться к ширине и затуханию мощности импульсных волн, которые используются для тестирования системы.

Модуляция

Модуляция в генераторах импульсов обычно относится к широтно-импульсной модуляции, настройке генератора, которая позволяет создавать импульсы различной ширины.

Совпадение импульсов

Импульсы считаются совпадающими, если они поступают в одно и то же время или если система принимает значения в пределах заданного диапазона.Полезно при проверке схемы совпадений.

Период импульса

Общее время от момента, когда генератор импульсов начинает генерировать импульс, до момента начала следующего импульса или, когда генерируются двойные импульсы, времени до следующего нового периода импульсов. Не путать с длительностью импульса, то есть временем, в течение которого импульс активен.

Частота следования импульсов

Частота завершения полного периода импульса.Частота следования импульсов часто регулируется или программируется в современных генераторах импульсов.

Разрешение импульса

Разница между заявленным выходом генератора импульсов и его реальным выходом. Низкое число указывает на лучшее разрешение импульса.

Ширина импульса или длительность импульса

Время, в течение которого импульс активен, называется его шириной.Более широкие импульсы могут быть желательны для разных целей. Настройка на многих генераторах импульсов позволяет пользователям изменять генерируемые импульсы, изменяя ширину каждого импульса.

Прямоугольная волна

Тип волны, которая регулярно чередуется между двумя уровнями с 50-процентным рабочим циклом. Большинство генераторов импульсов можно использовать для генерации прямоугольных сигналов с целью тестирования различных типов оборудования.

Шаговый ответ

Реакция системы на ступенчатую функцию, которая вызывает изменение входных данных с нуля на единицу.

Время перехода или время нарастания и время спада

Общее время нарастания и спада каждого импульса, создаваемого генератором импульсов. Например, время перехода идеальной прямоугольной волны будет равно 0, поскольку прямоугольные волны мгновенно чередуются между двумя состояниями.С другой стороны, синусоида всегда будет иметь время перехода больше 0.

Переменная ширина импульса

Для тестирования определенных типов оборудования может потребоваться более широкая или более узкая ширина импульса. Генераторы импульсов с переменной шириной импульса обычно имеют более широкий спектр применения и могут быть более полезными для тестирования сложных систем.

границ | Недорогой программируемый генератор импульсов для физиологии и поведения

Введение

Шаблонные последовательности импульсов напряжения обычно используются в неврологических исследованиях для точного управления изоляторами стимулов (Flaherty and Graybiel, 1994; Bisley et al., 2001; Коэн и Ньюсом, 2004; Histed et al., 2009), источники света для оптогенетических манипуляций (Boyden et al., 2005; Cardin et al., 2009), сенсорные стимулы (Soto-Faraco et al., 2002) и для синхронизации событий между инструментами (Nikolic и др., 2009). Последовательности импульсов также могут быть вызваны определенной экспериментальной непредвиденной ситуацией, обеспечивая обратную связь с обратной связью с малой задержкой (Girardeau et al., 2009; Venkatraman et al., 2009; Berényi et al., 2012; Newman et al., 2013) . Лабораторные инструменты, специализированные для этих целей, коммерчески доступны, например Master 8 (AMPI), PSG-2 (ISSI), Pulsemaster A300 (WPI), BPG-1 (Bak Electronics), StimPulse PGM (FHC Inc.) и Multistim 3800 (A-M Systems). Коммерческие решения получили широкое распространение, однако их стоимость является ограничением в исследовательских и образовательных учреждениях при ограниченном финансировании. В качестве проприетарных инструментов исследователи также не могут добавлять аппаратные или программные функции, которые соответствовали бы их уникальным потребностям: например, для реализации настраиваемого набора правил запуска в микропрограммном обеспечении или для разработки интерфейса для устройства на желаемом языке программирования. Эта гибкость может быть особенно полезной для экспериментального дизайна в системной нейробиологии, где интеграция настраиваемых инструментов часто используется для измерения и контроля поведения (Brunton et al., 2013), собирают нейронные данные (Yamamoto, Wilson, 2008; Karlsson, Frank, 2009) и стимулируют мозг как электрически (O’Doherty et al., 2009), так и оптически (O’Connor et al., 2013).

Чтобы удовлетворить эти потребности, мы разработали Pulse Pal (рис. 1), генератор последовательности импульсов с открытым исходным кодом, который стоит ~ 210 долларов США в виде легко доступных деталей, с основными функциональными возможностями, сопоставимыми с коммерческими стимуляторами.

Рис. 1. Pulse Pal – это программируемый генератор последовательности импульсов.(A) Pulse Pal, вид спереди, иллюстрирующий элементы передней панели. 1: Высококонтрастный OLED-экран позволяет программировать с помощью большого пальца джойстика для автономного использования. 2: Изготовленный на заказ акриловый корпус, вырезанный лазером. 3: Два оптически изолированных цифровых канала запуска. 4: Большой джойстик. 5: Крыло для монтажа в стойку. 6: Индикаторы активности канала загораются, когда напряжение канала не соответствует установленному напряжению покоя (т. Е. Во время импульса). 7. Каждый из четырех аналоговых выходных каналов может быть запрограммирован на независимые последовательности импульсов и связан с любым каналом триггера. (B – E) Пример последовательности импульсов черного цвета, полученных с помощью осциллографа (см. Методы). Кривые напряжения срабатывания показаны красным. (B) Выходной канал Pulse Pal, сконфигурированный для подачи последовательности прямоугольных импульсов 5 В, 100 мкс с интервалами 200 мкс. (C) Последовательность двухфазных импульсов +/- 5 В 100 мкс, стробированных программно для создания пакетов импульсов. Режим канала запуска, установленный на «переключение», прерывает текущую последовательность импульсов в середине пакета, когда приходит второй импульс. (D) Последовательность импульсов 500 мкс с настраиваемыми временем начала и напряжением.Импульсы с последовательным временем начала сливаются, образуя более сложные формы волны (справа). (E) Последовательность последовательных импульсов 100 мкс, чьи напряжения и время начала были сконфигурированы для генерации одного периода синусоидальной волны. Выходной канал использует «режим петли», чтобы повторять синусоидальный сигнал до тех пор, пока не закончится параметрически заданная последовательность импульсов. Режим канала триггера был установлен на режим «импульсный строб», чтобы прервать последовательность импульсов, когда ее напряжение вернется к низкому уровню.

Системное проектирование

Оборудование

Pulse Pal был разработан для сборки на лабораторном стенде для пайки примерно за 1 час с минимальным набором инструментов: паяльником, припоем, миниатюрной отверткой с крестообразным шлицем и метчиком 4–40.Мы предоставляем инструкции по заказу необходимых деталей, сборке устройства и программированию прошивки на вики Pulse Pal. Файлы проектирования оборудования, драйверы, прошивки и программные интерфейсы для устройства в MATLAB, Python и C ++ предоставляются в общедоступном репозитории. Собранное устройство и примеры импульсных последовательностей, демонстрирующие основные характеристики, показаны на рисунке 1.

Основные схемы запуска и стимуляции

Pulse Pal для одного триггерного и аналогового выходного канала показаны на рисунке 2.Pulse Pal передает входящие логические сигналы триггера через микросхему оптопары для защиты входных контактов микроконтроллера и уменьшения возможности возникновения контуров заземления. Затем триггерные сигналы считываются микроконтроллером ARM Cortex M3 Pulse Pal (STM32F103RBT6, ST microsystems), входящим в состав платформы микроконтроллеров Maple с открытым исходным кодом (LeafLabs). Микроконтроллер генерирует аналоговые сигналы, управляя внешним 4-канальным цифроаналоговым преобразователем (ЦАП) IC (MAX500ACPE +, Maxim Integrated Products), сконфигурированным с биполярной выходной схемой, как показано на рисунке 9 таблицы данных MAX500.Этот выходной сигнал схемы состоит из операционного усилителя (TL084ACN, Texas Instruments) и двух резисторов 10 K (R3, R4), которые делят опорное напряжение ЦАП, в совокупности обеспечивает выходное напряжение в диапазоне от -10 до +10 V от каждой (в противном случае однополярной ) Выходной канал ЦАП. К каждому усилителю был добавлен конденсатор (C1) для подавления скачков напряжения при переходных процессах. Инструкции по напряжению отправляются в ЦАП по аппаратной последовательной шине 18 МГц. Для биполярной работы в диапазоне от −10 до +10 В ЦАП требует питания с напряжением +/− 12 В постоянного тока.Это питание происходит от источника питания Maple USB со встроенным преобразователем постоянного напряжения (CC3-512DF-E, TDK Lambda). Для того, чтобы установить диапазон ЦАП на +/- 10 V, отдельный 10 В опорное напряжение подается на ЦАП от источника питания +12 В, используя линейный регулятор напряжения (L78S10CV, ST микросистемы).

Рисунок 2. Схема основной схемы запуска и генерации импульсов . Схема триггера и схемы стимуляции Pulse Pal показана для одного триггерного и выходного канала, без дублирования схем для всех других каналов.Большой джойстик, oLED-дисплей, светодиодный индикатор и соединения EEPROM с микроконтроллером были опущены для ясности.

Дополнительные схемы (не показаны на рисунке 2) были добавлены для оснащения Pulse Pal для автономной работы. Символьный дисплей OLED (NHD-0216KZW-AB5, Newhaven Display) и двухкоординатный кнопочный джойстик (802-30110A, P3 America) используются в качестве интерфейса для программирования параметров каждого канала и тестового запуска устройства из дерева меню. реализовано в прошивке. Чтобы сохранить параметры во время циклов включения питания, мы добавили внешнюю ИС EEPROM (на отдельной последовательной шине 9 МГц, чтобы обеспечить более низкую тактовую частоту чипа; 25LC640A-I / P, Microchip Technology).Над каждым каналом был добавлен светодиод, указывающий, когда напряжение канала установлено на значение, отличное от его запрограммированного напряжения покоя (т. Е. Канал выдает импульс). Полная схема и макет печатной платы представлены в репозитории Pulse Pal в виде файлов для программного обеспечения Eagle для печатных плат (PCB) (CadSoft) и файлов GERBER для производства печатных плат.

Программное обеспечение

Процессор ARM, обслуживающий Pulse Pal, был запрограммирован с помощью специальной прошивки, написанной на производной от LeafLabs языка Arduino – языка программирования на основе C ++ для микроконтроллеров AVR и ARM.Микропрограммное обеспечение Pulse Pal было запрограммировано на выполнение основного цикла каждые 50 мкс при доставке последовательностей импульсов. Выполнение цикла запускается аппаратным таймером, который является внутренней функцией микроконтроллера. В каждом цикле цикла микроконтроллер обновляет ЦАП, считывает логику триггерного канала и любые однобайтовые последовательные инструкции USB, вычисляет логику переходов напряжения текущего цикла и регулирует состояние светодиодного индикатора. Последовательные инструкции USB используют систему однобайтовых кодов операций, позволяющую программному клиенту программировать и запускать Pulse Pal, прерывать текущую стимуляцию, устанавливать фиксированные напряжения для выходных каналов или устанавливать логические значения линий ввода-вывода Maple для отладки.Чтобы отличить его от последующих обновлений, версия микропрограммного обеспечения, используемая для получения данных о производительности для настоящей публикации, находится в специальной папке в репозитории кода.

Pulse Pal программируется либо с помощью интерфейса большого пальца, либо через USB путем установки параметров канала (обозначенных ниже их кроссплатформенным синтаксисом курсивом и проиллюстрированных на Рисунке 3 для выходных каналов). Один параметр для каждого канала запуска, TriggerMode , управляет тем, как он интерпретирует входящую логику.Предусмотрены три режима триггера: «нормальный», «тумблерный» и «импульсный». В нормальном режиме входящий логический импульс запускает все связанные выходные каналы, но последующие триггеры игнорируются во время воспроизведения. В режиме переключения последующие триггеры завершают текущие последовательности импульсов на связанных выходных каналах. В импульсном стробированном режиме последовательности импульсов запускаются переходом от низкого к высокому логическому уровню в канале запуска и завершаются последующим переходом от высокого к низкому уровню, если он происходит во время воспроизведения.

Рисунок 3.Иллюстрация параметров выходного канала .

Параметры стимула каждого выходного канала можно программировать независимо. Выходные каналы могут передавать либо параметрические последовательности импульсов, либо пользовательские последовательности импульсов, для которых каждый импульс имеет определенное время начала и напряжение. Форма и частота импульса определяются 7 параметрами: IsBiphasic (0, если импульсы однофазные, 1, если двухфазные), Phase1Voltage (напряжение первой фазы, от −10 В до +10 В), Phase2Voltage (тот же диапазон ), Phase1Duration (длительность первой фазы, 0.От 1 до 3600 с), InterPhaseInterval (время между фазами двухфазного импульса), Phase2Duration и InterPulseInterval (время между импульсами). Последовательности импульсов определяются дополнительными 4 параметрами: BurstDuration (время, в течение которого базовая последовательность импульсов стробируется «включена») BurstInterval (период, чередующийся с BurstDuration , в течение которого последовательность импульсов стробируется «выключена»), PulseTrainDelay (время между триггером и началом последовательности импульсов) и PulseTrainDuration (продолжительность последовательности импульсов).Можно определить две пользовательские последовательности импульсов до 1000 импульсов каждая, где пользователь указывает время начала и напряжение каждого импульса. Использование настраиваемой последовательности на выходном канале выбирается путем установки для параметра канала CustomTrainID ненулевого значения (1 или 2, определяя, какой поезд). Для пользовательских последовательностей можно настроить два дополнительных параметра: CustomTrainTarget (для времени начала и напряжения; 0, если они относятся к импульсам, 1, если они относятся к пакетам импульсов), и CustomTrainLoop (0, если последовательность импульсов заканчивается после последнего импульса. определено, 1, если последовательность импульсов проходит от триггера до значения PulseTrainDuration ).Каждый выходной канал имеет три дополнительных параметра: LinkTriggerChannel1 , LinkTriggerChannel2 и RestingVoltage . Первые два из этих параметров определяют, какие триггерные каналы управляют выходным каналом. Третий определяет напряжение покоя выходного канала между фазами импульсов, импульсами и последовательностями импульсов (по умолчанию 0 В).

Файлы дизайна корпуса устройства, который можно вырезать лазером из одного листа акрила 30,48 × 30,48 см (12 ″ × 12 ″), находятся в репозитории.Выгравированный растром текст на дизайне обозначает каналы и USB-порт. Световые трубки (PLP2, Bivar) вдавливаются в отверстия над каждым каналом, направляя свет от светодиодных индикаторов на печатной плате к поверхности корпуса. Корпус крепится к монтажной плате винтами, прикрепленными к стойкам монтажной платы с резьбой, и содержит съемное крыло для крепления устройства к серверной стойке (показано на рис. 1A).

Меры надежности и точности

Чтобы проверить Pulse Pal в качестве практического решения для управления стимулами, мы проверили точность и надежность самых коротких импульсов, которые устройство может обрабатывать как на триггерных, так и на выходных каналах, а также несколько других свойств, важных для нейрофизиологических исследований.Все тесты проводились на одном устройстве Pulse Pal, подключенном к управляющему компьютеру (Macbook Pro, Apple).

В то время как выходные каналы обновляются один раз за выполнение 50 мкс основного цикла микроконтроллера, самый короткий конфигурируемый импульс ограничен 100 мкс (чтобы гарантировать, что наименьший импульс выходного канала также может надежно запускать устройство). Чтобы измерить точность импульса 100 мкс, мы запрограммировали Pulse Pal на подачу последовательности из трех импульсов по 100 мкс, разделенных интервалами 100 мкс на всех 4 выходных каналах, каждый раз при обнаружении программного запуска.Первый выходной канал Pulse Pal был подключен к цифровому осциллографу (DS1102D, Rigol). Затем Pulse Pal запускался программно 100000 раз в течение 24 часов с помощью специального тестового сценария, написанного в MATLAB r2013a (Mathworks) на управляющем компьютере. После каждого события запуска результирующая форма сигнала возвращалась с осциллографа на компьютер. Pulse Pal генерировал уникальный сигнал из трех импульсов после каждого запуска, демонстрируя высокую надежность программного запуска. Первые 100 серий импульсов показаны наложенными друг на друга на фиг. 4A, выровненными по началу первого импульса, чтобы продемонстрировать дрожание импульса.Ширина импульсов для всех 300 000 импульсов показана на рисунке 4B. Ширина цикла составляла от 96,9 до 102,9 мкс, а 99,97% импульсов находились в пределах от 3 до 100 мкс.

Рисунок 4. Измерения точности и надежности. (A – B) Для серии из трех импульсов по 100 мкс с интервалами 100 мкс: (A) первые 100 сигналов, захваченных осциллографом, показаны наложенными друг на друга, а (B) – распределение длительностей импульсов, измеренных от 100 000 3-импульсные последовательности, захваченные как в (A) . (C – D) Для серии одиночных 10-секундных импульсов: (C) сигналов из первых 20 испытаний и (D) шириной 10 000 импульсов. (E) Задержка последовательности импульсов из одного импульса 10 В, 100 мкс, захваченного из выходного канала (показан черным для 100 испытаний), была измерена по отношению к импульсу 5 В, 100 мкс, доставленному в связанный канал триггера. (показаны красным). (F) Распределение задержек последовательности импульсов для 100 000 испытаний. (G) 100 наложено 78.Импульсы 1 мВ, показывающие минимально возможное приращение цифроаналогового преобразователя и шум канала, вызванный сквозным цифровым сигналом от шины SPI. (H) Одновременное и быстрое установление напряжения на каналах 1 и 4 при подаче импульса +10 В от напряжения покоя -10 В. (I) Время передачи USB показано для сообщения размером 5006 байтов, содержащего импульс время и напряжения для индивидуальной последовательности из 1000 импульсов. Время передачи измерялось с помощью оборудования (HW, черный; с использованием прошивки, модифицированной для указания начала и окончания передачи импульсом напряжения) и программного обеспечения (SW, серый; с использованием часов управляющего компьютера). (J) Импульсы света длительностью 1 мс, генерируемые при управлении синим диодным лазером с помощью Pulse Pal, преобразованные в напряжение с помощью кремниевого фотодетектора с усилением на пропускании (PDA10A, ThorLabs) и захваченные осциллографом. Отдельные кривые показаны для импульсов напряжения с амплитудой от 78 мВ до 5 В.

Затем мы измерили дрейф часов, чтобы убедиться, что временная изменчивость, которую мы наблюдали в импульсах длительностью 100 мкс, не распространялась. Мы запрограммировали Pulse Pal на выдачу одиночного 10-секундного импульса (охватывающего 200 000 циклов цикла микроконтроллера) при срабатывании.Мы зафиксировали результирующую форму волны в ходе 10 000 испытаний с помощью аналогового устройства захвата (NI USB-6210, National Instruments) с частотой дискретизации 100 кГц. 100 примеров импульсных сигналов показаны на рисунке 4C, а все 10 000 импульсных сигналов показаны на рисунке 4D. Все импульсы имели размер 9,99998 с или 9,99997 с, что соответствует постоянному дрейфу тактовой частоты 3 мкс / с по сравнению с тактовой частотой NI USB-6210.

Чтобы измерить задержку последовательности импульсов и надежность канала запуска, мы последовательно соединили два Pulse Pals.Первый запускался компьютером при каждом из 100 000 испытаний. Он генерировал одиночный прямоугольный импульс 5 В, 100 мкс одновременно на двух выходных каналах – один поступал в первый канал запуска второго Pulse Pal, а другой – на осциллограф (см. Рисунок 4H для отдельного эксперимента, демонстрирующего одновременность этих импульсов. ). Второй Pulse Pal генерировал одиночный импульс 100 мкс на каждом выходном канале при запуске его первого триггерного канала, который был захвачен с одного выходного канала отдельным каналом осциллографа.На рисунке 4E показано 100 испытаний. Импульсы запуска от первого (запускающего) Pulse Pal показаны красным, а импульсы от второго Pulse Pal – черным. Все 100 000 захваченных импульсов имели уникальную форму волны, что свидетельствует о высокой надежности аппаратного запуска. Задержка выходного канала для всех 100 000 испытаний относительно равномерно варьировалась от 91,0 до 146,7 мкс (рис. 4F).

Затем мы попытались определить, был ли шум канала достаточно низким, чтобы одноразрядное приращение ЦАП приводило к неперекрывающемуся изменению напряжения.Поскольку ЦАП MAX500ACPE +, который управляет выходными каналами Pulse Pal, имеет 8-битную точность, отображаемую в диапазоне 20 В (от -10 В до +10 В), его младший значащий бит (LSB) увеличивает напряжение канала на 78,1 мВ. Поэтому мы настроили PulsePal для запуска двух импульсов 78,1 мВ 100 раз (показано на рисунке 4G). Колебания напряжения в отдельных испытаниях составляли примерно 8 мВ относительно среднего значения в интервале 100 мс до начала последовательности импульсов и до 65 мВ относительно среднего значения в течение первых 100 мс импульсов.Повышенный шум во время воспроизведения в основном был связан с прохождением цифрового сигнала от каналов SPI, управляющих ЦАП (данные не показаны), но оставался значительно меньше минимального приращения напряжения ЦАП. Хотя исследователи, желающие еще больше уменьшить сквозное цифровое соединение (например, путем оптической развязки шины SPI), могут реализовать несколько модификаций компоновки платы и схемы, Pulse Pal может использовать полную разрядность своего ЦАП в его нынешнем виде, что делает его полезным для многих приложений управления в инструментах нейробиологии.Напряжение покоя выходного канала было программно установлено на 0 В, но в этом эксперименте было измерено как 10,55 мВ (в пределах 15 мВ «ошибки нулевого кода», указанной для ЦАП MAX500ACPE + в его техническом описании), что указывает на смещение от Заданное значение 0 В присутствовало, но незначительно.

В экспериментах с точно рассчитанными по времени событиями полезно производить сигналы, которые происходят одновременно. Поэтому мы измерили одновременность обновлений выходных каналов, сравнив импульсы, запущенные на первом и последнем выходных каналах.Мы установили первый и четвертый выходные каналы на напряжение покоя -10 В, подали 100 +10 В импульсов и сняли нарастающий сигнал каждого импульса с помощью осциллографа (рис. 4H). Во всех испытаниях выходное напряжение на обоих каналах стабилизировалось в пределах от 100 мВ до +10 В через 3,5 мкс. Это измерение также подтвердило, что скорость нарастания ЦАП и выходного усилителя была достаточно высокой, чтобы производить импульсы 100 мкс, полезные для большинства приложений в исследованиях нейробиологии.

Во многих экспериментах параметры последовательности импульсов и временные данные должны обновляться быстро в ответ на недавно полученную информацию.Поскольку один и тот же микроконтроллер управляет синхронизацией импульсов и USB-связью, Pulse Pal не может обновляться во время доставки последовательности импульсов. Поэтому мы стремились обеспечить быстрое получение обновлений между экспериментальными испытаниями. Мы измерили скорость передачи данных USB, послав последовательность из 1000 импульсов (5006 байт) 100 раз от клиента Pulse Pal MATLAB к Pulse Pal. Для измерения скорости аппаратной передачи без дополнительных затрат на программное обеспечение на стороне клиента микропрограммное обеспечение Pulse Pal было изменено таким образом, чтобы указывать начало передачи данных путем установки выходного канала 1–5 В и окончания передачи данных путем возврата канала 1–0 В.Результирующий импульс регистрировался осциллографом при каждом испытании. Время передачи на стороне клиента измерялось отдельно для блокирующей команды MATLAB serial fwrite путем фланкирования ее командами tic и toc. Передача завершается за 26–35 мс (в среднем 171 КБ / с), в то время как накладные расходы на стороне клиента в среднем требуют дополнительных 12 мс (рис. 4I). В соответствии с этим измерением скорости передачи, отдельная передача, обновляющая все параметров канала Pulse Pal для всех каналов (163 байта), завершилась на стороне оборудования менее чем за 1 мс (данные не показаны).

Наконец, мы стремились проверить пригодность Pulse Pal для точного оптического контроля в оптогенетических экспериментах, используя его для управления синхронизацией и интенсивностью диодного лазера 447 нм. Мы подключили лазер (BML447-50FLD, Lasermate Group) через оптоволокно (M31L02, ThorLabs) к кремниевому фотоприемнику с трансимпедансным усилением (PDA10A, ThorLabs), подавали импульсы длительностью 1 мс из выходного канала Pulse Pal на аналоговый вход источника питания , и захватили полученные формы сигналов с помощью осциллографа (DS1102D, Rigol).Импульсы имели амплитуду от 78 мВ до 5,0 В с шагом 78 мВ. На рисунке 4J отдельные кривые, снятые для каждого напряжения, показаны наложенными, с пропуском каждого второго напряжения для ясности. Pulse Pal вызывал точно синхронизированные импульсы света от лазера с программным (хотя и немного нелинейным) управлением интенсивностью света.

Приложения

Контроль времени и интенсивности света для оптогенетики

Pulse Pal был первоначально разработан в лабораторных условиях, чтобы обеспечить интуитивно понятный и доступный способ достижения точного временного контроля в оптогенетических экспериментах (Pi et al., 2013). В этих исследованиях Pulse Pal использовался для управления лазером, подключенным к оптическому волокну, как показано на рисунке 4J, обеспечивая точно синхронизированные последовательности импульсов для фотостимуляции определенных классов интернейронов. В этой роли Pulse Pal предоставляет простую и открытую альтернативу коммерческим генераторам последовательности импульсов (например, Master 8 (AMPI), PSG-2 (ISSI), Pulsemaster A300 (WPI), BPG-1 (Bak Electronics), StimPulse PGM ( FHC Inc.) и Multistim 3800 (AM Systems).

Генерация сенсорных паттернов с низкой задержкой стробирования

В том же исследовании Pulse Pal был использован в качестве программируемого генератора сигналов, предоставляя простые акустические стимулы с малой задержкой для решения задачи восприятия «годен / не годен».В этом приложении каждый выходной канал напрямую управлял отдельным усиленным динамиком. Помимо простых сигналов, используемых в этих экспериментах, для изучения алгоритмической основы принятия решений людьми и животными часто используются звуковые и визуальные импульсные стимулы с временной структурой. Бинауральный поток пуассоновских щелчков (Sanders and Kepecs, 2012; Brunton et al., 2013) может быть сгенерирован с использованием настраиваемых последовательностей импульсов Pulse Pal, где импульс 100 мкс, 1 В, подаваемый на усиленный динамик наушников, генерирует точно синхронизированный звуковой щелчок.Для визуальных стимулов каждый канал может быть настроен для создания точно синхронизированных визуальных вспышек (Zylberberg et al., 2012) путем стробирования коммерческого светодиодного драйвера (например, BuckPuck, LED Dynamics). Таким образом, стимулы могут запускаться и останавливаться с гораздо меньшей задержкой и более высокой временной точностью, чем коммерческая звуковая карта или компьютерный видеодисплей (Kleiner et al., 2007). Для экспериментов по принятию сенсорных решений, требующих точного временного контроля, Pulse Pal предоставляет простую и открытую альтернативу настраиваемым инструментам.

Общий аналоговый контроль лабораторных приборов

Несколько нейробиологических инструментов используют аналоговые сигналы в качестве интерфейса для управления параметрами устройства. Некоторыми примерами являются зеркала гальванометра для стимуляции лазерным сканированием (например, GVSM002, Thor Labs) и монохроматоры для измерения спектральной настройки в оптогенетике (например, Polychrome V, Till Photonics). В некоторых случаях программное управление униполярным напряжением может быть недорого реализовано с помощью микроконтроллерных платформ (например, Arduino) или недорогих устройств автоматизации (например.г., U3, ЛабДжек). Однако для многих устройств (включая два перечисленных выше) требуется управляющее напряжение в стандартном промышленном диапазоне от -10 В до +10 В, что требует дорогостоящего проприетарного компьютерного оборудования (например, NI PCIe-6323, National Instruments). Для этих приложений Pulse Pal обеспечивает недорогой способ аналогового управления.

Обратная связь в электрофизиологии

В качестве инструмента временного контроля Pulse Pal дополняет растущий набор инструментов с открытым исходным кодом для исследований в области нейробиологии, которые стали доступны в последние годы.Они варьируются от систем сбора данных электрофизиологии (Rolston et al., 2009; Voigts et al., 2013a) до устройств интерфейса электродов (Voigts et al., 2013b) и программных средств сбора данных (Brainard, 1997; Pologruto et al., 2003; Englitz et al., 2013; Campagnola et al., 2014). Pulse Pal был официально интегрирован в программное обеспечение для одного из этих инструментов, системы сбора данных электрофизиологии Open Ephys, где он предоставляется как один из методов обратной связи с замкнутым контуром с малой задержкой.

Общие обсуждения

Для нашего исследования нам потребовался генератор импульсов с высокой точностью во временных масштабах, необходимых для согласования событий стимуляции с потенциалами действия (джиттер времени импульса, по крайней мере, в 10 раз меньше, чем ширина потенциала действия; рисунки 4A, B), низкий дрейф часов (Рисунки 4C, D), латентность первого импульса (Рисунки 4E, F) сравнима с короткими потенциалами действия млекопитающих (Kandel et al., 2000) и высокая надежность (100% из 300 000 мягких запусков, 100% из 100 000 импульсов запуска по 100 мкс). При разработке Pulse Pal мы осознали, что упрощенное управление синхронизацией импульсов напряжения является общей необходимостью, и расширили объем проекта, чтобы удовлетворить пять дополнительных целей проектирования: низкая стоимость материалов (210 долларов США), автономная функциональность (рисунок 1), лабораторная работа. боковая сборка с помощью общих инструментов (см. иллюстрированное руководство на вики), поддержка распространенных вычислительных платформ и языков программирования (WinXP, Win7, OSX, Ubuntu 14.04; MATLAB, C ++, Python) и исчерпывающую онлайн-документацию.

Для достижения этих целей Pulse Pal предоставляет общий ресурс для точного временного контроля стимуляции и внешних сигналов в лаборатории. Он инкапсулирует проблему генерации временных паттернов для многих приложений в физиологии и психофизике, где вместо коммерческих инструментов эта проблема управления часто решалась ad-hoc путем написания специального программного обеспечения для микроконтроллеров (da Silva Pinto et al., 2011; Weick et al., 2011; Бугай и др., 2013; Haikala et al., 2013; Охайон и др., 2013; Smear et al., 2013; Инагаки и др., 2014; Klapoetke et al., 2014).

Параметрический подход
Pulse Pal к стимуляции включает в себя логические правила и мотивы паттернов стимулов, обычно применяемые в нейробиологических исследованиях, однако пользовательские приложения могут требовать, чтобы устройство выполняло менее общие функции. В отличие от своих коммерческих аналогов, микропрограммное обеспечение Pulse Pal предоставляется в открытом доступе с лицензией с открытым исходным кодом.Чтобы облегчить доступ, прошивка была написана на языке Arduino – сокращенный набор синтаксиса C ++ с обширной онлайн-документацией для разработчиков, не имеющих опыта программирования. Адаптация Arduino к платформе микроконтроллера Pulse Pal предоставляет дополнительные функции, специфичные для микроконтроллера ARM Cortex M3. Мы ожидаем, что этот более низкий барьер для входа будет использован исследователями, использующими оборудование, прошивку и программное обеспечение Pulse Pal в качестве отправной точки для создания специализированных приложений за пределами его нынешней ниши.
Заявление о конфликте интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Выражаем благодарность следующим людям за их вклад в Pulse Pal: Джошу Сиглу за участие в начальной работе над клиентом C ++ и обеспечение интеграции с графическим интерфейсом Open Ephys, а также Дуда Квициани, Эбру Демир, Хюн-Дже Пи, Балаж Хангья, Джунья Хирокава , Алекс Воган, Ури Ливне, Оньекачи Одемене, Мэтью Кауфман, Бриттани Казакофф, Стивен Ши, Роб Кэмпбелл, Анкит Сетхи, Офер Йижар, Джеффри Эрлих и Габриэлла Найтрай за отзывы во время бета-тестирования.Также мы благодарны команде LeafLabs и участникам форума LeafLabs, особенно пользователям gbulmer , mbolivar , siy и ala32 за частую помощь с платформой Maple. Это исследование было поддержано грантами Национального института здоровья США (R01NS07553, R01MH097061) и Фонда Макнайта.
Сноски
https://sites.google.com/site/pulsepalwiki/home
https: // github.ru / PulsePal / PulsePal
www.open-ephys.org
www.arduino.cc
www.leaflabs.com
Список литературы
Бислей, Дж. У., Заксас, Д., и Пастернак, Т. (2001). Микростимуляция МТ кортикальной области влияет на выполнение задачи визуальной рабочей памяти. J. Neurophysiol. 85, 187–196.
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | Google Scholar
Бойден, Э.С., Чжан, Ф., Бамберг, Э., Нагель, Г., Дейссерот, К. (2005). Генетически направленный оптический контроль нейронной активности в миллисекундной шкале времени. Nat. Neurosci. 8, 1263–1268. DOI: 10.1038 / nn1525
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бугай, Л. Дж., Чокси, А. Т., Месуда, К. К., Кейн, Р. С., и Шаффер, Д. В. (2013). Оптогенетическая кластеризация белков и активация передачи сигналов в клетках млекопитающих. Nat. Методы 10, 249–252.DOI: 10.1038 / nmeth.2360
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Cardin, J. A., Carlén, M., Meletis, K., Knoblich, U., Zhang, F., Deisseroth, K., et al. (2009). Управление быстропротекающими клетками вызывает гамма-ритм и контролирует сенсорные реакции. Природа 459, 663–667. DOI: 10.1038 / nature08002
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
да Силва Пинто, М.А., де Соуза, Дж.К. С., Барон, Дж., И Тьерра-Криолло, К. Дж. (2011). Недорогое портативное устройство с микроуправлением для многоканальной светодиодной визуальной стимуляции. J. Neurosci. Методы 197, 82–91. DOI: 10.1016 / j.jneumeth.2011.02.004
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Жирардо, Г., Бенченане, К., Винер, С. И., Бужаки, Г., и Зугаро, М. Б. (2009). Избирательное подавление ряби в гиппокампе ухудшает пространственную память. Nat. Neurosci. 12, 1222–1223. DOI: 10.1038 / nn.2384
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Инагаки, Х. К., Юнг, Ю., Хоопфер, Э. Д., Вонг, А. М., Мишра, Н., Лин, Дж. Ю. и др. (2014). Оптогенетический контроль дрозофилы с помощью красного смещенного канала родопсина обнаруживает влияние на ухаживание, зависящее от опыта. Nat. Методы 11, 325–332. DOI: 10.1038 / nmeth.2765
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кандел, Э.Р., Шварц, Дж. Х., и Джессел, Т. М. (2000). Принципы неврологии (том 4). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
Клапоэтке, Н. К., Мурата, Ю., Ким, С. С., Пулвер, С. Р., Бердси-Бенсон, А., Чо, Ю. К. и др. (2014). Независимое оптическое возбуждение отдельных популяций нейронов. Nat. Методы 11, 338–346. DOI: 10.1038 / Nmeth.2836
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кляйнер, М., Брейнард, Д., Пелли, Д., Инглинг, А., Мюррей, Р., и Бруссард, К. (2007). Что нового в Psychtoolbox-3. Восприятие 36, 1.1–1.16.
Google Scholar
Ньюман Дж. П., Целлер-Таунсон Р., Фонг М.-Ф., Десаи С. А., Гросс Р. Э. и Поттер С. М. (2013). Замкнутые, многоканальные эксперименты с использованием электрофизиологической платформы NeuroRighter с открытым исходным кодом. Фронт. Нейронные схемы 6:98. DOI: 10.3389 / fncir.2012.00098
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Николич, К., Гроссман, Н., Грабб, М.С., Буррон, Дж., Тумазу, К., и Дегенаар, П. (2009). Фотоциклы каналеродопсина-2. Photochem. Photobiol. 85, 400–411. DOI: 10.1111 / j.1751-1097.2008.00460.x
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
О’Коннор, Д. Х., Хайрес, С. А., Го, З. В., Ли, Н., Ю, Дж., Сан, К.-К. и др. (2013). Нейронное кодирование при активной соматосенсорной чувствительности выявляется с помощью иллюзорного прикосновения. Nat. Neurosci. 16, 958–965.DOI: 10.1038 / nn.3419
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пи, Х.-Дж., Хангья, Б., Квициани, Д., Сандерс, Дж. И., Хуанг, З. Дж., И Кепек, А. (2013). Корковые интернейроны, специализирующиеся на растормаживающем контроле. Природа 503, 521–524. DOI: 10.1038 / nature12676
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ролстон Дж. Д., Гросс Р. Э. и Поттер С. М. (2009).Недорогая многоэлектродная система для сбора данных, обеспечивающая обработку с обратной связью в реальном времени с быстрым восстановлением после артефактов стимуляции. Фронт. Neuroeng. 2:12. DOI: 10.3389 / нейро.16.012.2009
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Смир, М., Ресулай, А., Чжан, Дж., Бозза, Т., и Ринберг, Д. (2013). Множественные воспринимаемые сигналы от одного обонятельного клубочка. Nat. Neurosci. 16, 1687–1691. DOI: 10.1038 / номер 3519
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сото-Фарако, С., Лайонс, Дж., Газзанига, М., Спенс, К., и Кингстон, А. (2002). Чревовещатель в движении: иллюзорный захват динамической информации через сенсорные модальности. Brain Res. Cogn. Brain Res. 14, 139–146. DOI: 10.1016 / s0926-6410 (02) 00068-x
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Венкатраман, С., Элькабани, К., Лонг, Дж. Д., Яо, Ю., и Кармена, Дж. М. (2009). Система нейронной регистрации и замкнутой внутрикортикальной микростимуляции у бодрствующих грызунов. IEEE Trans. Биомед. Англ. 56, 15–22. DOI: 10.1109 / TBME.2008.2005944
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Войтс, Дж., Зигл, Дж. Х., Кемере, К., Мур, К. Л., и Уилсон, М. А. (2013a). «Недорогая система с открытым исходным кодом для сочетания электрофизиологии с большим количеством каналов и оптогенетической обратной связи с замкнутым контуром», – в статье, представленной в Обществе нейробиологии (Сан-Диего, Калифорния).
Фойгтс, Дж., Зигл, Дж. Х., Притчетт, Д. Л., и Мур, К. И. (2013b). FlexDrive: сверхлегкий имплант для оптического контроля и высокопараллельной хронической записи нейрональных ансамблей у свободно движущихся мышей. Фронт. Syst. Neurosci. 7: 8. DOI: 10.3389 / fnsys.2013.00008
Pubmed Аннотация | Pubmed Полный текст | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Генераторы импульсов
| Прицел-ТТИ
Генераторы цифровых функций / DDS
Цифровые генераторы используют цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) для генерации формы волны из значений, хранящихся в памяти.Базовые генераторы предлагают только синусоидальные и прямоугольные волны до максимальной частоты генератора. Волны треугольника и другие формы волны ограничены гораздо более низкой частотой.
Прямой цифровой синтез (DDS) – это метод создания аналогового сигнала; обычно синусоида; генерируя изменяющийся во времени сигнал в цифровой форме и затем выполняя цифро-аналоговое преобразование. DDS предлагает быстрое переключение между выходными частотами, высокое разрешение по частоте и работу в широком спектре частот.
Генераторы произвольной формы
Генератор произвольной формы описывает класс цифровых генераторов, потенциально способных воспроизводить сигнал любой формы. Существует два совершенно разных способа создания сигналов произвольной формы: DDS и переменная частота.
Генераторы произвольной формы: прямой цифровой синтез (DDS)
Эти генераторы используют DDS для создания как стандартных сигналов (режим функционального генератора), так и сигналов произвольной формы. Чаще всего их называют генераторами функций / произвольных значений или генераторами произвольных значений / функций (AFG).Серия Aim-TTi TGF4000 представляет собой новейшее и наиболее точное использование технологии DDS и архитектуры цифрового управления для достижения максимальной производительности DDS в генераторе функций / произвольных / импульсных сигналов.
Генераторы произвольной формы: переменные часы
Эти генераторы также используют DDS для производства стандартных сигналов (режим функционального генератора), но используют переменные часы для генерации сигналов произвольной формы. Они могут быть описаны как универсальные генераторы сигналов произвольной формы или просто генераторы сигналов произвольной формы (AWG) или генераторы сигналов произвольной формы с переменной тактовой частотой.Генераторы произвольной формы с переменной тактовой частотой позволяют связывать, циклически и последовательно формировать сигналы. Сигналы произвольной формы могут воспроизводиться с заданной частотой, периодом или частотой дискретизации сигнала. Внешний тактовый генератор также может использоваться в качестве тактового генератора. Архитектура True Arb позволяет избежать джиттера часов, связанного с произвольными генераторами DDS.
Генераторы аналоговых функций
Аналоговые генераторы используют генератор, управляемый напряжением, для генерации треугольной формы волны переменной частоты.Из этого генерируются синусоиды и прямоугольные волны. DDS в значительной степени заменил аналоговый в современных функциональных генераторах. Использование аналоговой технологии сейчас ограничено недорогими базовыми генераторами и высокопроизводительными источниками сигналов с очень низким уровнем искажений. Преимущества аналоговых генераторов ограничиваются чистотой формы сигнала. Серия Aim-TTi TG300 – хорошие примеры недорогих аналоговых функциональных генераторов.
Генераторы импульсов
В отличие от генераторов функций на основе DDS, генераторы импульсов работают с очень низким джиттером и высоким разрешением по ширине и задержке импульса.Они также могут работать в асинхронном режиме с низким уровнем джиттера. Это заметно отличается от импульсной функции большинства генераторов функций DDS, где ширина и задержка определяются периодом системных часов и на один-два порядка менее точны.
Серия Aim-TTi TGP3100 – это настоящие генераторы импульсов, использующие все цифровые методы. Они могут копировать возможности традиционных аналоговых генераторов импульсов, добавляя при этом множество дополнительных функций, таких как импульсная модуляция.
Генераторы мощных полупроводниковых магнитных импульсов | MIT Press
Сводка
В этой работе описывается методика твердотельной схемы для генерации повторяющихся импульсов большой мощности, а также представлена гибкая процедура проектирования, позволяющая адаптировать этот метод к широкому кругу конкретных приложений генератора импульсов. Внимание сосредоточено на базовой конфигурации схемы генератора импульсов, которая обеспечивает конкретную основу для представленного подробного анализа схемы и которая также служит отправной точкой для изменений в конфигурации, которые могут быть лучше адаптированы к конкретным требованиям.Два высокомощных переключающих элемента (кремниевые выпрямители и катушки индуктивности с насыщаемым сердечником) описаны с точки зрения коммутируемой мощности и энергии, а также отношения потерь при переключении – общие характеристики, которые особенно полезны для целей проектирования.
Анализ схем и переключающих элементов обеспечивает основу для итеративной процедуры проектирования схем, позволяющей многократно оценивать прогнозируемые характеристики схемы по мере разработки.
Монография удовлетворяет давнюю потребность в расширении и обновлении технологий вакуумных и газотрубных генераторов импульсов, разработанных во время и вскоре после Второй мировой войны.Твердотельная схема обеспечивает более легкий вес генератора импульсов и меньшие размеры, а также более высокую общую эффективность, более длительный срок службы компонентов и повышенную надежность.

Генераторы импульсов: Генераторы импульсов – Эко-тест Холдинг

Генераторы импульсов (контроллеры) для электропастуха

Генератор пикосекундных импульсов · ИПА РАН

Схемы простых генераторов импульсов

Генераторы ВЧ, НЧ, шума, импульсов и сигналов

Генераторы ВЧ, НЧ, шума, импульсов и сигналов

Аналоговые генераторы сигналов (шума, ВЧ, НЧ)

Цифровые генераторы сигналов (шума, ВЧ, НЧ)

Виды генераторов сигналов

Где купить и как заказать?

Ученые создали генератор квантовых импульсов из кристалла алмаза

Госреестр 5269-12: Генераторы импульсов Г5-56

Применение

Подробное описание

Утвержденный тип

Комплект

Информация о поверке

Методы измерений

Рекомендации

Генератор импульсов АКИП-3301 – цена, отзывы, характеристики, фото

Комплектация *

Параметры упакованного товара

Преимущества

Произведено

Сервис от ВсеИнструменты.ру

Гарантия производителя

»Электроника

– основные сведения о генераторах импульсов: что это такое; как они работают; как их можно использовать.

Основы генератора импульсов

Генератор импульсов TTL

Генераторы многоканальных импульсов

Разница между генератором импульсов, генератором сигналов, AFG и AWG

| TestEquity

{{vm.category.shortDescription}}

{{vm.products.pagination.totalItemCount}} {{‘Items’.toLowerCase ()}} {{vm.noResults? “Ничего не найдено по запросу”: “результатов по запросу”}}

Глоссарий Термины | used-line.com

Генератор импульсов

Параметр задержки

Двойной интервал между импульсами

Двойная полярность

Рабочий цикл или коэффициент заполнения

Полная ширина на половине максимального значения (FWHM)

Модуляция

Совпадение импульсов

Период импульса

Частота следования импульсов

Разрешение импульса

Ширина импульса или длительность импульса

Прямоугольная волна

Шаговый ответ

Время перехода или время нарастания и время спада

Переменная ширина импульса

границ | Недорогой программируемый генератор импульсов для физиологии и поведения

Введение

Системное проектирование

Оборудование

Программное обеспечение

Меры надежности и точности

Приложения

Контроль времени и интенсивности света для оптогенетики

Генерация сенсорных паттернов с низкой задержкой стробирования

Общий аналоговый контроль лабораторных приборов

Обратная связь в электрофизиологии

Общие обсуждения

Заявление о конфликте интересов

Благодарности

Сноски

Список литературы

| Прицел-ТТИ

Генераторы цифровых функций / DDS

Генераторы произвольной формы

Генераторы произвольной формы: прямой цифровой синтез (DDS)

Генераторы произвольной формы: переменные часы

Генераторы аналоговых функций

Генераторы импульсов

Генераторы мощных полупроводниковых магнитных импульсов | MIT Press

Сводка

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ