パルス数に比例してパルス数を増やす回路もしくは装置がありますか？

質問

経験が浅いため、回答について行けないかも知れませんが宜しくお願いします。

私はある目的でフォトンカウンティングヘッド（浜松ホトニクス製）の光電子増倍管モジュールを使用しています。

　この装置は微弱光計測の分野で使用するもので、光子が一個入射すると１つのパルス信号（TTLレベル約3.5V、数10ns幅のパルス）を出力するものです。
　仮に、毎秒70カウントされているとして100倍の7000カウントになるようにしたいのです。毎秒40カウントならば4000カウントというように出来ないものかと考えています。

どうか御指導下さい。

回答No.5

esezou · ベストアンサー

dmekin360さん、再び今晩は。

ご趣旨理解しました、励起パルス数を派手に増加させる、パルスは１ｍｓ頻度と理解します、３つほどアイデアを出しましたのでご利用ください。

１：励起パルスをセット信号とし、１ＭＨｚ程度の発振器を起動する、１００パルス出たらリセットして待機。又は励起パルスで、１００μｓ程度のワンショットパルスを駆動、このパルスをゲート信号として１ＭＨｚ程度の発振器を動かす。

２：励起パルスをセット信号とし、１ＭＨｚ程度のＰＲＢＳカウンタ（リングジョンソンカウンタ）を起動、一定時間（１周）経ったらリセットして待機、、又は励起パルスで、１００μｓ程度のワンショットパルスを駆動以下略、擬似ランダム効果を付加。

３．励起パルスで、ある時間（要調整）のワンショットパルスを駆動、このパルスで低電圧ダイオードを逆バイアス、アンプで増幅し、適当にビデオ信号に加える、アナログ的ランダム性を付加。

お礼

esezouさま

早速、3つも御指導ありがとうございます。試してみます。目的がアートなため、思わぬ結果も楽しみでもあります。こんなに提供していただきとても感謝いたします。

回答No.6

miran_2006

細かいことですが、10nsと言うのはHだけが10nsに定義されLの区間は未定義と言う事でしょうか？言い換えると、10ns刻みにフォトンが10回入射されると100nsのHが出力されるって事でしょうか？
また、実際の入射の頻度はどの程度なのでしょう？

で、ご質問の件ですが、FF（フリップフロップ）を使った10bit程度（これは上記の質問の答えで適正な桁数が変わる）ダウンカウンタを用意します。で、貴殿の装置のパルスで8bit目をアップカウントでセットするように回路を組みます。
で、基準クロックでダウンカウントさせれば、１入る毎に128カウントしますので、このクロックを出力すれば、100に近い倍数でクロック数を増やせます。
きっかり100にしたければ、bit演算で端数を補正する回路を入れれば100になります。

ただし！出力するパルスの幅が10nsと言うのはC-MOSではギリギリ動かないかも知れないくらいの幅ですので、まぁ早くしても50MHz位の基準クロックがいいとこだと思います。
ご参考までに・・・

お礼

miran_2006さま
お礼遅くなりすみません。参考になりました。みなさんのお陰で非力ながら考えるきっかけが出来て感謝しています。ありがとうございました。今後とも宜しくお願いいたします。実際の頻度はポテトチップスを水に濡らした際におきる酸化で発生する光子が毎秒1000カウントほどです。光電面が大きいものですともっと感度が良いのでカウントが上がると思いますが。

回答No.4

tadys

パルスが到着するごとにランダムなパルス列を発生するようにすれば良いでしょう。

具体的な方法は質問者の予算、使える時間、測定器、スキルなどで変わります。
シフトレジスタなどのロジックICで作る方法。
FPGA等のプログラマブルロジックで作る方法。
ワンチップのマイコンで作る方法などがあります。

お礼

tadysさま

ヒントありがとうございます。調べてみます。参考になりました。

回答No.3

esezou

dmekin360さん、こんにちは。

パルス列の中で、正確にパルスの数を１００倍にするのは相当困難な設計でしょう。
後段にカウンタがあると思うので、そこで「０」を二つ加える演算（のようなもの）をするのが現実的です。
目的と全体構成を補足下さい。

補足

esezouさま、はじめまして。

目的は映像作品（アート）のためのものです。具体的にはフォトンカウンティングから出力されたパルス信号をアッテネータで減退しテレビのビデオ信号に入力します。そうしますと、テレビ画面に「砂の嵐」のようにカウントされた信号が表示されます。その表示される（ホワイトノイズ）量を多くしたいのです。単純にフォトンカウンティングに入射される光の量を増やせば「砂の嵐」のような状態になり、光の量が少なければチラチラと表示されます。私が扱っている発光源はポテトチップス等が酸化するときに発生する微弱光なので、自前のフォトンカウンティングの性能ですと毎秒数百程度です。このままでは映像としては地味なので表現上オーバーに表したいのです。

目的がアートなので正確さは重要ではないのですが、ある程度発光源の変化にもとずいて結果的にはテレビの画面に反映出来ないかと考えています。

宜しくご教授ください。

回答No.2

outerlimit

逆の100パルスに付き1パルスを出力するのは簡単なのですが

質問の場合、少々面倒です

入力パルスの最小間隔を制限し、次のパルスが入力される前に　全てが出力されるようにしないと非常に面倒です（そのような制限を付ければそれほど難しくはありません）

最小パルス間隔を　1ミリ秒とすれば　1ミリ秒で100パルスを出力するようにします
パルスのデゥーティ比を0.5とすれば　出力は5マイクロ秒のパルスとし
1パルス入力されると100パルス出力するだけです

周期10マイクロ秒の連続パルスを作っておき

入力パルスをトリガにしてゲートを開き、出力パルスを数え100パルスでゲートを閉じます

経験の有る人なら、片手間の作業でしょう

ただし　毎秒40カウントの入力でも　出力は　毎秒10万カウントのパルスが100カウントずつまとまって　毎秒40回になります
これを　等間隔の毎秒4000カウントするには、かなりの高度な処理が必要です

お礼

outerlimitさま、

具体的にはパルスジェネレーターを使うと良いのでしょうか？

とても参考になりました。困難なことでも分かれば次に考えるきっかけになりました。御指導ありがとうございます。

回答No.1

Denkigishi

ご質問の文章を書かれた通り単純に読むと、１パルスを１００カウントと表示したい、というようになりますが、これだと現状の表示の後に「００」を付けただけなので、計測精度は今と変わりません。質問者の意図はそうではなく、計測精度を現状より１００倍高めたいということだと理解しておきます。
一般に、パルスカウンターで、同じパルス入力に対して計測精度を向上させるには、計測周期を延ばすのが普通の方法です。この場合だと、周期を１秒から１００秒間に変更すれば精度が１００倍になります。
１００秒では遅いので、今と同じ1秒毎に表示をしたいという場合は、面倒な演算処理をすれば可能です。パルスが来る度に、先のパルスとの時間間隔（＝パルス周期）を精密に測定します。１秒間計測を続けて得られたデータの平均値を求め、更にその逆数を計算して表示します。この方法は、回転数測定など、検出パルス間隔がほぼ一定の場合には精度が向上しますが、ランダムな自然現象が相手だと、表示桁数が多くなっても気休めに過ぎないのかも知れません。

お礼

Denkigishiさま

丁寧に御指導ありがとうございます。計測精度が上がれば一番良いことなのですが、私の考えていることは荒いことだと思います。とても参考になりました。