Promediador de vagones

Un integrador de ventana , integrador con puerta o integrador de ventana es un instrumento de prueba electrónico que integra la tensión de entrada de la señal después de un tiempo de espera definido (retardo de disparo) durante un período de tiempo especificado (ancho de puerta) y luego promedia sobre múltiples resultados de integración (muestras); para una descripción matemática, consulte la función de ventana .

El objetivo principal de esta técnica de medición es mejorar la relación señal/ruido en experimentos pulsados ​​con ciclos de trabajo a menudo bajos mediante los siguientes tres mecanismos: 1) la integración de la señal actúa como un primer paso de promediado que suprime fuertemente los componentes de ruido con una frecuencia igual o superior al ancho de puerta recíproco, 2) la selección en el dominio del tiempo de las partes de la señal que realmente contienen información de interés y el descarte de todas las partes de la señal donde solo hay ruido, y 3) el promedio sobre un número definido de períodos proporciona filtrado de paso bajo y un ajuste conveniente de la resolución temporal.

Al igual que los amplificadores lock-in , los promediadores de ventana rectangular se utilizan principalmente para el análisis de señales periódicas. Mientras que el lock-in puede entenderse como un sofisticado filtro de paso de banda con frecuencia central y ancho de banda ajustables, el promediador de ventana rectangular permite definir la señal de interés y la resolución temporal resultante, principalmente en el dominio del tiempo .

La operación de vagón de caja se define mediante un retardo de disparo, un ancho de puerta y el número de eventos de disparo (es decir, muestras) que se promedian en el búfer.

El principio de funcionamiento puede entenderse como un proceso de dos pasos: integración de la señal sobre el ancho de puerta deseado y promediado de la señal integrada sobre una cantidad definida de períodos/eventos de disparo.

Considerando una implementación simple del circuito central, se ve como un filtro paso bajo RC regular que puede ser controlado por un interruptor S.

Siempre que la constante de tiempo del filtro τ = RC se ajuste a valores suficientemente grandes con respecto al ancho de la puerta, la tensión de salida es, con buena aproximación, la integral de la señal de entrada con un ancho de banda de señal de B = 1/(4RC). La salida de este filtro puede entonces someterse a otro circuito analógico para su posterior promediado. Después de cada evento de disparo, este circuito de muestreo debe reiniciarse antes de recibir el siguiente pulso. El tiempo que tarda este reinicio es una de las principales limitaciones de velocidad para las implementaciones analógicas, donde las tasas de disparo máximas de unas pocas decenas de kHz son típicas, incluso cuando el ancho de la puerta en sí puede ser tan bajo como unas pocas decenas de picosegundos y el retardo se establece en cero. 

El origen del promediador de caja se remonta a 1950, cuando la técnica ayudó a mejorar la calidad de la señal en experimentos que investigaban resonancias magnéticas nucleares con esquemas pulsados. ^{[ 1 ]} ). La primera aplicación reportada de "circuitos de caja a RMN" fue Holcomb y Norberg. ^{[ 2 ] [ 3 ]} En su artículo de 1955, Holcomb y Norberg atribuyen la invención del "integrador de caja" en gran medida a LS Kypta y HW Knoebel.

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