Масштабно-временной преобразователь Советский патент 1985 года по МПК H03K5/04 

1- 1 Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для регистрации и пре-. образования в цифровой вид однократных или каждого из последовательности редкоследующих импульсных электрических сигналов микро-наносекундного диапазонов длительностей .Известен масштабно-временной преобразователь (МВП), содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку, генератор кадровой развертки, генератор строчной развертки, блоки, обеспечивающие режимы записи, считывания и преобразование в цифровой код импульсных электрических сигналов D J. -Недостатком известного устройства является наличие двухлучевой трубки, один луч которой - для записи, второй луч - для считывания. Наличие двухлучевой трубки приводит к усложнению преобразователя и снижению быстродействия преобразователя. Наиболее близким техническим реше нием .к изобретению является масштабно-временной преобразователь, содержащий запоминающую электронно-лучевую трубку (ЗЭЛТ), к горизонтальноотклоняющим пластинам которой подключен генератор развертки, к первой паре вертикально-отклоняющих пластин подключен генератор строчной разверт ки и генератор калибровочных синусо, идальных меток времени, к сигнальной пластине ЗЭЛТ подключены последовательно соединенные усилители.считывания, блок цифрового преобразователя и запоминающее устройство, первый вькод блока управления соединен с ne вым входом генератора калибровочных синусоидальных меток времени, второй вькод - соединен с входом генератора строчной развертки и управляющим вхо дом блока цифрового преобразования, вход блока упра зления соединен с пер вым управляющим входом преобразователя , а также коммутатор,, элемент ИШ, триггер реверса строчной развер ки 2j. Недостатками устройства-прототип являются низкое быстродействие и невысокая надежность, обусловленная тем, что в известном устройстве используется коммутатор, осуществлякяц;ий перекл19чение отклоняющих пластин ЗЭЛТ при переходе из режима записи в режим считьшания и наоборот. 7. 2Время преобразования Т известноо устройства будет складываться из ледующих составляющих: Т Т, + TK,+ TCU+ Т., Т, + Т, - 2Т,. X. Т ,,„+ 2Т к , так как ,, -К1 T,j Т де Tg - время записи исследуемого сигнала на мишени ЗЭЛТ Тз - 10-« ... 10 с; Т(- время коммутирования отклоняющих пластин ЗЭЛТ при переходе из режима записи к считыванию; - время считьшания записанного рельефа с мишени ЗЭЛТ; Т,- время- коммутирования отклоняющих пластин ЗЭЛТ при переходе из режима считьшания в режим записи. Очевидно, что Т, ci T.j Т ремя коммутирования отклоняющих ластин ЗЭЛТ определяется временем ереключения коммутатора. Характерные времена переключения овременных широкополосных коммутаоров составляет 40-100 мс. Время читьшания Т (-ц можно оценить следущим образом: Т N/FCM NTc« (2) где N - число строк считьшания; Fj-ц - частота строк считывания. Подставляя в выражение .(2) характерные значения N 200, 10 кГц (1),.получим Тсч 200/10-10 240-2 20 мс. Таким образом, минимальное время преобразования известного устройства может быть оценено согласно выражению (1): Т 20 мс -ь 2-40 мс 100 мс Ю-Чс, а максимальная частота сл-едования регистрируемых сигналов составит -- о:гс Большое время преобразования ведет также к снижению надежности регистрации исследуемых сигналов, . так как существует возможность частичного или полного разрушения записанной информации при малых собст т венных временах хранения заряда мишенью ЗЭЛТ, что имеет место при

использовании микроканальных плас-.% тин в качестве накопителя заряда. .

Целью изобретения является повы-. шение быстродействия и надежнбсти, преобразователя.5

Поставленная цель достигается : тем, что в масштабно-временной преобразователь, содержащий последовательно соединенные генератор развертки, запоминающую электрон- Ю но-лучевую трубку, усилитель считы-; вания, блок цифрового, преобразования Изапоминающее .устройство, а также блок к алибровки, генератор строчной развертки и блок управле- tS кия, первый выход которого соединен с первым входом блока калибровки, выход последнего подключен к вькоду генератора строчной развертки и второму входу запоминающей 20 лектронно-лучевой трубки, второй выход блока управления соединен с входом генератора строчной развертки и с вторым входом блока цифрового преобразования, введены гене- 25 ратор стробирующих импульсов и блок инейного пропускания, вькод которого соединен с третьим входом запоминающей электронно-лучевой трубки, выход генератора стробирующих им- ЗО пульсов подключен к входам генератора развертки, блока линейного пропускания, блока управления и второу входу блока калибровки.

На фиг. 1 изображена структурная .3,5 схема масштабно-временного преобразователя; на фиг. 2 - временные ди аграммы его работы; на фиг. 3 диаграмма, иллюстрирующая режим считьтания; на фиг. 4 - временные 40 иаграммы, иллюстрирующие запись каибровочной синусоиды; на фиг. 5 вижение луча ЗЭЛТ при записи калибовочной синусоиды и продольном счит ывании. Номер диаграммы совпддает (5 с позицией блока устройства, представенного на фиг.. 1.x.

. .

Преобразователь содержит запоминающую электронно-лучевую трубку 50 (ЭЗЛТ) 1, генератор 2 развертки, генератор 3 строчной развертки, блок 4 . калибровки,.усилитель 5 считывания,

блок 6 цифрового преобразования, блока7 управления, запоминающее 55 устройство 8, генератор 9 стробиру-г

ющего импульса, блока 10 линейного пропускания.

- Работа преобразователя происходи следующим образом (см,временные диараммы на фиг. 2).

По сигналу внешнего запуска, поступакщему с клеммы Пуск.на вход генератора 9 стробирующего импульса вырабатывается прямоугольный импуль длительность которого определяет врмя нарастания переднего фронта импульса треугольной формы, вырабатывемого генер9.гором развертки, равное времени- записи исследуемого сигнала на мишени запог шнающей электроннолучевой трубки 1,

При этом длительность спада импульса, вьфабатываемого генератором развертки, выбирается равным времени считывания электронного изображения исследуемого сигнала с мишени ЗЭЛТ..

Таким образом, управление -движения луча ЗЭЛТ вдоль горизонтальной оси X в плоскости мишени как при записи, так и при считьгоании исследу- емого сигнала осуществляется напряжением, вырабатьшаемым одним узлом преобразователя: генератором 2 развертки.

Выходной импульс генератора 9 стробирующего импул(ьса поступает также на вход блока 10 линейного пропускания, разрешая прохождение исследуемой части регистрируемого сигнала на вертикальноотклоняющую систему ЗЭЛТ преобразователя (см. фиг. 2). При- этом происходит запись регистрируемого сигнала на мишени ЗЭЛТ в виде электронного (зарядового изображения, после чего преобразователь сразу же переходит в режим считывания.

Движение луча в плоскости мишени ЗЭЛТ в режимах записи и считывания исследуемого сигнала показано на фиг. 3.

При считывании по заднему фрон,ту стробирующего импульса вырабатываемому генератором 9, запуска-, ется блок 7 управления, вьфабатывагющий серию импульсов временной синхронизации работы преобразователя.

По каждому импульсу блока 7 управления запускается генератор 3 строчной развертки, вырабатываняций напряжение треугольной формь с одинаковыми временами нарастания и спада.

5 10

Импульсы с выхода генератора 3 строчной развертки поступают на первые вертикально-отклоняющие пластины ЗЭЛТ 1 преобразователя и осущестт вляют управление перемещением луча вдоль вертикальной оси в режиме считывания записанной информации с мишени ЗЭЛТ1. -При этом мишень ЗЭЛТ сканируется растром со взаимнопротивоположным направлением считывания соседних строк, число которых определяется количеством импульсов, вьфабатываемых генератором 3 строчной развертки за время спада напряжения блока горизонтальной развертки (см. фиг, 2, фиг, 3).

При движении луча вдоль вертикальной, оси V в плоскости млшени ЗЭЛТ1 происходит считьшание мгновенных значений записанного сигнала при каждом пересечении луча линии электронного изображения (см. фиг..З), При этом в цепи сигнальной пластины ЗЭЛТ1. возникают импульсы т-ока, временное положение которых относительно начала движения луча пропорционално соответствующим мгновенным амплитудам записанного сигнала.

Далее импульсы тока усиливаются усилителем 5 считьшания и вместе с импульсами запуска генератора 3 строчной развертки поступают, на вход блока 6 цифрового преобразования, осуществлякщего кодирование считанных ординат регистрируемого сигнала.

Цифровая информация из блока 6 цифрового преобразования переписывается в запоминающее устройство 8, откуда она может быть выведена в любое время на устройство визуального отображения формы исследуемого сигнала или на внешнее устройство обработки (например, ЭВМ).

Другой особенностью предлагаемого устройства является использование продольного считывания калибровочной синусоиды с целью повышения точности определения масштаба преобразо- ванного сигнала в единицах реального времени.

Работа предлагаемого масштабновременного преобразователя при этом происходит следующим образом.

По внешнему сигналу Автоматика блок 7 уцравления блокирует генератор 3 строчной развертки и запускает блок 4 калибровки, вырабатывающий

7 6

напряжение cинycoидaJ(ьнoй формы, по- . ступающее на вертикально-отклоняющие пластины ЗЭЛТ.

При поступлении на вход устрой-. ства сигнала Пуск происходит запись синусоиды на мишени ЗЗЛТ, как было описано (см. также временные диаграммы на фиг. 4).

Считывание происходит сразу же после записи во время обратного хода луча ЗЭЛТ1 под управлением блока горизонтальной развертки, fla фиг. 5 показано движение луча ЗЭЛТ при записи (луч движется слева направо по следу синусоиды) и продольном считывании (луч движется справа налево, пересекая оставленный им ранее потенциальный рельеф синусоиально потенциальный рельеф синусоидального изображения).

Временные интервалы (i ... 1,2 ..., N; N .- число пересечений), соответствующие началу движения . дуча ЗЭЛТ при считьшании до каждого пересечения с линией потенциального рельефа записанной синусоиды, кодируются блоком 6 цифрового преобразования и записывается в з.апоминающее устройство. 8 для использования -при восстановлении реальных соотношений исследуемых сигналов при их обработке на ЭВМ.

Таким образом, в предлагаемом МБП благодаря исключению времени коммутирования отклоняющих пластин ЗЭЛТ из общего времени преобразования, позволит снизить его до. значе- НИИ Tj,y 20 мс и подвысить частоту регистрируемых сигналов до 50 Гц, что в 5 раз превьш1ает быстродействие известного преобразователя.

Как отмечал ось, время срабатывания блока линейного пропускания пренебрежимо мало (единицы-десятки наносекунд) по сравнению со временем считывания.

Вторым преимуществом предлагаемого МБП по сравнению с прототипом является более высокая надежность регистрации одиночных или р едкоповторяющихся - импульсов; обусловленная . тем,, что считывание производится сразу после записи информации, в то время, как в МБП-прототипе.считьшание может быть начато через время, необходимое для коммутации отклоняющих пластин, т.е. через 40 мс, в те чение которого может произойти раз- iрушение информации.

Запись

Пуск CvufTibiSoHue

МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные генератор развертки, запоминающую эяектронно-лучевую трубку, усилитель считывания, блок цифрового преобразования и запоминающее устройство, а также блок калибровки, генератор строчной развертки и блок управления, первьй выход которого соединен с первым входом блока . калибровки, выход последнего подключен к вькоду генератора строчной развертки и второму входу запоминаннцей электронно-лучевой трубки, вто- . рой выход блока управления соединен с входом генератора строчной развертки и с вторым входом блока цифрового преобразования, о т л и ч а ющ и йс я тем, что, с целью повьшения быйт родействия и надежности преобразователя, в него вв.едены генератор стробирующих импульсов и блок линейного пропускания, выход которого соединен j с третьим входом запоминающей (Л электронно-лучевой трубки, выход генератора стробирунщих импульсов подключен к входам генератора развертки, блока линейного пропускания, блок управления и второму входу блока калибровки.. сл ts9 to Kl Пуся Сигнал Фи9.1

г

CutHOA

УЛ

ю

,, Исходное положение /lyt/a

ASmt

тонатиха

WWVW

,

jj Ч

Записи

t 1 1 I I

Cvttrnbt8aft4€