Электронно-лучевой прибор и способ его управления Советский патент 1985 года по МПК H01J31/10 

fPyCI

IPjCr

С2

щсг

IPs с 2

Oi

о

05 l

2. Способ управления электронно-лучевым прибором, включающий перевод мишени в режим накопления и запись информации электронным лучом по 2-3 соседним строкам мишени за одну его развертку, по окончании каждой из которых осуществляют смещение электронного луча по второй координате, а также построчный и поэлементный перенос зарядов на выход мишени, отличающийся тем, что, с ц&пью повышения точности преобразования регистрируемого сигнала, электронный луч поочередно смещают из одной секции в другую и разворачивают его по строкам, ближайшим к границе раздела секции мишени в направлении, противоположном направлению вывода информации из регистров каждой секции, а во время смещения луча и записи информации в одной секции в другой построчно переносят заряды на 2-3 строки в направлении выходного регистра, а во время текущего переноса зарядов по секции в ее регистре осуществляют параллельное поэлементное суммирование зарядов, хранящихся в 2-3 ближайших к регистр; строках, а из регистра другой секции .;арные заряды переносят на выход мищени.

1. Электронно-лучеврй прибор, включающий источник электронов, системы фокусировки и отклонения электронного луча и самосканирующую мищень, выполненную в виде матрицы приборов с зарядовой связью, расположенных по горизонтальным строкам, и имеющую выходные регистры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования регистрируемого сигнала и расширения функциональных юзможностей, мишень выполнена из двух секций, сопрягающихся сторонами, параллельными строкам, а выходные регистры сформированы на противоположных сторонах секций. i Vy Piipif 0) I I f

1

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в. осциллографии, в автоматизированных системах контроля и отображения информации.

Известны электронно-лучевой прибор (ЭЛП) с самосканирующей мишенью - прибором с зарядовой связью (ПЗС) и способ управления им 1.

ЭЛП содержит источник электронов, системы фокусировки и отклонения электрон ного луча по самосканирующей мишени.

Способ управления предусматривает формирование, фокусировку и модуляцию элект)онного луча по плотности входным сигналом, перевод мишени в режим накопления, запись или облучение однострочной ПЗСмат|)ицы вдоль ее чувствительных элементов, а но окончании записи поэлементный вывод информации с мищени.

Для увеличения емкости регистрируемой информации в качестве мишени используется набор таких однострочных матриц (до 100 шт.). Принцип действия остается прежним, однако возможности прибора расширяются, поскольку при развертке образуется растр. Кроме того, сигналы, записанные в каждую из отдельных матриц, можно считывать независимо.

Такой ЭЛП не нашел распространения из-за технологических и конструктивных сложностей изготовления мишени, состоящей из набора независимых матриц, так как для независимой работы каждой отдельной однострочной матрицы необходимо от 12 до 20 независимых управляющих вводов, а значит для всей мишени с размерами S 1 см необходимо иметь 1000 вводов и формировать такое же количество сигналов.

Известен также ЭЛП, содержащий источник электронов, за которым последовательно расположены системы фокусировки и отклонения электронного луча по самоскнирующей мишени, в качестве которой могут быть использованы ПЗС и приборы с зарядовой инжекцией.

Способ управления таким ЭЛП предусматривает перевод мишени (ПЗС) перед записью в режим накопления, формирование фокусировку электронного луча и сканирование мищени электронным лучом, модулированным регистрирующим сигнало.м и перемещающимся по закону телевизионного растра, а также по окончании записи построчный перенос зарядов в выходной регистр мишени и поэлементный перенос зарядов

по последнему на выход мищени.

За счет введения дополнительной операции - построчного переноса зарядов, перенос последних осуществляют в двух направлениях 2.

Недостатком такого устройства и способа управления им является низкая точность преобразования регистрируемого сигнала, обусловленная искажениями телевизионного растра, дрейфом усилителя кадровой развертки. В результате этого, электронный

луч, разворачиваемый вдоль строки мишени, облучает элементы соседних строк, т. е. единичный (дискретный) сигнал распределяется между 2-3 ячейками соседних строк. Это приводит к нарушению соответствия между величиной единичного сигнала и величиной

заряда, накопленного в отдельной ячейке мищени, а значит и к снижению точности преобразования на выходе мищени регистрируемого сигнала (заряда отдельной ячейки) в цифру.

Кроме того, прототип имеет ограниченный диапазон (объем) регистрируемых сигналов и не позволяет непрерывно преобразовывать сигналы, скорость записи которых меньше скорости их вывода с мишени. Максимальный объем информации, записываемый в мишень, определяется ее форматом (количеством чувствительных ячеек в строке и количеством строк), что связано с осуществлением последовательно вначале записи всей регистрируемой информации, а затем переноса зарядов на выход мишени. Цель изобретения - повышение точности преобразования регистрируемого сигнала, например, аналогоцифрового преобразователя или масштабно-временного преобразователя, а также расширение функциональных возможностей ЭЛП с самосканируюш,ей мишенью, например увеличение объема регистрируемых сигналов и осуществление непрерывного преобразования последних, скорость записи которых меньше скорости переноса зарядов по выходному регистру матрицы. Поставленная цель достигается тем, что в электронно-лучевом приборе, включающем источник электронов, системы фокусировки и Отклонения электронного луча и самосканирующую мишень, выполненную в виде матрицы приборов с зарядовой связью, расположенных по горизонтальным строкам и имеющую выходные регистры, мишень выполнена из двух секций, сопрягающихся сторонами, параллельными строкам, а выходные регистры сформированы на противоположных сторонах секций. Согласно способу управления электронно-лучевым прибором, включающему перевод мишени в режим накопления, запись информации электронным лучом по 2-3 соседним строкам мишени за одну его развертку, по окончании каждой из которых осуществляют смещение электронного луча по второй координате, а также построчный и поэлементный перенос зарядов на выход мишени, электронный луч поочередно смещают из одной секции в другую и разворачивают его по строкам, ближайщим к границе раздела секции мишени в направлении, противоположном направлению вывода информации из регистров каждой секции, во время смещения луча и записи информации в одной секции в другой построчно переносят заряды на 2-3 строки в направлении выходного регистра а во время текущего переноса зарядов по секции в ее регистре осуществляют параллельное поэлементное суммирование зарядов, хранящихся в 2-3 ближайших к регистру строках, а из регистра другой секции суммарные заряды переносят на выход мишени. На фиг. 1 схематически представлена структура мишени; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов, управляющих ее ра-ботой; на фиг. 3 - устройство, являющееся примером конкретной реализации предложенного ЭЛП и способа. Мишень состоит из двух ПЗС, соприкасаюшихся строками секций 1 и 2, выходных регистров 3 и 4 с выходными устройствами сформированными на регистрах 3 и 4 с противоположных сторон. Так как мишенью в ЭЛП могут служить ПЗС с 2-, 3-, 4и т. д. фазной структурой, то на фиг. 1 в качестве примера приведена структурная схема для 3-фазного ПЗС (буквой Ф с индексами обозначены управляющие фазные напряжения; сплошными линиями показавы направления переноса зарядов, а пунктирными - направления развертки электронного луча). С целью уменьшения влияния геометрических искажений ЭЛП на качество записи мишень размещена в ЭЛП так, что граница раздела секций 2 и 1 расположена в плоскости отклонения электронного луча парой пластин, расположенных ближе к источнику электронов. Во время записи остросфокусированный электронный луч с размерами, соизмеримыми с размерами чувствительного элемента мишени, и промодулированный по плотности регистрируемым сигналом, разворачивают по мишени. Однократную развертку осуществляют вначале, например, по секции 1, предварительно переведенной в режим накопления, и по ее 2-3 строкам, ближайшим к границе раздела секций I и 2. Луч из-за некачественной сборки, геометрических искажений во время однократной развертки попадает на чувствительные ячейки соседних строк, создавая в ячейках заряды. Величина последних пропорциональна количеству электронов, попадающих на отдельную ячейку, т. е. нарушается пропорциональность между величиной накопленного заряда в одной ячейке и величиной тока Для устранения указанного нарушения пропорциональности в предложенном ЭЛП осуществляют суммирование по столбцам ПЗС зарядов, накопленных в 2-3 строках. Накопленные заряды 2-3 ячеек каждого столбца сливают (суммируют) в одну ячейку регистра, т. е. распределение зарядов по 2-3 строкам сводят (сливают) в одну строку (регистр). Для этого по окончании развертки луча по секции в последней заряды построчно переносят на 2-3 строки в сторону выходного регистра. В результате этого, ближайшие к границе раздела секций 2-3 строки освобождаются от зарядов, а заряды 2-3 строк, ближайших к регистру, сливаются в последний. Зате.м по окончании одной развертки луча, например, по секции 1, его смещают в направлении другой секции, предваритель ° переведенной в режим накопления, и осуществляют развертку по секции 2 по ее 2-3 строкам, ближайшим к границе раздела секций. По окончании однократной

развертки луча по секции 2, его возвращают в исходное состояние, и цикл записи повторяется.

Во время смещения и записи информации в одной секции в другой осуществляют указанный построчный перенос зарядов на 2-3 строки в сторону выходного регистра с одновременным поэлементным суммированием зарядов. Вывод суммарных зарядов из регистров осуществляется последовательно, вначале из одного (из того, в секции которого осуществляется запись), а затем из другого.

Временные диаграммы сигналов, позволяющие осуществлять указанные операции, представлены на фиг. 2, где позициями 5-7 показаны диаграммы сигналов по 3,2 и 1-й фазам секции 1, а позициями 8- 10 - соответствующие сигналы для 1, 2 и 3-й фаз секции 2 (временные диаграммы представлены для случая, когда электронный луч в процессе одной развертки попадает на элементы 2 соседних строк).

Временные диаграммы управляющих сигналов по фазам регистра секции 1 показаны позициями 11 -13 (фиг. 2), а для фаз регистра секции 2 - позициями 14-16.

Развертку луча по секции осуществляют в направлении, противоположном направлению вывода зарядов из регистра этой секции. В противном случае последовательность вывода зарядов с мищени не соответствует входной последовательности регистрируемых сигналов.

При использовании изобретения повы щается точность преобразования регистрируемого сигнала. Это достигается благодаря использованию операций построчного переноса зарядов во время записи, а также благодаря введению операций параллельного суммирования зарядов нескольких строк и развертки луча только по 2-3 строкам, ближайщим к границе раздела секций

(к оси ЭЛП). Кроме того, предлагаемые устройство и способ позволяют расщирить функциональные возможности прибора, а именно исключить ограничения на объем регистрируемой информации, когда скорость записи меньще скорости вывода зарядов из регистров.

В базовом объекте указанный объем информации ограничен форматом мищени (количество строк и элементов в строке),

так как операции записи и вывода разнесены во времени и не могут выполняться одновременно. Согласно предлагаемому способу за время записи информации в одной секции, в другой строки освобождают от накопленного заряда и заряды выводятся из мищени.

Устройство (фиг. 3) состоит из ЭЛП 17 с источником электронов - электронной пущкой 18, систе,мы 19 фокусировки и отклонения электронного луча, двухсекционной

самосканирующей мищени 20, схемы 21 управления записью и считыванием, соединенной с системой 19 и мищенью 20, и выходного усилителя 22, с входом которого соединены выходы регистров мищени.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на модулятор электронно-лучевой пущки 18. Остросфокусированный электронный луч, промодулированный по плотности входным сигналом,

разворачивается с помощью отклоняющей системы по мищени 20. С выходов секций мищени информации о входном сигнале поступает через усилитель 22 к устройству обработки (например, аналого-цифровой преобразователь) и отображения информации.

Таким образом, при использовании предлагаемых ЭЛП и способа улучщаются показатели осциллографических систем, автоматизированных систем контроля и отображения информации.