Устройство для отклонения луча электронно-лучевой трубки Советский патент 1986 года по МПК H04N3/16 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в устроствах отображения информации на базе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ с магнитным отклонением луча.

Цель изобретения - повьапение быстродействия отклонения луча.

На фиг. 1 приведена электрическая функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 - структурная электрическая схема возможной реализации предварительного усилителя; на фиг. 4 - электрическая функциональная схема формирователя компенсирующих напряжений; на фиг. 5 - структурная электрическая схема блока определения кодов приращения координаты; на фиг. 6-- структурная электрическая схема преобразователя кода блока определения кодов приращения координаты; на фиг. 7 - структурная электрическая схема преобразователя код - время.

Устройство для отклонения луча электронно-лучевой трубки содержит предварительный усилитель 1, двухтактный выходной каскад 2, двухтактную отклоняющую катушку 3, дроссель 4, двухсторонний ограничитель 5 уроня, генератор 6 тока, ключ 7, формирователь 8 компенсирующих напряжений, блок 9 определения, кодов приращения координаты, преобразователь 10 код-время, первый вход П предварительного усилителя, первый вход 1 блока 9 определения кодов приращения координаты, первый выход 13 блока 9, шину 14 источника питания (в) первый выход 5 преобразователя 10 код-время, второй выход 16 блока 9, первый и второй выходы 17 и 18 формрователя 8 компенсирующих напряжений, второй выход 19 преобразовател 10 код-время. Выходной двухтактньш каскад 2 содержит транзисторы 20 и 21 и резисторы 22 и 23. Двухтактная отклоняющая катушка 3 состоит из двух, обмоток 24 и 25, защунтирован- ных резисторами 26 и 27. Двухсторонний ограничитель 5 уровня содержит стабилитроны 28 и 29, генератор 6 тока - транзистор 30 резисторы 31 и 32 и шину 33 источника питания, а ключ 7 - транзистор 34 и резистор 3

Предварительный усилитель 1 содержит операционные усилители (ОУ)

3638, резисторы 39-44 и щину 45 с потенциалом о/ .

Формирователь 8 компенсирующих напряжений состоит из транзисторов 46 и 47, элемента И-НЕ 48, элемента И 49, инвертора 50, резисторов 5154, шины 55 с потенциалом jit шины 56 с напряжением LI,, . Блок 9 определения кодов приращения координаты содержит регистры 57 и 58, комбинационный, сумматор 59, преобразователь 60 кода, щину 61 прямого кода регистра 57, щину 62 обратного кода регистра 58, шину 63 прямого кода приращения координаты.

Преобразователь 60 кода содержит элементы И-НЕ 64, 64 ,..., 64,, где п - общее количество разрядов, элементов 2-И-ИЛИ-НЕ 65,, 65„,..., 65 ,.

Преобразователь 10 код-время содержит инвертор 66, шину 67 тактовых импульсов, элементы И 68 и 69, шину 70 управляющего импульса, элемент 71 задержки, триггер 72, элемент ИЛИ 73 и счетчик 74.

Устройство работает следующим образом.

ОУ 36 совместно с резисторами 39- 42 образует суммирующий усилитель, выходное напряжение которого равно

и

R ак(

2 42

Ли.

2 Ra/

41

40 Й42

Чо

Ml

()

где R

49

°1г40 .if солротивле- ния резисторов 39-42;

потенциал неинвертирующего входа ОУ 35 и шины 45, соответствующий середине диапазона изменения напряжения на входе 1I предвари- тельного усилителя I;

и

в (

и

e,ii о, напряжения на

входах 11, 17 и 18 соответственно. После преобразования выражение (1) имеет- вид

ивымбЧ йУГио. и,)21

Чи, -Uo, 2)i(3

JQ

2

(2)

де

,

i К„

-- . I/

RO- 2- р J

34

R

40

R

41

ОУ 37 совместно с резисторами 44 и 43 и транзисторами 20 двухтактного выходного каскада 2 образуют

инвертирующий усилитель, выходное напряжение У д, которого, формируемое на резисторе 22, создает ток Ц, через обмотку 24 двухтактной отклоняющей катушки 3. При 44

и U,, o/n

970

4

-.U. Uo-Li

вЬ1«ЭбРц 5

M-t

аыхэб

-920

-J M. WJJo/2 U e -JJo/2

,. Uo i, Uok

22

j6x5-Uo/2

Где 1 --- - максимальный откло a C R . „

2 няющии ТОК обмотки

24;

R,,j,R, сопротивление резисторов 22, 44 и 43. ОУ 38 совместно с транзистором 21 образуют неинвертирующий усилитель, выходное напряжение J которого, формируемое на резисторе 23, создат ток

-25

через обмотку 25;

/(JB«,-Uo/2,

U ВЧ о 1 .

и

бхг -Uo

Uo/2

и.

k t

Uu -Uo/2

U, М;

(4)

где Rjj - сопротивление резисторов

23.

Как видно из выражений (З) и (4), .при изменении входных напряжений сумма токов через обмотки 24 и 25

44 25 макс - °

(5)а величина отклоне.ния луча от центра экрана и его направление определяются модулем и знаком разности токов г5 Такие условия соответствуют работе двухтактного отклоняющего каскада в режиме класса А.

Высокая точность преобразования входных напряжений в отклоняющие токи обеспечивается цепями отрицательной обратной связи.

В-исходном состоянии, когда на выходе 15 нет сигнала (уровень. О), на выходах элементов И-НЕ 48 и И 49 напряжения, открывающие транзисторы 46 и 47, на выходах 17 и 18 формирователя 8 устанавливается потенциал шины 55, равный tJo/2,

При поступлении импульса по выходу 15 состояние элементов формирователя 8 зависит от сигнала на втором его входе 16, т.е. зависит от знака разности координаты. По уровню 1 на

3)

1,

, уя 12201374

входе 16 создаются условия для открывания элемента И-НЕ 48, на его выходе устанавливается уровень О, от которого транзистор 46 закрывается, и 5 на выход 17 подается напряжение U с шины 56. При уровне О на входе 16 на выходе инвертора 50 устанавливается уровень 1, при этом элемент И 49 открывается и уровнем 1 запиJO рает транзистор 47, на выход 18 выдается нулевой потенциал с общей шины через резистор 54.

Код очередной координаты Х с входа 12 вводится в регистр 57, а

)5 код предьщущей координаты Хр вводится в регистр 58 с выхода регистра 57 по сигналу с выхода 19. Содержимое регистра 58 вводится в комбинационный сумматор 59 в прямом коде, а

20 содержимое регистра 57 - в дополни- ; тельном коде (дополнительная единица вводится на вход сумматора). Комбинационный сумматор 59 вычисляет код разности

25

лх -(x,-xj (6)

При отрицательном приращении Xj- Xg координаты на входе 16 устанавливается логический нуль, а на шине

63 - прямой код АХ, при этом по

единичному уровню напряжения с выхода элемента И-НЕ 64 через элементы 2И-ИЛИ-НЕ 65 проходит прямой код. Но сами элементы 2И-ИЛИ-НЕ 65 инвер35 тируют, поэтому на выходе 13 устанавливается o6paTHbtfi код.

При положительном приращении координаты Х - XQ на выходе 16 устанавливается единичный уровень напря40 жения, а на шине 63 - дополнительный код д X. Через элементы 2И-ИЛИ-НЕ 65 проходит код с выходов элементов Pi-HE 64g,..., 64р , в результате на выходе 13 устанавливается допол45 нительный код йХ.

По управляющему импульсу на шине 70 код дХ с выхода вводится в счетчик 74., При положительной разности X, -X JJ в счетчик 74 вводится допол50 нительный код. По управляющему им- пульсу на шине 70 с некоторой задержкой на элементе 71 задержки триггер 72 переключается в такое состояние, при котором через эле55 мент И 68 и элемент ИЛИ 73 проходят тактовые импульсы с шины 67 на счетчик 74, работающий в режиме сложения . По импульсу переполнения

счетчика 74 триггер 72 переключается в нулевое состояние.

При Х - с выхода 13 поступает обратный код, а на выходе инвертора 66 устанавливается уровень напряжения, соответствующий логической единице. По сигналу с инвертора 66 и по импульсу с выхода элемента 71 задержки открывается элемент И 69 и через элемент ИЛИ 73 на счетчик 74 поступает импульс, преобразующий обратный код введенного в счетчик числа в дополнительный.

Таким образом, на выходе 15 преобразователя 10 формируется импульс напряжения, длительность которого пропорциональна модулю приращения координаты.

В исходное состояние, луч ЭЛТ находится в точке с координатами, соответствующими местоположению ранее отображаемой отметки с формуляром. Через транзисторы 20 и 21 и обмотки 24 и 25 протекают соответствующие токи отклонения J(, и

oг

Транзистор 34 ключа 7 закрыт и

через транзистор 30 генератора 6 протекает ток i , определяемый зна- ,чениями сопротивления резистора 31 и напряжения на шине 33.

Суммарный ток i д , проходящий через дроссель 4, с учетом выражения (5) равен

4 Чо Ч1 б .Ч , (7)

где го 21 токи транзисторов 20 и 21.

Дпя перевода луча ЭЛТ в исходную точку отображения очередной информации на вход 11 должно поступать,. например, положительное ступенчатое напряжение, при котором согласно вы- ражениям (3) и (4) ток i , должен увеличиться, а ток i - уменьшиться на величину дЗ , пропорциональную модулю разности координаты uX(.uV) .

Предварительно код очередной координаты X с входа 12 вводится в регистр 57 блока 9, в котором выра- батьшается код разности координат.

При поступлении по входу 11 положительного ступенчатого напряжения и„ (фиг, 2d) ток транзистора 20 начинает увеличиваться, а ток тран12201376

зистора 21 уменьшается. При этом на обмотках 24 и 25 скачкообразно создаются ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции, в результате чего потенци- 5 ал (фиг. 2р,) коллектора транзистора 20 резко уменьшается и достигает значения U , при котором транзистор входит в режим насьщения (фиг. 2а). Поскольку ток транзисто ра 21 продолжает скачкообразно уменьшаться, суммарный ток , проходящий через дроссель 4, также уменьшается. Скачкообразное уменьшение этого тока создает на дроссе ле 4 ЭДС самоиндукции, в результате которой потенциал точки А Начинает резко увеличиваться. При достижении напряжения стабилизации U стабилитрон 29 фиксирует потенциал

точки А, равный U E+U , где Е - напряжение источника питания, (фиг. 2 г).

При этом на обмотке 24 падает

напряжение 25

... EI.- H- 2Е, Одновременно с поступлением по

входу 11 входного координатного напряжения (в момент на фиг. 2) на

30 преобразователь 10 по шине 70 поступает управляющий импульс, по которому переключается в единичное состояние триггер 72, и счетчик 74 начи- |нает отсчет времени переходного про35 цесса. Одновременно разрешающий уровень напряжения с триггера 72 по выходу 15 поступает на ключ 7, открывая транзистор 34 и закорачивая базу транзистора 30 на общую шину. При

40 этом ток б генератора 6 (фиг. 2S) отключается от дросселя 4, обеспечивая сохранение потенциала точки А, (фиг. 2z), равного Цд Е + U,g , в течение всего переходного процес 5 са установления отклоняющего тока. Величина тока ig должна превосходить потери тока дросселя 4 во время переходного процесса.

Кроме того, импульс напряжения с выхода 55 преобразователя 10 поступает на вход формирователя 8 компенсирующих напряжений, на второй вход которого по выходу 16 блока 9 поступает управляющий уровень напряжения. В результате этого с выхода 17 формирователя 8 на второй вход предварительного усилителя 1 поступает напряжение lla , увеличивая изменения

50

(перепад) токов i 24 25 + + 5 оя .

Под воздействием приложенного напряжения Е ток обмотки 24 начинает увеличиваться (возрастать).

Изменение токов . as определяется следующими выражениями

( 44 Vi A° - ir

ЕЬ, (8)

7

где L индуктивность обмоток 24 и 25.

Е, Е, Е, ™

«26 Ш

резиторы 26 и 27.

Линейный закон изменения тока „ сохраняется до момента , когда

24 01

:io,4

o AooV Ui(9)

Подбирая резисторы 40 и 41 предварительного усилителя, можно добиться равенства Р котором 25 т.е. сразу достигает требуемого значения, а ток , , как следует из выражения (9), к моменту t-T, равен 154 -ilg, +&(, , т.е. также достигает буемого значения.

Подставляя это значение тока (при ы ) в выражение (8), находим время Тц, установления этого тока

чет ;

т.е. продолжительность переходного процесса равна

У

ЁЬ

Преобразователь 10 формирует на выходе 15 импульс, длительность которого пропорциональна приращению координаты, поэтому в момент времени t t(,+ преобразователь 10 возращается в исходное состояние, а импульс переполнения счетчика 74 по выходу 19 подается в блок 9 определения кода приращения координаты, в котором содержимое регист

-

,

1220137, 8

ра 57 переписывается в регистр 58, на выходе 15 устанавливается нулевой потенциал, приводящий в исходное состояние ключ 7, формирователь

5 8 и генератор 6 тока (фиг. 25, Б). При этом ,0, ij5 Ч, , поэтому ЭДС самоиндукции и взаимоиндукции на обмотках 24 и 25 скачкообразно уменьшается до нуля. Ни этом

10 переходный процесс установления токов обмоток 24 и 25 заканчивается. .Установившиеся значения токов в. дальне гаем поддерживаются согласно выражения (З) и (4) входным напря 5 жением устройства.

Формула изобретения

Устройство для отклонения луча

20 электронно-лучевой трубки, содержащее последовательно соединенные предварительной усилитель, двухтактный выходной каскад, первый и второй выходы которого подключены к отводам

25 двухтактной отклоняющей катушки, средний отвод которой через параллельно соединенные дроссель и двухсторонний ограничитель уровня подключен к шине источника питания, пос30 ледовательно соединенные ключ и генератор тока, выход которого подключен к точке соединения дросселя со средним отводом двухтактной отклоняющей катушки, блок определения кода приращения координаты, первый вход которого является входом кода координаты, первый выход блока определения кода приращения координаты подключен к первому входу преобразователя

Q код-время, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия отклонения луча, в него введен формирователь компенсирующих напряжений, первый вход которо., го подключен к второму выходу блока определения кода приращения, кода координаты и второму входу формирователя код-время, первый и второй входы формирователя компенсирующих напряжений подключены к второму и третьему входам предварительного усилителя, причем выход преобразователя код-время подключен к входу ключа и второму входу формирователя комценси- рующих напряжений, а второй выход - к второму входу блока определения кода приращения координаты.

23

I55

nj f/g

12

P--:tmJ

/9

Фиг.1

Изобретение может .быть использовано в устройствах отображения информации, на базе электронно-лучевых трубок с магнитным отклонением луча. Изобретение повышает быстродействие отклонения луча. Устройство содержит усилитель, двухтактный выходной каскад, двухтактную отклоняющую катушку, дроссель, двухсторонний ограничитель уровня, генератор тока, ключ, формирователь компенсирующих напряжений (ФКН), блок определения кодов приращения координаты, преобразователь код - время. Цель достигается введением ФКН, содержащего два транзистора 46, 47, элемент И-НЕ 48, элемент И 49, инвертор 50, резисторы 52-54, шину 55 с потенциалом 0/2 , шину 56 с потенциалом 11. 7 ил. с: S 00

I f I

OVjJ

n«

Фиг. 5

Фиг. 6

Редактор О. Бугир

Составитель Л. Меньшикова

Техред Л.Олейник Корректор 0. Луговая

Заказ 1334/61 Тираж 624 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР . . по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. , д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная,4

Фиг.7