Устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки Советский патент 1980 года по МПК G06K15/20 

ратичиыми преобразователями, датчш ; отклоняющего тока, сумматоры 2 . В этом устройстве датчик тока (резистор) выиочается последовательно с отклоняющими катушками, чем увеличивается их собственное сопроти.чление, ухудшается линейность отклонения, и не подкодит известное устройство для широко распространенных схем, в которых отклоняющие катушки изолированы от земли . Также требуется подбор всех диодов вмес те по их характеристикам, квадратичность которых невысока. Коррекция подущкообразных. искажений используемая в буквенно-цифровых индика торах на электроннолучевых трубках, соде жащих аналого-цис{)ровой умножитель,не подходит для воспроизведения графических изображений, где движение луча по экран электроннолучевой трубки произвольно. Использование электроннолучевых, тру бок с углом отклонения 50 и менее приводит к увеличению их длины, в то время как .больщинству заказчиков внешних устройств электронных цифровых машин необходимы компактные индикаторы. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для отображения информации, содержащее по каждой из координат X и У последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь,, сумматор, усилитель . отклонений и катущку отклонения, подклю ченную к первому и второму входам элек троннолучевой трубки, выход которой сое динён со вторыми входами усилителей отклонения по координатам X и У, блок коррекции, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по координатам X и У, первый и второй входы устройства подключены к первым входам цифроаналоговых преобразователей по координатам X и У 131 . В этом устройстве для отображения информации .точность коррекции подушкообразных искажений и линейность агклоне ния луча электроннолучевой трубки понижены, так как корректирующее воздействие зависит 6т напряжения с выхода цифроаналоговых преобразователей. Даже при линейной зависимости тока в отклоняюще системе от напряжения на входе усилител отклонения отклоняющее магнитное поле не связано строго линейной зависимостью с отклоняющим током. Это связано с по- лями рассеивания отклоняющей системы, ее конструкцией, нёидеальностью намотки катушек отклоняющей системы, неточносью установки отклоняющей системы на Х)рловине трубки, паразитными параметраи (индуктивностью, емкостью, утечками) тклоняющей системы, наводками на пододящие провода и рабочее отклоняющее поле внещних паразитных электромагнитых полей, гистерезисом сердечников отклоняющей системы. Использование в известном устройстве разомкнутого принципа автоматического регулирования подушкообразных, искажений усложняет его использование при различных внещних воздействиях (температура, влажность, колебание напряжений источников питания), так как необходимы термостатирование, тщательная стабилизация напряжений источников питания и т.п. Скорость процесса установления тока в отклоняощей системе понижена, так как зависит только от параметров входного напряжения на входе усилителя отклонения,, а скорость изменения отклоняющего магнитного поля не учитывается. Структура блока коррекции известного устройства усложнена из-за наличия блоков сдвига, выпрялШения, умножителей. Использование в усилителе отклонения линеаризирующих обратных связей по току в отклоняющей системе не определяет строгую линейность отклоняющего магнитного поля по причинам, которые были указаны выше. Кроме того, в качестве элемента обратной связи используются обычно резисторы, которые усложняют схему выходного каскада усилителя отклонения, ухудшают параметры усилителя отклонения, а при больших токах, протекающих обычно в выходных каскадах, что особенно характерно для транзисторных выходных каскадов, на резисторе обратной связи рассеивается большая мощность, что усложняет его конструктивное выполнение с учетом требования к минимальной собственной индуктивности резистора.. Цель изобретения - повышение качества изображения и упрощение устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для отображения информации введены блоки магниторезисторов по координатам X и У, блок фокусировки и блок сведения луча,. причем выходы блоков магниторезисторов по координатам X и У соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррекции, с третьими входами усилителей отклонения, с первым и вторым входами блока фокусировки, выходы цифроаналоговых преоб- 5 разоЁателей по координатам X и У подключены соответственно к четвертым вхо дам усилителей отклонения, вьосоды которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока коррекции, с первым и вторым входами блока сведения луча, выход блока фокусировки подключен к третьему входу блока сведения луча и третьему входу электроннолучевой трубки четвертый вход которой соединен с выхо- дом блока сведения луча, а выход электроннолучевой трубки подключен к первым входам блоков магниторезисторов по коор динатам X и У, к четвертому входу блсжа сведения луча, третьему входу блока фоку сировки и к пятому входу блока коррекции, выходы катушек отклонения по координатам X и У подключены соответственно ко входам блоков магниторезисто ров, третий вход устройства соединен со вторыми входами цифроаналоговых преобразователей по координатам X и У, третьими входами сумматоров по координатам X и У, пятыми входами усилителей отклонения по координатам X и У, четвертым входом блока фокусировки. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для отображения информации; на фиг. 2 - электрическая схема блока магниторезисторов; на фиг. 3 - электрическая схема усилителя отклонения; на фиг. 4 - электрическая схема блока коррекции; на фиг. 5 - электрическая схема блока фокусировки; на фиг. 6 - электрическая схема блока сведения луча. Устройство для Чэтображения информаци по блок-схеме (фиг. 1) содержит по каждой из координат X и У первый цифроана- логовый преобразователь 1, второй цифре- аналоговый преобразователь 2, первый с-у матор 3, второй сумматор 4, первый усилитель b отклонения, второй усилитель 6 отклонения, первую катушку 7 отклонения, вторую катушку 8 отклонения, блок 9 коррекции, электроннолучевую трубку 10, первый блок 11 магниторезисторов, второй блок 12 магниторезисторов, блок .13 фокусировки, блок 14 сведения луча, первый вход 15 устройства, второй вход 16 устройства, третий вход 17 устрюйст- ва. Устройство работает следующим образом. Коды координат по каждой из коорди- нат X и У со входов 15 и 16 устройства поступают на входы цифроаналоговых пре- образователей 1 и 2, формирующих на 39 своих выходах напряжения, пропорциональньш этим кодам. Эти напряжения, просуммированные на сумматорах 3 и 4 с напряжением коррекции подушкообразных искажений f)acTpa, формируемого блоком 9 коррекдии, через усилители 5 и 6 отклонения, преобразующие указанные напряжения в пропорциональные им токи в катушках 7 и 8 отклонения, управляют созданными этими токами магнитными полями перемещением луча по заданному закону, в общем.случае произвольному, по экрану электроннолучевой трубки 1О. Предполагая, что электронный луч отклоняется катушками 7 и 8 отклонения на сравнительно коротком отрезке по сравнению с общей длиной луча в электроннолучевой трубке 10 с плоским экраном, можно составить следующие основные соотношения, определяющие корректирующие сигналы по каналам X и У Х-К,,(3,0); ,( jy К, и KI - коэффициенты пропорцигдеональности; DX и ЗУ - отклоняющие токи соответственно в катущках 7 и 8 отклонения, Как следует из приведенных выраже- НИИ (1) и (2), корректирующие сигналы У выражаются следующим по каналам X и образом: -KX() , - коэффициент пропорциональности;X и У - напряжения с выходов цифроаналоговых преобразователей 1 и 2. Выражения (1) и (2) являются идеализированной математической моделью коррекции подушкообразных искажений, так как нет строго линейной зависимости между отклоняющими токами в катушках 7и 8 отклонения и магнитными полями, отклоняющими электронный луч по экрану электроннолучевой трубки 10. Блоки 11 и 12 магниторезисторов по координатам X и У связаны непосредственно с магнитными полями катушек 7 и 8отклонения. Основным элементом бло- КОВ 11 и 12 магииторезисторов является магниторезистор, Магниторезистор представляет собой резистор, величина сопротивления которого .зависит от величины индукции магнитного поля, в котором находится магниторезисто Конструктивно магниторозисторы размещаются на горловине электроннолучевой труб ки 10 под катушками 7 и 8 отклонения таким образом, чтобы магниторезисторы пронизывались магнитными силовьши линиями отклоншощих магнитных полей. Маг ниторезисторы практически не усложняют конструкцию катушек 7 и 8 отклонения, так как толщина, например серийно выпускаемых промышленностью мап иторезисторов типа СМ1-1 не превышает 0,6 мм, а пленочные магниторезисторы можно разместить в технологических зазорах между катушками 7 и 8 отклонения и горловиной электроннолучевой трубки 10, Так как магниторезисторы представляют собой полупроводники, то они не искажают за счет шунтирования или вытеснения отклоняющие магнитные поля Также, чтобы величина мощности, управляющей сопротивлением магниторе- зистора была незначительной, магниторе- зистор должен работать в режиме, близ-ком к режиму холостого хода. На фиг. 2 изображена принципиальная электрическая схема блока 11 (12) маг- -ниторезисторов, в состав которого входят магниторезистор 18, величина которого линейно зависит от напряженности магнитного поля R СН (например из металлического висмута), магниторезисторы 19, 2О, 21, величины которых зависят от квадратов напряженности магнитного поля Rj ЬН (например из сурьмянистого индия), где R. - величина сопротивления магниторезистора; С , Ъ коэф фициенты пропорциональности; Н - напряженность от)а1оняющего магнитного поля. Величина сопротивления магниторезис- тора зависит только от величины напряженности MarHHtHoro поля и не зависит от знака этого доля, т.е. магнитореаисто реагирует на модуль напряженности маг НИТНОГО ПОЛЯв На магииторезисторы 18-21 помимо он яюшегхз магниты его поля воздействует, также тепловое поле, создаваемое разогретыми электроннолучевой трубкой 10 и катуиишми 7 и 8 отклонения. Магниторезистор 18 включается как резистор отрицательной обратной связи операционного усилителя 22 постоянного то:ка, входящего в состав усилителя 5(6) отклонения (см. фиг. 3). В состав усилителя 5(6) отклонения входят также аналоговый ключ 23, выходной усилитель 24, резисторы 25, 26, 27 и 28. Аналоговый ключ 23 представляет собой операционный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, работаюший в режиме нуль-органа. Ключ 23 управляется сигналом старщего разряда кода на входе 15( 16) устройства через цифроаналоговый преобразователь 1(2), при этом ошибка асимметрии равна I младшего разряда входного кода, или напряжением рассогласования между выходным напряжением с цифроаналогового преобразователя 1( 2) и опорным напряжением на входе 17. При этом ошибка асимметрии стремится к нулю. При большом коэффициенте усиления усилителя, входящего в состав аналогово- го ключа 23, аналоговый ключ 23 rieреключается из одного состояния, при котором напряжение на его выходе равно точному значению заданного напряжения и , например положительного, в другое состояние, при котором напряжение на его выходе равно точному значению заданного напряжения U противоположной полярности, например отрицательного, при напряжении рассогласования равном мкВ/мВ. Полярность напряжения U соответствует квадранту, в котором формируется изображение на экране электронполуче- эой трубки Ю. Напряжение на выходе усилителя 22 равно . .,H,(5) где Ro3p.cB.yc.- резистор 18; Ивх.ус. - резистор 25; HI напряженность отклоияюшего магнитного поля по оси X; - - . .. Нагряжение Uyc, , как напряжение отрицательной обратной связи, пропорциональное напряженности магнитного гю;:я по соответствующей координате, при большом коэффициенте усиления усилителя 24 следит за напряжением с выхода усилителя 5(6) (напряжение в суммирующей точке усилителя 24 стремится к нулю), линеар зируя тем самым отклоняющий магнитны поток в катушках 7(8) отклонения, хотя в общем случае, отклоняющий ток может быть и нелинейным. Таким образом, отрицательная обратная связь в предлагаемом устройстве ли неаризирует магнитный поток, т.е. самую конечную точку управления отклонением луча электроннолучевой трубки 10, и пр этом через элементы обратной связи не протекают большие отклоняющие токи. И этого следует, что указанная отрицатель ная обратная связь обеспечивает более высокое качество линеаризации и соответ ственно качество изображения, чем в известных устройствах. БЛОК 9 коррекции (фиг. 4) содержит операционные усилители постоянного тока 29 и 30, резисторы 31 и 32, щины 33 и 34. В цепь обратной связи усилителей 29 и 30 включаются магниторезисторы 20, 21 R обр.чб. корр, , PoSp.cb.Koppi соответственно блоков 11 и 12 магниторезисторов. На входы усилителей 29 и 30, через резисторы 31 и 32 (R ву ч ) поступают с усилителей 5 и 6 отклонения, ко торые, как было показано в выражении (5) линейно зависят от величины отклоняющего поля. Напряжение на выходах усилителей 29 и 30 равно - j RoSp.cBi RoSp.cB, --с.н, -с,н,(), (6) где С 2 , С-5 - коэффициенты пропорцИ ональности; Hj , Н 2 - напряженности отклоняющих магнитных полей по координатам X и У. Выражение ( 6) по своей структуре полностью эквивалентно выражениям (3) и (4), что и требуется для коррекции подущкообразных искажений. На шине 33 формируется корректирующее напряжение одного канала отклонения на шине34 - другого. Ток, корректирующий фокусировку Зфокус. Лстог +K( у), гдеЗстат, - ЭТО ток, необходимый для того, чтобы сфокусировать пжгно в центре экрана. i39 Блок 13 фокусировки (фиг, 5) содержит операционные усилители постоянного тока 35, 36 и 37, фокусирующую систему 38, резисторы 39 - 43, шину опорных напряжений 44, резистор 45. В цепи обратной связи усилителей 35 и 36 включены магниторезисторы 19 блоков 11 и 12 магниторезисторов. На входы этих усилителей через резисторы 39 и 40 (RBX.фокус) с щины опорных напряжений 44 поступает опорное напряжение l/on- Напряжение .на выходах усилитеТГей 35 и 36 равно R-Qgp.C6. 0yC. фокус.. - иоп.. R вх.фокус Uo« , 05HI , R.ex.po ;(. C - коэффивденты пропоррце С л циональности. На усилителе 37 получается сумма напряжений Сб. Cs Н, С,й ,Жг) , преобразуемая в пропорциональный этой сумме выходной ток, поступающий в фокусирующую систему 38, где Cg - коэффициент пропорциональности. 14 сведения луча (фиг. 6), на котором приведен только один из шести каналов сведения, формирует в цветном телевизоре для динамического сведения лучей корректир тощие магнитные потоки. В состав одного из каналов блока сведения входит операционный усилитель 46 постоянного тока, резисторь 47, 48 и 49, шина напряжения 5О. На вход операционного усилителя через резистор 47 поступает с шины 50 напряжение с блока фокусировки, пропорциональное к.вадрату отклоняющего магнитного поля по соответствующей координате, через резистор 48 напряжение, прхэпор- циокальное отклоняющему магнитному полю по той же координате. Это необходимо для получения асимметричной параболы напряжения коррекции сведения. Пропорциональный этому напряжению ток возбуждает отклоняющую катушк;у сведения. Описанный блок сведения .луча используется как в функциональных, так и в растровых индикаторах. .Величина сопротивленГия магниторези- сторов блоков 11 и 12 магниторезисторов, как и всех полупроводниковых материалов, зависит от изменения температуры. Однако, Влияние температуры в предлагае- MOM устройстве невелико. Это связано с тем, что магниторезисторы расположены на горловине электроннолучевой трубки 10, температура которой обь1чно выше температуры окружающей среды и после прогрева почти не меняется, т.е. мгини- торезисторы оказываются расположенными в естественном термостате. Кроме того, входные сопршнвления :блоков, с которыми связаны магниторе;зисторы (например резистор 25 усилител :отклонения), связаны с тепловым полем ;электроннолучевой трубки, располагаясь :также непосредственно на ее горловине или в термостате, температура которого поддерживается следящей системой равно температуре горловины электроннолучевой трубки 10. Если температурная зависимость со.противления указанных входных резисторов такая же, как и у магниторезисторов (для этого можно использовать также магниторезисторь, не связанные с отклоняющим магнитным нолем), то согласно вышеприведенным выражениям, например (5), выходное напряжение не зависит от температуры, Магниторезисторы блоков 11 и 1.2 магниторезисторов можно расположить внутри колбы электроннолучевой трубки 10 в месте максимальной напряженности отклоняющего магнитного поля, так как давление воздуха внутри колбы электроннолучевой трубки 10 равно 10 мм рт. ст. и меньше, то температура магниторезисторов, установленная в результате наступления теплового равновесия между магниторезисторами и окружающей средой меняется незначительно. Предлагаемое устройство функционируе как при воспроизведении изображения то- чечнО-координатным способом, так и при непрерывном (в последнем случае, цифроаналоговые преобразователи 1 и 2 исклю чаются из состава блоков). Использование новых элементов - бло ков магниторезисторов блока фокусировк и блока сведения луча выгодно отличает предлагаемое устройство для отображения информации от известного, так как корре ция искажений изображения на экране эле троннолучевой трубки подушкообразных расфокусировки, расслоения в цветных трубках - осуществляется в csaвисимости от значения отклоняющего магнитного поля,, чем повышается качество коррекции, исключается влияние паразитных параметров и разброс значений пара 7 912 метров катушек отклоняющей системы. Усилители отклонения, в которые введена отрицательная обратная связь по магнитному потоку, линеаризуют этот магнитный поток, а не отклоняющий ток, являющийся лишь промежуточной ступенью в цепи отклонения луча электроннолучевой трубки. Это также добавочно повьшает IaHecTBo указанных коррекций. Кроме того, из вы содных каскадов усилителей отклонения-исключаются резисторы обратной связи, через которые протекают большие отклоняюише токи и KOTopbie поэтому рассеивают большую мощность и понижают скорость отклонения собственной индуктивности. Структуры блоков коррекции, фокусировки, сведения в предлагаемом устройстве npOEie, так как ряд узлов совсем исключен (блоки сдвига и вьлрямления в блоке коррекшш), а аналоговые умножители (сравнительно сложные по принципу работы и в настройке элементы) заменены блоками, выполняющими фактически операцию линейного масштабирования с изменяемым по отклоняюшему магнитному полю коэффициентом передачи. Для предлагаемого устройства безразличен вид сканирования электронным лучом поверхности экрана электроннолучевой трубки - функциональный, или растровый, или комбинрфованный и характер этого сканирования - непрерывный, или дискретный, или комбинированный. Осуществление в предлагаемом уст ройстве замкнутого принципа регулирования понижает его чувствительность к различным дестабилизируюшим факторам. Формул р е т е н и я Устройство для отображения информации на экране электрюннолучевой трубки, со- держашее по каждой из координат X и У последовательно соединенные цифроанало- говый преобразователь, сумматор, усилитель отклонения и катушку отклонения, подключенную к первому и второму входами электроннолучевой трубки, выход которой соединен со вторьп 1и входами усилителей отклонения по координатам X и У, блок коррекции, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по координатам X и У, первый и второй входы устройства подключены к первым входам цифроаналоroBbix преобразователей по координатам ХиУ, отличаюшеё с я тем, что, с целью повышения качества изображения и упроихения устройст ва, в него введены блоки магнитореаисторов по координатам X и У, блок фокусировки и блок сведения луча, причем выходы блоков магниторезисторов по коор- динатам X и У соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррек ции, с третьими входами усилителей откло нения, с первым и вторым входами блока фокусировки, выходы цифроаналоговых пре образователей по координатам X и У подключены соответственно к четвертым входам усилителей отклонения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока коррекции, с первым и вторым входами блока сведения луча, выход блока фокусировки подключен к третьему входу блока сведения луча и третьему входу электроннолучевой трубки, четвертый вход которой соединен с выходом блока сведения луча, а выход электроннолучевой трубки подключен к первым входам блоков магниторезисторов по координатам X и У, к четвертому входу блока сведения луча, третьему входу блока фокусировки и к пятому входу блока коррекции, выходы катушек отклонения по координатам X и У подключены соответственно ко вторым входам блоков ниторезисторов, третий вход устройства соединен со вторыми входами аи(| оанало- говых преобразователей по координатам X и У, третьими входами сумматоров по координатам X и У, пятыми входам усилителей отклонения по координатам X и У, четвертым Входом блока фокусировки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Милл В, А. и др. Приемные электроннолучевые тр-убки. М.-Л., Энергия, 1964, с. 277-291. 2.Баско С. А, и др. Формирование сигнала коррекции дЛя многоцветного дисплея.-Управляющие системы и машины, № 3, 1973. с. 44-45. 3.Дивилбисс Франко. ИС операционных усилителей в электроннолучевых индикаторах.- Электроника, № 1, 1971, с. 8 (прототип).

Фа2.2

33

54

50