Масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/08 

1

Изобретение относится к вычисли тельной технике, а точнее к преобразователям форм представления информации и может найти применение в автоматизированных системах обработки экспериментальных ранных для ввода в электронную вычислительау) машину эпюр импульсных сигналов,в телеметрических системах для передачи широкополосных сигналов по узкополосному каналу связи, в качестве автономного регистратора сигналов при наличии блока памяти.

Известен масштабно-временной преобразователь импульсных сигналов, содержащий потенциалоскоп с видимым изображением, усилитель входного сигнала, подключенный к блоку развертки записи и к отклонякидим пластинам записывающего луча потенциалоскопа, блок развертки считывания, соединенный с отклоняющими пластинами считывающего луча, пртенциалоскопа, формирователь импульса подсвета , соединенный с модулятором считывающего луча и блоком развертки считывания, усилитель импульсаотметки соединенный по входу с выходным электродом потенциалоскопа, Н по выходу - с блоком широтноимпульсной модуляции (UMM) и через линию задержки - с формирователем импульса подсвета, другой вход блока ШИМ соединен с блоком развертки считывания, а выход блока ШИМ соединен с кодируюииг-1 устройством 1.

Недостатками этого преобразова теля.являются ийзкая разрешающая способность и точность преобразова10ния и низкая эксплуатационная надежность, оО сповленнг я необходимостью жесткой стабилизации режимов.

Цель изобретения - повышение

15 точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь,

20 содержащий входной усилитель, входом подключенный ко входной шине, а выходом - ко входу блока развертки записи, соединенного с управляющими входами электронно-лучевой

25 трубки, первый элемент задержки, триггер управления, введены усилитель, фо1 шровательИмпульсов, генератор тактовых импульсов, второй элшлент задержки, кшэчи передачи

30 кода, волоконно-оптический квантователь, блок оптико-механической развертки кода, передающая телевизионная трубка или диссектор, источник подсветки, элемент совпадения, пусковой блок, ключ и счетчик импульсов, причем входные концы волокон волоконно-оптического квантователя разделены на две группы, из которых входные концы волокон первой группы уложены вплотную друг к другу в виде прямой линии, образующей входное окно волоконно-оптического квантователя и ограничены направляющими блоь ка механической развертки, при этом входное окно волоконно-оптического квантователя через блок оптико-механической развертки кадра оптически связано с экраном электронно-лучевой трубки, входные концы волокон второй группы объединены в жгут и подсоединены к источнику подсветки,выходное окно волоконно-оптического квантователя выполнено из торцов волокон обеих групп, уложенных поочередно в линию, соответствующую форме развертки передающей телевизионной трубки, и при помощи светящегося штриха оптически через объектив связано с фотокатодом передающей телевизирнной трубкиу содержащей отклоняющие катушки и вырезывающее отверстие, выход же ее через усилитель Соединен с первым выходом эле- мента совпадения и с формирователем импульсов, выход которого соединен с импульсным входом ключа и через первый элемент задержки - со вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен со входом установки, триггера управления, выход которого подсоединен к управляющему входу ключа, выход которого прдсоёдинен ко входу счетчика импульсов , при этом пъкод генератора тактовых импульсов соединен через пусковой блок с пусковым входом триггера управления, с синхронизирующим входом генератора строчной раэвертки, с ключами передачи кода и через второй элемент задержки - с установочным входом счетчика импульсов, - причем выход блока развертки записи соединен со входами управления пускового блока и блока оптико-механической развертки кадра.

На фиг. 1 представлена структур|1ая схема масштабно-временного аналого-цифрового преобразователя.

Устройство содержит электроннолучевую труйку 1;/ входной усилитель 2, блок 3.развертки записи, блок 4 оптико-механической развертки кадра, волоконно-оптический квантовател 5, передающую телевизионную трубку б диссектор, генератор 7 строчной развертки, усилитель 8- формирователь 9 импульсов, элемент-10 задержки, элемент 11 совпадения, триггер 12 управления, ключ 13, счетчик 14 импульсов, ключи 15 передачи кода, генератор 16 тактовых импульсов, пусковой блок 17, элемент 18 задержки, объектив 19, источник 20 подсветки, входное окно 21 волоконно-оптического квантователя, направляюгще 22 блока механической развертки, выходное ок. но 23 волоконно-оптического преобразователя, выход 24 блока развертки светящийся штрих 25 на выходе волоконно-оптического преобразователя, фотокатод 26 диссектора, отклоняющие катушки 27 диссектора, вырезывающее отверстие 28 диссектора.

На фиг.2 представлена временная диаграмма, содержа-чая эпюры выхода блока 16 - 29, выхода блока 7-30, выхода блока 8 - 31, выхода блока 10 - 32, выхода блока 11 - 33, выхода блока 12 - 34, входа блока 14 -35

В блоке 4 оптико-механической развертки кадра имеет место линейное перемещение входного окна 21 вдоль рабочей части экрана электронно-лучевой трубки 1. Это связано со зна- чительным временем считывания одного кадра, которое по предварительным оценкам составляет минимум 10-20 мс. На фиг. 3 изображен оптико-механический блок, используемый для уменьшения времени развертки кадра.

Он содержит узкое зеркало 36, жестко укрепленное на оси магнитоэлектрической системы 37, .например гальванометра, поворотного реле и т.п., и объе.ктиЪ 38. В этом блоке узкий участок изображения кривой с экрана трубки проецируется с помощью объектива 38 на узкое зеркало 36, ас последнего переносится на входное окно 21. При подаче сигнала на магнито-электрическую систему 37, узкое.зеркало 36 разворачивается, благодаря чему осуществляется перемещение изображения экрана относительно неподвижного входного окна 21 волоконно-оптического квантователя 5. Минимальное время развертки кадра в этом блоке составляет единицы миллисекунд. Кроме того, в этом вариан те развертки не требуется трубка с волоконно-оптическим экраном, который может быть выполнен из обычного стелка. Электронно-лучевая трубка 1 может быть обычнойГ или запоминающей, но обязательно с видимой записью. Фронтальное стекло экрана трубки 1 выполнено из волоконно-оптической пластины. Экран трубки через оптикомеханическое устройство 4 развертки оптически связан со входным окном 21, котрое выполнено в виде линейки с возможностью перемещаться в направляющих 22 устройства 4.

Преобразователь работает следующим образом.

Входной сигнал поступает через входной усилитель 2 в блок 3, запускает в нем генератор развертки записи и через линию згщержки поступает на сигнальные отклоняющие элементы электронно-лучевой трубки, которая производит видимую запись эпюры входного сигнала. При отсутствии светящейся кривой экрана выходное изображение линейки 23 представлено рядом светящихся точек, разделенных одинаковыми интервалами. Количество этих точек определяет число уровней квантования максимальной ординаты. При появлении на экране светящейся кривой засвечивается часть торцов волокон вход-ного окна 21, пересекакяцих эту кривую. В результате в выходном окне 23 среди светящихся точек появится светящийся штрих 25, длина которого определяется толщиной линии кривой экрана и ее наклоном относительно входного окна 21. Выходное изображение выходного окна 23 с помощью объектива 19 переносится на фотокатод 26 диссектора. По окончании процесса записи блок 3 вырабатывает сигнал, который поступает на выход 24 блока развертки для запуска блока 4 оптико-механической развертки кадра и в пусковой блок 17 для запуска блоков строчной развертки. Под действием запускающего импульса срабатывает механизм протяжки и входное окно 21 начинает равномерное перемещение по направляющим 22, которые ориентированы вдоль линии временной развертки электронно-лучевой трубки 1. Одновременно в результате срабатывания пускового блока 17, первый импульс генератора 16 поступает на ключи 15 для передачи нулевого кода или кода, полученного при предыдущем такте, в генератор 7 строчной развертки для его запуска, на пусковой вход триггера 12 и через элемент 18 задержки - на счетчик 14 для сброса его в нулевое положение. Под действием электромагнитного поля отклоняющей катушки 27, вызванного сигналом генератора 7 строчной развертки, электронные пучки - аналоги светящихся точек из.6бражения выходного окна 23 поочередно.пересекают вырезывающее отверстие 28 диссектора. В результате .на выхбде передающей телевизионной трубки б появляется последовательность импульсов определенной длительности. После усиления и стандартизации по амплитуде в усилителе 8 эти импульсы поступают на один из входов элемента.11 совпадения и на формирователь 9. В последнем по переднему фронту входных импульсов формируются короткие импульсы которые следуют через открытый ключ 13 на вход счетчика 14 и параллельно через схему 10 задержки - на второй вход элемента 11 совпадения.Счетные импульсы через ключ 13 проходят до тех пор, пока с выхода передагацей телевизионной трубки не появится длинный импульс, соответствующий светящемуся штриху 25 (фиг.2). Появление этого импульса вызывает срабатывание элемента 11 совпадения, который формирует

0 импульс-отметку, переключаюгций триггер 12 в положение Стоп. Таким образом, на вход счетчика 14 за врймя развертки одной строки поступает количество импульсов, равное

5 числу светящихся точек выходного окна 23, отсчитываемых от ее начала, соответствующего нулевой линии , и до начала светового штриха, соответствующего точке пересечения

0 кривой экрана со входным окном 21 волоконно-оптического квантователя 5. Это число пропорционально значению ординаты в данной точке временной оси.Второй тактовый импульс передает код ординаты во внешнюю

5 цепь и запускает строчную развертку для считывания следующей ординаты кривой.

Основные преимущества предлагае0мого аналого-цифрового преобразователя :

-нелинейность строчной развертки при считывании не влияет на точность квантования, так как исключается

5 промежуточное преобразование в ШИМ;

-толщина и крутизна кривой записи не влияют на точность воспроизведения t .

-нелинейность отклонения луча

0 при записи может быть учтена соответствующим изменением шага волоконно-оптического кванаОйателя;

-считывание не сопровождается стиранием сигнала, поэтому может быть осуществлено неоднократно в те5чение всего времени свечения кривой экрана ;

-. скорость строчной развертки можетрегулироваться в широких пределах, ее изменение не влияет на фор0лшрЬвание импульса- отметки;.

-благодаря высокой разрешающей способности квантования по амплитуде погрииностями процесса преобразования можно пренебречь, а точность

5 преобразователя определяется только погрешностями процесса записи ;

-выссжая помехоустойчивость, обусловленная оптическим методом считывания ;

-в ряде случаев отпадает необхоОдимость в сложных и дорогостоящих запоминающих трубках - преобразователь может быть выполнен в виде приставки к обычному осциллографу.

5

Формула изобретения

Маоитабно-временной аналого-цифровой преобразователь,содержащий входной усилитель, входом подключенный ко входной ошне, а выходом - ко входу блока развертки записи, соединенного с управляющими входами электронно-лучевой трубки, первый элемент задержки, триггер управления, отличают, ийся тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразования, введены усилитель формирователь импульсов, генератор тактовых импульсов,второй элемент задержки, ключи передачи кода, волоконно-оптический квантователь, блок оптико-механической развертки кода, передающая телевизионная трубка или диссектор, источник подсветки элемент совпадения, пусковой блок, ключ и счетчик импульсов, причем входные концы волокон .волоконно-оптического квантователя разделены на две группы, из которых входные концы волокон первой группы уложены вплотную друг к другу в виде прямое линии, образуют входное окно волоконно-оптическог го квантователя и ограничены направляющими блока механической развертки при этом входное окно всяоконно-бггп ческого квантователя через блок оптико-механической развертки кадра оптически связано с экраном злектронно-лучевой трубки, входные концы волокон второй группы объединены в жгут и подсоединены к источнику подсветки, выходное окно волоконно-оптического квантователя выполнено из торцов волокон обеих групп, уложенных поочередно в линию, соответствующую форме развертки передающей телевизионной трубки, и при помощи светящегося штриха оптически через объектив связано с фотокатодом передающей телевизионной трубки, содержсццей отклоняющие катушки и вырезывающее отверстие, выход же ее через усилитель соединен с первым выходом элемента совпгщения и с формирователем импульсов, выход .которого соединен с импульсным входом ключа и через першлй элемент задержки - со вторым входом элемента совпадения, вьгход которого соединен со входом утановки триггера управления, выход которого подсоединен к управляющему входу ключа, выход которого подсоединен ко входу счетчика импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен через пусковой блок с пусковым входом триггера управления, с синхронизирующим входом генератора строчной развертки, с ключами передачи кода и через второй элемент задержки - с установочным входом счетчика импульсов, причем выход блока развертки записи соединен со входами управления пускового блока и блока оптико-механической развертки, кадра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР 243280, кл. G 06 g 9/00,-19.03.68.

и

i

29

nnrumr

31

HJJOA

3f

33

ги

к