Устройство для кодирования однократных импульсных электрических сигналов наносекундного диапазона Советский патент 1982 года по МПК H03K13/20 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для обработки на ЭВМ ин формации, поступающей в виде однократных элактрических сигналов наносекундной длительности.

Известны устройства для кодирования однократных импульсных электрических сигналов наносекундного диапазона, содержащие одним из элементов скоростную запоминающую электронно-лучевую трубку {.

В этих устройствах используется принцип масштабно-временного преобразования входного сигнала, .который фиксируется на мишени запомингиощей трубки в реальном масштабе времени с последующим считыванием его ординат при помощи строчно-поперечного растра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для кодирования однократных импульсных электрических сигналов, содержащее входной блок, состояний из последовательно соединенных аттенюатора, линии задержки и усили теля, запоминающую трубку, комму-: татор режима, подключенный выходом i к коллектору трубки, блок разверток-.

считывания, выходы которого подключены к отклоняющим пластинам считывающего прожектора трубки, входы к первому и BTopONiy выходам синхронизатора, формировс1тель кодов .масштабов по координатам и выходной регистр, подключенный первыми входа ш. к выходам формирователя кодов масштабов по координатам. В этом устройстве:

10 входной сигнал фиксируется на мишени за помин акядей трубки в виде потенциального рельефа, соответствующего осциллограмме входного сигнала. Считывние записанного сигнала осущест15вляют растром с направлением строк, перпендикулярным к направлению временной развертки при записи (строчнопоперечный растр), Пересечение считывгиощего луча и линии Ъотенциаль20ного рельефа вызывает появление на сигнальной пластине импульса тока. Координаты точек пересечения, соответствующие ординатам входного сиг нала, при помощи логического устройства преобразуются в цифровой код {2.

Недостатком указанного устройства является низкая максимальная частота повторения полных циклов кодирования (запись-считывание-подготовка)

В известных устройствах она составляет 1-2 Гц. Это накладывает ограничение на частоту следования входных импульсов, поскольку в течение цикла осуществляется кодирование одного импульса. Однако в ряде фиэи чес:сих экспериментов возникает задача кодирования однократных импульных электрических сигналов, следующих с более высокой частотой.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

Для достижения этой цели в устройство для кодирования однократных имг пульсных электрических сигналов наносекундного диапазона, содержащее входной блок, состоящий из последовательно соединенных аттенюатора, линии задержки и усилителя, запоминающую трубку, коммутатор режима, подключенный выходом к коллектору трубки, блокразверток считывания, выходы которого подключены к отклоняющим пластинам считывающего прожектора трубки, входы - к первому и второму выходам синхронизатора, формирователь кодов масштабов по координатам и выходной регистр, подключенный первыми входами к выходам формирователя кодов масштабов по координатам, введены дополнительный блок разверток, видеоусилитель и аналого-цифровой преобразователь, подключенный информационными выходами ко вторым входам выходного регистра, цепью управления запускрм к третьему выходу синхронизатора, а входом - к выходу видеоусилителя, вход которого соединен с сигнальной пластиной запоминающей трубки, модулятор записывающего прожектора которой соединен с выходом усилителя входного блока, а отклоняющие пластины записывающего прожектора запоминающей трубки соединены с первым и вторым выходами дополнительного блока разверток, выходы которого подключены к четвертым и пятому выходам синхронизатора и к первому входу формирователя кодов масштабов по координатам, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора входного блока.

На фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства; на фиг.2 - временная диаграмма, поясняющая принцип его работы.

Предлагаемое устройство содержит входной блок 1, включающий в свой состав последовательно соединенные аттенюатор 2, линию задержки 3 и усилитель 4. Выход усилителя подключен к модулятору записывающего прожектора скоростной двухлучевой запоминающей трубки 5. Отклоняющие пласг тины записывающего прожектора запо минающей трубки 5 присоединены к входам дополнительного блока разйерток

б,предназначенного для формирования на мшиены трубки записывающего телевизионного растра.Дополнительный бл разверток б состоит из генератора плообразного напряжения 7, усилителя горизонтального отклонения 8 и последовательно соединенных счетчика строк 9, цифро-аналогового преобразвателя 10 и усилителя вертикального отклонения 11. Выходы усилителей 8 и 11 подключены соответственно к горизонтальным и вертикальным отклоняющим пластинам зависывающего прожектора трубки 5. Для формирования считывающего телевизионного растра устройство содержит идентично выполненный блок разверток считывания 12, включающий в своей состав генератор пилообразного напряжения 13, усилитель горизонтального отклонения 14, счетчик строк 15, цифро-аналоговый преобразователь 16 и усилитель вертикального отклонения 17. Выходы усилителей 14 и 17 подключены соответственно к горизонтальным и вертикальным отклоняющим пластинам считывающего прожектора запоминающей трубки 5.Устройство содержит также аналого-цифровой преобразователь 18, вход которого через видеоусилитель 19 связан с цепью сигнальной пластины трубки 5 Управление режимом работы трубки 5 осуществляется коммутатором режима

20,выходная цепь которого подключена к коллектору трубки 5. Устройств кодирования содержит цифровой блок

21,обеспечивающий передачу числовы кодов в канал связи с ЦВМ и общую синхронизацию работы устройства. Он состоит из выходного регистра 22 и синхронизатора 23. Ко входам регистра 22 подключены информационные выходы аналого-цифрового преобразователя 18 и выходы формирователя 24 кодов масштабов по координатам, вхо которого соединены с цепями аттенюатора 2 и усилителя горизонтального отклонения 8 . Электрические цепи синхронизатора 23 связаны с входными цепями блоков 6,12,20, а также с цепью управления запуском аналогоцифрового преобразователяJ18.

Устройство работает циклически. Цикл состоит из записи, считывания и подготовки. Режим работы устройст ва при записи аналогичен формированию телевизионного изображения на экране приемной телевизионной трубки. Отличие состоит в том, что в качестве видеосигналов строк, осуществляющих модуляцию записывающего луча, используются электрические импульсы, подлежащие обработке. На экране.приемной телевизионной трубки формируются строки, модулированные по яркости в соответствии с видеосигнгшами строк, а на поверхности мшиени запоминающей трубки

формируются строки, глубина зарядного рельефа которых изменяется по длине строки в соответствии с амплитудой входных сигналов. Считывание зарядного рельефа с мишени запоминающей трубки производится относительно медленным телевизионным растром, причем считывающий луч проходит по следу записывающего луча. Движение считывающего луча по строке вызывает формирование в цепи сигнальной пластины сигнала,пропорционального глубине потенциального рельефа строки. Тем самым осуществляется масштабновременное преобразование входного сигнала с последующим кодированием его ординат.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Последовательност однократных импульсных сигналов U (см.фиг.2, индексы в условных обозначениях напряжений приняты в соответствии с прорядковыми номерами элементов устройства) через аттенюатор 2, линию задержки 3 и усилитель входного блока 1 поступает на модулятор запоминающей трубки 5. С приходом на вход блока 1 первого импульса последовательности по команде синхронизатора 23, сходящего в состав цифрового блока 21, на коллектор трубки 5 с помощью коммутатора режима 20 подается высокий потенциал Ujo I соответствующий режиму Запись . Одновременно синхронизатор 23 осуществляет запуск генератора пилообразного напряжения 7, входящего в состав дополнительного блока разверток 6. Выходной сигнал генератора пилообразного напряжения J через усилитель горизонтального отклонения 8 поступает на горизонтально-отклоняющие пластины записывающего прожектора трубки 5, обеспечивая отклонение записывающего луча по горизонтали. Вследствие того, что ток записывающего луча промодулирован входным сигналом, на мишени трубки 5 образуется линия (строка) зарядного рельефа, глубина которого изменяется по длине строки -в соответствии с мгновенными значениями входного импульса.

По окончании записи первого входного импульса производится смещение записывающего луча по вертикали, ступенчато-нарастающим напряжением. Последнее формируется по команде синхронизатора 23 при помощи счетчика строк 9, цифро-аналогового преобразователя 10, усилителя вертикального отклонения 11 и подается на вертикально-отклоняющие пластины записывающего прожектора трубки 5.Под действием ступеньки напряжения записывающий луч смещается по вертикали на один шаг, подготавливая устройство к записи следующего импульса. Запись второго и последующих сигналов, поступающих на вход блока 1, осуществляется аналогично. Таким образом, синхронно с входными сигналами блоком разверток 6 на мии1ени запоминающей трубки формируются стрки телевизионного растра и одновременно осуществляется модуляция записвгиощего луча входными импульсами. Максимальное количество импульсов, записываемых на мишени запоминающей трубки 5 за один цикл, определяется рабочими размерами мишени трубки и диаметрами записывающего и считьИвающего лучей.

После окончания записи заданного числа импульсов синхронизатор выдает команду на перекоммутацию режима трубки и коммутатор режима 20 подает на коллектор трубки 5 низкий потенциал Ujij , соответствующим режиму Считывание. Одновременно от синхронизатора 23 запускается генерато пилообразного напряжения 13, входящий в состав блока развертки считывания 12. Выходное напряжение генератора и,з через усилитель горизонтального отклонения 14 подается на горизонтально-отклоняющие пластины считывающего проже.ктора запоминающей трубки 5. Под действием этого напряжения считывающий луч движется по мишени трубки в горизонтальном направлении. Движение считывающего луча производится точно по следу (строке) записывающего луча. При этом в цепи сигнальной пластины труки формируется видеосигнал,мгновенные значения которого пропорциональны глубине потенциального рельефа первой строки. Поэтому видеосигнал имеет форму первого входного импульса, растянутого во времени. Таким образом, в предложенном устройстве осуществляется масштабно-временное преобразование входных сигналов. Сигнал сигнальной пластины U/y через видеоусилитель 19 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 18. Запуск аналого-цифрового преобразователя 18 производится синхронизатором 23 синхронно с движением считывающего луча с частотой, определяемой заданным числом кодируемых ординат сигнсша. Коды ординат сигнала с информационных выходом анашогоцифрового преобразователя 18 через выходной регистр 22 поступают в канал связи с ЦВМ. Синхронизатор 23 последовательно дает разрешение на выдачу в кангш связи с ЦВМ кодов масштабов, поступаиощих от формирователя кодов масштабов по координатам 24, кода числа ординат и кодов ординат сигнала.

С окончанием кодирования первой строки (первого входного импульса). синхронизатор 23 выдает импульс на счетчик строк 15. При изменении соетояния счетчика аналого-цифровой преобразователь 16 формирует новую ступеньку напряжения развертки {}„ , которая через усилитель вертикально го отклонения 17 поступает на верти кально-отклоняющие пластины считыва ющего прожектора запоминающей трубк 5. При этом считывгиющий луч смещает ся по вертикали на один шаг, после чего блоком разверток считывания 12 по команде синхронизатора производится формирование пилообразного на ряжения для переме 1:ения считывающег луча запоминающей трубки по следу второй строки на ее мишени, Считыва ние и кодирование сигналов второй и последующих строк аналогично. По окончании кодирования последнего сигнала (строки), записанного на мишени трубки 5, синхронизатор 2 выдает команду на перекоммутацию режима трубки и коммутатор режима 20 подает на коллектор трубки нулевой потенциал соответствующий режиму Стирание. С синхронизатора на счетчик строк 15 начинают поступать импульсы повышенной частоты. Считыва ющий луч под действием сигналов U) и и,7 развертывается растром по мишени трубки 5 и стирает остатки потенциального рельефа, подготавливая мишень к новой записи. После этого по команде синхронизатора режим труб ки опять перекоммутируется и на ее коллекторе устанавливается высокий потенциал, соответствующий режиму Запись. Устройство кодирования готово к обработке следующей пачки однократных сигнашов. Возможность повышения частоты следования входных сигналов в описываемом устройстве обеспечивается тем,что сигнал записывается на: мишень трубки не в виде осциллограммы, а в линию, модулированную глубиной зарядного рельефа. Это дает возможность в течение одного цикла записать на мишени трубки пачку однократных сигналов - максимальное количество записываемых сигналов определяется размером мишени и разрешающей способностью запоминающей трубки по вертикали, - а поскольку запись производится в реальном масштабе времени, то очевидно, что частота следования И1уа1ульсов в пачке может быть задана значительно большей, чем 1-2 Гц. Запоминающая трубка в устройстве выполняет не только функцию масштабно-временного преобразователя. но также и функцию оперативного запорет- нающего устройства, что позволяет экономить машинное время цифровой вычислительной машины, используемой для обработки информации о параметрах исследуемых сигналов. Формула изобретения Устройство для кодирования одно кратных импульсных электрических сигналов наносекундного диапазона, содержащее входной блок, состоящий из .последовательно соединенных аттенюатора, линии задержки и усилителя, запоминающую трубку, коммутатор режима, подключенный выходом к коллектору трубки, блок разверток считывания, выходы которого подключены к отклоняющим пластинам считывающего прожектора трубки, входы - к первому и второму выходам синхронизатора, формирователь кодов масштабов по координатам и выходной регистр, подключенный первыми входами к выходам формирователя кодов масштабов по координатам, отличающеес я тем, что, с целью повьвиения быстродействия устройства, в него введены дополнительный блок разверток, видеоусилитель и аналого-цифровой преобразователь, подключенный: информационными входами ко вторым входам выходного регистра, цепью управления запуском - к третьему выходу синхронизатора, а входом - к выходу видеоусилителя, вход которого соединен с сигнальной пластиной запоминающей трубки, модулятор записывающего прожектора которой, соединен с выходом, усилителя входнот,го блока;-а отклоняющие пластины записывющего прожектора запоминающей трубки соединены с первым и вторым выходами дополнительного блока разверток, :входы которого подключены к четвертому и пятому выходам синхронизатора к первому входу и формирователя кодов масштабов по координатам, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора входного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Архипов В.К.Масштабно-временное преобразование коротких сигналов при помощи электронно-лучевых трубок .памяти. 1968. 2.Денбиовецкий С.В.и др. Запоминакнцие электронно-лучевые трубки в устройствах обработки информации, Сов.радио, 1973, с. 393-400 f.npoтотип)..

21

Ht

«

V

К кем