Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трубки Советский патент 1982 года по МПК G09G1/16 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и может быть использовано при построеНИИ устройств ввода-вывода и отоб- ; ражения графической информации на электронно-лучевах трубках (ЭЛТ).

Известно устройство для отображения графической информации на экране ЭЛТ путем генерации векторов с постоянной.скоростью переметения луча. Это обеспечивается за счет выработки напряжения, пропорционального длине вектора преобразования его в соответств тющий временной интервал, нормализации кодов ортогональных составляющих и модуляции напряжений интегрирующих элементов пропорциональными длине вектора временными интервалами 1.

Одним из недостатков этого устройства является невысокая точность

Известно устройство для отображения графической информации, где формирование векторов осучествляется путем выработки пилообразного напряжения с крутизной нарастания обратно пропорциональн.ойсумГ1е ортогональных составляющих и исполь.зования его в качестве опорного для циФроаналоговых преобразователей 2.

Недостатки устройства - громоздкость и недостаточная точность.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство. которое содержит блок ; управления, блоки вычитания, блоки . деления, блок определения длины вектора, ключи, интегрирующие элементы, блок выработки сигнала готовности,

10 причем первые входы блоков вычитания подключены к источнику напряжений координат X и У, а выходы подключены к блокам деления и блоку определения длины вектора, выход

15 последнего соединен через ключи со вторыми входами блоков деления и входом блока выработки сигнала готовности, выходы блоков деления подключены ко входам интегрируюцих

20 элемэнтов, выходы которых подключены ко вторьш входам блоков вычитания C3J.

Недостатком этого уст эойства, как и всех устройств с. постоянной

25 скоростью перемещения луча по экрану ЭЛТ, является неполная реализация быстродействия используемой отклоняющей системы ЭЛТ. Это обусловлено тем, что результируюдая скорость

30 движения луча по любой наклонной линии не должна превышать максимальную скорость,допускаемую отклоняющей системой , так как с этой же скоростью строятся и ортогональные линии. Следовательно, при построении наклонных линий скорость изменений токовв катушках отклоняющей системы всегда меньше допустимой. Это снижает быстродействие устройства/ в худшем случае в УТ раз (для линий с наклоном в 45). Кроме этопо, устройство сложно ввиду необходимости определения длины вектора по точной формуле. Цель изобретения - повышение быст родействия и упрощение устройства. Эта цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее блок управления, связанный с блоком модуляции и регистрами кодов координат X и У, выходы которых через преобразователи код - напряжение соеди нены с одним из входов блоков вычита ния,выходы которых соединены с первыми входами первого и второго блоков деления, интегрирующие элементы выходы котррнах соединены с первыми входами блоков вычитания и с выходами усилителей отклонения, связанными с отклоняющей системой ЭЛТ, и блок выработки.сигнала готовности, подключенный к блоку управления, вве дены два компаратора, два ключа, , два блока умножения, два блока огра ничителей напряжения и два блока выделения модуля , причем первые входы компараторов подключены к преобра зователям код - напряжение, вторые входы соединены с выходами интегрирующих элементов, а выходы через ключи соединены с входами интегрирующих элементов, первый рход первог блока деления подк:г1й чен через первый .блок выделения модуля ко второт му входу второго блока деления, а первый вход второго блока деления через второй .блок ввдсЕвлевия модуля подключен ко второму входу первого блока деления, вых6д151блоков деления соединены с первыми входами блоков умножения, вторые входы которых подключены к источнику постоянного напряжения, входы ограничителей йапряжения соединены с выходами блоков умножения, а выходы.подключены к управляющим входам ключей и к блоку выработки сигнала готовности. На фиг.1 представлена структурная схема устройства;нафиг.2 иЗ -временные диаграммы работы устройства. Устройство содержит блок 1 управления , регистры 2 и 3 кодов координат X, и У, преобразователи код напряжение 4 и 5, компараторы б и 7, ключи 8 и 9, интегрирующие элементы 10 и 11, блоки вычитания 12 и 13, блоки деления 14 и 15, блоки выделения модуля 16 и 17, блоки умножения 18 и 19, блоки ограничителей напряжений 20 и 21, усилители отклонения 22 и 23, отклоняющую систему 24, ЭЛТ 25, блок модуляции яркости луча 26, блок выработки сигнала готовности 27, операционные усилители 28, конденсатор 29 и резистор 30. Компараторы б и 7 с ключами 8 и 9 и интегрирующими элементами 10 и 11 образуют управляемые интеграторы 31 и 32 соответственно по каналам ХиУ. Устройство работает следующим образом. Коды координат ХиУ начальных и конечных точек формируемых отрезков линий с блока управления 1 {фИг.1) поступают через регистры кодов координат 2 и 3 на преобразователи код напряжение 4 и 5. Пропорциональные кодам координат X и У на пряжения поступают на первые входы компараторов 6 и 7 управляемых интеграторов 31 и 32. , . , / Рассмотрим работу такого интегратора (фиг.2а,б и в) по каналу X. При появлении на инверсном входе компаратора б ступеньки напряжения })(i.gy на его выходе появляется сигнал -и, при +(3, при где напряжение насыщения операционного усилителя б. Проходя через линейный ключ 8, этот .сигнал ограничивается до величины напряжения на затворе полевого транзистора Up {фиг. 2-в) и вызывает перезаряд конденсатора 29 интегрирующего элемента 10 током -j COOSt , где R - входное сопротийление интегрирующего элемента, pajBHoe: сопротивлению резистора 30. Напряжение интегрирующего элемента .(При э-т6м линейно изменяется до значения {}.. При дастнженки JxixBwx l выходе компаратора становится равным нулю, перезаряд конденсатора прекращается и на выходе интегрирующего элемента 10 автоматически поддерживается достигнутый уровень напряжения за счет отрицательной обратной связи с выхода блоки 10 на второй вход компаратора б. Применяя известные математические 9ааисимостИ| определяем время At перезаряда конденсатора 29 интегрирующего элемента 11. ..(a-V , где С - величина к емкости конденса тора 31. Xnbw X.ewx Откуда ч-ftm x лыч |bU it ,2RtiВ конце интегрирования поэтому окончательно ..RC. Из формулы 2 следует, что время пер заряда конденсатора интегрирующего элемента до нового значения прямо про порционально величине приращения коо динаты ли 5, и обратно пропорционал но уровню напряжения ограничения Up на затворе ключа 8. При фиксированном Up крутизна линейно-изменяющ гося напряжения интегратора остаетс ПОСТОЯННОЙ и с изменёним fiUxex меняется только его длительность. Изменение же уровня Up при одном и том же значении Uxgx приводит к измене нию как крутизны, так и длительности напряжения интегратора (рис.26, в). Возможность регулирования крутиз ны и длительности напряжений интеграторов используется в предлагаемом устройстве с целью получения максимального быстродействия. Для этого согласование двух линейно изменяющихся напряжений по координатам X и У осуществляется таким образом. Что для канала с большим приращением координаты регулируюдее напряжение на затворе ключа 8 или 9 устанавливается равным максимальному значению ир.и интегратор этого канала генерирует напряжение максимального допустимой крутизны. По другому каналу регулирующее напряжение Up- рассчитывается таким образом, чтобы конец интегрирования сов пал по времени с первым. Для этого напряжения координат X и У поступа- ют также на первые входы блоков вычитания 12 и 13. На вторые входы по тупают линейно изменяющиеся напряжения с элементов 10 и 11. На выходах их в процессе интегрирования по лучаются два пилообразные напряжения (фиг.З). дХ Uxnfex Uxgbi la Y U.,e - U(вfe, ±b(3) которые используются для расчета управляющих напряжений блоками 14-2 Формулы для расчета получаются следующим образом. Допустим, lal 7 1 Ы . В этом случае на затвор ключа канала X необходимо подать напряжение Up Up, и время перезаряда конденсатора по формуле (2) будет равно х -4;- с Для канала У время перезар яда bt -71RC Условием согласования напряжений является поэтому откуда Р W Рп1 Аналогично, если UI 1Ы , то Uprn подается на затвор ключа 9, а регулирующее напряжение для.канала X равнои„„ -гДт- Un. (5) ь PW в знаменателях формул (4) и (5) взяты модули величин а и Ь для однозначного определения знака управляющего напряжения в соответствии со знаком приращения координаты. Схемы расчета управляющих иапряжений по формулам И) и {5} содержат соответственно для каж.цого канала: блоки деления 14 и 15, блоки выделения модуля 16 и17, блоки умножения 18 и 19 (3)иг.1). На выходах блоков.18 и 19 получаются рассчитанные напряжения Up. Причем, для канала с большим приращением координаты Up 7 Up, а для канала с меньшим - Up Up,. Так как управляющее напряжение для канала с большим приращением должно быть равно UptTi то рассчитанные напряжения Up пропускаются через блоки ограничителей напряжений 20 и 21 с уровнем ограничения tUp и поступают за затворы ключей 8 и 9 интеграторов , осуществляя,таким о&разом, необходимое регулирование крутизны изменения линейного напряжения (фиг.З). Выработанные два согласованных напряжения с выходов интегрирующих элементов 10 и 11 поступают на усилители отклонения 22 и 23, возбуждая соответствующие токи в отклоняющей система 24 ЭЛТ 25, перемещающие луч- по экрану ЭЛТ по прямой линии. Одновременно на блок модуляции яркости луча 26 с блока управления 1 могут поступать импульсы подсвета. По окончании интегрирования . По этому признаку блоком выработки, сигнала готовности 27 вырабатывается импульс ГОТОВНОСТИ к приему кодов координат X и У следуЮ1чей точки. Результирующая скорость перемещения луча по экрану изменяется от Vmcsv для ортогональных векторов, до i векторов с наклоном 45. Вызываемое этим изменением яркости линий незначительное и не оказывает влияния на их восприятие. В то же время обеспечивается возможность полного использования быстродействия отклоняющей системы, работакхцей при построении любых векторов с максимальными токами.

Выигрыш в быстродействии устройства в целом по сравнению с известным устройством составляет: для вектора с наклоном в 45° Y2Vrr,qx

1,41,

К

V

n-iax

ортогональных векторов V rviq

1,

К

V mcsn

Преимуществом предлагаемого устройства является также его более простая конструкция, так как в нем отсутствует блок извлечения квадратного корня, а функция генерации линейно изменяклдихся напряжений, их согласования, а также автоматического удержания луча в точках экрана ЭЛТ, заданных их полными координатами , совмещены и выполняются одной и той .же схемой. Используемые в устройстве блоки, в том числе умножения и деления, при использовании интегральных операционных усилителей (ОУ) весьма просты и содержат по 1-2 ОУ.

Формула изобретения

Устройство для отображения графической информации на экране электронно-лучевой трУбки (ЭЛТ), содержащее блок управления, связанный с блоком модуляции ЭЛТ и регистрами кодов координат и Y, выходы которых через преобразователи код - напряжение соединены с одними из входов блоков вычитания, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго блоков деления, интегрирующие элементы, выходы которых соединены с первыми входами блоков вычитания и с выходами усилителей отклонения, соединенными с отклоняющей системой ЭЛТ, и блок выработки сигнала готовности, подключенный k блоку управления, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия и упро1.чения устройства, оно содержит два компаратора, два ключа, два блока умножения, два блока ограничителей напряжений, два

блока выделения модуля, причем nepiвые входы компараторов подключены к преобразователям код - напряжение, вторые входы соединены с выходамиинтегрирующих элементов, а выходы через ключи соединены с входами интегрирующих элементов, первый вход первого блока деления подключен через первый блок вьащеления модуля к второму входу второго блока деления , а первый вход второго блока деления подключен через второй блок выделения модуля к второму входу первого блока деления, выходы блоков деления соединены соответственно с первыми входс1МИ блоков умножения,

вторые входы которых подключены к источнику постоянного напряжения, выходы блоков умножения соединены с входами ограничителей напряжений, выходы которых подключены к управляющим входам ключей и к блоку выJpaбoтки сигнала готовности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1- Авторское свидетельство СССР 562841, кл. G Об К 15/20, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР 643923, кл. G 06 К 15/20, 1976.

3- Патент США 4032768, кл. 235-197, опублик. 1977 (прототип).

иг.1

fxy

а

Гц(/«