Аналого-цифровой преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H03K13/02 

1

Изобретение огносигся к импульсной технике, в частности к устройствам преобразования электрических сигналов из аналоговой формы в цифровую и может применяться, например, в вычислительной технике, системах скрытой передачи информации.

Известны аналого-цифровые преобразователи с электроннолучевыми трубками, используемые для преобразования сигна- ,о лов из аналоговой формы в цифровую в таких областях как, например, вычисли-; тельная техника и техника передачи информации. Функциональная схема такого преобразователя основана на испольаова- 15 НИИ кодирующей трубки с последовательным считыванием или с пространственным распределением сигнала 1.

Недостаток указанных преобразователей состоит в невозможности оперативной 20 замены кода аналогового сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий запоминающую электроннолучевую трубку, формирователь импульсов, последовательно соединенные амплитудно-импульсный модулятор (АИМ), вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом предкодового усилителя, генератор пилообразного напряжения., последовательно Соединенные послекодовый усилитель и блок стандартизации импульсов, нагрузку, подключенную к входу послекодового усилителя и синхрогенерал тор, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, причем выход формирователя импульсов подсвета соединен с модулирующим электродом упомянутой трубки, а выход генератора пилообразного напряжения - с горизонтальными отклоняющими системами.

Основой работы такого преобразователя является преобразование кодируемого сигнала в пространственное положение электронного луча, которое при помощи перфорированного электрода (кодовой маски), всгроенного в колбу кодирующей электроннопучевой трубки, преобразуется 39 в кодовую комбинацию элекгрического им пульсного сигнала. Структура кодовых импульсов будет аависить or перфорации кодовой маски, которая соответствует выбранному оду 2. Таким образом, для смены кода,, которым кодируется аналоговый сигнал, в известном преобразователе, необходима замена электроннолучевой трубки. Цель изобретения - повышение опера тивности замены кода. Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь содержащий запоминающую электроннолу чевую трубку, формирователь импульсов подсвета, амплитудно-импульсный модулятор, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом предкодового усилителя, генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные послекодовый усилитель и блок стандартизации импульсов, нагрузку, подключенную к входу послекодового усилителя, и синхрогенератор, выход которого соединен с входсм генератора пилообраз ного напряжения, причем, выход формирователя импульсов подсвета соединен с модулирующим электродом упомянутой трубки, а выход генератора пилообразного напряжения - с ее горизонтальными отклоняющими системами, догрлнительно введены eнepaтop формирования импульсных кодовых групп, генератор ступенчатого напряжения, элемент ИЛИ, блок стирания и электронный коммутатор вход которого соединен с выходом синхрогенератор а, первый выход соединен с вторым входом АИМ и входом формирователя импульсов подсвета, а второй выход подключен к входам генератора ступенчатого напряжения и генератора формирования импульсных кодовых групп причем выход генератора формирования импульсных кодовых групп подключен к второму входу формирователя импульсов подсвета и второму входу послекодового усилителя, выход генератора сту пенчатого напряжения и выход предкодового усилителя через элемент ИЛИ соединены с вертисальными отклоняющими системами запоминающей электронно лучевой трубки, к коллектору которой поцсоеаинен блок стирания, а к мищени нагрузка, На чертеже представлена функциональ ная схема аналого-цифрового преобразователя. Преобразователь содержит запоминающую электроннолучевую трубку 1, ра3 4 богаюшуто в- качестве кодирующей элек.тррннолучевой трубки, формирователь 2 импульсов подсвета, последовательно соединенные амплитудно-импульсный модуля Тор (А ИМ) 3, один из входов которого является входом преобразователя, и предкодовый усилитель 4, генератор 5 пилообразного напряжения, последовательно соединенные послекодовый усилитель 6 и блок 7 стандартизации импульсов, выход которого является выходом преобразователя, нагрузку 8, подключенную к входу послекодо-.. вого усилителя 6, синхрогенератор 9, выход которого соединен с входом генератора 5 пилообразного напряжения, причем выход формирователя 2 импульсов подсвета соединен с модулирующим электродом, грубки I, а выход генератора 5 пилообразного напряжения с ее горизонт&льными отклоняющими системами, генератор Ю формирования импульсных кодовых групп, генератор II ступенчатого напряжения, элемент ИЛИ 12, блок t3 стирания и электронный коммутатор 14, вход которого соединен с выходомсинхрогенератора9, первый выход со сведенными оставщимся входом АИМ 3 и входом формирователя 2 импульсов подсвета, а второй выход подключен к сведенным входу генератора 1I ступенчатого напряжения и входу генератора 10 формирования импульсных кодовых групп; кроме того, выход генератора 10 формирования импульсных кодовых групп подключен к второму входу формирователя 2 импульсов подсвета и оставшемуся входу послекоДо&ого усилителя 6, выход генератора 11 ступен-чатого напряжения и выход предкодового усилителя 4 через элемент ИЛИ 12 соединены с Вертикальными отклоняющими системевми запоминающей электроннолучевой трубки I, к коллектору которой подсоединен блок 13стирания, а к МьИшени - нагрузка 8. Устройство работает следующим образом. Полный цикл работы состоит из трех стадий: записи (нанесения кодового по;,енциального рельефа), кодирования электрического сигнала и стирания. В исходном состоянии записывающий электронный прожектор запоминающей электроннолучевой трубки 1 запрет а .открытый воспроизводящий прожекторформирует поток медленных электронов, облучающий электрическую поверхность мишени. Иг приводит потенциал поверхности

диэлектрика к нижнему равновесному потешдаалу. Разность потенциалов между коллектором и мишенью выбрана так, что для вторичных электронов в вакуумном зазоре существует ускоряющее электрическое поле.

В режиме нанесения кодового потенциального рельефа, в соответствии с выбранным кодом кодирования входного аналогового сигнала, оператор вводит в требуемый режим работы генератор Ю формирования импульсных кодовых групп Электронный коммутатор 14 в этом режиме обеспечивает запуск синхрогенератором 9 генератора 10 формирования импульсных кодовых групп, каждая из которых состоит из определенного числа импульсов. нормированных по амплитуде. Причем число импульсных положений, каждое из которых может быть занято импульсом (импульс) или свободно (пробел) , во всех кодовых группах одинаково, равно числу разрядов кода, а по занимаемому временному интервалу соответствует длительности прямого хода пилообразного-напряжения, формируемого генератором 5 пилообразного напряжения. Последний, как и генератор II ступенчатого напряжения, запускается импульсами, формируемыми синхрогенератором 9. Формирователь 2 импульсов подсвета в этом режиме запускается по второму входу и формирует подсветные импульсы записывающего электронного прожектора запоминающей электроннолучевой трубки I, каждый из которых соответствует по временному положению импульсам кодового потенциального рельефа.

В результате с приходом на катод запоминающей электроннолучевой трубки I каждого подсветного импульса , записывающий прожектор открывается и диэлектрическая поверхность мишени облучается одновременно пучком медленных электронов воспроизводящего прожектора и сфокусированным . быстрых электронов записывающего прожектора, который под воздействием напряжений генератора 5 пилоофазного напряжения и генератора Ю ступенчатого напряжения разворачивается в растр -электростатическими отклоняющими системами (вертикальными и горизонтальпымк отклоняющими пластинами). Так как плотность тока электронного пучка записывающего прожектора превышает плотность тока пучка воспроизводящего прожектора, то за счет вторичной элек-

тронной ЭМИССИИ и отбирающего вторичные электроны электрического поля на поверхности диэлектрика мишени запоминающей электроннолучевой трубки t возникают зарядные дорожки, представляющие собой положительные потенциальные рельефы, конфигурация и расположение которых соответствует конфигурации и расположению отверстий ко0довой маски известных 1 одирующих электроннолучевых трубок. Ввиду того , ЧТО режим записи вьшолняется с коэффициентом эффективности коммутации элементарных накопителей мишени больше еди5ницы, то все точки диэлектрической поверхности, которые под воздействием записывающего электронного пучка приобрели потенциалы выше первого критического потенциала мишени, под воз0 .действием электронного пучка воспроизводящего прожектора смещаются к

верхнему равновесному значешпо потенциала, определяемому напряжением коллектора. И наоборот, точки диэлектрической поверхности мишени, имеющие

5 после облучения электронным пучком записывающего прожектора потенциалы меньше первого критического, под действием электронного пучка воспроизводящего прожектора смещаются к нижне0му равновесному значению потенциала, т.е. принимают потенциал катода воспро- изводящего прожектора.

Таким образом, подавая в соответствующие моменты времени, при растро5вой развертке пучка быстрых электронов, на модулирующий электрод записывающего прожектора положительные импул сы, временное положение которых относительно импульса запуска, снимаемого с син0 .хрогенератора, и длительность задаются генератором Ю формирования импульсов кодовых групп, на поверхности диэлектрика формируется сов окупность потенциальных рельефов, представляющих аналог кодовой маски. Так как в местах нанесенного потенциального рельефа электрическая прозрачность мишени увеличивается, то обеспечивается пролет максимального количества электронов вос0производящего прожектора, которые высвечив т на люминесиирующем экране запоминающей электроннолучевой трубки I изображение кодового потенцлаяьного рельефа (кодовой маски). В момент под5света записывающего электронного про-, жектора послекодовый усилитель 6 стробируется по входу импульсами генератора Ю формирования импульсов кодовых групп, что предотвращает ложное кодирование входного сигнала. Соответственно, кодирование электрических сигналов вьтолняется при работе запоминающей электроннолу чевой труб ки I в режиме считывания. Электрический сигнал поступает на вход АИМ 3 где производится дискретизация сигнала во времени (опробование) и запоминание опробованных значений. В результате этих операций непрерывный входной сигнал (аналоговый) преобразуется в сигнал ступенчатой формы и после усиления в предкодовом усилителе 4 подается через элемент ИЛИ 12 на вертикальные отклоняющие пластины. Электронный коммутатор 14 в этом режиме обеспечивает син хронную работу АИМ 3 и формирователя 2 импульсов подсвета, так как на их оставшиеся входы поступают синхроимпульсы синхрогенератора 9, работающего в автоколебательном режиме. Кроме того, синхронно запускается и генератор 5 пилообразного напряжения, которое прикладывается к горизонтальным отклоняющим пластинам. Формирователь 2 импульсов подсвета формирует подсветный импульс, по длительности равный длительности прямого хода пилообразного напряжения, и открывает записывающий электронный прожектор запоминающей электроннолучевой трубки 1, обеспечивая эффективность коммутации элементарных накопителей мишени с коэффициентом меньше единицы. При этом считывающий электронный луч (в качестве считывающего луча используется пучок быстрых электронов записывающего прожектора), отклоняясь в электрических полях отклоняющих пластин, перемещается в горизонтальном направлении строк кодового потенциального рельефа, а сама стока определяется величиной входного сигнала. При эффективности коммутации элементарных накопителей мишени с коэффициентом меньще единицы потенциал любой точки диэлектрика мишени, попавшей под облуче1ше считывающим электро ным пучком, приобретает потенциал, мен ший первого критического потенциала . В дальнейшем этот потенциал смещается пучком медленных электронов воспроизводящего прожектора к поте щи ал у его катода, что обеспечивает режим многократного считывания, а следовательно, и длительное кодирование. При атом, когда считывающий электронный луч находится на разряженном участке диэлектрической поверхности мишени, ток в ее цепи максимальный и падение напряжения на сопротивлении нагрузки 8 максимально. При совмещении координатных систем, т.е. когда центр считывающего электронного пучка находится на оси симметрии кодового потешиального рельефа, значение тока в цепи мишени максимально. Следовательно,, ток в цепи мишени и падение напряжения на нагрузке 8 представляет собой кодовые импульсы, причем тип кода соответствует ранее нанесенному кодовому потенциальному рельефу. Кодовые импульсы усиливаются в послекодовом усилителе 6, гак как он в данном режиме не стробируется генератором формирования импульсов кодовых групп, и через блок 7 стандартизации импульсов, нормирующий поступивший сигнал по длительности и амплитуде поступают на выход преобразователя. После окончания кодирования либо перед сменой кода включается блок 13 стирания, который уменьшает потенциал коллектора запоминающей электроннолучевой трубки до величины, меньшей первого критического потенциала диэлектрика мишени. При этом потенциал всех участков диэлектрика снижается электронами воспроизводящего прожектора до потенциала коллектора и далее, независимо от последнего, доводится до нижнего равновесного потенциала. Введение генератора формирования импульсных кодовых групп, генератора ступенчатого напряжения, элемента ИЛИ, схемы стирания и электронного коммутатора с соответствующими электрическими связями как между ними, так и с элементами известного устройства позволяют обеспечить оперативность замены кода без изменения элементной базы преобразователя, что увеличивает, например, секретность передачи информации без усложнения известной аппаратуры. Формула изобретения Аналого-цифровой преобразователь, содержащий запоминающую электроннолучевую трубку, формирователь импульсов подсвета, амплитудно-импульсный модулятор, вход которого соединен с входной шиной, а выход - с входом предкодового усилителя, генератор пилообразного напряжения, последовательно соединенные

поспекодовый усилитель и блок сгандаргизации импульсов, нагрузку, подключенную к входу послекодового усилителя, и синхрогенерагор, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, причем выход формирователя импульсов подсвета соединен с модулирующим электродом упомянутой трубки, а выход генератора пилообразного напряжения - с ее горизонтальными огллоняю1цими системами, отличающийся тем, что, с цепью повышения оперативности замены кода, в него дополнительно введены генератор формирования импульсных кодовых групп, генератор ступенчатого напряжения, элемент ИЛИ, блок стирания и электронный коммутатор, вход которого соединен с вы- . ходом синхрогенератора, первый выход соединен с вторым входом, амплитудноимпульсного модулятора и входом формирователя импульсов подсвета, а второй выход подключен к входам генератора ступенчатого напряжения и генератора

формирования импульсных кодовых групп, причем выход генератора формирования . импульсных кодовых групп подключен к второму входу формирователя имПульсов

подсвета и второму входу послекодового усилителя, выход генератора ступенчатого напряжения и выход предкодового усилителя через элемент ИЛИ соединены с вертикальными отклоняющими системами запоминающей электроннолучевой трубки, к коллектору которой подсоединен блок стирания, а к мишени - нагрузка.

Источники информации,

принятые во в1шмание при экспертизе

1.Денбковецкий С.В., Семенов Г.Ф, Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации.

М., Сове тс кое радио, 1973, с.285.

2.Ликиардопуло AJT., Трофимов Б.Е. Кодирующие электроннолучевые трубки

и их применение. Л., Энергия, 1971, С.35. ,, ,