Электронно-лучевой прибор и способ его управления

Электронно-лучевой прибор и способ его управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Электронно-лучеврй прибор, включающий источник электронов, системы фокусировки и отклонения электронного луча и самосканирующую мищень, выполненную в виде матрицы приборов с зарядовой связью , расположенных по горизонтальным строкам, и имеющую выходные регистры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования регистрируемого сигнала и расширения функциональных юзможностей , мишень выполнена из двух секций , сопрягающихся сторонами, параллельными строкам, а выходные регистры сформированы на противоположных сторонах секций. i Vy Piipif 0) I I f

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1150677 A

4 51 Н 01 J 31/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ВС:"(.ОВЗНАЯ

11А. Р!. ТПь " 4"

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ йй Л щ 8 г 4Ъ аэс1 ог С1

Р С1

Г

F1 с2

Ф г аэ

Фиг.1 (21) 3607859/24-21 (22) 17.06.83 (46) 15.04.85. Бюл. № 14 (72) М. И. Ефимчик, И. С. Жиляев, Л. Я. Костенко, В. В. Неугасимов, А. P. Павленко и В. И. Шаповал (53) 621.385.832 (088.8) (56) 1. «Электроника». Пер. с англ. М., «Мир», 19?6, № 12, с.-55 — 56.

2. Патент США № 4104568, кл. 315 — 394, 1978 (прототип). (54) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПРИБОР

И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ, (57) 1. Электронно-лучевой прибор, включающий источник электронов, системы фокусировки и отклонения электронного луча и самосканирующую мишень, выполненную в виде матрицы приборов с зарядовой связью, расположенных по горизонтальным строкам, и имеющую выходные регистры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования регистрируемого сигнала и расширения функциональных возможностей, мишень выполнена из двух секций, сопрягающихся сторонами, параллельными строкам, а выходные регистры сформированы на противоположных сторонах секций.

1150677

2. Способ управления электронно-лучевым прибором, включающий перевод мишени в режим накопления и запись информации электронным лучом по 2 — 3 соседним строкам мишени за одну его развертку, по окончании каждой из которых осушествляют смещение электронного луча по второй координате, а также построчный и поэлементный перенос зарядов на выход мишени, orëèíàþè àéñÿ тем, что, с целью повышения точности преобразования регистрируемого сигнала, электронный луч поочередно смегцают из одной секции в другую и разворачивают его no строкам, ближайшим к гра1t

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в осциллографии, в автоматизированных системах контроля и отображения информации.

Известны электронно-лучевой прибор 5 (ЭЛП) с самосканирующей мишенью прибором с зарядовой связью (ПЗС) и способ управления им (! ) .

ЭЛ П содержит источник электронов, системы фокусировки и отклонения электрон ного луча по самосканирующей мишени.

Способ управления предусматривает формирование, фокусировку и модуляцию электрошю1о луча по плотности входным сигналом, перевод мишени в режим накопления, запись или облучение однострочной ПЗС- 15 матрицы вдоль ее чувствительных элементов, а по окончании записи поэлементны и вывод информации с мишени.

Для увеличения емкости регистрируемой информации в качестве мишени использует20 ся набор таких однострочных матриц (до 100 шт.) . Принцип действия остается прежним, однако возможности прибора расширяются, поскольку при развертке образуется растр. Кроме того, сигналы, записанные в каждую из отдельных матриц, можно 25 считывать независимо.

Такой ЭЛП не нашел распространения из-за технологических и конструктивных сложностей изготовления мишени, состоящей из набора независимых матриц, так как для независимой работы каждой отдельной однострочной матрицы необходимо от 12 до 20 независимых управляющих вводов, а значит для всей мишени с размерами

S = 1 см необходимо иметь 1000 вводов и формировать такое же количество сигналов.

Известен также ЭЛП, содержащий источник электронов, за которым последовательнице раздела секций мишени в направлении, противоположном направлению вывода информации из регистров каждой секции, а во время смещения луча и записи информации в одной секции в другой построчно переносят заряды на 2 — 3 строки в направлении выходного регистра, а во время текущего переноса зарядов по секции в ее регистре осуществляют параллельное поэлементное суммирование зарядов, хранящихся в 2---3 ближайших к регис.: строках, а из регистра другой секции с :.:. 1рные заряды переносят на выход мишени.

2 но расположены системы фокусировки и отклонения электронного луча по самоскнирующей мишени, в качестве которой могут быть использованы ПЗС и приборы с зарядовой инжекцией.

Способ управления таким ЭЛ П предусматривает перевод мишени (ПЗС) перед записью в режим накопления, формирование фокусировку электронного луча и сканирование мишени электронным лучом, модулированным регистрирующим сигналом и перемещающимся по закону телевизионного растра, а также по окончании записи построчный перенос зарядов в выходной регистр мишени и поэлементный перенос зарядов по последнему на выход мишени.

За счет введения дополнительной операции — построчного переноса зарядов, перенос последних осуществляют в двух направлениях (2) .

Недостатком такого устройства и способа управления им является низкая точность преобразования регистрируемого сигнала, обусловленная искажениями телевизионного растра, дрейфом усилителя кадровой развертки. В результате этого, электронный луч, разворачиваемый вдоль строки мишени, облучает элементы соседних строк, т. е. единичный (дискретный) сигнал распределяется между 2 — 3 ячейками соседних строк. Это приводит к нарушению соответствия между величиной единичного сигнала и величиной заряда, накопленного в отдельной ячейке мишени, а значит и к снижению точности преобразования на выходе мишени регистрируемого сигнала (заряда отдельной ячейки) в цифру.

Кроме того, прототип имеет ограниченный диапазон (объем) регистрируемых сигналов и не позволяет непрерывно преобразовывать сигналы, скорость записи кото1150677 рых меньше скорости их вывода с мишени.

Максимальный объем информации, записываемый в мишень, определяется ее форматом (количеством чувствительных ячеек в строке и количеством строк), что связано с осуществлением последовательно вна- 5 чале записи всей регистрируемой информации, а затем переноса зарядов на выход мишени.

Цель изобретения — повышение точности преобразования регистрируемого сигнала, О например, аналогоцифрового преобразователя или масштабно-временного преобразователя, а также расширение функциональных возможностей ЭЛП с самосканирующей мишенью, например увеличение объема регистрируемых сигналов и осуществление непрерывного преобразования последних, скорость записи которых меньше скорости переноса зарядов по выходному регистру матрицы.

Поставленная цель достигается тем, что gp в электронно-лучевом приборе, включающем источник электронов, системы фокусировки и отклонения электронного луча и самосканирующую мишень, выполненную в виде матрицы приборов с зарядовой связью, расположенных по горизонтальным строкам и имеющую выходные регистры, мишень выполнена из двух секций, сопрягающихся сто-, ронами, параллельными строкам, а выходные регистры сформированы на противоположных сторонах секций.

Согласно способу управления электронно-лучевым прибором, включающему перевод мишени в режим накопления, запись информации электронным лучом по 2 — 3 соседним строкам мишени за одну его развертку, по окончании каждой из которых 35 осуществляют смещение электронного луча по второй координате, а также построчный и поэлементный перенос зарядов на выход мишени, электронный луч поочередно смещают из одной секции в другую и разворачивают его по строкам, ближайшим к границе раздела секции мишени в направлении, противоположном направлению вывода информации из регистров каждой секции, во время смещения луча и записи информации в одной секции в другой построчно пере- 45 носят заряды на 2 — 3 строки в направлении выходного регистра а во время текущего переноса зарядов по секции в ее регистре осуществляют параллельное поэлементное суммирование зарядов, хранящихся в 2 — 3 ближайших к регистру строках, а из регистра другой секции суммарные заряды переносят на выход мишени.

На фиг. I схематически представлена структура мишени; на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов, управляющих ее ра= 55 ботой; на фиг. 3 — устройство, являющееся примером конкретной реализации предложенного ЭЛП и способа.

Мишень состоит из двух ПЗС, соприкасающихся строками секций 1 и 2, выходных регистров 3 и 4 с выходными устройствами сформированными на регистрах 3 и 4 с противоположных сторон. Так как мишенью в ЭЛП могут служить ПЗС с 2-, 3-, 4и т. д. фазной структурой, то на фиг. 1 в качестве примера приведена структурная схема для 3-фазного ПЗС (буквой Ф с индексами обозначены управляющие фазные напряжения; сплошными линиями показаны направления переноса зарядов, а пунктирными — направления развертки электронного луча) .

С целью уменьшения влияния геометрических искажений ЭЛП на качество записи мишень размещена в ЭЛП так, что граница раздела секций 2 и 1 расположена в плоскости отклонения электронного луча парой пластин, расположенных ближе к источнику электронов.

Во время записи остросфокусированный электронный луч с размерами, соизмеримыми с размерами чувствительного элемента мишени, и промодулированный по плотности регистрируемым сигналом, разворачивают по мишени. Однократную развертку осуществляют вначале, например, по секции 1, предварительно переведенной в режим накопления, и по ее 2 — 3 строкам, ближайшим к границе раздела секций 1 и 2. Луч из-за некачественной сборки, геометрических искажений во время однократной развертки попадает на чувствительные ячейки соседних строк, создавая в ячейках заряды.

Величина последних пропорциональна количеству электронов, попадающих на отдельную ячейку, т. е. нарушается пропорциональность между величиной накопленного заряда в одной ячейке и величиной тока луча.

Для устранения указанного нарушения пропорциональности в предложенном ЭЛП осуществляют суммирование по столбцам

ПЗС зарядов, накопленных в 2 — 3 строках.

Накопленные заряды 2 — 3 ячеек каждого столбца сливают (суммируют) в одну ячейку регистра, т. е. распределение зарядов по 2 — 3 строкам сводят (сливают) в одну строку (регистр). Для этого по окончании развертки луча по секции в последней заряды построчно переносят на 2 — 3 строки в сторону выходного регистра. В результате этого, ближайшие к границе раздела секций

2 — 3 строки освобождаются от зарядов, а заряды 2 — 3 строк, ближайших к регистру, сливаются в последний.

Затем по окончании одной развертки луча, например, по секции 1, его смещают в направлении другой секции, предварительно переведенной в режим накопления, и осуществляют развертку по секции 2 по ее 2 — 3 строкам, ближайшим к границе раздела секций. По окончании однократной развертки луча по секции 2, его возвращают в исходное состояние, и цикл записи повторяется.

Во время смещения и записи информации в одной секции в другой осуществляют указанный построчный перенос зарядов на

2 — 3 строки в сторону выходного регистра с одновременным поэлементным суммированием зарядов. Вывод суммарных зарядов из регистров осушествляется последовательно, вначале из одного (из того, в секции которого осуществляется запись), а затем из другого.

Временные диаграммы сигналов, позволяюшие осуществлять указанные операции, представлены на фиг. 2, где позициями 5 — 7 показаны диаграммы сигналов по

3,2 и 1-й фазам секции 1, а позициями 8—

10 — соответствующие сигналы для 1, 2 и 3-й фаз секции 2 (временные диаграммы представлены для случая, когда электронный луч в процессе одной развертки попадает на элементы 2 соседних строк).

Временные диаграммы управляющих сигналов по фазам регистра секции 1 показаны позициями 11 — 13 (фиг. 2), а для фаз регистра секции 2 — позициями 14 — 16.

Развертку луча по секции осуществляют в направлении, противоположном направлению вывода зарядов из регистра этой секции. В противном случае последовательность вывода зарядов с мишени не соответствует входной последовательности регистрируемых сигналов.

При использовании изобретения повышается точность преобразования регистрируемого сигнала. Это достигается благодаря использованию операций построчного переноса зарядов во время записи, а также благодаря введению операций параллельного суммирования зарядов нескольких строк и развертки луча только по 2 — 3 строкам, ближайшим к границе раздела секций

50677 б (к оси ЭЛП). Кроме того, предлагаемые устройство и способ позволяют расширить функциональные возможности прибора, а именно исключить ограничения на объем регистрируемой информации, когда скорость записи меньше скорости вывода зарядов из регистров.

В базовом объекте указанный объем информации ограничен форматом мишени (количество строк и элементов в строке), 1ð так как операции записи и вывода разнесены во времени и не могут выполняться одновременно. Согласно предлагаемому способу за время записи информации в одной секции, в другой строки освобождают от накопленного заряда и заряды выводятся из мишени.

Устройство (фиг. 3) состоит из ЭЛП 17 с источником электронов — электрон ной пушкой 18, системы 19 фокусировки и отклонения электронного луча, двухсекционной самосканирующей мишени 20, схемы 21 управления записью и считыванием, соединенной с системой 19 и мишенью 20, и выходного усилителя 22, с входом которого соединены выходы регистров мишени.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на модулятор электронно-лучевой пушки 18. Остросфокусированный электронный луч, промодулированный по плотности входным сигналом, разворачивается с помощью отклоняюшей системы по мишени 20. С выходов секций мишени информации о входном сигнале поступает через усилитель 22 к устройству обработки (например, аналого-цифровой преобразователь) и отображения информации.

Таким образом, при использовании предлагаемых ЭЛП и способа улучшаются показатели осциллографических систем, автоматизированных систем контроля и отображения информации.

1150677

Ю1 1

em>cZ

Юг eZ

rum,а

/Орегисм

Pt7 СЮ иии 1

11РЯ

12Щ

1М1

Bp ги у 1

ГС щии2

14tq73

1 Щ

Риг.2

Ех одной сигиал

Составитель В. Белоконь

Редактор Л. Алексеенко, Техред И. Верее Корректор О. Тигор

Заказ 2153 40 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и оч крытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4