Устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки

Устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцкалистнческих

Республик (!1) 736139

Ф

l г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (5 l ) М. Кл.

CT 06 К 15/20 (22)Заявлено03.05.76 (21) 2356666/18-24 с присоединением заявки ¹

Государотввииый комитет

СССР до делам изооретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень № 19 (53) УДК681. .327.11 (088.8) Дата опубликования описания 28.05.80 (72) Авторы изобретения

В. Я. Голубчик и Г. Я. Голубчик

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств отображения графической информации на электроннолучевых трубках.

Известны устройства для отображения информации на экране электроннолучевой трубки, используемые для отображения графической информации, содержащие от!

О клоняюшую систему и электроннолучевую трубку, в которых для коррекции подушкообразных искажений растра на экране электроннолучевой трубки используются отклоняющие системы специальной формы (соответствующая форма отгибаемых краев катушек и распределение витков в катушках); применяются небольшие постоянные магниты стержневого типа, которые размещаются около катушек со стороны эк- . 2О рана параллельно линиям разверток, обу славливающих дотюлнительное отклонение луча в местах прогиба подушкообразного растра; используются корректирующие катушки, установленные перед отклоняющей системой f11

Для цветных телевизионных трубок, где указанные способы оказываются непригодными, так как они приводят к нарушению сведения лучей и чистоты цвета, используется для коррекции искажений модуляции токов отклонения с помощью специального корректирующего трансформатора (электрический способ коррекции), содержащего ферритовый сердечник с нелинейной зависимостью индукции магнитного поля от напряженности.

Все указанные устройства можно использовать или при применении растровой развертки, или при невысоком разрешении, поскольку какие-либо воздействия на отклоняющее поле неизменно приводят к размытию пятна и увеличению его диаметра в связи с неоднородностью магнитного поля.

Для функциональных цветных индикаторов используют полупроводникоВые диоды, являющиеся частотно-независимыми квад736139 ратичными преобразователями, датчик отклоняюшего тока, сумматоры (2$

В этом устройстве датчик тока (резистор) включается последовательно с отклоняюшими катушками, чем увеличивается их собственное сопроти.зление, ухудшается линейность отклонения, и не подходит известное устройство для широко распространенных схем, в которых отклоняюшие катушки изолированы от земли . >p

Также требуется подбор всех диодов вместе по их характеристикам, квадратичность которых невысока.

Коррекция подушкообразных искажений,, используемая в буквенно-цифровых индика- 15 торах на электроннолучевых трубках, содержаших аналого-цифровой умножитель, не подходит для воспроизведения графических изображений, где движение луча по экрану электроннолучевой трубки произвольно. 20

Использование электроннолучевых труо бок с углом отклонения 50 и менее приводит к увеличению их длины, в то время как большинству заказчиков внешних устройств электронных цифровых. машин необходимы компактные индикаторы.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для отображения информации, содержащее по каждой из координат Х и У последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь,, сумматор, усилитель . отклонения и катушку отклонения, подключенную к первому и второму входам электроннолучевой трубки, выход которой сое- 5 динен со вторыми входами усилителей откпонения по координатам Х и У, блок коррекции, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по координатам X и У, первый и второй входы

40 устройства подключены к первым входам цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У 31 .

В этом устройстве для отображения

45 информации точность коррекции подушкообразных искажений и линейность отклонения луча электроннолучевой трубки понижены, так как корректируюшее воздействие зависиг бт напряжения с выхода циф50 роаналоговых преобразователей. j),аже при линейной зависимости тока в отклоняюшей системе от напряжения на входе усилителя отклонения отклоняюшее магнитное поле не связано строго линейной зависимостью

55 с отклоняюшим током. Это связано с по-. лями рассеивания отклоняюшей системы, ее конструкцией, неидеальностью намотки катушек отклоняюшей системы, неточностью установки отклоняюшей системы на го рло вин е трубки, пар азитн ым и па рамет рами (индуктивностью, емкостью, утечками) отклоняюшей системы, наводками на подводяшие провода и рабочее отклоняющее поле внешних паразитных электромагнитных полей, гистерезисом сердечников отклоняющей системы.

Использование в известном устройстве разомкнутого принципа автоматического регулирования подушкообразных искажений усложняет его использование при различных внешних воздействиях (температура„влажность, колебание напряжений источников питания), так как необходимы термостат ирование, тщательная стабилизация напряжений источников питания и т.п.

Скорость процесса установления тока в отклоняюшей системе понижена, так как зависит только от параметров входного напряжения на входе усилителя отклонения, а скорость изменения отклоняющего магнитного поля не учитывается.

Структура блока коррекции известного устройства усложнена из-за наличия блоков сдвига, выпрямления, умножителей.

Использование в усилителе отклонения линеаризируюших обратных связей по току в отклоняющей системе не определяет строгую линейность отклоняюшего магнитного поля по причинам, которые были указаны выше. Кроме того, в качестве элемента обратной связи используются обычно резисторы, которые усложняют схему выходного каскада усилителя отклонения, ухудшают параметры усилителя отклонения, а при больших токах, протекаюших обычно в выходных каскадах, что особенно характерно для транзисторных выходных каскадов, на резисторе обратной связи рассеивается большая мошность, что усложняет его конструктивное выполнение с учетом требования к минимальной собственной индуктивности резистора..

Цель изобретения — повышение качества изображения и упрошение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для отображения информации введены блоки магниторезисторов по координатам Х и У, блок фокусировки и блок сведения луча,, причем выходы блоков магниторезисторов по координатам

Х и У соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррекции, с третьими входами усилителей отклонения, с первым и вторым входами блока фокусировки, выходы цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У подключены соответственно к четвертым входам усилителей отклонения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока коррекции, с первым и вторым входами блока сведения луча, выход блока фокусировки подключен к третьему входу блока сведения луча и третьему входу электроннолучевой трубки, четвертый вход которой соединен с выходом блока сведения луча, а выход электроннолучевой трубки подключен к первым входам блоков магниторезисторов по координатам Х и У, к четвертому входу блока сведения луча, третьему входу блока фоку15 сировки и к пятому входу блока коррекции, выходы катушек отклонения по координатам Х и У подключены соответственно ко вторым входам блоков магниторезисто- ров, третий вход устройства соединен со вторыми входами цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У, тре тьими входами сумматоров по координатам Х и У, пятыми входами усилителей

25 отклонения по координатам Х и У, четвертым входом блока фокусировки.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для отображения информации; на фиг. 2 — электрическая схема блока

30 магниторезисторов; на фиг. 3 — электрическая схема усилителя отклонения; на фиг. 4 - электрическая схема блоха коррекции; на фиг. 5 — электрическая схема блока фокусировки; на фиг. 6 — электри35 ческая схема блока сведения луча.

Устройство для отображения информации по блок-схеме (фиг. 1) содержит по каждой из координат Х и У первый цифроаналоговый преобразователь 1, второи цифроаналоговый преобразователь 2, первый сум- матор 3, второй сумматор 4, первый усилитель 5 отклонения, второй усилитель

6 отклонения, первую катушку 7 отклонения, вторую. катушку 8 отклонения, блок 4>

9 коррекции, электроннолучевую трубку

10, первый блок 11 магниторезисторов, второй блок 12 магниторезисторов, блок

13 фокусировки, блок 14 сведения луча, первый вход 15 устройства, второй вход

16 устройства, третий вход 17 устройстУстройство работает следующим образомм.

Коды координат по каждой из координат Х и У. со входов 15 и 16 устройства поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 1 и 2, формирующих на

139 6 своих выходах напряжения, пропорциональн ые эт и м кодам.

Эти напряжения, просуммированные на сумматорах 3 и 4 с напряжением кор» рекции подушкообразных искажений растра, формируемого блоком 9 коррекции, через. усилители 5 и 6 отклонения, преобразующие указанные напряжения в пропорциональные им токи в катушках 7 и 8 отклонения, управлыот созданными этими токами магнитными полями перемещением луча по заданному закону, в общем. случае произвольному, по экрану электроннолучевой трубки 10.

Предполагая, что электронный луч отклоняется катушками 7 и 8 отклонения на сравнительно коротком отрезке по сравнению с обшей длиной луча в электроннолучевой трубке 10 с плоским экраном, можно составить следующие основные соотношения, Определяющие корректирующие сигналы по каналам Х и У

Х=К,3„(1 К,(3„ +3„"));

Y К, Зу С1+ К (х +3y > 3 где К, «6 q — коэффициенты пропорциональности;

3„и 3у — отклоняющие токи соответственно в катушках

7 и 8 отклонения.

Как следует из приведенных выражений (1) и (2), корректирующие сигналы по каналам Х и У выражаются следующим образом:

Х„„, = КХ(х + Y ); (3) „„, — (X +y >, (4) где — коэффициент пропорциональности;

Х и У вЂ” напряжения с выходов цифроаналоговых преобразователей

1и2.

Выражения (1) и (2) являются идеал изированной математической моделью коррекции подушкообразных искажений, так как нет строго линейной зависимости между отклоняющими токами в катушках

7 и 8 отклонения и магнитными полями, отклоняющими электронный луч по экрану электроннолучевой трубки 10.

Блоки 11 и 12 магниторезисторов по координатам X и У связаны непосредственно с магнитными полями катушек 7 и

8 отклонения. Основным элементом бло7 73 ков 11 и 12 магниторезисторов явпяется ма гниторезистор.

Магниторезистор представляет собой резистор, величина сопротивления которого зависит от величины индукции магнитного поля, в котором находится магниторезистор

Конструктивно магниторезисторы ра змещаются на горловине электроннолучевой трубки 10 под катушками 7 и 8 отклонения таким образом, чтобы магниторезисторы пронизывались магнитными силовыми линиями отклонпощих магнитных полей. Л1агниторезисторы практически не усложняют конструкцию катушек 7 и 8 отклонения, так как толщина, например серийно выпускаемых промышленностью магниторезисторов типа СМ1-1 не превышает 0,6 мм, а пленочные магниторезисторы можно разместить в технологических зазорах между катушками 7 и 8 отклонения и горловиной электроннолучевой трубки 10.

Так как магниторезисторы представляют собой полупроводники, то они не искажают за счет шунтирования или вытеснения отклоняющие магнитные поля

Также, чтобы величина мощности, управляющей сопротивлением магниторезистора была незначительной, магпиторезистор должен работать в режиме, близ:КоМ к режиму хОЛОстОГО ходае

На фиг. 2 изображена принципиальная электрическая схема блока 11 (12) маг- ниторезисторов, в состав которого входят магниторезистор 18, величина которого линейно зависит от напряженности магнитного поля RI =СН (например из металлического висмута), магниторсзпсторы 19, 20, 21, величины которь-х зависят От KBQEEpBToB напряженнОсти маГнит ((2 ного поля 82 = ОН (например из сурьмянистого индия), где R — величина сопротивления магниторезистора; С „b - коэффициенты пропорциональности; Н - напряженнОсть ОтклоняющеГО маГнитнОГО ПОля, Величина со прот ивлен и я магниторезистора зависит только от величины напряженности магнитного ноля и не зависит от знака этого поля, т.е. магниторезистор реагирует на модуль напряженности магнитного поля.

На магниторезисторы 18-21 помимо отклоняющего магнитного поля воздействует также тепловое поле, создаваемое разогретыми электроннолучевой трубкой 10 и катушками 7 и 8 отклонения. Магниторезистор 18 включается как резистор отрицательной Обратной связи операционного усилителя 22 постоянного тока, 6139

8 входящего в состав усилителя 5(6) отклонения (см. фиг. 3) .

В состав усилителя 5(6) отклонения входят также аналоговый ключ 23, выходной усилитель 24, резисторы 25, 26, 27 и 28.

Аналоговый ключ 23 представляет собой операционный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, работающий в режиме нуль-органа.

Ключ 23 управляется сигналом старшего разряда кода на входе 15(16) устройства через цифроаналоговый преобразователь 1(2), при этом ошибка асимметрии равна 1 младше го разряда входно го кода, или напряжением рассогласования между выходным напряжением с цифроаналогового преобразователя 1(2) и опорным напряжением на входе 17. При этом ошибка асимметрии стремится к нулю.

При большом коэффициенте усиления

25 усилителя, входящего в состав аналогового ключа 23, аналоговый ключ 23 Iieреключается из одного состояния, при котором напряжение на его выходе равно точному значению заданного напряжения на пример положительного, в д ругое состояние, при котором напряжение на его выходе равно точному значению заданного напряжения U противоположной полярности, например отрицательного, при

35 напряжении рассогласования равном мкВ/мВ.

Полярность напряжения U соответствует квадранту, в котором формируется

40 изображение на экране электроннолучевой трубки 10.

Напряжение на выходе усилителя 22 равно где Roly.cs,ó — резистор 18; и, в,, yg, - резистор 25,"

- напряженность отклоняющего

50 магнитного ноля до оси Х;

Напряжение lJ e, как напряжение от55 рицательнОЙ Обратной свЯзи ° про порциo нальное напряженности магнитного по2.я по соответствующей координате, при большом коэффициенте усиления усилителя 24 следит за напряженис м с выхода усилителя

9 73

5(6) (напряжение в суммирующей точке усилителя 24 стремится к нулю), линеаризируя тем самым отклоняющий магнитный поток в катушках 7(8) отклонения, хотя, в общем случае, отклоняющий ток может

5 быть и н ел ин ейным.

Таким образом, отрицательная обратная связь в предлагаемом устройстве линеаризирует магнитный поток, т.е. самую конечную точку управления отклонением луча электроннолучевой трубки 10, и при этом через элементы обратной связи не протекают большие отклоняющие токи. Из этого следует, что указанная отрицательная обратная связь обеспечивает более 15 высокое качество линеаризации и соответственно качество изображения, чем в известных устройствах.

Блок 9 коррекции (фиг. 4) содержит операционные усилители постоянного тока 20

29 и 30, резисторы 31 и 32, шины

33 и 34. В цепь обратной связи усилителей 29 и 30 включаются магниторезисторы 20, 21 R о5р.сВ. корр, Ro5p,сь.корр, соответственно блоков

11 и 12 магниторезисторов.

На входы усилителей 29 и 30, через резисторы 31 и 32 (R вх ) поступают с усилителей 5 и 6 отклонения, ко торые, как было показано в выражении (5), линейно зависят от величины отклоняющего поля.

Напряжение на выходах усилителей

29 и 30 равно — — ц l4!i a> в, в

35 кор р —,ус

Вх

6139 10

Блок 13 фокусировки (фиг. 5) содержит операционные усилители постоянного тока 35, 36 и 37, фокусирующую систему 38, резисторы 39 - 43, шину опорных напряжений 44 резистор 45

В цепи обратной связи усилителей 35 и 36 включены магниторезисторы 19 блоков 11 и 12 магниторезисторов. На входы этих усилителей через резисторы

39 и 40 (Rex.оокуД с шины опорных напряжений 44 поступает опорное напряжение (0к.. Напряжение íà выходах усилителей 35 и 36 равно

40 где С, С-5 — коэффициенты пропорциональности

Н1,,Н вЂ” напряженности отклоняющих магнитных полей по координатам Х и У.

Выражение (6) по своей структуре полностью эквивалентно выражениям (3) и (4), что и требуется для коррекции подушкообразных искажений.

На шине 33 формируется корректирую-

50 шее напряжение одного канала отклонения, на шине 34 — другого.

Ток, корректирующий фокусировку cf окус,=Pc or +К(х 1 у ), г где J TQ f — это ток, необходимый для того, чтобы сфокусировать пятно в центре экрана.

U вфо к yс = 1/On.. и 8х.ôîêóñ с„н,= с н, R 6хфо кус где С, С5 — коэффициенгы пропорциональности.

На усилителе 37 получается сумма напряжений

Са +C5 Н С5Н2 С6+G5(HI t-tà, ) преобразуемая в пропорциональный этой сумме выходной ток, поступающий в фокусируюшую систему 38, где С вЂ” коэффициент IIpOIIOpIIHOHQab HOCTN.

Блок 14 сведения луча (фиг. 6), на котором приведен только один из шести каналов сведения, формирует в цветном телевизоре для динамического сведения лучей корректирующие магнитные потоки.

В состав одного из каналов блока сведения входит операционный усилитель 46 постоянного тока, резисторы 47, 48 и

49, шина напряжения 50.

На вход операционного усилителя через резистор 47 поступает с шины 50 напряжение с блока фокусировки, пропорциональное квадрату отклоняющего магнитного поля по соответствуюшеи координате, через резистор 48 напряжение, пропорциоьальное отклоняющему магнитному полю по той же координате. Это необходимо для получения асимметричной параболы напряжения коррекции сведения. Пропорциональный этому напряжению ток возбуждает отклоняющую катушку сведения.

Описанный блок сведения луча используется как в функциональных, так и и

p&cTpoBbIx индикаторах. .Величина сопротивления магниторезисторов блоков 11 и 12 магниторезисторов, как и всех полупроводниковых материалов, зависит от изменении температуры. Однако, влияние гемпературы в предлагае7361 мом устройстве невелико. Зто связано с тем; что магниторезисторы расположены на горловине электроннолучевой трубки

10, температура которой обычно выше температуры окружающей среды и после прогрева почти не меняется, т.е. магниторезисторы оказываются расположенными в естественном термостате.

Кроме того, входные сопротивления блоков, с которыми связаны магниторе- 10 зисторы (например резистор 25 усилителя отклонения), связаны с тепловым полем электроннолучевой трубки, располагаясь также непосредственно на ее горловине или в термостате, температура которого 15 поддерживается следящей системой равной температуре горловины электроннолучевой трубки 10.

Если температурная зависимость сопротивления указанных входныХ резисто- 20 ров такая же, как и у магниторезисторов (для этого можно использовать также магниторезисторы, не связанные с отклоняющим магнитным полем), то согласно вышеприведенным выражениям, например (5), выходное напряжение не зависит от температуpbl, Магниторезисторы блоков 11 и 12 магниторезисторов можно расположить внутри колбы электроннолучевой трубки

10 в месте максимальной напряженности отклоняющего магнитного поля, так как давление воздуха внутри колбы электрон-5 нолучевой трубки 10 равно 10 мм рт. ст. и меньше, то температура магниторезисторов, установленная в результате наступления теплового равновесия между магниторезисторами и окружающей средой, меняется незначительно.

Предлагаемое устройство функционирует как при воспроизведении изображения точечно-координатным способом, так и при непрерывном (в последнем случае, цифроаналоговые преобразователи 1 и 2, исключаю тс я из сост а ва блоков ) .

Использование новых элементов — блоков магниторезисторов блока фокусировки и блока сведения луча выгодно отличает предлагаемое устройство для отображения

50 информации от известного, так как коррекция искажений изображения на экране электроннолучевой трубки — подушкообразных, расфокусировки, расслоения лучей в цветных трубках — осуществляется в зависи55 мости от значения отклоняк1шего магнитного поля,. чем повышается качество коррекции, исключается влияние паразитных параметров и разброс значений параЗ9 12 метров катушек отклоняющей системы.

Усилители отклонения, в которые введена отрицательная обратная связь по магнитному потоку, линеаризуют этот магнитный поток, а не отклоняющий ток, являющийся лишь промежуточной ступенью в цепи отклонения луча электроннолучевой трубки.

Это также добавочно повышает качество указанных коррекций.

Кроме того, из выходных каскадов усилителей отклонения исключаются резисторы обратной связи, через которые протекают большие отклоняющие токи и которые поэтому рассеивают большую мощность и понижают скорость отклонения из-за собственной индуктивности.

Структуры блоков коррекции, фокусировки, сведения в предлагаемом устройстве проще, так как ряд узлов совсем исключен (блоки сдвига и вь.прямления в блоке коррекции), а аналоговые умножители (сравнительно сложные по принципу работы и в настройке элементы) заменены блоками„выполняющими фактически операцию линейного масштабирования с изменяемым по отклоняющему магнитному полю коэффициентом передачи. Для пред« лагаемого устройства безразличен вид сканирования электронным лучом поверхности экрана электроннолучевой трубки— функциональный, или растровый, или комбинированный и характер этого сканирования - непрерывный, ил и дис кретн ый, или комбинированный.

Осуществление в предлагаемом устройстве замкнутого принципа регулирования понижает его чувствительность к различным дестабилизирующим факторам.

Формула изобретения

Устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее по каждой из координат Х и У последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, сумматор, усилитель отклонения и катушку отклонения, подключенную к первому и второму входами электроннолучевой трубки, выход которой соединен со вторыми входами усилителей отклонения по координатам Х и

У, блок коррекции, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по координатам Х и У, первый и второй входы устройства подключены к первым входам цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У, о т л и ч а ю ш е13 73 е с я тем, что, с целью повышения качества изображения и упрощения устройства, в него введены блоки магниторезисторов по координатам Х и У, блок фокусировки и блок сведения луча, причем выходы блоков магниторезисторов по коор-. динатам Х и У соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррекции, с третьими входами усилителей отклонения, с первым и вторым входами блока ro фокусировки, выходы цифроаналоговых преобразователей по координатам X и У подключены соответственно к четвертым входам усилителей отклонения, выходы которых соединены соответственно с третьим 15 и четвертым входами блока коррекции, с первым и вторым входами блока сведения луча, выход блока фокусировки подключен к третьему входу блока сведения луча и третьему входу электроннолучевой трубки, четвертый вход которой соединен с выходом блока сведения луча, а выход электроннолучевой трубки подключен к первым входам блоков магниторезисторов по координатам Х и У, к четвертому вхо25

6139 14 ду блока сведения луча, третьему входу блока фокусировки и к пятому входу блока коррекции, выходы катушек отклонении по координатам Х и У подключены соответственно ко вторым входам блоков мап- ниторезисторов, третий вход устройства соединен со вторыми входами цифроаналоговых преобразователей по координатам

Х и У, третьими входами сумматоров но координатам Х и У. пятыми входами усилителей отклонения по координатам Х и

У, четвертым. входом блока фокусировки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Миллер В. А. и др. Приемные электроннолучевые трубки. М;Л., Энергия, 1964, с. 277-291, 2. Баско С. А. и др. Формирование сигнала коррекции для многоцветного дисплея,— Управляющие системы и машины", № 3, 1973, с. 44-45.

3. Дивилбисс» Франко. ИС операционных усилителей в электроннолучевых индикаторах.— "Электроника", № 1, 1971, с. 8 (прототип).

736I39

Составитель Г. Митина

Редактор А. Мотыль Техред О. Легеэа « рректор Н. Стец

3аказ 2280/9 Тираж 751 Подписное

UHHHOH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?Y.— 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП йатент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4