Масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь

 

ОПИСАНИЕ

И 3 О Р Т Н И и <щ900439

Союз Советскнх

Соцналнстнческнх

Республик ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 070380 (2 ) 2894131/18-25 t 3 4 ) М. Кп. з с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Н 03 К 13/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 230182,Бюллетень Мо 3

Дата опубликования описания 230182 (53) УДК б81 ° 325 (088.8) (72) Автор (54) МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ

ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к вычисли. . тельной технике, а точнее к преобразователям форм представления информации и может найти применение в автоматизированных системах обработки экспериментальных данных для ввода в электронную вычислительную машину эпюр импульсных сигналов,в телеметрических системах для передачи широкополосных сигналов по узкополосному каналу связи, в качестве автономного регистратора сигналов при наличии блока памяти.

Известен масштабно-временной преобразователь импульсных сигналов, содержащий потенциалоскоп с видимым изображением, усилитель входного сигнала, подключенный к блоку развертки записи и к отклоняющим пластинам записывающего луча потенциалоскопа, блок развертки считывания, соединенный с отклоняющими пластинами считывающего луча. потеициалоскопа, формирователь импульса подсвета, соединенный с модулятором считывающего луча и блоком развертки считывания, усилитель импульсаотметки, соединенный по входу с выходным электродом потенциалоскопа, и по выходу — с блоком широтноимпульсной модуляции (ШИМ) и через линию задержки - с формирователем импульса подсвета, другой вход блока ШИМ соединен с блоком развертки считывания, а выход блока ШИМ соединен с кодирующим устройством (1).

Недостатками этого преобразова теля являотся низкая разрешающая способность и точность преобразования и низкая эксплуатационная надежность, обусловленная необходимостью жесткой стабилизации режимов °

Цель изобретения — повышение точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной усилитель, входом подключенный ко входной шине, а выходом — ко входу блока развертки записи, соединенного с управляюцими входами электронно-лучевой

25 трубки, первый элемент задержки, триггер управления, введены усилитель, формирователь импульсов, генератор тактовых импульсов, второй элемент задержки, ключи передачи

ЗО кода, волоконно-оптический кваито900439 ватель, блок оптико-механической развертки кода, передающая телевизионная трубка или диссектор, источник подсветки, элемент совпадения, пусковой блок, ключ и счетчик импульсов, причем входные концы волокон волоконно-оптического квантователя разделены на две группы, из которых входные концы волокон первой группы уложены вплотную друг к другу в виде прямой линии, образующей входное окно волоконно-оптического квантователя и ограничены направляющими блоы ка механической развертки, при этом входное окно волоконно-оптического квантователя через блок оптико-меха- 15 нической развертки кадра оптически связано с экраном электронно-лучевой трубки, входные концы волокон второй группы объединены в жгут и подсоединены к источнику подсветки, выходное 20 окно волоконно-оптического квантователя выполнено из торцов волокон обеих групп, уложенных поочередно в линию, соответствующую форме развертки передающей телевизионной трубки, и при помощи светящегсся штриха оптически через объектив связано с фотокатодом передающей телевизионной трубки, содержащей отклоняющие катушки и вырезывающее отверстие, выход же ее через усилитель соединен с первым выходом эле-. мента совпадения и с формирователем импульсов, выход которого соединен с импульсным входом ключа и через первый элемент задержки — со вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен со входом установки.триггера управления, выход которого подсоединен к управляющему входу ключа, выход которого подсое- 40 динеи ко входу счетчика импульсов при этом выход генератора тактовых импульсов соединен через пусковой блок с пусковым входом триггера управления, с синхронизирующим вхо- 45 дом генератора строчной развертки, с ключами передачи кода и через второй элемент задержки - с установочныл входом счетчика импульсов,-причем выход блока развертки записи соединен со входами управления пускового блока и блока оптико-механической развертки кадра.

На фиг. 1 представлена структурНая схема масштабно-временного аналого-цифрового преобразователя.

Устройство содержит электроннолучевую трубку j;, входной усилитель

2, блок З.развертки записи, блок 4 оптико-механической развертки кадра, волоконно-оптический квантователь

5, передающую телевизионную трубку 6, диссектор, генератор 7:строчной развертки, усилитель 8- формирователь 9 импульсов, элемент,. 10 задержки, эле- 65 мент 11 совпадения триггер 12 уп равления, ключ 13, счетчик 14 импульсов, ключи 15 передачи кода, генератор 16 тактовых импульсов, пусковой блок 17, элемент 18 задержки, объектив 19, источник 20 подсветки, входное окно 21 волоконно-оптического квантователя, направляют,ие 22 блока механической развертки, выходное окно 23 волоконно-оптического преоб разонателя, выход 24 блока развертки, светящийся штрих 25 на выходе волоконно-оптического преобразователя, фотокатод 26 диссектора, отклоняющие катушки 27 диссектора, вырезынающее отверстие 28 диссектора.

На фиг.2 представлена временная диаграмма, содерж цая эпюрч выхода блока 16 - 29, выхода блока 7 - 30, выхода блока 8 - 31, выхода блока

10 — 32, выхода блока 11 — 33, выхода блока 12 — 34, нхода блока 14 -35.

В блоке 4 оптико-механической развертки кадра имеет место линейное перемещение входного окна 21 вдоль рабочей части экрана электронно-лучевой трубки 1. Это связано со зна» чительным временем считывания одного кадра, которое па предварительным оценкам составляет минимум 10-20 глс.

На фиг. 3 изображен оптико-механический блок, используемый для уменьшения времени развертки кадра °

Он содержит узкое зеркало 36, жестко укрепленное на оси магнитоэлектрической системы 37, например гальванометра, поворотного реле и т.п., и объектив 38. В этом блоке узкий участок изображения кривой с экрана трубк проецируется с помошью объектива 38 на узкое зеркало

36, а с последнего переносится на входное окно 21. При подаче сигнала на магнито-электрическую систему 37, узкое. зеркало Зб разворачивается, благодаря чему осуществляется перемещение изображения экрана относительно неподвижного входного окна 21 волоконно-оптического квантователя

5. Минимальное время развертки кадра в этом блоке составляет единицы миллисекунд. Кроме того, н этом вариан те развертки не требуется трубка с волоконно-оптическим экраном, который может быть выполнен из обычного стелка. Электронно-лучевая трубка 1 может быть обычной,или запоминающей, но обязательно с видимой записью.

Фронтальное стекло экрана трубки 1 выполнено из волоконно-оптической пластины. Экран трубки через оптикомеханическое устройство 4 развертки оптически связан со входным окном

21, котрое выполнено в виде линейки с возможностью перемещаться в направляющих 22 устройства 4.

900439

Преобразователь работает следующим образом.

Входной сигнал поступает через входной усилитель 2 в блок 3, запускает в нем генератор развертки записи и через линию задержки поступает на сигнальные отклоняющие элементы электронно-лучевой трубки, которая производит видимую запись эпюры входного сигнала. При отсутствии светящейся кривой экрана выходное иэображение линейки 23 представлено рядом светящихся точек, разделенных одинаковыми интервалами. Количество этих точек определяет число уровней квантования максимальной ординаты. При появлении на экране светящейся кривой засвечивается часть торцов волокон входного окна 21, пересекающих эту кривую. В результате в выходном окне

23 среди светящихся точек появится 20 светящийся штрих 25, длина которого определяется толщиной линии кривой экрана и ее наклоном относительно входного окна 21. Выходное изображение выходного окна 23 с помощью объ- д ектива 19 переносится на фотокатод

26 диссектора. По окончании процесса записи блок 3 вырабатывает сигнал, который поступает на выход 24 блока развертки для запуска блока

4 оптико-механической развертки кадра и в пусковой блок 17 для запуска блоков строчной развертки. Под действием запускающего импульса срабатывает механизм протяжки и входное окно 21 начинает равномерное перемещение по направляющим 22, которые ориентированы вдоль линии временной развертки электронно-лучевой трубки 1. Одновременно в результате срабатывания пускового блока 17, пер- 40 вый импульс генератора 1б поступает на ключи 15 для передачи нулевого кода или кода, полученного при предыдущем такте, в генератор 7 строчной развертки для его запуска, на пуско- 45 вой вход триггера 12 и через элемент

18 задержки - на счетчик 14 для сброса его в нулевое положение. Под действием электромагнитного поля отклоняющей катушки 27, вызванного сигналом генератора 7 строчной развертки, электронные пучки - аналоги светящихся точек изображения выходного окна 23 поочередно. пересекают вырезывающее отверстие 28 диссектора. В результате на выхЬде передающей телевизионной трубки б появляется последовательность импульсов определенной длительности. После усиления и стандартизации по амплитуде в усилителе 8 эти импульсы поступают 40 на один иэ входов элемента.11 совпадения и на формирователь 9. В последнем по переднему фронту входных импульсов формируются короткие импульсы которые следуют чеРез от- 65 крытый ключ 13 на вход счетчика 14 и параллельно через схему 10 задержки — на второй вход элемента 11 совпадения. Счетные импульсы через ключ 13 проходят до тех пор, пока с выхода передающей телевизионной трубки не появится длинный импульс, соответствующий светящемуся штриху

25 (фиг.2). Появление этого импульса вызывает срабатывание элемента

11 совпадения, который формирует импульс-отметку, переключающий.триггер 12 в положение "Стоп". Таким образом, на вход счетчика 14 за время развертки одной строки поступает количество импульсов, равное числу светящихся точек выходного окна 23, отсчитываемых от ее начала, соответствующего нулевой линии экрана, и до начала светового штриха, соответствующего точке пересечения кривой экрана со входным окном 21 волоконно-оптического квантователя

5. Это число пропорционально значению ординаты в данной точке временной оси.Второй тактовый импульс передает код ординаты во внешнюв цепь и запускает строчную развертку для считывания следующей ординаты кривой °

Основные преимущества предлагаемого аналого-цифрового преобразователя нелинейность строчной развертки при считывании не влияет на точность квантования, так как исключается промежуточное преобразование в It_#_M; толщина и крутизна кривой записи не влияют на точность воспроизведения 1 нелинейность отклонения луча при записи может быть учтена соответствующим изменением шага волоконно-оптического квантователя; считывание не сопровождается стиранием сигнала, поэтому может быть осуществлено неоднократно в течение всего времени свечения кривой экрана †.скорость строчной развертки может регулироваться в широких пределах, ее изменение не влияет на формирование импульса- отметки;. благодаря высокой разрешающей способности квантования по амплйтуде погрешностями процесса преобразования можно пренебречь, а точность преобразователя определяется только погрешностями процесса записи высокая помехоустойчивость, обусловленная оптическим методом считывания в ряде алучаев отпадает необходимость в сложных и дорогостоящих запоминающих трубках — преобразователь может быть выполнен в виде приставки к обычному осциллографу.

9004 39

Формула изобретения

Масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь, содержащий входной усилитель, входом подключенный ко входной шине, а выходом — ко входу блока развертки записи, соединенного с управляющими входамн электронно-лучевой трубки, первый элемент задержки, триггер управления, о т л и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью повышения точности и надежности преобразования, введены усилитель, формирователь импульсов, генератор тактовых импульсов, второй элемент задержки, ключи передачи кода, волоконно-оптический квантователь, блок оптико-механической развертки кода, передающая телевизионная трубка или диссектор, источник подсветки .элемент совпадения, пусковой блок, ключ и счетчик импульсов, причем входные концы волокон волоконно-оптического квантователя разделены на „две группы, из которых входные концы волокон первой группы уложены вплотную друг к другу в виде прямой линии, образуют входное окно волоконно-оптическо= го квантователя и ограничены направлянщими блока механической развертки, при этом входное окно волоконно-опти-ческого квантователя через блок оптико-механической развертки кадра оптически связано с экраном электронно-лучевой трубки, входные концы волокон второй группы объединены в жгут и подсоединены к источнику подсветки, выходное окно волоконно-on5

30 тнческого квантователя выполнено из торцов волокон обеих групп, уложенных поочередно в линию, соответствующую форме развертки передакщей телевизионной трубки, и при помощи светящегося штриха оптически через объектив связано с фотокатодом передакщей телевизионной трубки, содержащей отклоняющие катушки и вырезывающее отверстие, выход же ее через усилитель соединен с первым выходом элемента совпадения и с формирователем импульсов, выход .которого соединен с импульсным входом ключа и через первый элемент задержки - co вторым входом элемента совпадения, выход которого соединен со входом установки триггера,правления, выход которого подсоединен к управлякщему входу ключа, выход которого подсоединен ко входу счетчика импульсов, при этом выход генератора тактовых импульсов соединен через пусковой блок с пусковым входом триггера управления, с синхронизирующим входом генератора строчной развертки, с ключами передачи кода и через второй элемент задержки - с установочным входом счетчика импульсов, причем выход блока развертки записи соединен со входами управления пускового блока и блока оптико-механической развертки кадра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1„ Авторское свидетельство СССР

Р 243280, кл. G 06 g. 9/00;19 ° 03.б8.