Аналого-цифровой преобразователь

 

О П И С А Н И Е (940293

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичесиих

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.12.80 (21) 3223130/18 21 (51) М. Кл.

Н 03 К 13/02 с присоединением заявки №

3аеуднрстненны1 комитет

СССР (23) Приоритет

I!0 денем изабретений и открытий

ОпУбликовано 30,06.82, Бюллетень № 24 (5З) ygf(621,374 (088.8) Дата опубликования описания 02.07.82

В.Н. Свитенко н В.В. Кулемза 1

1.-.;; е ."," г

Харьковский институт радиоэлектронн (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛ6

Изобретение относится к импульсной технике, в частности к устройствам преобразования электрических сигналов из аналоговой формы в цифровую и может применяться,. например, в вычислительной

5 технике, системах скрытой передачи информациии.

Известны аналого-цифровые преобразователи с электроннолучевыми. трубками, используемые для преобразования сигналов из аналоговой формы в цифровую в таких областях как, например, вычисли- . тельная техника и техника передачи информации. Функциональная схема такого преобразователя основана на использовании кодируюшей трубки с последовательным считыванием или с пространственным распределением сигнала (1 3.

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

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь, содержащий запоминаккпую электрон2 нолучевую 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 .с:оединенные послекодовый усилитель и блок стандартизации импульсов, нагрузку, подключенную к входу послекодового усилителя и синхрогенер ь тор, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, .4 причем выход формирователя импульсов подсвета соединен с модулируюшим элек- . тродом упомянутой трубки, а вьпсод 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), встроенного в колбу кодируюшей электроннолучевой трубки, преобразуется

4ц

55

3 94 в кодовую комбинацию электрического им пульсного сигнала. Структура кодовых импульсов будет зависить от перфорации кодовой маски, которая соответствует выбранному оду (2), Таким образом, для смены кода,. которым кодируется аналоговый сигнал, в известном преобразователе, необходима, замена электроннолучевой трубки.

Бель изобретения — повышение оперативности замены кода.

Поставленная цель достигается тем, что в аналого-цифровой преобразователь, содержаший 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 послекодовый усилитель и блок стандартизации импульсов, нагрузку, подключенную к входу послекодового усилителя, и синхрогенератор, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, причем, выход формирователя импульсов подсвета соединен с модулируюшим электродом упомянутой трубки, а выход генератора пилообразного напряжения — с ее горизонтальными отклоняюшими системами, дополнительно введены т -енератор формирования импульсных кодовых групп, генератор ступенчатого напряжения, элемент ИЛИ, блок стирания и электронный коммутатор, вход которого соединен с выходом синхрогенератора, 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 ступенчатого напряжения и выход предкодового усилителя через элемент ИЛИ

° соединены с верти <альными отклоняюшими системами запоминаюшей электроннолучевой трубки, к коллектору которой подсоединен блок стирания, а к мишенинагрузка.

?fa чертеже представлена функциональ ная схема аналого-цифрового преобразователя.

Преобразователь содержит запоминающую электроннолучевуо трубку 1, ра0293 4

% ботаюшуто в качестве кодирующей элек° троннолучевой трубки, формирователь 2 импульсов подсвета, последовательно соединенные амплитудно-импульсный модулятор (АИМ) 3, один из входов которого является входом преобразователя, и предкодовый усилитель 4, генератор 5 пилообраз-ного 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 модулируюшим электродом, трубки 1, а выход генератора 5 пилообразного напряжения с ее горизонтальными отклоняюшими системами, генератор 10 формирования импульсных кодовых групп, генератор 11 ступенчатого напряжения, элемент ИЛИ 12, блок 13 стирания и электронный коммутатор 14, вход которого соединен с выхоцом синхрогенератора 9, первый выход— со сведенными оставшимся входом АИМ и входом формирователя 2 импульсов подсвета, а в торой выход подключен к сведенным входу генератора 1 1 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 послекобоЬого усилителя 6, выход генератора 11 ступен-. чатого напряжения и выход предкодового усилителя 4 через элемент ИЛИ 12 соединены с вертикальными отклоняюшими системами запоминающей электроннолучевой трубки 1, к коллектору которой подсоединен блок 13 стирания, а к Мишени — нагрузка 8.

Устройство работает следующим образом е

Полный цикл работы состоит из трех стадий: записи (нанесения кодового потенциального рельефа), кодирования электричегкого сигнала и стирания.

B исходном состоянии записываютций электронный прожектор запоминаюшей электроннолучевой трубки 1 запрет а.открытый воспроизводятций прожектор формирует поток медленных электронов, облучающий электрическую поверхность мишени, и„приводит потенциал поверхности тронной эмиссии и отбирающего вторичные электроны электрического поля на поверхности диэлектрика мишени запоминающей электроннолучевой трубки 1 возникают зарядные дорожки, представляющие собой положительные потенциальные рельефы, конфигурация и расположение которых соответствует конфигурации и расположению отверстий кодовой маски известных кодируюших электроннолучевых трубок. Ввиду того, что режим записи выполняется с коэффициентом эффективности коммутации элементарных накопителей мишени больше единицы, то все точки диэлектрической поверхности, которые под воздействием записывающего электронного пучка приобрели потенциалы выше первого критического потенциала мишени, под воздействием электронного пучка воспроизводящего прожектора смешаются к верхнему равновесному значению потенциала, определяемому напряжением коллектора. И наоборот, точки диэлектрической поверхности мишени, имеющие после облучения электронным пучком записывающего прожектора потенциалы меньше первого критического, под действием электронного пучка воспроизводящего прожектора смешаются к нижнему равновесному значению потенциала, т.е. принимают потенциал катода воспро- . изводящего прожектора.

Таким образом, подавая в соответствующие моменты времени, при растровой развертке пучка быстрых электронов, на модулируюший электрод записывающеГо прожектора положительные импульсы, временное положение которых относительно импульса запуска, снимаемого с синхрогенератора, и длительность задаются генератором l0 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 воспроизводящего прожектора, которые высвечивают на люминеспирующем экране запоминающей электроннолучевой трубки

1 изображение кодового потенциального рельефа (кодовой маски), В момент подсвета записывающего электронного прожектора послекодовый усилитель 6 стробируется по входу импульсами генератора 10 формирования импульсов кодовых

5 940293 диэлектрика к нижнему равновесному потенциалу. Разность потенциалов между коллектором и мишенью выбрана так, что для вторичных электронов в вакуумном зазоре существует ускоряющее элек- 5 трическое поле.

В режиме нанесения кодового потенциального рельефа, в соответствии с выбранным кодом кодирования входного аналогового сигнала, оператор вводит в требуемый режим работы генератор 10 формирования импульсных кодовых групп.

Электронный коммутатор 14 в этом режиме обеспечивает запуск синхрогенератором 9 генератора 10 формирования 15 импульсных кодовых групп, каждая из которых состоит из определенного числа импульсов, нормированных по амплитуде.

Причем число импульсных положений, каждое из которых может быть занято щ 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

11 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

35 электроннолучевой трубки 1, каждый из которых соответствует по временному положению импульсам кодового потенциального рельефа.

B результате с приходом на катод

40 запоминающей электроннолучевой трубки

1 каждого подсветного импульса записывающий прожектор открывается и диэлектрическая поверхность мишени облучается одновременно пучком медлен45 ных электронов воспроизводящего прожектора и сфокусированным йучком. быстрых электронов записывающего прожектора, который под воздействием напряжений генератора 5 пилообразного напряжения и генератора 10 ступенчатого напряжения разворачивается в растр

- электростатическими отклоняющими системами (вертикальными и горизонтальными отклоняющими пластинами). Так как плотность тока электронного пучка

55 записывающего прожектора превышает плотность тока пучка воспроизводящего прожектора, то за счет вторичной элек7 9402 групп, что предотвращает ложное кодирование входного сигнала.

Соответственно, кодирование электрических сигналов выполняется при работе запоминающей электроннолучевой трубки 1 в режиме считывания. Электрический сигнал поступает на вход АИМ 3, где производится дискретизация сигнала во времени (опробование) и запоминание опробованных значений. B результате этИх операций непрерывный входной сигнал (аналоговый) преобразуе тся в сигнал ступенчатой формы и после усиления в предкодовом усилителе 4 подается через элемент ИЛИ 12 на вертикальные откло15 няющие пластины. Электронный коммутатор 14 в этом режиме обеспечивает синхронную работу АИМ 3 и формирователя

2 импульсов подсвета, так как на их оставшиеся входы поступают синхроим20 пульсы синхрогенератора 9, работающего в автоколебательном режиме. Кроме того, синхронно запускается и генератор

5 пилообразного напряжения, которое прикладывается к горизонтальным отклоняющим пластинам. Формирователь 2 им25 пульсов подсвета формирует подсве тный импульс, по длительности равный длительности прямого хода пилообразного напряжения, и открывает записывающий электронный прожектор запоминающей электроннолучевой трубки 1, обеспечивая зффективнос ть коммутации элементарных накопителей мишени с коэффициентом меньше единицы. При этом считывающий электронный луч (в качестве считыва- 3> юшего 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 меньше единицы потенциал 4 любой точки диэлектрика мишени, попавшей под облучение считывающим электронным пучком, приобретает потенциал, меньший первого критического потенциала мишени. B дальнейшем этот потенциал >о смешается пучком медленных электронов воспроизводящего прожектора к потенциалу его катода, что обеспечивает режим многократного считывания, а следовательно, и длительное кодирование.

Ири этом, когда считывающий электронный луч находится на разряженном учас тке днэлек трической поверхнос ти

93 8 мишени, ток в ее цепи максимальный и падение напряжения на сопротивлении нагрузки 8 максимально. При coBMeiue- нии координатных систем, т.е. когда центр считывающего электронного пучка находится на оси симметрии кодового потенциального 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 соо тве тс твуе т ранее нанесенному кодовому потенциальному рельефу. Кодовые импульсы усиливаются в послекодовом усилителе 6, так как он в данном режиме не стробируется генератором формирования импульсов кодовых групп, и через блок 7 стандартизации импульсов, нормируюший поступивший сигнал по длительности и амплитуде поступают на выход преобразователя.

После окончания кодирования либо перед сменой кода включается блок 13 стирания, который уменьшает потенциал коллек тора запоминающей элек троннолучевой 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 позволяю т обеспечи ть опера тив но с ть заме ны кода без изменения элементной базы преобр азова теля, ч то увел ичивае т, например, секретность передачи информации без усложнения известной аппаратуры.

Формула изобретения

А налого-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

9 940 послекодовый усилитель и блок стандартизации импульсов, нагрузку, подключенную к входу послекодового усилителя, и синхрогенератор, выход которого соединен с входом генератора пилообразного напряжения, причем выход формирователя импульсов подсвета соединен с модулируюшим электродом упомянутой трубки, а выход генератора пилообразного напряжения — с ее горизонтальными от,.лоняюйими системами, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью 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

В выход подключен к входам генератора ступенчатого напряжения и генератора

293 1О 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 под-, соединен блок стирания, а к мишени— нагрузка.

Ис точники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Денбковецкий С.В., Семенов Г.Ф.

Запоминающие электроннолучевые трубки в устройствах обработки информации.

М., Советское радио", 1973, с.285, 2. Ликиардопуло А,Г., Трофимов Б.Е.

Кодируюшие электроннолучевые трубки и их применение. Л., Энергия, 1971, с.35, /

BH ИИПИ Заказ 4686/77 Тираж 959 Подписное

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