Электронно-лучевой прибор и способ его управления

,1 31/10 В.ГСИЗАЯБВБЛЕОТЕЕА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ УИ Жсг Рэсг Дг ДэФиг.7 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ПРИБОРИ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ,(57) 1. Электронно-лучевой прибор, вклю 801150677 А чающии 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, отланаюцаася тем, что, с целью повышения точности преобразования регистрируемого сигнала, электронный луч поочередно смегцают из одной секции в другую и разворачивают его по строкам, ближайшим к граИзобретение 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 электронноо луча по плотности входным сигналом, перевод мишени в режим накопления, запись или облучение однострочной ПЗС матрицы вдоль ее чувствительных элементов, а по окончании записи поэлементный вывод информации с мишени.Для увеличения емкости регистрируемойинформации в качестве мишени использует 20ся набор таких однострочных матриц (до 00 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 распространенияиз-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 управляюших вводов, а значит для всей мишени с размерами1 смнеобходимо иметь 1000 вводови 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 23 ближайших к регис: строках, а из регистра другой секции с:.:. урные заряды переносят на выход мишени. 2но 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 ЭЛП 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 отдельнойячейки) в цифру.Кроме того, прототип имеет ограниченный диапазон (объем) регистрируемых сигналов и не позволяет непрерывно преобразовывать сигналы, скорость записи которых меньше скорости их вывода с мишени.Максимальный объем информации, записываемый в мишень, определяется ее форматом (количеством чувствительных ячеекв строке и количеством строк), что связано с осуществлением последовательно вначале записи всей регистрируемой информации, а затем переноса зарядов на выход мишени.Цель изобретения - повышение точности преобразования регистрируемого сигнала,0например, аналогоцифрового преобразователя или масштабно-временного преобразователя, а также расширение функциональныхвозможностей ЭЛП с самосканирующеймишенью, например увеличение объема регистрируемых сигналов и осуществлениенепрерывного преобразования последних,скорость записи которых меньше скоростипереноса зарядов по выходному региструматрицы.Поставленная цель достигается тем, что 20в электронно-лучевом приборе, включающемисточник электронов, системы фокусировкии отклонения электронного луча и самосканирующую мишень, выполненную в видематрицы приборов с зарядовой связью,расположенных по горизонтальным строками имеющую выходные регистры, мишень выполнена из двух секций, сопрягающихся сто-,ронами, параллельными строкам, а выходные регистры сформированы на противоположных сторонах секций.30Согласно способу управления электронно-лучевым прибором, включающему перевод мишени в режим накопления, записьинформации электронным лучом по 2 - 3соседним строкам мишени за одну его развертку, по окончании каждой из которых 35осуществляют смещение электронного лучапо второй координате, а также построчныйи поэлементный перенос зарядов на выходмишени, 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, вовремя смещения луча и записи информациив одной секции в другой построчно переносят заряды на 2 - 3 строки в направлениивыходного регистра а во время текущегопереноса зарядов по секции в ее регистреосуществляют параллельное поэлементноесуммирование зарядов, хранящихся в 2 - 3ближайших к регистру строках, а из регистра другой секции суммарные заряды переносят на выход мишени,На фиг. 1 схематически представленаструктура мишени; на фиг. 2 - временныедиаграммы сигналов, управляющих ее ра: 55ботой; на фиг. 3 - устройство, являющеесяпримером конкретной реализации предложенного ЭЛП и способа. 4Мишень 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-, 4- и 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 й 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 однократнойразвертки 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 осуШествляют 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 50677б(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 объеминформации ограничен форматом мишени (количество строк и элементов в строке), 1 О 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 17с 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 модуляторэлектронно-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 ФуС 6 Ф,РуС 7 гродно сигиал комитета СССРи оч крытиишская наб., д. 4/5 род Ул Проектная 4 ЦгЮР 7 С 2 /Орегисл ДИИ 77747ййии 27 ФРу еда ктор Л. Ллексеенаказ 2153/40ВНИИПИпо д113035, МФилиал ППП Составит ко , Техред И Тираж 67 Государственного елам изобретений сква, Ж - 35, Рау Патент, г. Ужго