Масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоаетскнхСоцналнстнческнхРеспублик 1900439 ф(22) Заявлено 070380 (21) 2894131/18-25с присоединением заявки йо(23) ПриоритетОпубликовано 230182,Бюллетень Мо 3Дата опубликования описания 230182 И 1 М. Кп.з Н 03 К 13/08 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ 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 вычислительвуВ 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 импульса- отметки, соединенный по входу с выходным электродом потенциалоскопа, и по выходу - с блоком широтноимпульсной модуляции (ШИМ) и черезлинию задержки - с формирователемимпульса подсвета, другой вход блока ШИМ соединен с блоком разверткисчитывания, а выход блока ШИМ соединен с кодирующим устройством 1,Недостатками этого преобразователя являются низкая разрешающаяспособность и точность преобразования и низкая эксплуатационная надежность, обусловленная необходимостью жесткой стабилизации режимоввЦель изобретения - повышениеточности и надежности преобразования.Поставленная цель достигаетсятем, что в масштабно-временной аналого-цифровой преобразователь,содержащий входной усилитель, входом подключенный ко входной шине,а выходом - ко входу блока разверт-ки записи, соединенного с управляюцими входами электронно-лучевой 25 трубки, первый элемент задержки,триггер управления, введены усили"тель, формирователь импульсов, генератор тактовых импульсов, второйэлемент задержки, ключи передачи ЗО кода, волоконно-оптический кваито 900439ватель, блок оптико-механическойразвертки кода, передающая телевизионная трубка или диссектор, источникподсветки, элемент совпадения, пусковой блок, ключ и счетчик импульсов, причем входные концы волоконволоконно-оптического квантователяразделены на две группы, из которыхвходные концы волокон первой группыуложены вплотную друг к другу в видепрямой линии, образующей входное 10окно волоконно-оптического квантователя и ограничены направляющими блоь;ка механической развертки, при этомвходное окно волоконно-оптическогоквантователя через блок оптико-механической развертки кадра оптическисвязано с экраном электронно-лучевойтрубки, входные концы волокон второйгруппы объединены в жгут и подсоединены к источнику подсветки, выходное 20окно волоконно-оптического квантователя выполнено из торцов волоконобеих групп, уложенных поочереднов линию, соответствующую Форме развертки передающей телевизионнойтрубки, и при помощи светящегссяштриха оптически через объективсвязано с Фотокатодом передающейтелевизионной трубки, содержащейотклоняющие катушки и вырезывающееотверстие, выход же ее через усилитель соединен с первым выходом элемента совпадения и с Формирователемимпульсов, выход которого соединенс импульсным входом ключа й черезпервый элементзадержки - со вторымвходом элемента совпадения, выходкоторого соединен со входом установки.триггера управления, выход которого подсоединен к управляющемувходу ключа, выход которого подсоединеи ко входу счетчика импульсовпри этом выход генератора тактовыхимпульсов соединен через пусковойблок с пусковым входом триггерауправления, с синхронизирующим входом генератора строчной развертки,с ключами передачи кода и через второй элемент задержки - с установочныгл 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-временногоаналого-циФрового преобразователя.Устройство содержит электроннолучевую трубку 1, входной усилитель 2, блок З,развертки записи, блок 4 оптико-механическойразвертки кадра, волоконно-оптический квантователь 5, передающую телевизионную трубку 6, диссектор, генератор 7 строчной развертки, усилитель 8- формирователь 9 импульсов, элемент,10 задержки, эле мент 11 совпадения, триггер 12 управления, ключ 13, счетчик 14 импульсов, ключи 15 передачи кода, генератор 16 тактовых импульсов, пусковойблок 17, элемент 18 задержки, объектив 19, источник 20 подсветки, входное окно 21 волоконно-оптического квантователя, направляюг 1 ие 22 блока механической развертки, выходное окно 23 волоконно-оптического преобразователя, выход 24 блока развертки, светящийся штрих 25 на выходе волоконно"оптического преобразователя, фотокатод 26 диссектора, отклоняющие катушки 27 диссектора, вырезывающее отверстие 28 диссектора.На Фиг.2 представлена временная диаграмма, содержащая 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, входа блока 14 -35. В блоке 4 оптико-механическойразвертки кадра имеет место линейноеперемещение входного окна 21 вдольрабочей части экрана электронно-лучевой трубки 1. Это связано со зна.чительным временем считывания одногокадра, которое па предварительнымоценкам составляет минимум 10-20 глс.На фиг. 3 изображен оптико-механический блок, используемый для уменьшения времени развертки кадра1Он содержит узкое зеркало 36,жестко укрепленное на оси магнитоэлектрической системы 37, напримергальванометра, поворотного реле ит.п., и объектив 38. В этом блокеузкий участок изображения кривойс экрана трубки проецируется с помощью объектива 38 на узкое зеркало36, а с последнего переносится навходное окно 21. При подаче сигналана магнито-электрическую систему 37,узкое. зеркало Зб разворачивается,благодаря чему осуществляется перемещение изображения экрана относительно неподвижного входного окна 21волоконно-оптического квантователя5. Минимальное время развертки кадрав этом блоке составляет единицы миллисекунд. Кроме того, в этом варианте развертки не требуется трубка сволоконно-оптическим экраном, который может быть выполнен из обычногостелка. Электронно-лучевая трубка 1может быть обычной,или запоминающей,но обязательно с видимой записью.Фронтальное стекло экрана трубки 1выполнено из волоконно-оптическойпластйны. Экран трубки через оптикомеханическое устройство 4 разверткиоптически связан со входным окном21, котрое выполнено в виде линейкис возможностью перемещаться в направляющих 22 устройства 4,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 15 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 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 вый импульс генератора 1 б поступает на ключи 15 для передачи нулевого кода или кода, полученного при предыдущем такте, в генератор 7 строчной развертки для его запуска, на пуско 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 передающейтелевизионной трубки б появляется последовательность импульсов определенной длительности. После усиления и стандартизациипо амплитуде в усилителе 8 эти импульсы поступают 60 на один иэ входов элемента.11 совпадения и на формирователь 9, В пос" леднем по переднему Фронту входных импульсов Формируются короткие импульсы которые следуют через от крытый ключ 13 на вход счетчика 14и параллельно через схему 10 задержки - на второй вход элемента 11совпадения. Счетные импульсы черезключ 13 проходят до тех пор, пока свыхода передающей телевизионной трубки не появится длинный импульс,соответствующий светящемуся штриху25 (фиг.Р. Появление этого импульса вызывает срабатывание элемента11 совпадения, который формируетимпульс-отметку, переключающий триггер 12 в положение "Стоп", Такимобразом, на вход счетчика 14 завремя развертки одной строки посту"пает количество импульсов, равноечислу светящихся точек выходного окна 23, отсчитываемых от ее начала,соответствующего нулевой линии экрана, и до начала светового штриха,соответствующего точке пересечениякривой экрана со входным окном 21волоконно-оптического квантователя5. Это число пропорционально значению ординаты в данной точке временной оси.Второй тактовый импульспередает код ординаты во внешнювцепь и запускает строчную разверткудля считывания следующей ординатыкривойОсновные преимущества предлагаемого аналого-цифрового преобразователянелинейность строчной развертки при считывании не влияет на точность квантования, так как исключается промежуточное преобразование в ВЯИ;толщина и крутизна кривой записи не влияют на точность воспроизведения 1нелинейность 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 экранав , 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 записивысокая помехоустойчивость, обусловленная оптическим методом считыванияв ряде алучаев отпадает необходимость в сложных и дорогостоящих запоминающих трубках - преобразователь может быть выполнен в виде приставки к обычному осциллографуФормула 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 й 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-оп 35 5 1 О 20 25 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 пере" дающей 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 импульснымвходом ключа и через первый элемент задержки - со 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 9 243280, кл. С 06 д 9/00;1903.б 8.900439ВНИИПИ Заказ 12204/74 ТИраж 953 Подпйсное илиал ППП "Патент", .Ужгород, ул.Проектная,