Устройство для кодирования однократных импульсных электрических сигналов наносекундного диапазона

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскнкСоцналнст ическиеРеспублкк К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(1) М К)1 3 с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/20 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ОДНОКРАТ ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ НАНОСЕКУНДНОГО ДИАПАЗОНАосится и може работки я кодироных электри 15 на ра ого устр альная ч иклов ко ие-подго одомерток. 3 Изобретение отн к измерительной технике т быть использовано для об на ЭВМ информации, поступающей в виде однократных элактрических сигналов наносекундной длительностиИзвестны устройства длвання однократных импульсЮческих сигналов наносекундногодиапазона, содержащие одним из элементов скоростную запоьмнающую электронно-лучевую трубку (1).В этих устройствах используетсяпринцип масштабно-временного преобразования входного сигнала,:которыйфиксируется на мишени запоминающейтрубки в реальном масштабе времени .с последующим считыванием его ордит при помощи строчно-поперечногостра,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для кодирования однократныхимпульсных электрических сигналов,содержащее входной блок, состоящийиз последовательно соединенных аттенюатора, линии задержки и усилителя, запоминающую трубку, комму-:татор режима, подключенный выхк коллектору трубки, блок разв считывания, выходы которого подключены к отклоняющим пластинам считывающего прожектора трубки, входы - к первому и второму выходам синхронизатора, формировтель кодов, масштабов по координатам и выходной регистр, подключенный первыми входами,к выходам формирователя кодов масштабов по координатам. В этом устройстве: входной сигнал фиксируется на мишени запоминающей трубки в виде потенциального рельефа, соответствующего осциллограмме входного сигнала, Считывние записанного сигнала осуществляют растром с направлением строк, перпендикулярным к направлению времен ной развертки при записи (строчно- поперечный РастР) Нересечение считывающего луча и линии потенциального рельефа вызывает появление на сигнальной пластине импульса тока. Координаты точек пересечения, соответствующие.ординатам входного сиг". нала, при помощи логического устройства преобразуются в цифровойкод (2.Недостатком укааанн ойства является низкая максим астота повторения полных ц диро" вания (запись-считыван товка)В известных устройствах она составляет 1-2 Гц. Это накладывает ограничение на частоту следования входных импульсов, поскольку в течение цикла осуществляется кодирование одного импульса. Однако в ряде Физи ческих экспериментов возникает задача кодирования однократных импульных электрических сигналов, следующих с более высокой частотой.Целью изобретения является повыше О ние быстродействия устройства.Для достижения этой цели в устройство для кодирования однократных им пульсных электрических сигналов наносекундного диапазона, содержащее входной блок, состоящий из последо вательно соединенных аттенюатора, линии задержки и усилителя, запоминающую трубку, коммутатор режима, подключенный выходом к коллектору трубки, блок разверток считывания, вы ходы которого подключены к откло" няющим пластинам считывающего про" жектора трубки, входы - к первому и второму выходам синхронизатора, формирователь кодов масштабов по координатам и выходной регистр, подключенный первыми входами к выходам формирователя кодов масштабов по координатам, введены дополнительный блок разверток, видеоусилитель и аналого-цифровой преобразователь, подключенный информационными выходами ко вторым входам выходного регистра, цепью управления запускрм - к третьему выходу синхронизатора, а входом - к выходу видеоусилителя, вход которого соединен с сигнальной пластиной запоминающей трубки, модулятор записывающего прожектора которой соединен с выходом усилителя входного блока, а отклоняющие плас тины записывающего прожектора запоминающей трубки соединены с первым и вторым выходами дополнительного блока разверток, выходы которого подключены к четвертым и пятому выхо- щ дам синхронизатора и к первому входу формирователя кодов масштабов по координатам, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора входного блока, 50 На Фиг. 1 изображена функциональ ная схема устройства на фиг.2 - вре" менная диаграмма, поясняющая принцип его работы.э 5Предлагаемое устройство содержит входной блок 1, включающИй в свой состав последовательно соединенные аттеиюатор 2, линию задержки 3 и усилитель 4, Выход усилителя подключен к модулятору записывающего про жектора скоростной двухлучевой запоминающей трубки 5. Отклоняющие плас-. тины записывающего прожектора запоминающей трубки 5 присоединены к входам дополнительного блока разверток 45 б,предназначенного для формирования на мишены трубки записывающего телевизионногоо растра. Дополнительный блок разверток 6 состоит из генератора пилообразного напряжения 7, усилителя горизонтального отклонения 8 и последовательно соединенных счетчика строк 9, цифро-аналогового преобразователя 10 и усилителя вертикального отклонения 11. Выходы усилителей 8 и 11 подключены соответственно к горизонтальным и вертикальным отклоняющим пластинам зависывающего прожектора трубки 5. Для формирования считывающего телевизионного растра устройство содержит идентично выполненный блок разверток считывания 12, включающий в своей состав генератор пилообразного напряжения 13, усилитель горизонтального отклонения 14, счетчик строк 15, цифро-аналоговый преобразователь 16 и усилитель вертикального отклонения 17. Выходы усилителей 14 и 17 подключены соответственно к горизонтальным и вертикальным отклоняющим пластинам считывающего прожектора запоминающей трубки 5.устройство содержит также аналого-цифровой преобразователь 18, вход которого через видеоусилитель 19 связан с цепью сигнальной пластины трубки 5. Управление режимом работы трубки 5 осуществляется коммутатором режима 20, выходная цепь которого подключена к коллектору трубки 5. Устройство кодирования содержит цифровой блок 21, обеспечивающий передачу числовых кодов в канал связи с ЦВМ и общую синхронизацию работы устройства. Он состоит из выходного регистра 22 и синхронизатора 23. Ко входам регистра 22 подключены информационные выходы аналого-цифрового преобразователя 18 и выходы Формирователя 24 кодов масштабов по координатам, входы которого соединены с цепями аттенюатора 2 и усилителя горизонтального отклонения 8Электрические цепи синхронизатора 23 связаны с входны" ми цепями блоков 6,12,20, а также с цепью управления запуском аналогоцифрового преобразователя 18Устройство работает циклически. Цикл состоит из записи, считывания и подготовки. Режим работы устройства при записи аналогичен формирова" иию телевизионного изображения на экране приемной телевизионной трубки. Отличие состоит в том, что в качестве видеосигналов строк, осуществляющих модуляцию записывающего луча, используются электрические импульсы, подлежащие обработке. На экране.приемной телевизионной трубки Формируются строки, модулированные по яркости в соответствии с видеосигналами строк, а на поверхности мишени запоминающей трубки5 запоминающей трубки Формируются стро- ки телевизионного растра и одновре 10 25 ЗО Запись. Одновременно синхронизатор 23 осуществляет запуск генератора пилообразного напряжения 7, входящего в состав дополнительного блока раэверток б. Выходной сигнал генератора пилообразного напряжениячерез усилитель горизонтального отклонения 8 поступает на горизонталь но-отклоняющие пластины записывающего прожектора трубки 5, обеспечивая отклонение записывающего луча по горизонтали. Вследствие того, что ток записывающего луча промодулирован 45 входным сигналом, на мишени трубки 5 образуется линия (строка) зарядного рельефа, глубина которого изменяется по длине строки в соответствии с мгновенными значениями вход ного импульса.По окончании записи первого входного импульса производится смещение формируются строки, глубина зарядного рельефа которых изменяется подлине строки в соответствии с амплитудой входных сигналов. Считываниезарядного Рельефа с мишени запоминающей трубки производится относительно медленным телевизионным растром,причем считывающий луч проходит последу записывающего луча. Движениесчитывающего луча по строке вызываетформирование в цепи сигнальной пластины сигнала, пропорционального глубине потенциального рельефа строки.Тем самым осуществляется масштабновременное преобразование входногосигнала с последующим кодированиемего ординат. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Последовательностьоднократных импульсных сигналов У(см.фиг.2, индексы в условных обозначениях напряжений приняты в соответствии с прорядковыми номерамиэлементов устройства) через аттенюатор 2, линию задержки 3 и усилительвходного блока 1 поступает на модулятор запомичающей трубки 5. С приходом на вход блока 1 первого импульса последовательности по команде синхронизатора 23, сходящего всостав цифрового блока 21, на коллектор трубки 5 с помощью коммутатора режима 20 подается высокий потенциал У,о , соответствующий режиму записывающего луча по вертикали, ступенчато-нарастающим напРяжением. Последнее формируется по команде синхронизатора 23 при помощи счетчика строк 9, цифро-аналогового преобразователя 10, усилителя вертикального отклонения 11 и подается на вертикально-отклоняющие пластины за 60 писывающего прожектора трубки 5.Под . действием ступеньки напряжения записывающий луч смещается по вертикали на один шаг, подготавливая устройство к записи следующего импуль са. Запись второго и последующихсигналов, поступающих на вход блока1, осуществляется аналогично, Такимобразом, синхронно с входными сигналами блоком раэверток б на мишени менно осуществляется модуляция записы. вающего луча входными импульсами. Максимальное количество импульсов, записываемых на мишени запоминающей трубки 5 за один цикл, определяется рабочими размерами мишени трубки и диаметрами запи .ывающего и считЫвающего лучей.После окончания записи заданного числа импульсов синхронизатор выдает команду на перекоммутацию режима трубки и коммутатор режима 20 подает на коллектор трубки 5 низкий потенциал У , соответствующим режиму Считывание. Одновременно от синхронизатора 23 запускается генератор пилообразного напряжения 13, входящий в состав блока развертки считывания 12. Выходное напряжение генератора 0,1 через усилитель горизонтального отклонения 14 подается на горизонтально-отклоняющие пластины считывающего прожектора запоминающей трубки 5, Под действием этого напряжения считывающий луч движется по мишени трубки в горизонтальном направлении. Движение считывающего луча производится точно по следу (строке) записывающего луча. При этом в цепи сигнальной пластины труб ки формируется видеосигнал,мгновенные значения которого пропорциональны глубине потенциального рельефапервой строки. Поэтому видеосигналимеет форму первого входного импульса, растянутого во времени, Такимобразом, в предложенном устройствеосуществляется масштабно-временноепреобразование входных сигналов.Сигнал сигнальной пластины О,у черезвидеоусилитель 19 поступает на входаналого-цифрового преобразователя 18. Запуск аналого-циФрового преобра эователя 18 производится синхронизатором 23 синхронно с движением считывающего луча с частотой, определяемой эаДанным числом коДиРУемых ординат сигнала. Коды ординат сигнала с информационных выходом аналогоцифрового преобразователя 18 через выходной регистр 22 поступают в ка" нал связи с ЦВМ. Синхронизатор 23 последовательно дает Разрешение на выдачу в канал связи с ЦВМ кодов масштабов, поступающих от Формиро" вателя кодов масштабов по координатам 24, кода числа ординат и кодов ординат сигнала.С окончанием кодирования первой строки (первого входного импульса) синхронизатор 23 выдает импульс на счетчик строк 15. При изменении сос 900446тояния счетчика аналого цифровой преобразователь 16 формирует новую- ступеньку напряжения развертки ц которая через усилитель вертикального отклонения 17 поступает на верти" кально-отклоняющие пластины считывающего прожектора запоминающей трубки 5. При этом считывающий луч смещает ся по вертикали на один шаг, после чего блоком раэверток считывания 12 по команде синхронизатора производится формирование пилообразного напряжения для перемен:ения считывающего луча запоминающей трубки по следу второй строки на ее мишени, Считывание и кодирование сигналов второй и последующих строк аналогично.По окончании кодирования последнего сигнала (строки), записанного на мишени трубки 5, синхронизатор 23 выдает команду на перекоммутацию режима трубки и коммутатор режима 20 подает на коллектор трубки нулевой потенциал Б , соответствующий режиму Стиранйе. С синхронизатора на счетчик строк 15 начинают поступать импульсы повышенной частоты. Считывающий луч под действием сигналов и Ц 7 развертывается растром по мишени трубки 5 и стирает остатки потенциального рельефа, подготавливая мишень к новой записи. После этого по команде синхронизатора режим трубки опять перекоммутируется и на ее коллекторе устанавливается высокий потенциал, соответствующий режиму Запись. Устройство кодирования готово к обработке следующей пачки однократных сигналов.Возможность повышения частоты следования входных сигналов в описываемом устройстве обеспечивается тем,что сигнал записывается на мишень трубки не в виде осциллограммы, а в линию, модулированную глубиной зарядного рельефа, Это дает возможность в течение одного цикла записать на мишени трубки пачку однократных сигналов - максимальное количество записываемых сигналов определяется размером мишени и разрешающей способностью запоминающей трубки по вертикали, - а поскольку запись производится в реальном масштабе времени, то очевидно, что частота следования иМпульсов в пачке может быть задана значительно боль" шей, чем 1-2 Гц.Запоминающая трубка в устройстве выполняет не только функцию масштабно-временного преобразователя, но также и функцию оперативного эапоми нающего устройства, что позволяет экономить машинное время цифровой вычислительной машины, используемой для обработки информации о параметрах исследуемых сигналов. формула изобретения Устройство для кодирования одно-. кратных импульсных электрических сигналов наносекундного диапазона, содержащее входной блок, состоящий из последовательно соединенных аттенюатора, линии задержки и усилителя, запоминающую трубку, коммутатор режима, подключенный выходом к коллектору трубки, блок раэв рток считывания, выходы которого подключены к отклоняющим пластинам считывающего прожектора трубки, входы - к первому и второму выходам синхронизатора, формирователь кодов масштабов по координатам и выходной регистр, под 10 хронизатора к первому входу и формирователя кодов масштабов по координ- там, второй вход которого соединен с выходом аттенюатора входного блока.Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе1. Архипов В.К.Масштабно-времен 1 ное преобразование коротких сигналов при помощи электронно-лучевых,трубок .памяти. 1968.2. Денбновецкий С.В.и др, Запоминающие электронно-лучевые трубки в устройствах обработки информации,фСов.радио , 1973, с.393-400 (йрототип) . ключенный первыми входами к выходамформирователя кодов масштабов по 5 координатам, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены дополнительный блок разверток,видеоусилитель и аналого-цифровойпреобразователь, подключенный. информационными входами ко вторымвходам выходного регистра, цепьюуправления запуском - к третьему выходу синхронизатора, а входом - квыходу видеоусилителя, вход которого соединен с сигнальной пластинойзапоминающей трубки, модулятор записывающего прожектора которой. соединен с выходом усилителя входно-,го блока;-а о.клоняющие пластины 40 записывющего прожектора запоминающей трубки соединены с первым и вторым выходами дополнительного блокаразверток, входы которого подключеньк четвертому и пятому выходам синг.умгород, ул.Проектная,4 П ереа аз 12204/74. Жи ВНИИПИ по 113035,Иораа 953Государственелам язобреткэа,3-35, Рауюее ЮЮ Ф Е Е В Е Ф МВ ЕффПатеит,огоиийскаяв Подписно оиитета ССС открытий наб., д.4/5