Двухкоординатный сканирующий цифроаналоговый преобразователь

1 13Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах связи ЭВМ с объектами управления, а именно с ионно-лучевыми и электронно-лучевыми обрабатывающими, сварочными, электронолитографическими установками, приборами, имеющими электронно-лучевые трубки с электромагнитным и 1 или электростатическим отклонением, дисплеями, видеотерминалами.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей преобразователя.На фиг,1 приведена функциональная схема преобразователя; на фиг.2- 6 - различные законы сканирования по координатам У.,Х.Преобразователь содержит цифроаналоговые преобразователи (ЦАПи 2, блок 3 сопряжения с ЭВМ, выходные шины 4 и 5, регистры 6 - 9 координат, коммутаторы 10 и 11, блоки 12 и 13 формирования сигналов переходного состояния, блок 14 переключения регистров, регистры 15 18 приращений кодов, регистры 19 - 22 перезаписи кодов и сумматоры 23 26.На фиг.2-6 обозначено: Ь, и Ь, г, и г - чередующиеся интервалы соответственно между строками и- столбцами матрицы точек: ЬХ АХ, ЬУ, и Ь У - приращения координат точек. Преобразователь работает следующим образом,Каждый из ЦАП 1 и 2 может в процессе работы находиться в установившемся или переходном состоянии. Вустановившемся состоянии выходнойсигнал (например, ток) ЦАП имеетпостоянный уровень, эквивалентный коду, подаваемому через соответствующий коммутатор на его информационный вход с одного из двух его регистров координат (с какого именно - определяет сигнал, поступающийна третий вход данного коммутаторас блока 14). В переходном состоянии уровень выходного сигнала ЦАП 1(2) изменяется с постоянной скоростью, т.е, линейно от одного исходного значения, определяемого содержимым одного из его регистровкоординат, подключенного к нему висходном положении, до значения, 63473 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 определяемого содержимым его второго регистра координат. Изменение выходного сигнала ЦАП 1(2) начинается с момента подключения на его вход второго регистра вместо первого. Управление занесением кодов в регистры координат организовано так, что занесение осуществляется всегда в тот из двух регистров данной координаты, который не подключен комму-. татором к ЦАП 1(2). Значение скорости изменения уровня выходного сигнаоа устанавливается в .каждом из ЦАП 1 и 2 до начала работы по входам коррекции. Оно может быть заложено также и постоянно. Выходные сигналы ЦАП 1 и 2 задают положение рабочего органа (например, электронного луча) на плоскости в том устройстве, которое подключено к преобразователю. При изменении сигнала на выходе ЦАП 1 рабочий орган перемещается с постоянной скоростью вдоль оси ОХ, а при изменении сигнала на выходе ЦАП 2 - вдоль оси ОУ.Переключение регистров 6 - 9 может осуществляться как по командам ЭВМ, так и автоматически. В первом режиме регистры переключаются в такой очередности, какую им предписывает ЭВМ, во втором - поочередно в каналах координат Х и У, причем сигналом для переключения регистров в одном иэ каналов служит окончание переходного состояния ЦАП в другом из каналов, а не команда ЭВМ. Эта управляющая, связь осуществляется с выхода ЦАП 1 через блоки 12 и 14 на управляющий вход коммутатора 11 и, соответственно, с выхода ЦАП 2 через блоки 13 и 14 на управляющий вход коммутатора 10, В режиме переключения регистров 6 - 9 по командам ЭВМ удобно обрабатывать образцы в отдельных точках и вдоль отдельных линЮ, параллельных осям координат, как показано на фиг.2. При необходимости обработки образцов вдоль ломаных линий различной конфигурации, состоящих из отрезков прямых, параллельных осям координат, как показано на фиг.3-6, более подходящим является режим работы с автоматическим переключением регистров, так как в этом случае исключается необходимость передачи из ЭВМ управляющих сигналов для переключения регистров, кроме сигнала для первоначального переклю63473 4 40 45 50 ме переключения регистров координат по командам ЭВМ. В исходном положе" нии ЭВМ засылает через блок 3 в не- подключенный к ЦАП 1 регистр б код координаты Х, точки А, а в неподключенный к ЦАП 2 регистр 8 - код ко, ординаты У, точки А, затем дает кс 55 з 13чения,выполняемого по команде ЭВМ втом из каналов преобразователя, гдеэто необходимо. Останов преобразователя, работающего в режиме автоматического переключения регистров, осуществляется путем перехода в режимработы с переключением регистров покомандам ЭВМ. Переход с одного режима работы на другой осуществляетсяпо комащам ЭВМ,В обоих режимах работы коды координат отдельных точек, начальных и,конечных точек отрезков прямых и вершин ломаных линий обрабатьгзаемого рисунка.в случае нерегулярного расположения точек на плоскости заносятся в регистры 6-9 через блок 3, Занесение осуществляется псочереднов реальном масштабе времени работыканалов преобразователя, В случаерегулярного (периодического расположения точек, как, например, в последовательности точек и отрезков показанной на фиг.2, или, например, впрямоугольной ступенчатой ломанойлиниипоказанной на фиг,3, либо вломаной линии вида "серпантин", покоторой осуществляется сканированиеплощадок, например, ориентировачного по осям координат прямоугольникаАБМН, показанного на фиг.4, ориентированного по оси абсцисс трапециоида АБМН,показанного на фиг.5,и ори"ентированного по оси ординаттрапециоида АБМН, показанного. нафиг.б, для ЭВМ в исходном положениипреобразователя достаточно занестив его регистры 6-9 соответственнокоды координат ХХ,УУ,т.е.коды координат первых в направлениисканирования, указанного стрелкамина фиг.2-6, двух столбцов (Х=Х,;Х=Х ) и двух строчек (У=У, У=У).матрицы точек, а в регистры 15-18соответственно коды приращений этихкоординат д ХХ, Ь У ЬУ, Кодыкоординат остальных столбцов и строк,а следовательно, и остальных точек(вершин) топологическогс рисунка,лежаших на пересечении этих столбцови строк, в процессе сканирования вычисляются в самом преобразователе изаносятся в регистры 6-9 координатбез участия ЭВМ. Вычисление каждогоиз этих кодов осуществляется с по.мощью сумматоров 23-26 в результатесуммирования кодов координат, переписанных в регистры 19-22 из регист 5 10 15 20 25 30 35 ров 6-9, с кодами прирадений эт;:; координат, записанными в регистра .15-18. Занесение вьгисленных кодов из сумматоров в регистры каординат рсуществляется в каждом из аналов преобразователя после очередного и- реключения регистров этсгс канала в тот из регистров, который в данный момент не подключен к ЦА 11 1 и 2, а занесение кодов в регистры перезаписи и в регистры приращений кодов.наоборот, осуществляется при э,ом в те из них, которые через свой сум - матор соединены с регистром координат, подключенным в данный момент к ЦАП канала. Таким образом, занесение кодов в регистры перезаписи и приращений кодов и занесение кодов в регистры координат разнесены во вре" мени, осуществляются в различные интервалы (такты) времени, Тактирование работы входящих в предлагаемый преобразователь блоков осуществляет" ся автоматически с помощью блока 14,В тех случаях, когда приращение координаты необходимо вычитать из соответствующей координаты, а не прибавлять, как это имеет место, например, с приращением АХ в трапецисще, показанном на фиг.5, ЭР 1 дольна заносить в соответствующий регистр приращений, в цаннс. случае в рсгистр 16, не основной, а дополнительный код этого приращения поскольку прибавление такого кода эквивалентно вычитанию основного кода приращения.Рассмотрим работу преобразователя по воспроизведению на обрабатываемом образце последовательности точек и отрезков, показанной н фиг.2,. Поскольку точки изолированы и рабсчий орган при своем перемещении должен останавливаться в каждой точке для ее обработки и поскольку точки и отрезки расположены так, что нет необходимости в поочередной работе каналов координат, то режим агтоматического переключения регистров в данном случае не подходит. Поэтс.";у обработкаосуществляется ь режи 1363473манду блоку 14 на переключение регистров 6,7 и 8,9. После подключения регистра 6 к ЦАП 1 и регистра 8 к ЦАП 2 на выходах этих ЦАП устанавли 5 ваются аналоговые сигналы, соответствующие кодам Х, и У и рабочий орган перемещается в точку А, будучи при этом еще в выключенном состоянии. ЭВМ в это время засылает в О регистр 15 код приращения ЬХ, а в регистр 17 - код приращения ьУ, . Одновременно осуществляется занесение кода Х из регистра 6 в регистр 19 и кода У, из регистра 8 в регистр 15 21 без сброса в нуль регистров 6 и 8. После установления на вь;ходах ЦАП 1 и 2 сигналов, соответствующих кодам Х, и У блоки 12 и 13 формируют сигнал об окончании переходно О го состояния. Получив, такой сигнал 1,через блоки 3 и 14), ЭВМ включает ча время 1 рабочий орган, например электронный луч, для обработки (засветки) образца в точке А и засылает в отключенный регистр 7 код координаты Х , а в отключенный регистр 9 - код координаты У . Затем после окончания обработки в точке А ЭВМ выключает рабочий орган (луч ) ЗО и дает команду блоку 14 на переключение регистров 6 и 7. На вход ЦАП 1 подключается регистр 7, и уровень аналогового сигнала, например, тока, на выходе ЦАП 1 изменяется от значео ния, соответствующего коду Х, до значения, соответствующего коду Х а рабочий орган в связи с этим перемещается из точки А в точку Б. В это время в отключенный регистр 6 из сум-. 4 О матора 23 заносится новый код, равный сумме кодов Х и 1 Х т.е. код координаты Хз точки Ь., как это показано на фиг.2, в регистр 20 заносится код Х из регистра 7, а в ре гистр 16 - код приращения АХ из ЭВМ. Получив от блока 12 сигнал об окончании переходного состояния и, следовательно, об установке рабочего органа в точке Б, ЭВМ включает раба О чий орган на время А с и затем после окончания обработки дает команду на переключение регистров 6 и 7. В результате регистр .6 коммутируется на вход ЦАП 1 и рабочий орган перемещается в точку В с координатой Х в регистр 7 из сумматора 24 заносится код Х= Х+ йХ, а. в регистр 19 перейисывается код Х э из. регистра 6,После перемещения луча в точку В иобработки образца в этой точке ЭВМдает команду на подключение регистра 7 к ЦАП 1 и рабочий орган перемещается в точку Г, после чего производится обработка образца в этой точке.К этому времени в регистр 6 из сумматора 23 заносится код Х 5- = Х ++ АХ а в регистр 20 из регистра 7переписывается код Х , Затем вновьрегистр 6 коммутируется на входЦАП 1, рабочий орган перемещается вточку Д и обрабатывает образец вэтой точке, а в регистр 7 из сумматора 24 заносится код Х= Х, + Ь Х.Наконец, по команде ЭВМ на входЦАП 1 подключается регистр 7, рабочий орган перемещается в точку Е иобрабатывает образец в этой точке,В дальнейшем ЭВМ подает командытолько на переключение регистров 8 и9 в канале координаты У и рабочий орган последовательно перемещаетсяиз точки Е в точку Ж, из точки Ж вточку 3, из точки 3 в точку И и източки И в конечную точку К. При этомЭВМ включает рабочий орган толькона время его перемещения вдоль отрезков ЖЗ и ИК с целью обгаботки образца только вдоль этих отрезков. Координаты У,= У, + АУ У = У + ХУУ . = У, + ЬУ, соответствующих точек3, И. К вычисляотся в данном каналеаналогично тому, как вычислялиськоординаты Х 3 Х 4 Х 5, Хб точек Вуг,Д,Е в предыдущем канале. Посколькувыходной сигнал ЦАП 2 изменяетсялинейно, рабочий орган перемещаетсяс постоянной скоростью и поэтому образец обрабатывается вдоль отрезковЖЗ и ИК равномерно. Рассмотрим также работу преобразс" вателя по воспроизведениюна обрабатываемом образце прямоугольной ступенчатой ломаной линии, показан-. ной на фиг,3. В этом случае необходима поочередная работа каналов координат, для которой подходит режим автоматического переключения регистров; и только при устачовке преобразователя в начальное положение и его запуске в работу используется режим переключения регистров по командам ЭВМ. Таким образом, в исходном положении работа осуществляется так же как и в предыдущем случае, а именно в неподключенные к ЦАП 1 и13634 40 2 регистры б и 8 ЭВМ заносит соответственна коды координат Хи У затем дает команду на переключение регистров 6,7 и 8,9, После переключения регистров ЭВМ заносит в отключенные регистры 7,9 и 15,17 соот-. ветственно коды координат Х,У. и коды приращений координат ЕХ АУ,. Одновременно осуществляется перезапись кода Х из регистра 6 в регистр 19 и кода У из регистра 8 в регистр 21. После установления на выходах ЦАП 1 и 2 аналоговых сигналов, соответствующих кодам Х, и Урабочий орган 1 В устанавливается в точку А ломаной линии. Получив об этом информацию от блоков 12 и 13, ЭВМ дает команду на переключение регистров 6 и 7 и одновременно команду на включение раба чего органа. В результате блок 14 с помощью коммутатора О подключает на вход ЦАП 1 регистр 7 вместо регистра б и аналоговый сигнал на вьмоде ЦАП 1 начинает линейно изменяться от 25 уровня, соответствующего коду Х, до уровня, соответствующего коду Х, записанному в регистре 7, а рабочий орган равномерно перемещается из точки А в точку Б, обрабатывая образец 30 вдоль отрезка АБ. В это время осуществляется перезапись када Х в регистр 20 из регистра 7 и занесение кода Х = Х + ЬХ в отключенный регистр 6 из сумматора 23.ЭВМ в эта35 же время заносит в регистр 16 код приращения дХ и посылает в блок 14 код режима работы с автоматическим переключением регистров. После окончания изменения сигнала на выходе ЦАП 1 и установки рабочего органа в точку Б блок 12 формирует сигнал об окончании переходного состояния ЦАП 1, а блок 14 на основании этого сигнала и в соответствии с установ ленным режимом автоматического переключения регистров подключают с помощью коммутатора 11 на вход ЦАП 2 регистр 9 вместо регистра 8В результате аналоговый сигнал на выхо де преобразователя 2 начинает линейно изменяться от уровня, соответствующего коду Удо уровня, соответствующего коду У ,записанному в регистре 9, а рабочий орган равномерно перемещается из точки Б в точку В, обрабатывая образец вдоль отрезка БВ. В это время осуществляется перезапись кода У в регистр 22 из 738регистра 9 и занесение кода У= У++ ьУ в отключенный регистр 8 из сумматора 25, а также занесение кодаприращения ЬУ в регистр 18 иэ ЭВМ.После окончания изменения сигнала навыходе преобразователя 2 и установки рабочего органа в точку В блок3 Формирует сигнал об окончании переходного состояния преобразователя 2, а блок 14 на основании этогосигнала переключает регистры 6 и 7 вв канале координаты Х, и т.д. Наконец, после перехода рабочего органа:-:а последний отрезок ИК ЭВ.1, получивс вьмода коммутатора 11 кап координаты У. предпоследней точки И, а с выходя блока 12 сигнаг, а переходномсостоянии ЦАП 1, посылает в блок 14кад режима переключения регистров покомандам ЭВИ, в результате чего после установки рабочего органа в последнюю точку К дальнейшее автоматическое переключение регистров не происходит и рбочий орган остается вточке К. Получив сигнал с выходаблока 12 о прекращении переходногосостояния ЦАП 1, ЭВИ выключает рабочий орган.Работа преобразователя по сканированию прямоугольника и трапециаидсв,показанных на фиг.4-6, осуществляется аналогично, поскольку рабочийорган перемещается также вдоль ломаной линии, в данном случае по серпантину. Особенности здесь следующие: при сканировании прямоугольника приращения ЬХ,= АХ= 0; присканировании трапсциоида, показанного на фиг.5, приращение Л Х заносится в регистр 16 в дополнительномкоде, поскольку оно должно вычитаться из коррдинат Х ; при сканировании трапециоида,показанного на фиг.б,первоначальное переключение регистров осуществляется в канале координаты У, остановка автоматическогопереключения регистров отрабатьвается после получения с выхода коммутатора 10 кода координаты Х предпоследней точки М и сигнала о переходном состоянии ЦАП 2 с вьмадаблока 13, а выключение рабочего органа - после получения с выхода блока 13 сигнала о прекращении переходного состояния ЦАП 2,формула и з о б р е т е н и яДвухкоординатньй сканирующийцифроаналоговый преобразователь, 913 содержащий блок сопряжения с ЭВМ, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первыми входами коррекции первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого блока формирования сигналов переходного состояния и является первой выходной шиной, выход блока формирования сигналов переходного состояния соединен с первым входом блока переключения регистров, второй вход которого соединен с выходом второго блока формирования сигналов переходного состояния, вход которого соединен с выходом второго цифроаналогового преобразователя и является второй выходной шиной, информационные входы первого и второго цифроаналоговых преобразователей соединены соответственно с выходами первого и второго коммутаторов, первые и вторые информационные входы первого коммутатора соединены соответственно с выходами первого и второго регистров координаты, управляющий вход объединен с управляющими входами первого и второго регистров координаты и соединен с первым выходом блока переключения регистров, первые информационные входы первого и второго регистров координаты объединены, первые и вторые информационные входы второго коммутатора соединены соответственно с выходами. третьего и четвертого регистров координаты, управляющий вход объединен с управляющими входами третьего и четвертого регистров координаты, первые информационные входы третьего и четвертого регистров координаты объединены, информационные входы блока переключения регистров соединены с третьими выходами блока сопряжения с ЭВМ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены первый, второй, третий и четвертый сумматоры, первой, второй, третий и четвертый регистры приращений кодов, первый, второй, третий и четвертый регистры перезаписи кодов, информационные входы которых соединены соответственно с выходами первого, второго, третьего и четвертого регистров координаты, управляющие входы первого и второго регист 63473 10 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ров перезаписи кодов объединены суправляющими входами первого и второго регистров приращений кодов и сое"динены с вторым выходом блока переключения регистров, информационныевходы первого и второго регистровприращений кодов объединены с первыми информационными входами первого и второго регистров координаты исоединены с первым выходом блокасопряжения с ЭВМ, выходы первых регистров перезаписи и приращений кодов соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами первого сумматора, выходы которого соединены соответственно с вторыми информационными входами первогорегистра координат, вторые информационные входы второго регистра ко -ординат через второй сумматор соединены соответственно с выходами вторых регистров перезаписи и приращенийкодов, выходы первого коммутаторасоединены соответственно с первымиинформационными входами блока сопряжения с ЭВМ, вторые информационные входы которого соединены соответственно с выходами второго коммутатора, причем управляющие входытретьего и четвертого регистров перезаписи кодов объединены с управляющкчи входами третьего и четвертого регистров приращений кодов и соединены с третьим выходом блока переключения регистров, информационные входы третьего и четвертого регистров приращений кодов объединеныс первыми информационными входамитретьего и четвертого регистровкоординаты и соединены с вторым выхо".дом блока сопряжения с ЭВМ, выходытретьих регистров перезаписи и приращений кодов соединены соответственно с первыми и вторыми информационными входами третьего сумматора, выходы которого соединены соответственно с вторыми информационнымивходами третьего регистра координаты, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом блока переключения регистров, вторые информационные входы четвертого регистракоординаты через четвертый сумматорсоединены с выходами четвертых регистров приращения и перезаписи кодов,пятый выход блока переключения регистров соединен с третьим информационным входом блока сопряжения с ЭВМ,1363473 Составитель А.Титовехред Л.Сердюкова Корректор С.Шекм дактор А.Ог аказ Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4 Д У 6380/54 Тираж 900 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 3035, Москва, Ж, РаушПодписнокомитета СССРи открытийская наб., д.4/5