Устройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки

СПИ ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоцкалистнческихРеспублик(22)Заявлено 03.05.76 (2 2356666/18-24 с присоединением заявкиГосударстввииый комитет СССР до делам изооретеиий и открытий(088.8) Дата опубликования описания 28.05.80(72) Авторы изобретения В. Я. Голубчик и Г. Я. Голубчик Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР( 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ЭКРАНЕ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ ТРУБКИИзобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано при построении устройствотображения графической информации наэлектроннолучевых трубках.5 Известны устройства для отображения информации на экране электроннолучевой трубки, используемые для отображения графической информации, содержащие отО клоняюшую систему и электроннолучевую трубку, в которых для коррекции подушкообразных искажений растра на экране электроннолучевой трубки используются отклоняющие системы специальной формы (соответствующая форма отгибаемых краев катушек и распределение витков в катушках) применяются небольшие постоянные магниты стержневого типа, которые размещаются около катушек со стороны эк- .2 О рана параллельно линиям разверток, обуславливающих дотюлнительное отклонение луча в местах прогиба подушкообразного растра; используются корректирующие катушки, установленные перед отклоняющейсистемой 11Для цветных телевизионных трубок,где указанные способы оказываются непригодными, так как они приводят к нарушению сведения лучей и чистоты цвета,используется для коррекции искажениймодуляции токов отклонения с помощьюспециального корректирующего трансформатора (электрический способ коррекции),содержащего ферритовый сердечник с нелинейной зависимостью индукции магнитного поля от напряженности,Все указанные устройства можно использовать или при применении растровойразвертки, или при невысоком разрешении,поскольку какие-либо воздействия на отклоняющее поле неизменно приводят к размытию пятна и увеличению его диаметрав связи с неоднородностью магнитногополя.Для функциональных цветных индикаторов используют полупроводникоВые диоды,являющиеся частотно-независимыми квад 736139ратичными преобразователями, датчик отклоняющего тока, сумматоры 21В этом устройстве датчик тока (резистор) включается последовательно с отклоняющими катушками, чем увеличивается их собственное сопроти.зление, ухудшается линейность отклонения, и не подходит известное устройство для широко распространенных схем, в которых отклоняющие катушки изолированы от земли, 10 Также требуется подбор всех диодов вместе по их характеристикам, квадратичцость которых невысока.Коррекция подушкообразных искажений используемая в буквенно-цифровых ицдика торах на электроннолучевых трубках, содержащих аналого-цифровой умножитель, не подходит для воспроизведения графических изображений, где движение луча по экрану электроннолучевой трубки произвольно. 20Использование электроннолучевых труобок с углом отклонения 50 и менее приводит к увеличению их длины, в то время как большинству заказчиков вцешцих уст ройс тв электронных цифров ых машин необходимы компактные индикаторы,Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для отображения информации, содержащее по каждой из координат Х и У последовательцо соединенцые цифроаналоговый преобразователь сумматор, усилитель . отклонения и катушку отклонения, подключенную к первому и второму входам электроннолучевой трубки, выход которой сое динен со вторыми входами усилителей отклонения по координатам Х и У, блок коррекции, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по координатам Х и У, первый и второй входы40 устройства подключены к первым входамцифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У 31 .В этом устройстве для отображения45 информации точность коррекции подушкообразных искажений и линейность отклонения луча электроннолучевой трубки понижены, так как корректирующее воздействие зависит бт напряжения с выхода циф 50 роаналоговых преобразователей, Даже при линейной зависимости тока в отклоняющейсистеме от напряжения на входе усилителяотклонения отклоняющее магнитное полене связано строго линейной зависимостью55с отклоняющим током, Это связано с по-,лями рассеивания отклоняющей системы,ее конструкцией, неидеальностью намоткикатушек отклоняющей системы, неточностью установки отклоняющей системы на горловине трубки, паразитцыми параметрами (индуктивностью, емкостью, утечками) отклоняющей системы, наводками на подводящие провора и рабочее отклоняющее поле внешних паразитных электромагнитных полей, гистерезисом сердечников отклоняющей системы,Использование в известном устройстверазомкнутого принципа автоматического регулирования подушкообразных искажений усложняет его использование при различных внешних воздействиях (температуравлажность, колебание напряжений источников питания), так как необходимы термостат ирование, тщательная стабилизация напряжений источников питания и т.п.Скорость процесса установления тока в отклоняющей системе понижена, так как зависит только от параметров входного напряжения на входе усилителя отклонения, а скорость изменения отклоняющего маГнитного поля не учитывается.Структура блока коррекции известного устройства усложнена из-за наличия блоков сдвига, выпрямления, умножителей,Использование в усилителе отклонения линеаризирующих обратных связей по току в отклоняющей системе не определяет строгую линейность отклоняющего магнитного поля по причинам, которые были указаны выше. Кроме того, в качестве элемента обратной связи используются обычно резисторы, которые усложняют схему выходного каскада усилителя отклонения, ухудшают параметры усилителя отклонения, а при больших токах, протекающих обычно в выходных каскадах, что особенно характерно для транзисторных выходных каскадов, на резисторе обратной связи рассеивается большая мощность, что усложняет его конструктивное выполнение с учетом требования к минимальной собственной индуктивности резистора.Цель изобретения - повышение качества изображения и упрощение устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для отображения информации введены блоки магниторезисторов по координатам Х и У, блок фокусировки и блок сведения лучапричем выходы блоков магниторезисторов по координатам Х и У соединены соответственно с первым и вторым входами блока коррекции, с третьими входами усилителей отклонения, с первым и вторым входами блока фокусировки, выходы цифроаналоговых преоб разователей по координатам Х и У подключены соответственно к четвертым входам усилителей отклонения, выходы которых соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока коррекции, с первым и вторым входами блока сведения луча, выход блока фокусировки подключен к третьему входу блока сведения луча и третьему входу электроннолучевой трубки, четвертый вход которой соединен с выхо дом блока сведения луча, а выход электроннолучевой трубки подключен к первым входам блоков магниторезисторов по координатам Х и У, к четвертому входу блока сведения луча, третьему входу блока фоку 15 сировки и к пятому входу блока коррекции, выходы катушек отклонения по координатам Х и У подключены соответственно ко вторым входам блоков магниторезисто- ров, третий вход устройства соединен со вторыми входами цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У, тре тьими входами сумматоров по координатам Х и У, пятыми входами усилителей25 отклонения по координатам Х и У, четвертым входом блока фокусировки.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для отображения информации;на фиг. 2 - электрическая схема блока30 магниторезисторов; на фиг. 3 - электрическая схема усилителя отклонения; на фиг. 4 - электрическая схема блоха коррекции; на фиг. 5 - электрическая схема блока фокусировки; на фиг. 6 - электри 35 ческая схема блока сведения луча.Устройство для отображения информации по блок-схеме (фиг. 1) содержит по каждой из координат Х и У первый цифроаналоговый преобразователь 1, второй цифро, аналоговый преобразователь 2, первый сум- матор 3, второй сумматор 4, первыйусилитель 5 отклонения, второй усилитель 6 отклонения, первую катушку 7 отклонения, вторую катушку 8 отклонения, блок 45 9 коррекции, электроннолучевую трубку 10, первый блок 11 мвгниторезисторов второй блок 12 магниторезисторов, блок 13 фокусировки, блок 14 сведения луча, первый вход 15 устройства, второй вход 16 устройства, третий вход 17 устройстУстройство работает следующим образомм.Коды координат по каждой из коорди нвт Х и У со входов 15 и 16 устройства поступают на входы цифроаналоговых преобразователей 1 и 2, формирующих на 139 бсвоих выходах напряжения, пропорциональные этим кодам.Эти напряжения, просуммированные нв сумматорах 3 и 4 с напряжением кор рекции подушкообразных искажений растра, формируемого блоком 9 коррекции, черезусилители 5 и 6 отклонения, преобразующие указанные напряжения в пропорциональные им токи в катушках 7 и 8 отклонения, управляют созданными этими токами магнитными полями перемещением луча по заданному закону, в общем.случае произвольному, по экрану электроннолучевой трубки 10.Предполагая, что электронный луч отклоняется катушками 7 и 8 отклонения на сравнительно коротком отрезке по сравнению с обшей длиной луча в электроннолучевой трубке 10 с плоским экраном, можно составить следующие основные соотношения, определяющие корректирующие сигналы по каналам Х и УУ= К,Зу С 1 ф К(Э+;)у) 3, (2) где К, и 6 - коэффициенты пропорциональности;Зи 3 у - отклоняющие токи соответственно в катушках7 и 8 отклонения.Как следует из приведенных выражений (1) и (2), корректирующие сигналы по каналам Х и У выражаются следующим образом:Х, = ) Х(Х+ У);(3)У(ррр = К У(Х ф ),(4) где К - коэффициент пропорциональностиХ и У - напряжения с выходов цифроаналоговых преобразователей1 и 2.Выражения (1) и (2) являются идеализированной математической моделью коррекции подушкообразных искажений, так квк нет строго линейной зависимости между отклоняющими токами в катушках 7 и 8 отклонения и магнитными полями, отклоняющими электронный луч по экрану электроннолучевой трубки 10.Блоки 11 и 12 магниторезисторов по координатам Х и У связаны непосредственно с магнитными полями катушек 7 и 8 отклонения, Основным элементом бло 7 73 ков 11 и 12 магниторезисторов явпяется ма гниторезистор,Магниторезистор представляет собой резистор величина сопротивления которого зависит от величины индукции магнитного поля, в котором находится магниторезистор Конструктивно магниторезисторы ра змещаются на горловине электроннолучевой трубки 10 под катушками 7 и 8 отклонения таким образом, чтобы магниторезисторы пронизывались магнитными силовыми линиями отклоняющих магнитных полей. Л 1 агниторезисторы практически не усложняют конструкцию катушек 7 и 8 отклонения, так как толщина, например серийно выпускаемых промышленностью магниторезисторов типа СМ 1-1 не превышает 0,6 мм,а пленочные магниторезисторы можноразместить в технологических зазорахмежду катушками 7 и 8 отклонения игорловиной электроннолучевой трубки 10.Так как магниторезисторы представляют собой полупроводники, то они не искажают за счет шунтирования или вытеснения отклоняющие магнитные поляТакже, чтобы величина мощности,управляющей сопротивлением магниторезистора была незначительной, магпиторезистор должен работать в режиме, близ:ком к режиму холостоГО хОда,На фиг, 2 изображена принципиальнаяэлектрическая схема блока 11 (12) магниторезисторов, в состав которого входятмагниторезистор 18, величина котороголинейно зависит от напряженности магнитного поля 8, =СН (например из металлического висмута), магниторсзпсторы 19, 20, 21, величины которых зависят От квадратов напряженности маГнит2ного поля 2= ОН (например из сурьмянистого индия), где Й - величина сопротивления магниторезистора; С Ь - коэффициенты пропорциональности; Н - напряженносте отклоняющего маГнитноГО поля,Величина сопротивления магниторезистора зависит только от величины напряженности магнитного ноля и не зависитот знака этого поля, т.е. магниторезистор реагирует на модуль напряженности магнитного поля.На магниторезисторы 18-21 помимо Отклоняющего магнитного поля воздействует также тепловое поле, создаваемое разогретыми электроннолучевой трубкой 10 и катушками 7 и 8 Отклонения. Магниторезистор 18 включается как резистор отрицательной обратной связи операционного усилитсая 22 постоянного тока,61398входящего в состав усилителя 5(6) отклонения (см, фиг. 3).В состав усилителя 5(6) отклонениявходят также аналоговый ключ 23, выходной усилитель 24, резисторы 25, 26, 27 и 28.Аналоговый ключ 23 представляет собой операционный усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, работающий в режиме нуль-органа.Ключ 23 управляется сигналом старшего разряда кода на входе 15(16) устройства через цифроаналоговый преобразователь 1(2), при этом ошибка асимметрии равна 1 младшего разряда входного кода, или напряжением рассогласования между выходным напряжением с цифроаналогового преобразователя 1( 2) и опорным напряжением на входе 17. Г 1 ри этом ошибка асимметрии стремится к нулю.При большом коэффициенте усиления 25усилителя, входящего в состав аналогового ключа 23, аналоговый ключ 23 переключается из одного состояния, при котором напряжение на его выходе равно точному значению заданного напряженияна пример положительного, в д ругоесостояние, при котором напряжение на его выходе равно точному значению заданного напряжения У противоположной полярности, например отрицательного, при 35напряжении рассогласования равном мкВ/мВ.Полярность напряжения У соответствует квадранту, в котором формируется 4 О изображение на экране электроннолучевой трубки 10,Напряжение на выходе усилители 22равногде Рокар,св,ус. - резистор 18; Й ьх,уе, - резистор 25,"- напряженность отклоняющего 5 О магнитного ноля до оси Х; УЙ вх.ус,Напряжение Хус как напряжение от рицательной обратной связи пропорциональное напряженности магнитного поляпо соответствующей координате, при большом коэффициенте усиления усилителя 24следит за напряжением с выхода усилителя9 735(6) (напряжение в суммирующей точкеусилителя 24 стремится к нулю), линеаризируя тем самым отклоняющий магнитныйпоток в катушках 7(8) отклонения, хотя,в общем случае, отклоняющий ток может5быть и н ел ин ейным.Таким образом, отрицательная обратная связь в предлагаемом устройстве линеаризирует магнитный поток, т.е. самуюконечную точку управления отклонениемлуча электроннолучевой трубки 10 и приэтом через элементы обратной связи непротекают большие отклоняющие токи, Изэтого следует, что указанная отрицательная обратная связь обеспечивает более 15высокое качество линеаризации и соответственно качество изображения, чем визвестных устройствах.Блок 9 коррекции (фиг, 4) содержитоперационные усилители постоянного тока 2029 и 30, резисторы 31 и 32, шины33 и 34. В цепь обратной связи усилителей 29 и 30 включаются магниторезисторы 20, 21 й обр.сВ. корр,Роба. сь, ко р соответственно блоков2511 и 12 магниторезисторов,На входы усилителей 29 и 30, через резисторы 31 и 32 (К вх) поступают с усилителей 5 и 6 отклонения, которые, как было показано в выражении(5), линейно зависят от величины отклоняющего поля.Напряжение на выходах усилителей29 и 30 равноКвтсв вВ в,вв35КОР Р - ,ус.Вх 6139 10Блок 13 фокусировки (фиг, 5) содержит операционные усилители постоянноготока 35, 36 и 37, фокусирующую систему 38, резисторы 39 - 43, шину опорныхнапряжений 44, резистор 45.В цепи обратной связи усилителей 35и 36 включены магниторезисторы 19блоков 11 и 12 магниторезисторов. Навходы этих усилителей через резисторы 0 39 и 40 (РВх.крокус) с шины опорныхнапряжений 44 поступает опорное напряжение Уок . Напряжение на вьходахусилителей 35 и 36 равно Эсвокус. - густот +К(Х 1 у )г 55 40 где С т, С 5 - коэффициенты пропорциональностиН , Н с - напряженности отклоняющих магнитных полейпо координатам Х и У,45Выражение (6) по своей структуре полностью эквивалентно выражениям (3) и (4), что и требуется для коррекции подушкообразных искажений.На шине 33 формируется корректирую-50 шее напряжение одного канала отклонения, на шине 34 - другого.Ток, корректирующий фокусировку гдестст, - это ток, необходимый для того, чтобы сфокусировать пятно в центре экрана. У В,в.в Ф Фокус = иотт. к вх,срокусЕ С тКвхсрокввс "5 где С, С 5 - коэффициенты пропорциональности,На усилителе 37 получается сумма напряженийСВ.С Н, Сг СЬ вв 5(н Й) преобразуемая в пропорциональный этой сумме выходной ток, поступающий в фокусируюшуо систему 38, где С - коэффициент пропорциональности.Блок 14 сведения луча (фиг. 6), на котором приведен только один из шести каналов сведения, формирует в цветном телевизоре для динамического сведения лучей корректирующие магнитные потоки. В состав одного из каналов блока сведения входит операционный усилитель 46 постоянного тока, резисторы 47, 48 и 49, шина напряжения 50.На вход операционного усилителя через резистор 47 поступает с шины 50 напряжение с блока фокусировки, пропорциональное квадрату отклоняющего магнитного поля по соответствующей координате, через резистор 48 напряжение, пропорциоьальное отклоняющему магнитному полю по той же координате. Это необходимо для получении асимметричной параболы напряжения коррекции сведения. Пропорциональный этому напряжению ток возбуждает отклоняющую катушку сведения.Описанный блок сведения луча используется как в функциональных, так и и растровых индикаторах..Величина сопротивления магниторезисторов блоков 11 и 12 магниторезисторов, как и всех полупроводниковых материалов, зависит от изменении температуры. Однако, влияние гемпературы в предлагае 7361 мом устройстве невелико. Зто связано с тем что магниторезисторы расположены на горловине электроннолучевой трубки 10, температура которой обычно выше температуры окружающей среды и после прогрева почти не меняется, т.е, магниторезисторы оказываются расположенными в естественном термостате.Кроме того, входные сопротивления блоков с которыми связаны магниторе зисторы (например резистор 25 усилителя отклонения), связаны с тепловым полем электроннолучевой трубки, располагаясь также непосредственно на ее горловине или в термостате, температура которого 15 поддерживается следящей системой равной температуре горловины электроннолучевой трубки 10.Если температурная зависимость сопротивления указанных входныХ резисто ров такая же, как и у магниторезисторов (для этого можно использовать также магниторезисторы, не связанные с отклоняющим магнитным полем), то согласно вышеприведенным выражениям, например (5), выходное напряжение не зависит от т емперату ры.Магниторезисторы блоков 11 и 12 магниторезисторов можно расположить внутри колбы электроннолучевой трубки 10 в месте максимальной напряженности отклоняющего магнитного поля, так как давление во здуха внутри колбы эл ектрон.5 нолучевой трубки 10 равно 10 мм рт. ст. и меньше, то температура магниторезисторов, установленная в результате наступления теплового равновесия между магниторезисторами и окружающей средой, меняется незначительно.40Предлагаемое устройство функционирует как при воспроизведении изображения точечно-координатным способом, так и при непрерывном (в последнем случае, цифроаналоговые преобразователи 1 и 2, исключаются из состава блоков).45Использование новых элементов - блоков магниторезисторов блока фокусировки и блока сведения луча выгодно отличает предлагаемое устройство для отображения50 информации от известного, так как коррекция искажений изображения на экране электроннолучевой трубки - подушкообразных, расфокусировки, расслоения лучей в цветных трубках - осуществляется в зависи 55 мости от значения отклоняюшего магнитного поля чем повышается качествокоррекции, исключается влияние паразитных параметров и разброс значений параЗ 9 12метров катушек отклоняющей системы.Усилители отклонения, в которые введенаотрицательная обратная связь по магнитному потоку, линеаризуют этот магнитныйпоток, а не отклоняющий ток, являющийся лишь промежуточной ступенью в цепиотклонения луча электроннолучевой трубки,Это также добавочно повышает качествоуказанных коррекций,Кроме того, из выходных каскадовусилителей отклонения исключаются резисторы обратной связи, через которыепротекают большие отклоняющие токи икоторые поэтому рассеивают большуюмощность и понижают скорость отклоненияиз-за собственной индуктивности.Структуры блоков коррекции фокусировки, сведения в предлагаемом устройстве проще, так как ряд узлов совсем исключен (блоки сдвига и вьпрямления вблоке коррекции), а аналоговые умножители (сравнительно сложные по принципуработы и в настройке элементы) заменены блокамивыполняющими фактическиоперацию линейного масштабирования сизменяемым по отклоняющему магнитномуполю коэффициентом передачи. Для предлагаемого устройства безразличен видсканирования электронным лучом поверхности экрана электроннолучевой трубки -функциональный, или растровый, или комбинированный и характер этого сканирования - непрерывный, или дискретный,или комбинированный,Осуществление в предлагаемом устройстве замкнутого принципа регулирования понижает его чувствительность кразличным дестабилизирующим факторам.формула изобретенияУстройство для отображения информации на экране электроннолучевой трубки, содержащее по каждой из координат Х и У последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, сумматор, усилитель отклонения и катушку отклонения, подключенную к первому и второму входами электроннолучевой трубки, выход которой соединен со вторыми входами усилителей отклонения по координатам Х и У, блок коррекции, выход которого соединен со вторыми входами сумматоров по координатам Х и У, первый и второй входы устройства подключены к первым входам цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У, о т л и ч а ю ш е 13 73 е с я тем, что, с целью повышения качества изображения и упрощения устройства, в него введены блоки магниторезисторов по координатам Х и У, блок фокусировки и блок сведения луча, причем выходы блоков магниторезисторов по координатам Х и У соединены соОтветственно с первым и вторым входами блока коррекции, с третьими входами усилителей отклонения, с первым и вторым входами блока 10 фокусировки, выходы цифроаналоговых преобразователей по координатам Х и У подключены соответственно к четвертым входам усилителей отклонения, выходы которых соединены соответственно с третьим 5 и четвертым входами блока коррекции, с первым и вторым входами блока сведения луча, выход блока фокусировки подключен к третьему входу блока сведения луча и третьему входу электроннолучевой 20 трубки, четвертый вход которой соединен с выходом блока сведения луча, а выход электроннолучевой трубки подключен к первым входам блоков магниторезисторов по координатам Х и У, к четвертому вхо 25 6139 14ду блока сведения луча, третьему входублока фокусировки и к пятому входу блокакоррекции, выходы катушек отклонениипо координатам Х и У подключены соответственно ко вторым входам блоков мао-ниторезисторов, третий вход устройствасоединен со вторыми входами цифроаналоговых преобразователей по координатамХ и У, третьими входами сумматоров нокоординатам Х и У, пятыми входами усилителей отклонения по координатам Х иУ, четвертым. входом блока фокусировки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Миллер В. А. и др. Приемные электроннолучевые трубки. М;Л., Энергия,1964, с. 277-291,2. Баско С. А. и др. формированиесигнала коррекции для многоцветногодисплея,-"Управляющие системы и машины",3, 1973, с. 44-45.3 Дивилбисс,. франко. ИС операционных усилителей в электроннолучевых индикаторах. - "Электроника",1, 1971,с. 8 (прототип).736139 Составитель Г. Митинамотыль Техред О. Легеэа корректор Н, Стец едактор А 2280/9 Тираж 751 БНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушска Зак Подписно та СССР