Файл: Петренко А.И. Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов.pdf

ГЛАВА IV

МАСШТАБНО-ВРЕМЕННОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ

Для масштабно-временного преобразования кратковре­ менных процессов в Киевском ордена Ленина политехни­ ческом институте разработана аппаратура МБП* [21]. Ниже приводится техническое описание преобразователя и результаты его експеримеитального исследования.

1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Функциональная схема устройства, осуществляющего

. масштабно-временное преобразование й регулируемую задержку импульсных снгнаЗго"в, приведена на рис. 34. Осциллограммы напряжений в отмеченных „точках схемы показаны соответственно на' рис.. 35.

В преобразователе использован потенциалоскоп с барь­ ерной сеткой ЛН-8, на мишени которого фиксируется вход­ ной сигнал с модуляцией потенциального рельефа по геометрической форме. Тип потенциалоскопа выбран в соот­ ветствии с результатами анализа параметров трубок с на­ коплением зарядов, приведенными в гл. II, режим потен-

* В разработке аппаратуры, помимо авторов, принимали учас­ тие инженеры А. А. Будняк, В. А. Фесечко, В. Г. Абакумов,

•А. С. Чайковский, В. Ф. Смешко, Е. М. Вакуленко п ІО. А. Заборовский.

103

циалоскопа — по рекомендациям, полученным при анализе физических процессов в приборе (гл. III).

Для обеспечения заданной постоянной скорости считы­ вания зарядного рельефа ѵсч при переменных параметрах развертки, определяемых требованиями к согласующему

Рис. 34. Функциональная схема масштабно-временного преобразо­ вателя импульсных сигналов на потенциалоскопѳ с барьерной сет­ кой.

устройству, применена комбинированная строчная раз­ вертка считывания (рис. 35).

Масштабно-временной преобразователь в исходном со­ стоянии находится в ждущем режиме. Поступающий на вход сигнал переводит его в режим записи, запуская блок разверток и синхронизации БРС (рис. 34).

104

Вырабатываемое напряжение горизонтальной (кадро­ вой) развертки записи и входной сигнал, усиленный и за­ держанный в Уг, поступают через соответствующие сме­ сители-инверторы на пластины горизонтального и верти­ кального отклонения потенциалоскопа. Параметры ука­ занных блоков выбираются так, чтобы обеспечить вписы­

мишени трубки комбинирован­ ной строчной разверткой. При этом считывающий луч

последовательно считывает ординаты кривой, записан­ ной на мишени потенциалоскопа, начиная свое движе­ ние каждый раз от некоторого определенного положе­ ния — начального уровня. В качестве последнего вы­ брано начало развертки, соответствующее нижней гра­ нице рабочей площади мишени. Луч отпирается лишь на '' время прямого хода каждой строки. Временной интервал от начала движения луча, отмечаемого синхроимпульсом

105

пульса-отметкн (осциллограмма 5)— пропорционален ор­ динате точки пересечения. Таким образом, при считывании осуществляется временная импульсная модуляция после­ довательности импульсов-отметок по закону изменения ординаты входного импульса.

Считывающий луч перемещается в горизонтальном на­ правлении с помощью пилообразного напряжения кадро­ вой развертки считывания (осциллограмма 4), вырабаты­ ваемого в блоке Б PC и подаваемого на пластины горизон­ тального отклонения потенцналоскопа через соответствую­ щие смеситель и инвертор. Длительностью этой развертки определяется длительность выходного сигнала. Число уровней квантования по времени (дискретных значений ординат выходного сигнала) определяется разрешающей способностью трубки и допустимой погрешностью преобра­ зования.

Импульс-отметка обрабатывается с помощью усилителяформирователя У2, вход которого защищен схемой нейтра­ лизации СИ. Сформированные импульсы-отметки посту­ пают на вход широтно-импульсного модулятора ШИМ, длительность выходных импульсов которого модулируется по закону изменения сигнала, записанного на мишени. Эти импульсы поступают в качестве разрешающих на кас­ кад совпадения КС (вентиль ускоряющих импульсов). Их длительностью определяется число ускоряющих им­ пульсов, поступающих в счетчик устройства связи с ма­ шиной УСМ (осциллограмма 6). Количество разрядов счет­ чика выбирается в соответствии с точностью представления ординаты.

При вводе информации с помощью масштабно-времен­ ного преобразователя в ЭЦВМ запуск Кадровой развертки считывания осуществляется импульсом, поступающим из

106

устройства управления машины. Выходной сигнал преоб­ разователя можно представить также в непрерывной форме. Для этого выходные импульсы широтно-импульсного мо­ дулятора ШИМ поступают на аппроксиматор А, ампли­ тудно-импульсный модулятор и фильтр, где восстанав­ ливается аналоговая форма преобразованного сигнала (ос­ циллограмма 7).

Подключая потенциалоскоп с видимым изображением 13ЛН2 параллельно потенциалоскопу с барьерной сеткой для визуальной индикации преобразованных однократных сигналов, можно рассматривать устройство в целом как осциллоскоп с цифровым выходом. Для преобразова­ ния периодических входных импульсных сигналов преду­ сматривается специальный входной селектор-коммутатор СК, запирающий вход устройства до окончания цикла масштабно-временного преобразования и циклически рас­ пределяющий входные сигналы в идентичные устройства преобразования.

2. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ПАРАМЕТРЫ УСТРОЙСТВА

С помощью аппаратуры МВП можно выполнить мас­ штабно-временное преобразование одиночных и периоди­ ческих импульсных сигналов, регулируемую задержку входных импульсов, а при внешнем считывании с экрана потенциалоскопа с видимым изображением, используемого в качестве визуального индикатора,— периодизацию п изменение частоты следования входных сигналов.

Аппаратура разрабатывалась для ввода информации о кратковременных импульсных процессах с шириной спект­ ра до ДFBX= 1 -f- 2 Мгц (гл. II) в электронную вычисли­ тельную машину «Минск».

Изменением длительности кадровой развертки записи обеспечивается возможность преобразования сигналов,

107

длительность которых твх лежит в диапазоне от 10 мксек до 10 мсек. Число отсчетиых значений ординат входного сигнала выбрано равным 150—200, чем обеспечивается точность представления непрерывной величины рядом ее дискретных значений порядка 1—2%.

В соответствии с параметрами ЭЦВМ «Мпнск», такто­ вая частота которой равна 30 кгц, а время обращения — 40 мксек, интервал дискретности (длительность выборки отсчетного значения) Аt* выбран равным 350—380 мксек при интервале между соседними отсчетными значениями 50 мксек. Общая длительность выходного преобразованно­ го сигнала при этом равна 80 мсек.

Для расширения области применения аппаратуры МВП предусматривается возможность перестройки дли­ тельности кадровой развертки считывания от единиц мил­ лисекунд до единиц — десятков секунд (например, для пер­ форирования выходной информации). В результате коэффи­ циент масштабно-временного преобразобания изменяется в диапазоне К = 1 ІО6. При этом для сохранения числа отсчетных значений преобразованного сигнала из­ меняют тактовую частоту запуска строк считывания. При­ меняя комбинированную строчную развертку считывания, можно изменять ее длительность в пределах от десятков микросекунд до сотен миллисекунд без изменения режима потенциалоскопа с барьерной сеткой. Заданное число от­ счетных значений ординаты при квантовании по уровню обеспечивается соответствующей перестройкой тактовой частоты следования ускоряющих импульсов.

Задержка считывания в макете регулируемая и осу­ ществляется с помощью внутреннего и внешнего генерато­ ра. В первом случае она плавно изменяется от 50— 100 мксек до 10 мсек, во втором — ограничивается только временем памяти потенциалоскопа и может быть увеличена до десятков минут.

108

Погрешность воспроизведения отсчетного значения импульсного сигнала составляет 1—2%.

Внешний вид аппаратуры МВП приведен на рис. 36. Конструктивно устройство оформлено в виде шести основ­ ных блоков: входного блока Вх.Б, блока разверток и син­

электронных ламп.

Выделенные на функциональной схеме рис. 34 усилит тель входного сигнала Уг и селектор-коммутатор СК раз­ мещены во входном блоке Вх.Б', схема нейтрализации СН и усилитель импульса-отметки У2, наряду с трубкой ЛН-8 и цепями ее питания, входят в блок трубки БТ; широтно-импульсный модулятор ШИМ, каскад совпаде­ ния КС, анпроксиматор А отнесены к блоку разверток и синхронизации БРС, а устройство связи с машиной УСМ ' образует выходной блок Вых.Б.

109

Необходимые для нормальной работы трубок высокие напряжения (1,5 кв для ЛН-8 и ± 3 кв для 13ЛН2) выра­ батываются в блоке питания БП.

Ниже рассматривается техническая реализация и осо­ бенности отдельных блоков и узлов устройства. Так как ряд узлов аппаратуры (генераторы разверток записи и считывания, усилитель входного сигнала и др.) незначи­ тельно отличаются от соответствующих узлов электронно­ лучевого осциллографа, их описание не приводится.

3. ВХОДНОЙ СЕЛЕКТОР-КОММУТАТОР

Входной селектор-коммутатор предназначен для цикли­ ческого распределения входных сигналов в три идентич­ ных канала масштабно-временного преобразования, а также для наложения запрета на прохождение входных импульсов п их коммутацию на время выполнения в уст­ ройстве цикла масштабно-временного преобразования. Он состоит из блока коммутатора и блока селекторов, в ко­ тором имеется три одинаковых канала. На вход селекторакоммутатора СК поступают входной преобразуемый сиг­ нал, напряжения развертки записи и положительный им­ пульс подсвета луча при записи, вырабатываемые в блоке

БPC.

Вблоке коммутатора с помощью кольцевого счетчика поступающие из БРС импульсы подсвета записи распре­ деляются в три канала блока селекторов. Предусматри­ вается также возможность подачи импульса подсвета не­ посредственно в канал блока селекторов, минуя комму­ татор. Здесь импульсы подсвета (осциллограмма 1, рис. 37) инвертируются и используются для коммутации (с помо­

щью соответствующих ключей) входного сигнала и напря­ жения развертки. Входной сигнал, не содержащий по­ стоянной составляющей, суммируется в канале блока се-

110

лектора с пьедесталом, что позволяет вписать изображе­ ние сигнала в контур мишени по вертикали. Осцпллограм-

Рис. 37. Осциллограммы, поясняющие работу входного селекторакоммутатора .

мы входных (4 и 5) и выходных (6 и 7) напряжений преоб­ разуемого сигнала и развертки приведены на рис. 37.

Импульс подсвета используется также в блоке для фор­ мирования импульсов начала и конца записи (осцилло­

111