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

глубиной накопленного на мишени рельефа Uc- т. е. saaucnt от методов и режимов запнсн н считывания.

Зависимость скорости записи ѵъ от параметров и ре­ жима трубки может быть найдена на основании уравнения (7), записанного для установившегося режима,

CgUc = icAt = гл (от — 1) А/,

п е Cr, = -r~r— емкость элемента мишени под заішсывато-

4зта

щнм лучом, имеющим квадратное сечение площадью AS = Ay-',

Л— толщина мишени;

бя и — диэлектрическая проницаемость и коэф­ фициент вторичной эмиссии материала мишени;

;л — ток пучка;

, . Д и

At -— время прохождения пучком элемента ми­

шени; ѵв — скорость записи.

После соответствующих подстановок п преобразований получаем

(29)

Полученное выражение не учитывает кинетики накоп­ ления заряда и является приближенным. Оно уточняется далее при детальном анализе процессов в запоминающей трубке с учетом особенностей работы прибора рассматри­ ваемого типа.

Принимая во внимание выражения (27) и (29), можно установить связь AFBXi с параметрами трубки и ее режима:

(30)

50

ЕІирокополосность трубки можно увеличить, исполь­ зуя толстые мишени из диэлектриков с большим отнгйше-

а

нцем у , а также мишени с малым вертикальным размером

Ум при сохранении необходимого числа разрешаемых строк N,,. Увеличение AFnx t при уменьшении глубины потенциальиого рельефа Uq допустимо до определенного предела, определяемого величиной q. Вьшгрыш в ДFBS t за счет ре­ гулировки тока луча малоэффективен, поскольку одновре­ менно возрастает размер пятна па мишени Ау.

При записи с модуляцией зарядного рельефа по глу­ бине информационная емкость трубки

где N — abNxNy — число элементов разложения мишени; т* — число различимых градаций по уров­

ню зарядного рельефа. Интервал дискретности по времени

Гл ширина спектра входного сигнала

Выигрыш в шпрокополосности при записи с модуляцией рельефа по глубине составляет

Одпако вьшгрыш в полосе частот сопровождается уве­

личением амплитудной погрешности преобразования в bN

Раз- ^ ак будет показано в гл. Ill, допустимая

скорость записи с модуляцией рельефа по глубине птке, чем с модуляцией по форме, т. е. ѵ < ѵе, поскольку в пер­ вом случае требуется передача полутонов п работа при­ бора выбирается в линейной области.

Вносимую погрешность квантования по времени, обу­ словленную применением теоремы В. А. Котельникова к сигналу, имеющему конечную длительность, можно оце­ нить по формуле [28]

(35)

где N — число отсчетных значений преобразуемого сиг­ нала.

Принимая во внимание выражения (29) и (33), получим в режиме с модуляцией рельефа по геометрической форме

в режиме с модуляцией рельефа по глубине

Для построения масштабно-временных преобразовате­ лей импульсных сигналов с внутренним считыванием за­ фиксированного сигнала могут быть использованы осцил­ лографическая трубка в режиме накопления зарядов, потенциалоскоп с барьерной сеткой, трубки с фиксирующим пучком и проницаемым потенциалоносителем, графекон,

52

В устройствах с внешним считыванием могут быть исполь­ зованы потенцйалоскопы с видимым изображением. Широкополосность и информационная емкость преобразующего устройства определяются допустимой скоростью записи на мишени и ее разрешающей способностью.

Ниже рассматриваются некоторые типы запоминающих трубок, которые используются в масштабно-временных преобразователях.

Осциллографнческая трубка в режиме накопле­ ния зарядов работает с по­ лутоновой записью и пере­

сится на наружную поверхность лицевой части балло­ на <3, а в качестве коллектора используется третий анод 1.

Коллектор удален от мишенн, тянущее поле для вто­ ричных электронов значительно ослаблено. Поэтому необ­ ходимы специальные меры по улучшению условий отбора вторичных электронов, для чего используются два режима: с предварительной подготовкой экрана [1] и с принуди­ тельным отбором электронов при записи [2].

В первом режиме перед записью потенциал люминофора экрана приводится к большому отрицательному значению (режим Б-2). Для этого мишень сканируется открытым лучом по растру телевизионного типа, а на коллектор труб­ ки подается отрицательный потенциал в несколько сот

во м потенциале коллектора. При подаче входного сигнала на модулятор трубки амплитудная характеристика при

53

записи имеет линейный участок и поэтому возможна пере­ дача полутонов [1J.

В режиме с принудительным отбором электронов перед записью мишень подготовляется в режиме В и ее поверх­ ность приводится к нулевому потенциалу коллектора. За­ пись выполняется в режиме Б-1, когда на коллектор по­ дается положительный импульс достаточпо большой амп­ литуды, в результате чего создается отбирающее поле для вторичных электронов, повышается действующий коэф­ фициент вторичной эмиссии и увеличивается скорость за­ писи г3. Считывание выполняется при нулевом потенциале коллектора и может быть совмещено с подготовкой. Ско­ рость записи и считывания и амплитуда выходного сигнала в режиме с принудительным отбором электронов в несколь­ ко раз больше, чем в режиме с предварительной подготов­ кой экрана [2]. В первом режиме скорость записи дости­ гает ІО3 ммімксек, а во втором — может быть повышена на порядок при отношении сигнала к шуму несколько единиц.

Недостатком осциллографической трубки в режиме на­ копления зарядов является пониженная разрешающая, способность, обусловленная засевом при перераспределе­ нии вторичных электронов между удаленным коллектором и элементами мишени. Например, для трубки 18Л047 число различимых строк растра не превышает N x = N y = = 100 [2]. Это снижает информационную емкость и широкополосность трубки, ослабляя выигрыш в AFbx за счет больших скоростей записи.

Потенциалоскоп с барьерной сеткой отличается нали­ чием у поверхности мишени мелкоструктурной (барьерной) сетки 5, поле которой возвращает медленные вторичные электроны в точку вылета (рис. 13). При шаге сетки 80 мк и ее расстоянии от поверхности мишени 15 мк радиус разлета вторичных электронов не превышает 0,1 мм [39].'

54

В результате в сравнении с осциллографической ЭЛТ увеличивается разрешающая способность трубки, но воз­ растает также элементарная емкость элемента мишени. Поэтому мишени с барьерной сеткой имеют ограниченные скорости записи.

Трубка работает с полутоновой записью и перезаряд­ ным считыванием и может быть использована для записи

Рис. 13. Схематическое изображение потенциалоскопа:

/ — баллон; 2 — электронный прожектор; 3 — отклоняющие пластины; 4 — кол­ лектор; 5 — барьерная сетка; в — диэлектрик мишеіш; 7 — спгнальпая пласти­ на; S — вывод сигнальной пластины.

ской форме. При заземленной барьерной сетке, являющей­ ся эффективным коллектором, сигнал может записываться в режиме Б при отклонении потенциала Мишени от равно­ весного подачей положительного или отрицательного им­ пульса записи на сигнальную пластину. Запись может быть равновесной при модуляции на сигнальную пластину и неравновесной при модуляции тока пишущего луча.

Записывающим лучом потенциал элементов мишени сме­ щается по направлению к равновесному. По окончании записи импульс с сигнальной пластины убирается и потен­ циальный рельеф в облученных точках мишени приобре­ тает полярность, противоположную полярности импульса

55

записи. Разрешающая способность при равновесной запи­ си меньше, так как увеличивается засев вторичными элект­ ронами соседних участков мишени при приближении по­ тенциала к равновесному [37]. Стирание рельефа происхо­ дит при считывании; в случае достаточной эффектив­ ности коммутации дополнительного цикла стирания не требуется.

Потенциалоскопы с барьерной сеткой предназначены для записи информации в дискретной и непрерывной фор­ ме. Сравнительные характеристики некоторых типов по­ тенциалоскопов, предназначенных для работы в режиме непрерывной записи, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Основные параметры некоторых ііотенцналоскопои с барьерном сеткой

* Приведенные значения относятся к глубинной записи; для геометрической записи скорости записи выше.

56

Для увеличения размеров мишени, а следовательно, ее информационной емкости было предложено мишень труб­ ки выполнять в виде кольца из металлической ленты, по­ крытой с внутренней стороны тонким слоем диэлектрика [16]. Для записи в режиме Б использован записывающий прожектор быстрых электронов, считывание осуществляет­ ся в режиме А пучком медленных электронов, формируе­ мым вторым прожектором. Оба пучка электронов развер­ тываются по окружности и при помощи электростатической линзы направляются на поверхность мишени под углом 90°. Выходной сигнал снимается с металлической подлож­ ки мишени.

При сравнимых размерах вакуумных оболочек пло­ щадь мишени такой трубки в несколько раз больше, чем

вобычных потенциалоскопах.

Сцелью снижения номиналов питающих напряжений были разработаны также потенциалоскопы с барьерной сеткой, запись в которых осуществляется в режиме А при ускоряющих напряжениях ниже первого критического потенциала материала диэлектрика мишени UKрь

^Трубки с проницаемым потенциалоносптелем для преоб­ разования электрических сигналов в электрические ис­ пользуют мишень, представляющую собой мелкострук­ турную сетку, поверхность которой покрыта диэлектри­ ческим слоем, так что ячейки сетки остаются открытыми. На диаметр записывающего луча приходится 6—8 ячеек сетки.

Известны проницаемые мишени с записью на тыльной и лицевой стороне. При записи на тыльной стороне (рис. 14, а) записывающий пучок 1 проходит сквозь сетку ми­ шени 2, попадает в тормозящее поле коллектора — реф­ лектора 4, отражается от нулевой эквипотенциальной ^линии, ускоряется полем сетки и в режиме Б или В бом­ бардирует диэлектрик 3, нанесенный на тыльной стороне

57

мишени, создавая па нем зарядный рельеф. Коллектором вторичных электронов служит сетка мишени 2,

При записи на лицевой поверхности мишени (рис. 14, б) коллектор-рефлектор 4 используется только как коллектор

при считывании.

Трубки первого типа, более ранней разработки, имеют пониженную разрешающую способность вследствие рас-^ сеивания первичных элек-

равлением. В состав ее входят записывающий электрон­ ный прожектор 1, тормозящая линза 2, экранная сеткгГ (коллектор вторичных электронов) 3, сетчатая мишень с сигнальной пластиной 4 и анод-коллектор электр нов счи­ тывающего пучка 5 (рис. 15).

Мишень подготавливается в режиме А при подаче на сигнальную пластину потенциала С/с. пі < UKpi. При вы­ ключении пучка и снятии напряжения записи с сигнальной пластины на элементах мишени накапливается зарядный рельеф — Uс. nie. Запись производится в режиме В-1 подачей на сигнальную пластину потенциала Uc, пг> UKpi модуляцией тока записывающего пучка входным сигналом. В этом случае глубина зарядного рельефа изменяется в диапазоне £/с.п2-т- (Uc. п2 — f7c.ni) в.

5 8