книги из ГПНТБ / Петренко А.И. Масштабно-временные преобразователи импульсных сигналов

импульсов-отметок. При этом с учетом выражений (77) — (79) амплитуды получаемых импульсов в режиме В-2

~Ѵсч+ - ё й ( ж +,лст")

е’ + (1 — о0) е

Длительность управляющего импульса уменьшается и имеет величину одного порядка со временем коммутации при считывании. Этой длительностью н определяется дейст; вительная полоса пропускания усилителя выходных сиг­ налов.

Следует отметить, что отношение сигнал/шум при диф­ ференцировании сигнала ухудшается, поскольку полоса частот шумового сигнала иб.с (110) шире, чем у импульса-

т

отметки в — раз.

п

Дополнительными видами обработки импульса-отметки являются коррекция формы строки считывания, выполняе­ мая с помощью соответствующих обратных связей, вре­ менная селекция для подавления паразитных импульсов, возникающих в начале и конце строки считывания,

и т. д. [19].

100

которые рекомендации по выбору типа трубки и ее режима в устройстве масштабно-временного преобразования им­ пульсных сигналов [22].

При записи с модуляцией зарядного рельефа по глуби­ не и подачей входного сигнала на сигнальную пластину исходный режим выбирают из условия обеспечения линей­

ности характеристики /с = / ) (рис. 25). Поэтому для

расширения динамического диапазона входных сигналов целесообразно работать при у = 2 -f- 4, что при считыва­ нии обеспечивает переменный коэффициент перезаряда /

(рис. 27), меньший единицы лишь для4=- > 0,2. В связи

U2

с этим запись осуществляют подачей малых положитель­ ных напряжений на сигнальную пластину, а при знако­ переменных входных сигналах — постоянного положи­ тельного смещения. Считывание совмещается со стира­ нием.

Недостаток такого метода записи заключается в том, что усилитель входного сигнала работает на сравнительно большую входную емкость сигнальной пластины трубки, чем обусловливаются фазовые искажения сигнала [39].

При подаче входного сигнала на модулятор записы­ вающего прож ^тора напряжение записи на сигнальной пластине поддерживается постоянным. В этом случае вы­ бор режима проводят из условия линейности характерис­

тик /о (у3) в режиме записи и /с ■j в режиме считывания,

для чего целесообразно выбирать положительное напряже-

10і

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