CN86105479A - 光栅显示平滑方法及其设备 - Google Patents

Abstract

由提供控制信号来平滑在光栅扫描线显示上重现数字化波形的设备和方法。这些控制信号按表示沿扫描线取样波形的幅度的梯形图来增强和减弱沿那条扫描线的电子束图。微处理机提供大量用以确定沿该扫描线的梯形图上升和下降坡面的斜率及它们起点的数字信号。在显示的帧消隐间隔期间贮存扫描线的全帧数字信号，在扫描消隐期间取出每条扫描线的数字信号。以处理机提供的光栅扫描线地址及数字信号地址将数字信号存入随机存取器中。

Description

本发明涉及一种如用于阴极射线管（CRT）的光栅扫描显示。具体地说，它涉及一种电路，这种电路能够提供一种用于监视或信号显示装置中的光滑的光栅扫描显示。

通常的位映象象素图形法用于显示医用波形时常常不是令人满意的，这是由于当图形线条与阴极射线管的扫描线不平行时产生锯齿形波纹的缘故。可以使用大量扫描线（即非常高的偏转频率）以及使用非常高的“打点时钟”频率来减小锯齿波纹。随着显示分辨率的提高，由于维持快速显示所需存储器的费用，使以上方法对于中等费用的医用监视器是不适用的。

虽然分辨率高达每帧720线，每线2048个象素，但是严重的锯齿波纹仍然是显著的和不能接受的。可以通过改变阴极线管电子束亮度，在一定程度上消除垂直光栅显示上相邻扫描线发光部分之间亮度台阶的方法，来减小锯齿形波纹。例如，在美国专利第4，212，009号中（题目是：“平滑光栅显示”;发明人：G.L.Adleman等，1980年7月8日批准），公开了一种线性亮度控制技术，这种技术利用计算机控制正、负电流源，用以改变一个电容器上的电压;在光栅扫描期间，用这个电压调制电子束的宽度。正如其中所描述的，电容器上所产生的电压的斜度由控制恒流源的计算机的输出所决定。因此，这项技术包括利用一对数控电流源和一个在电容器上产生上升和下降的线性电压坡面以形成菱形电子束图案的开关。很遗憾，斜坡长度，即，电压达到特定值所需要的时间，不是电流的线性函数。具体地说：

i＝C（dv/dt）

其中，i＝电Pm值，C＝电容值，dv/dt＝电压随时间的变化率。因此，电流加倍，导致斜度长度减半。使用Adelman等叙述的方法时，在低电流电平情况下，斜坡长度（斜率）的精确控制变得非常困难。用电流对斜坡顶部精确地箝位也是非常困难的;此处，电流的变化可能超过两个数量级。

因此，需要这样一种线性的电子束调制方法：它不依靠可变幅度很大的电流源;它包含用于广义菱形图案，例如除了菱形之外还有梯形图案的装置，以便在平滑显示中增加灵活性。另外，还希望这种用于平滑显示数字波形的方法和设备不会因为大量存贮器的费用而过份昂贵。

本发明提供一种在光栅扫描显示器中平滑重现数字波形的改进的方法和设备。利用大量数字信号确定每次扫描的梯形电子束图案;这种图案足以代表沿扫描线被取样波形的幅度。这种数字信号（在最佳实施例中是6字节数据）确定上升和下降坡面的长度以及每个坡面的起点。

用上一条扫描线的数据信号值以及下一条扫描线的取样数据值来计算当前扫描线的数据信号。在帧消隐期间，把对应一帧光栅扫描线的全部数字信号存入随机存取存储器（RAM）;在写这些数字信号期间，即，他帧消隐期间，使这些数字信号通过一个上卷计数器，用这个办法提供光栅扫描线在RAM中的地址。在每条光栅扫描线消隐期间，上卷计数器递增地增加光栅扫描线地址，用以设置每条扫描线的数字信号。随着这些数字信号，电子束的宽度增加或减小，从而形成一个梯形电子束图案。用直接控制影响亮度和光点大小，从而影响可感光点大小的束电流的方法来控制电子束尺寸。

在帧消隐期间，上卷计数器只传递它从处理器接收到的光栅扫描线地址;处理器产生用以形成梯形电子束图案的数据信号。开机后首先需要把多个帧消隐间隔填入RAM。此后，只有一部分光栅扫描线被更新和需要存入RAM。每次更新所定下的最后一个地址被存入上卷计数器中，并被用来作为这个显示周期内递增光栅扫描线的起点。通过启动贮存在光栅扫描线地址存贮器中的被修正的光栅扫描线，在被更新的光栅扫描线以前的地址上设置一个地址增量来完成显示器中波形的上卷。

在每条光栅扫描线的消隐期间，用于启动梯形图案的上升和下降坡面的数字信号被锁存在延迟电路中。同样，在这个期间，用于确定上升和下降坡面长度的数字信号被锁存在坡面电路中。在经过由延迟电路控制的光栅扫描延迟之后，借助延迟电路输出信号，把可换向的电流源的电流转换到上升坡面电路;上升坡面电路的输出信号被送到复合输出电路。类似的过程也发生在下降坡面。复合输出电路把两个信号中的较小者当作输出信号。

每个坡面电路有一与多个电容器并联连接的锁存器。这些电容器的一端被连在一起与可换向的电流源相接。当电流源随着延迟电路输出信号把电流接入电容器时，一个线性坡面信号被建立，其斜率决定于与其连接的锁存器所选择的电容器。

图1是一个医用监视器和显示器的总方框图，结合了本发明的波形存储器和发生器电路。

图2是表示半个梯形电子束图案的边界的图，此图案由波形存储器和发生器电路产生。

图3表示由梯形电子束图案构成的光滑波形，这些图案沿大量相邻光栅扫描线排列。

图4是本发明电路的存储器模块部分的方框图。

图5是本发明电路的波形发生器部分的详细方框图。

图6是本发明的显示控制器的第一部分的方框图。

图7A-7C分别是本发明显示控制器部分的存储器模块启动部分、地址计数器部分和时钟部分的方框图。

图8是表示用于本发明电路中的各种控制信号的相对时间的定时图。

图9A和9B是图5的波形发生器模块部分的斜坡电路的更详细的方框图。

参考图1，公开了一种利用本发明的医用监视器的方框图，总的用100标明。监视器可用于测量几项病人参数，例如心电图、脉膊、血压和体温。例如，在测量心电图时，必须显示心电图波形。在监视器的一个实施例中，通过心电图电路102测量心电图，并把它数字化;所得数据经过链路104，串联传输到前端中央处理单元（CPU）106。脉膊、血压和体温等参数也被送到CPU106，它在把所有参数数据送到主中央处理单元108之前，完成各种内务处理功能。在最佳实施例中，CPU106是一台Intel8031微处理机，而CPU108是一台Intel80188微处理机。心电图电路102可以是任一种普通装置，其中，用多电极系统，例如三电极或五电极系统测量心电图;结果的模拟信号按普通方法数字化。

图1示出显示控制器电路110以及与它连接的三个波形存储器和发生器模块112、114和116。模块112、114、116通过总线118与CPU108的数据和地址总线117连接;它们在显示控制器110的控制下从CPU108接收数据。模块112、116和116的输出信号经过加法电路120、灰度校正电路126及视频放大器电路128，被送到阴极射线管（CRT）130的栅极。垂直偏转电路132，水平偏转电路134和高压回扫电路136，按照来自控制器110的控制信号，为阴极射线管（CRT）提供光栅和阳极高压电源扫描信号。这些信号与阴极射线管（CRT）配合，产生显示波形;每个波形存储器和发生器模块112、114或116对应一种波形。加法电路120、灰度校正电路126和视频放大电路128以及偏转电路132、134和回扫电路136，都是普通设备，在技术方面都是众所周知的。虽然只示出三个模块112、114和116，但是可以使用从一个至五个或更多个的合理个数的模块，这取决于显示参数的时间分配及大规模集成电路的能力。

在最佳实施例中，在单个显示帧中有720条实际光栅扫描线，每秒钟显示56帧。每帧只有512条扫描线被用于显示波形数据。剩余的空间被用显示字母数字字符等。光栅扫描线垂直方向的起点在萤光屏的底部，而其终点在顶部。使用大规模集成电路6545显示控制器芯片（例如由Synetek或Rockwell制造的），这种显示控制器产生43.008KHz的快扫描信号和56Hz慢扫描信号，它们被用以产生偏转电路和模块112、114及116所使用的垂直的和水平的消隐信号和同步信号。

借助15MHz时钟把每条光栅扫描线进一步分成256个象素。采用转换电容器模拟技术，可提供直到4096个象素的附加分辨率，在下文中将对此做更详细的描述。如果仅仅用每条扫描线上被选定的均匀发光的象素来构成波形的话，那末，对于以上所述的光栅扫描线和象素的数量，波形将具有不能接受的锯齿状的外观。然而，采用沿着每条光栅扫描线，线性地改变波形与扫描线相交处的电子束的亮度，能够达到波形平滑的目的。在HP公司的美国专利第4，212，009中，所公开的线性方法采用菱形亮度图案，其形状由波形与至少三条相邻平行轨迹，例如，至少三条相邻的光栅扫描线相交处的点的幅度来控制。在本发明中，虽然菱形图案也可采用，然而，我们宁可采用梯形图案。

用于形成图形平滑技术的梯形电子束图案包括两个方面。一个方面是硬件，更具体地说是模块112、114、116;下文中，结合图3，4，5描述，将提供这些模块的更详细的叙述。另一个方面是由CPU108处理的由心电图电路102提供的波形的原始取样数据。

一般说来，沿着每条光栅扫描线要建立大量取样波形点。每个取样点的幅度正比于从X轴测得的Y象素位置。X光栅扫描线正比于离开Y轴的距离。为了确定沿特定扫描线的波形的梯形电子束图案，引进一个光栅扫描线描述符。参考图2，光栅扫描线描述符由5个16位字构成：选定的光栅扫描线的取样值的Y坐标;从X轴测得的梯形的顶部202象素地址，称为顶部阴影;从X轴测得的梯形线段的顶部204的象素地址，称为顶部线;从X轴测得的梯形线段的底部206的象素地址，称为底部线;以及从X轴测得的梯形的底部208的象素地址，称为底部阴影。某条光栅扫描线选定样值Y是这样取得的：从电路102沿这条光栅扫描线测得的大量样值中选择与上一条扫描线的全部样值的平均值具有最大偏差的样值，此样值即为Y。

为了使计算新的描述符所需的时间减至最小，我们利用最近的前描述符和最新的平均样值来计算一个新的描述符。其计算法仅仅采用简单的幅度比较，加法和减法。研究了三种算法，在最后所取得的计算波形中部具有或多或少的不对称性。为达到完全的对称性（当可能的时候），将需要更复杂的算法和处理更多附加的过程数据。显然，这种附加的数据处理将导致不合理的利用有利的数据处理时间，这些时间本来是给予在病人监视器中利用计算机执行其他必要的任务的。所选择的算法是下述的最后的一种，称为重叠的水平非对称法。这种拐点两边的水平非对称性是轻微的，所产生的显示与电子束直接显示几乎没有差别。

给定一条新的光栅扫描线（从中可求得一个标志符），首先计算波形偏离先前光栅扫描线的局部斜率：

斜率＝（Y（X）-Y（X-1））/△X（△X＝1）其中X表示当前选定的样值或光栅线段描述符;（X-1）表示先前数据样值或描述符。依靠这一斜率，利用以下表示的算法中的三种函数中的一种，完成先前的光栅线段描述符，并启动当前的描述符。在计算了这些描述符之后，先前描述符被变换格式并输出到波形显示硬件;把当前描述符移进先前描述符的区域，为下一次取样做准备。

A.非重叠的、水平非对称的

对于正的斜率：

顶部阴影（X-1）＝MAX（顶部阴影（X-1），原始数据（X））

顶部阴影（X）＝MAX（（原始数据（X）+1），顶部线（X-1））

顶部线（X）＝原始数据（X）

底部线（X）＝MIX（原始数据（X），（顶部线（X-1）+1））

底部阴影（X）＝底部线（X-1）

对于负的斜率：

顶部阴影（X）＝顶部线（X-1）

顶部线（X）＝MAX（原始数据（X），（底部线（X-1）-1））

底部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝MIN（（原始数据（X）-1），底部线（X-1））

底部阴影（X-1）＝MIN（底部线（X-1），原始数据（X））

当斜率等于零时：

顶部阴影（X）＝MAX（顶部线（X-1），（原始数据（X）+1））

顶部线（X）＝原始数据（X）

底部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝MIN（底部线（X-1），（原始数据（X）-1）

B.垂直非对称的：

对于正斜率：

顶部阴影（X-1）＝MAX（原始数据（X），顶部阴影（X-1））

顶部线（X-1）＝MAX（顶部线（X-1），（原始数据（X）-1））

顶部阴影（X）＝MAX（（原始数据（X）+1），顶部线（X-1））

顶部线（X）＝原始数据（X）

底部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝底部线（X-1）

对于负斜率：

顶部阴影（X）＝顶部线（X-1）

顶部线（X）＝MAX（原始数据（X），（底部线（X-1）-1））

底部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝MIN（（原始数据（X）-1），底部线（X-1））

底部阴影（X-1）＝MIN（底部阴影（X-1），原始数据（X））

当斜率等于零时：

顶部阴影（X）＝MAX（（原始数据（X）+1），顶部线（X-1））

顶部线（X）＝原始数据（X）

底部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝MIN（底部线（X-1），（原始数据（X）-1））

C.重叠的，水平非对称的：

对于正斜率：

顶部阴影（X-1）＝MAX（顶部阴影（X-1），原始数据（X））

顶部阴影（X）＝MAX（（原始数据（X）+1），顶部线（X-1））

顶部线（X）＝原始数据（X）

底部线（X）＝MAX（（原始数据（X-1）+1），原始数据（X））

底部阴影（X）＝底部线（X-1）

对于负斜率：

顶部阴影（X）＝顶部线（X-1）

顶部线（X）＝MAX（（原始数据（X-1）-1），原始数据（X））

底部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝MIN（（原始数据（X）-1），底部线（X-1））

底部阴影（X-1）＝MIN（底部阴影（X-1），原始数据（X））

当斜率等于零时：

顶部阴影（X）＝MAX（顶部线（X-1），（原始数据（X）+1））

顶部线（X）＝原始数据（X）

顶部线（X）＝原始数据（X）

底部阴影（X）＝MIN（底部线（X-1），（原始数据（X）-1））

在上述每一种算法（A.B或C）中，表达式MAX（A，B）表示选择具有最大象素地址的量;MIN（A，B）表示选择具有最小象素地址的量。原始数据（X）这一项表示沿光栅扫描线X选定的样值的Y座标值。

每条光栅扫描线的梯形电子束图案是从描述符求出的，它由需要6个字节的4个数据点组成：梯形亮度上升坡面的起始位置（底部阴影（X）208）;亮度上升坡面的长度（底部线（X）206一底部阴影（X）208）;亮度下降坡面的起始位置（顶部线（X）204）以及亮度下降坡面的长度（顶部阴影（X）202一顶部线（X）204）。起始位置是12位数，每个数占两个字节;坡面长度是8位数，每个数占一个字节。

上述6个字节是实际传输到波形存储器和发生器模块112、114、116的数据，用于形成由电路102测得的梯形光栅扫描线段。波形虽然最好选择算法C，但是可以从以上给出的A.B.C算法操作中的任一种得到这些数据。下面将要介绍的硬件设备并不具体地依赖所选择的算法;对于上述所有三种算法或者对于其他可能的算法，这些硬件都能同样好地工作。必须注意，对于一条给定的光栅扫描线，以上算法不能完善其顶部-阴影值，除非提供下一条扫描线的数据。因此，总是在CPU108正处理的那条扫描线之后的一条扫描线上的数据传输到模块112、114、116。

从光栅线段描述符转换成适合于传送到显示硬件的形式，并不象想象的那样直接。问题在于，仅仅确定了亮度斜坡的起点和长度，而斜坡的端点相应地确定了。然而，坡面的长度是根据降低的分辨率和量程确定的;同时，由于实际电路的有限上升时间，又存在一个最小坡面长度。必须斟酌这两个因素。最重要的是把坡面的最高亮度部分放在沿扫描线的正确位置上。如果定位（即长度）正确的话，那未，坡面的低亮度部分渐渐减弱，致使眼睛不能识别。小的误差当然是允许的，然而，高亮度端点的位置误差是非常显眼的。因此，从所要求的坡面顶部位置减去坡面底部的实际长度（考虑以上因素做了修正），以便产生坡面起始位置，再将它传到硬件部分。

图3描述由偶数302至316的相邻的梯形电子束图案形成的波形300。

现在，参数图4和图5，在显示的各帧之间的水平回扫周期期间，CPU108装入一帧待显示的波形数据。对于512条扫描线中的每一条，把六个字节的数据写入波形存储器和发生器模块112、114、116;通过这些操作来完成以上装入任务。CPU108必须把单独的一帧波形数据写入每个模块。图4和图5表示这些模块之一。

在监视器接通电源的最初期间，在任何一个帧消隐期间，CPU108通过写入部分光栅扫描线，开始存入一帧数据。此后，在后来的帧消隐期间的任何时刻，都只有一部分光栅扫描线被修正。

在图4中，一个九位上卷计数据器402直接与CPU108的地址线A₃至A₁₁相接。上卷计数器依次提供一个九位地址，以供每次从512块8字节数据块中选择一块，经由总线403，达到由两个2K×8位的部件6116（美国无线电公司（RCA）制造）组成的随机存取存储器404，由CPU提供的三根独立的地址线DA0-DA2，经过显示控制器110，由总线406连到随机存取存储器404以及译码器410。在最佳实施例中，上卷计数器由74HCl93组成，而译码器是一个74HCT138部件。

在水平消隐周期期间，显示控制器电路选用模块112、114、116中的一块。CPU108提供12位地址（其中的前三个地址选用8位字节），通过上卷计数器402和显示控制器110，把对应新修正的扫描线的梯形图案波形数据写入随机存取存储器（RAM）404。在这期间，通过CPU108给RAM404提供一个/DWR信号。

在水平消隐之后，每次垂直扫描开始之前，上卷计数器从水平消隐期间由CPU108写在那里的最后一个地址开始，把9位光栅扫描线地址，送到RAM404。随着控制器110提供的上卷时钟信号，按每次光栅扫描，递增上卷计数。同由计数器402提供的9位地址一起，显示控制器110提供6个3位增量地址，经由总线406，到达RAM404。9位增大有效上卷地址位数，选择存储光栅扫描线，而3位最小有效地址位数，DA0-DA2，选择描述梯形图案的6字节数据，通过数字总线420，把每个字节的数据传输到图5中表示的各种锁存器中。借助由译码器410产生的选通信号STB0-STB7，把按时序传输的数据字节，贮存到适当的锁存器中。在先于扫描有效部分5微秒的期间，瞬时地产生选通信号。

应该明白，不是所有RAM中的数据都必须被重写，因为其中的大部分从这帧到那帧是相同的，除了必须穿过显示器移动的帧之外;通常，新数据从RAM的这端或那端写入（虽然这不是必要的）。在可移动的图形显示的情况下，波形从右向左移动。如果假定，在最初接通电源之后，数据按从0到511的地址顺序被存入RAM，使得RAM的511单元出现在显示器的右边，并装有被修改的数据，而RAM的0单元装有最早的数据，那未，除非改变上卷计数器的指示，否则波形将维持不动。见下面的第一行：

1）0，1，2，……509，510，511

2）2，3，4，……511，0，1

因为新的数据从右边写入，所以在帧消隐期间，用记入上卷计数器的上一个地址1，把两帧新数据写入RAM的最早的单元0和1。见第二行。上卷计数器将用地址1开始下一帧的显示，并通过把1变成2来缩减存储量。

用这种方法，在每次帧消隐期间，只有一部分光栅扫描线被修改;并且，利用上卷计数器，使波形移过显示器。每次修改的扫描线越多，波形移动得越快。在最佳实施例中，这个速度从6.25mm/秒（每隔一个帧消隐间隔，修改一条扫描线）变化到50mm/秒（每次帧消隐间隔，修改4条扫描线）。

在用上述方法卷动波形时，以下这点是重要的：被修正的光栅扫描线都编了号数，该号数与装在上卷计数器中的最后地址是顺序连续的。

现在参考图5，根据/STB0和/STB1，12位起始单元（底部阴影208）被存进8位计数器502和4位触发器504。一个8位上升坡面长度数据字（底部线206减去底部阴影208），通过/STB2，被锁存到触发器电路506中。同样的，一个12位起始单元（下降坡面的顶部线204）通过/STB3和/STB4被存入8位计数器508和4位触发器510;而8位下降坡面长度（顶部阴影202减去顶部线204），通过/STB5被锁存到8位寄存器512中。

触发电路504的Q输出被连接到4位延迟电路505;后者由把Q输出连接到4个并联电容器的4个收集极开路反相器组成。这些电容器的另一端彼此连接，提供一个单独的输出端，这个输出端在接点520处通过集电极开路反相器503，与计数器502的输出端连接。接点520通过串联电阻521和可变电阻器523与正5伏电源连接，并被接到施密特触发电路522的反相输入端;后者随后与施密特触发电路524相接;在电路524，来自电路502和电路505的复合信号被连接到D型触发器526的时钟输入端;电路526的Q输出是“或非”门528的一个输入端。“或非”门528的输出端经由集电极开路反相器530连接到接点532。接点532通过晶体管534的集电极一发射极和串联电阻536及538，与12伏电源连接。晶体管534的基极通过电阻537与正5伏电源连接，并通过电容器539接地。

8位触发器电路506的Q输出与8位计时电路507并联连接;后者由8个并联电容器及各自的开关组成。电路506的Q输出各自通过开关与8个电容器的一个电极连接，而这些电容器的另一个电极彼此连接，构成一个单独的输出端540，它也被连接到晶体管534的集电极上。

触发电路510的Q输出被连接到4位延迟电路511;后者由4个集电极开路反相器组成，这些反相器的Q输出与四个并联电容器相接。电容器的另一端彼此相接，构成一个单独的输出端;此输出端在接点544处通过集电极开路反相器509，与计数电路508的输出端连接。接点544通过串联电阻545和可变电阻器547与正5伏电源连接，并与施密特触发电路546的反相输入端连接;电路546的输出端与施密特触发电路548的输入端连接;来自电路508和电路511的复合信号，从电路548处被耦合到D型触发电路550的时钟输入端。

触发电路550的Q输出通过并联的电阻器552和电容器554，连接到晶体管556的基极;并通过电阻558连接负5伏电源。晶体管556的集电极接正5伏电源。晶体管556的发射极和晶体管560的发射极相连，然后通过串联电阻562和564连接到正5伏电源。电阻器564是可变的。晶体管560的基极接地，而其集电极与晶体管566的集电极相连;后者的发射极接正5伏电源，而其基极通过电阻器568接正5伏电源，并通电阻器569与电容器570的串联电路接频率同步器（FSYNC）。

8位触发电路512的Q输出与8位斜坡电路513并联相接，后者由并联的8个电容器和各自的开关组成。这些Q输出通过这些开关与8个电容器的一端连接;而电容器的另一端彼此联接，构成一个单独的输出端574，与晶体管560和566的集电极连接。

图5的电路还包含一个输出电路，此输出电路包括发射极和集电极分别连接的晶体管578和580。该集电极接负5伏电源，并通过电容器582接地。这两个晶体管的发射极通过电阻器584接正12伏电源，并通过电阻器586接输出晶体管588的基极。晶体管588的发射极通过电阻器590提供波形存储器和发生器模块的输出信号;此信号在图1中的加法电路中与所有其他模块的输出信号复合。

应该指出，在最佳实施例中，集电极开路反相器503以及电路505、530、509、511中的那些集电极开路反相器都是74LSO5器件。

如前所述，当阴极射线管电子束消隐时，即在图8中的频率同步信号的正值期间，计数器502和508，4位触发电路504和510，8位寄存器506和512都寄存来自RAM404的数据。当阴极射线管电子束开始从萤光屏的底部向顶部扫描的时候，一个15MHz时钟（图8中的WCLK）在8位下记数器502和508的时钟输入端被启开。从15MHz时钟被开启的时间开始，这些计数器提供一个大约在64至16320毫微秒之间具有64毫微秒分辨率的数字化可编程序延迟。4位延迟电路504和510，每一个利用一个二进制电容器开关顺序，分别与电阻器对521和523，545和547及正5伏电源配合，提供16个不同的延迟时间，具有4毫微秒的分辨率。有关的电阻器对与由存储在有关的触发器中的数据选定的并联电容器的电容量配合，提供一个可调RC时间常数，用于触发有关的施密特触发电路。把计数器和延迟电路连接在一起的组合电路502、504、508及510，提供64至16384毫微秒的精确的延迟时间，加上不重要的、固定的，具有4毫微秒分辨率的传输延迟时间。完成由计数器502产生的可编程序延迟时间的近似（延迟最大有效8位）之后，计数器502的输出端变为“0”状态。反相器503的输出端进入它的集电极开路状态，使节点520上的电压以某一速率上升，此速率决定于电路505所表现的总电容和电阻器521及523提供的电阻值。施密特触发电路522提供规则的和稳定的电压阈值，因而给出低的抖动延迟。在本人的尚待批准的专利申请“动态可变线性电路”中（作为参考，特意在此宣布）提供了涉及延迟电路组合504、505及510、511工作的更多的细节。

在电路505和511的数控时间延迟线的末端，分别设置触发器526和550。触发器526上提供有一个由12伏电源、电阻器对536和538以及晶体管534组成的恒流源，使电流流向坡面电路507;后者在频率同步信号（FSYNC）的正值部分期间，使它的电容器放电至零电压。计时电路由八个二进制串联电容器组成，提供大约40至6400微微法拉（pf）的总容量的数字选择，每级约25pf。这些电容器是否被选用，随寄存在触发器506中的数据而定;这样，就为晶体管578的基极提供一种数控的上升坡面信号。由于恒流源向电路507的电容器组充电，所以晶体管578的基极电压从零线性上升，直至达到由二极管592提供的正5伏箝位电压。在垂直扫描结束时将触发器526“清零”;所谓“清零”是在锁存下一帧数据期间，通过集电极开路反相器530把恒流源转接到地线。

同样地，触发器550上提供有一个由负5伏电源和由晶体管556，560，566组成的晶体管电路装置构成的恒流源，使电流流向坡面电路513。按照储存在触发器512的数据，电路515为晶体管580的基极提供一个数控线性下降坡面信号。下降坡面信号从正5伏开始，倾斜下降到二极管594的对地箝位电压。在垂直扫描结束时，通过频率同步信号（FSYNC）将触发器505“清零”。

上升的和下降的坡面信号由晶体管电路578及580组合和隔离，此电路输出一个相当于两个输入信号中最小者的输出信号。最后的输出信号是跨接在电阻器590两端的，与频率同步信号（FSYNC）同步的梯形脉冲。在每条新的垂直扫描线之前，将来自RAM404的波形参数存入计数器和触发器，用于设置上升和下降坡面的起点以及每种坡面的斜率。所有波形存储器和发生器模块（每种波形一个模块）的输出信号，在被加到视频放大器以推动阴极射线管之前，都经过混合和灰度校正。

应该明白，通过适当调整下降坡面信号的开始时间，可以这样设计下降坡面，使它正好在上升坡面的末端开始，以形成菱形电子束图案，代替梯形图案。因此，当在整个应用范围使用“梯形的”这个术语时，它包含了菱形图案。

图6是一个显示控制器电路，总的由600标明，它从6545显示控制器芯片中取得频率同步（FSYNC）和扫描同步（SSYNC）信号，并产生上卷计数时钟信号（SCLCNT）和水平消隐信号HBLANK和/HBLANK。

扫描同步信号（SSYNC）被耦合到反相器602，602的输出端经由电阻器604，接到反相器606。反向器606的输出端是D形触发器608的时钟输入端（C）;608的D输入端（D）被接到正5伏电源。608的置位输入端（SET）接地。608的Q输出端接到“与非”门610的一个输入端;610的另一个输入端接频率同步信号（FSYNC）。

“与非”门610的输出作为译码器620的时钟输入，并作为四输入“与非”门622的一个输入。“与非”门622的另外三个输入来自译码器620的Q2，Q5，Q6输出。“与非”门610的输出以及来自译码器620的信号Q5、Q6、Q10被输入到四输入“与非”门624。“与非”门622的输出是D型触发器630的时钟输入。630的D输入端（D）接正5伏电压，而置位输入端（SET）接地。“与非”门624为D型触发器608和630提供“清零”信号。D型触发器630的Q输出以及频率同步信号（FSYNC）连接到“与非”门632，后者的输出是上卷时钟信号（SCLCNT）。

D型触发器630的Q输出还连接到D型触发器634的D输入端和“清零”输入端（CLR）。频率同步信号（FSYNC）接到D型触发器634的时钟输入端;634的Q输出是水平消隐信号/HBLANK，/Q输出是水平消隐信号HBLANK。

总的用650表示的电路部分由16个串联分频器组成的计数器625和654构成，它的输入信号是频率同步信号（FSYNC）。反相器656的输出端产生一个CPU108所需要的448Hz的INTI信号。

图7A至图7C更详细地表示显示控制器电路部分，它用于产生直接地址信号（DA0-DA2），数据选通信号（/DSTB），写入时钟信号（WCLK），清零信号（CLR），模块选择和允许信号，/SCLOAD和MEMEN信号，后者由图7A中的普通译码电路702随水平消隐信号（/HBLANK）和CPU108的地址线A12、A13的信号而产生。

现在参考图7B，来自CPU108的地址线A0至A2以及水平消隐信号（/HBLANK）作为输入接到上升和下降计数器704，频率同步信号（FSYNC）作为时钟信号接到D型触发器706;水平消隐信号（/HBLANK）接到706的D输入端。来自计数器704的输出信号DA2给D型触发器706提供一个清零信号。D型触发器706的Q输出为D型触发器710提供一个清零信号;触发器710的时钟输入接到一个7.5MHz振荡器。触发器710的/Q输出连接到自己的D输入端。触发器710的Q输出被接到计数器704的上升计数时钟端和D型触发器712的清零端。计数器704的Q0信号为触发器712提供时钟信号。触发器712的D输入端接正5伏电压，而/Q输入端提供/DSTB信号。

频率同步信号（FSYNC）和正5伏电压被提供给“与非”门720的输入端;720的输出端通过电容器722连接到“与非”门724的一个输入端。“与非”门724的另一个输入端接水平消隐信号（HBLANK）。“与非”门724的输出端接到计数器704的主置“0”端。“与非”门720的输出还通过电容器722由电阻器726接正5伏电源，和由电阻器728接地。

图7B的电路为图5的计数器和触发器提供顺序寄存控制信号。在频率同步信号（FSYNC）的前沿，由“与非”门724产生的短的复位脉冲使4位计数器704清零。同时，触发器706的Q输出变成高电平启动触发器710，将7.5MHz时钟频率二分频，并把3.7MHz的时钟频率提供给计数器704。当704从在水平消隐信号/HBLANK的前沿寄存在地址线A0-A2上的信号所提供的起点开始向上计数时，计数器704产生从触发器712的/Q输出端输出的/DSTB脉冲。在输出讯号DA0-DA2固定之后，/DSTB脉冲变为有效。每次从0记到5，就产生一个耦合到译码器710的选通脉冲/DSTB，允许对DA0-DA2译码，并对每个锁存器提供/STB0至/STB7的“清零”选通脉冲。

当计数器704计数到6时，触发器706为触发器710产生一个“清零”信号，以终止时钟信号以及对波形寄存器和发生器电路锁存器的寄存。

在频率同步信号（FSYNC）的起点，触发器706的/Q输出低以产生启动RAM404数据输出的数据输出启动信号（/DOE）。除了水平消隐期间（HBLANK），所有MEMEN信号都是有效的。这样，所有模块112、114、116上的随机存取存储器（RAM）同时被选用。

触发器706的/Q输出端接到“或非”门730的一个输入端。来自显示控制器芯片的户动信号（ENAB）和水平消隐信号（/HBLANK）接到“或非”门732的两个输入端。723的输出端接“或非”门730的另一个输入端。“与非”门730的输出信号是“清零”信号（/CLR）。

这个“清零”信号（/CLR）被接到触发器526和550的“清零”端。它使定时电路507和513中的电容器放电。它在任何消隐间隔期间，使下降坡面保持零电位，以便有效地消隐波形。“清零”信号（/CLR）在频率同步信号（FSYNC）的前沿处变成低电平;并且直至信号DA2的正边沿为止，一直保持低电平。这样，在产生选通信号去锁存地址502，504，506及510期间，“清零”信号（/CLR）将保持低电平。从/STB0开始一直到/STB5数据被装入为止，上升坡面一直保持复位状态，以便使所有电容放电。

图7C是产生写入时钟信号（WCLK）的显示控制器电路。频率同步信号（FSYNC）被耦合到D型触发器740，而一个2.5MHz的时钟为触发器740计时。740的Q输出接到触发器742的D输入，后者的时钟来自一个15MHz振荡器。触发器的/Q输出与15MHz振荡器一起通过“或非”门744，以产生写入时钟信号（WCLK）。

图9A是坡面电路507的更详细的方框图。它由下列元件组合而成：八个并联电容器902a至902h，八个晶体管904a至904h，八个串联电阻器906a至906h以及八个与正5伏电源连接的电阻器908a至908h。每一条并联支路从一个电容器（例如902a）的一个电极开始，接一个晶体管（例如904a）的集电极;该晶体管的发射极与其它晶体管904（b-h）的发射极彼此相接，并且接地。晶体管904a的基极通过串联电阻器906a接到电阻器908a的一端，然后接到电路506的Q输出端。电阻器908a的另一端接到正5伏电源。所有电容器902a-h的另一个电极彼此相接，并且接到晶体管534的集电极。

图9B的坡面电路513，除了不需要的如电路908a-h的电阻电路外，其它与电容器910a-h，晶体管912a-h以及串联电阻914a-h等均相同。

不管电路506或512，当上述恒流源转向为坡面电路的电容器组提供电流时，电压输出信号的斜率dv/dt由贮存在有关寄存器中的数字所选择的总电容量所决定。

Claims (12)

1、一种用于在阴极射线管上重现数字取样波形的装置，在这种阴极射线管中，用偏转电子束形成一帧帧具有平行扫描线的光栅，在相继的帧之间以及相继的扫描线之间有电子束消隐间隔；所述装置的特征在于包括：

-用于产生复杂数字信号的装置，这些数字信号规定了沿每条所述平行扫描线的梯形电子束图案，这种图案能反映出每种所述取样波形沿所述平行扫描线的幅度的特征；

-用于在至少一个帧消隐间隔期间贮存所述属于一帧平行扫描线的数字信号的装置；

-在扫描线消隐期间，使所述数字信号适用于每条扫描线的装置；

-对所述数字信号作出响应的装置，用于当所述电子束沿平行扫描时，线性地增加和减小所述电子束的宽度；所述电子束宽度增加和减小部分的起点和斜率，由所述数字信号描述。

2、权利要求1的装置，其特征在于，其中所述数字信号响应装置包含一个可换向电流源;一个数字式可编程坡面电路，它对第一批所述复杂数字信号作出响应，用于产生坡面控制信号，以便在所述电子束平行扫描线扫描时增加和减小所述电子束宽度;一个数字式可编程时间延迟电路，它对第二批所述复杂数字信号作出响应，用于产生起动所述斜坡控制信号的时间延迟信号。

3、权利要求2的装置，其特征在于，其中所述坡面电路由分开的上升和下降的坡面电路组成，每一种电路进一步包含：

-一个可换向的电流源;

-许多具有一个公共端点的并联的斜坡电容器，它们与所述可换向的电流源连接;

-一个选择电路，用于根据所说第一批复杂数字信号的第一部分，选择一定个数所述电容器，它与所述可换向电流源配合，产生所述相关的坡面信号;所述可换向电流源适合于根据所述时间延迟讯号转换流向所述多个电容器的电流，以控制信号。

4、权利要求3的装置，其特征在于，其中所述装置进一步包括：

-把所述上升坡面控制信号限制在予选的最大电压值的第一箝位电路;

-把所述下降坡面控制信号限制在予选的最小电压值的第二箝位电路。

5、权利要求3装置，其特征在于，其中所述第一延迟电路包括所述上升的和下降的坡面电路连接的分开的延迟电路，每一种延迟电路包括：

-与电压源连接的可用开关控制的电阻器电路;

-许多第一端点彼此连接的并联延迟电容器;

-用于随着所述第二批复杂数字信号的第一部分产生粗时间延迟信号的装置，用于实现所述开关可控制的电阻器电路与所述电容器的所述第一端点电气连接;

-一个选择电路，用于根据所述第二批复杂数字信号的第二部分，选择一定个数的所述电容器;所述电容器与所述可用开关控制的电阻器电路配合，产生一个RC输出信号;

-用于当所述RC输出信号达到予定电压值时提供所述时间延迟信号的装置。

6、权利要求5的装置，其特征在于，其中所述电路进一步包括一个与所述上升和下降坡面电路连接的组合输出电路，用于响应所述坡面控制信号中的较小者而提供一个输出信号。

7、权利要求1的装置，其特征在于，其中所述用于存贮所述数字信号的装置进一步包括：

-与所述数字信号产生装置连接的随机存取储存器（RAM）;在将所述数字信号写入RAM的期间，数字信号产生装置为所述数字信号提供光栅扫描线和数字信号地址;

其中所述用于使所述数字信号适合于每条光栅扫描线的装置进一步包括：

-连接在所述RAM与所述数字信号产生装置之间的上卷计数器，用于在将所述数字信号写入RAM期间通过所述光栅扫描线地址，并且在从所述RAM读取所述数字信号期间，用于顺序产生所述光栅扫描线地址;

-一种数字信号寻址装置，用于在从所述RAM读取所述数字信号期间，提供属于每条扫描线的所述数字信号的地址。

8、一种用于校平阴极射线管（CRT）上重现的数字取样波形的方法，在这种阴极射线管中，用偏转电子束形成一帧帧具有平行扫描线的光栅，在相继的帧之间及相继的扫描线之间有电子束消隐间隔;所述方法的特征在于进一步包括：

-产生大量数字信号，用于确定能够反映所述取样波形沿大量平行扫描线的每一条的幅度特征的梯形电子束图案;

-在至少一个帧消隐间隔期间，将属于一个帧的光栅扫描线的所述数字信号存入存贮装置中;

-在相关的扫描线消隐间隔期间，使数字信号适合于每条扫描线;

-在每条光栅扫描线期间，根据选定的那些属于这条扫描线的所述数字信号，线性地增加和减小电子束宽度;

-在每条光栅扫描线期间，根据选定的那些属于这条扫描线的所述数字信号，延迟所述上升和下降台阶的起点。

9、权利要求8的方法，其特征在于，其中所述贮存步骤包括：

-经由上卷计数器顺序地提供光栅扫描线地址;

-分别为每条扫描线提供数字信号地址。

10、权利要求9的方法，其特征在于，其中所述用于使所述数字信号于每条扫描线的方法包含：

-在存贮所述数字信号的步骤期间，从贮存在所述是上卷计数器中的最后一个地址中增加或减小所述上卷计数器的起点，以便从所述贮存设备中读取数字信号。

11、权利要求10的方法，其特征在于，其中所述方法进一步包括以下步骤：

-所述波形移过阴极射线管的，它包括以下步骤：

-在后一帧消隐间隔中，连续地修改至少一个贮存在所述贮存设备中的光栅扫描线;

-把所述经过修改的光栅扫描线存入光栅扫描线地址，这些地址从前面的光栅扫描线地址上按至少一个地址增量被置换。

12、权利要求11的方法，其特征在于，其中所述修改步骤包括：从每隔一帧修改一条扫描线至每帧修改6条扫描线。

Images