DE1084954B

DE1084954B - Method and circuit arrangement for displaying digitally calculated functions with the aid of a cathode ray oscilloscope

Info

Publication number: DE1084954B
Application number: DES61194A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Jens Piening
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-12-31
Filing date: 1958-12-31
Publication date: 1960-07-07

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Anzeige von digital errechneten Funktionen mit Hilfe eines Kathodenstrahl-Oszillographen Bei der Berechnung einer Funktion liefert ein Digitalrechner bekanntlich lediglich diskrete Punkte der Funktion, die je nach der Programmierung mehr oder weniger zahlreich sind, d. h., deren gegenseitige Ahstände längs der errechneten Funktion mehr oder weniger klein sind. Die Ausgabe desRechenergebnisses geschieht im allgemeinen dadurch, daß die diskret errechneten Funktionswerte in Form von Tabellen ausgedruckt werden.Method and circuit arrangement for displaying digitally calculated Functions using a cathode ray oscilloscope When calculating a As is well known, a digital computer delivers only discrete points of the function, which are more or less numerous depending on the programming, d. i.e. their mutual The distances along the calculated function are more or less small. The edition of the calculation result is generally done in that the discretely calculated Function values can be printed out in the form of tables.

Vielfach interessiert jedoch für eine Verwertung der errechneten Funktion nicht eine derart erstellte Tabelle, sondern für die weitere Auswertung soll die errechnete Funktion als geschlossene Kurve dargestellt werden. Die Übertragung der errechneten Werte in ein Kurvenblatt ist verhältnismäßig zeitraubend und mühsam. Darüber hinaus können bei der Übertragung Fehler entstehen, da diese Übertragung bisher von Hand geschehen mußte. In many cases, however, they are interested in utilizing the calculated Function not a table created in this way, but for further evaluation the calculated function should be displayed as a closed curve. The transfer the calculated values in a curve sheet is relatively time-consuming and laborious. In addition, errors can occur during the transmission, as this transmission previously had to be done by hand.

Eine Aufzeichnung der errechneten Funktion als geschlossene Kurve kann an sich unter Verwendung zweier Digital-Analog-Konverter geschehen, also von Schaltungseinheiten, die die nur in Form diskreter Punkte bekannte Funktion in der endgültigen Funktion entsprechende elektrische Werte überführen, die dann zur Ablenkung des Elektronenstrahls eines Oszillographen in zwei Dimensionen in an sich bekannter Weise verwendet werden. Ein Digital-Analog-Konverter ist eine verhältnismäßig komplizierte Schalteinheit. A recording of the calculated function as a closed curve can be done using two digital-to-analog converters, i.e. from Circuit units that perform the function known only in the form of discrete points in the final function transfer corresponding electrical values, which are then used to distract of the electron beam of an oscilloscope in two dimensions in per se known Way to be used. A digital-to-analog converter is a relatively complex one Switching unit.

Es ist ferner bekannt, zur Ausgabe von digital errechneten Werten eine Oszillographenröhre zu verwenden. Bei diesen Ausgabeanordnungen werden aber auf dem Oszillographenschirm die errechneten Werte in Form einer Tabelle niedergeschrieben, indem der Kathodenstrahl des Oszillographen unmittelbar zur Aufzeichnung von Ziffern gesteuert wird. Die auf dem Bildschirm entstehende unmittelbar ablesbare Tabelle wird im allgemeinen photographisch übernommen. It is also known to output digitally calculated values use an oscilloscope tube. However, in these output arrangements the calculated values are written down in the form of a table on the oscilloscope screen, by directing the cathode ray of the oscilloscope to record digits is controlled. The immediately readable table that appears on the screen is generally adopted photographically.

Eine unmittelbare Wiedergabe der errechneten Funktion ist bei dieser Anordnung nicht möglich, da auch in diesem Fall die errechneten Ziffernwerte erst umgesetzt werden müssen. Diese Ausgabe hat lediglich den Vorteil, daß sie mit sehr geringem Zeitaufwand auch die Erstellung von großen Tabellen ermöglicht.An immediate reproduction of the calculated function is available with this Arrangement is not possible, since in this case the calculated numerical values are also first must be implemented. The only advantage of this edition is that it comes with very also enables the creation of large tables in a short time.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Anzeige von digital errechneten Funktionen mit Hilfe eines Oszillographen, mit dem die Funktion auf dem Bildschirm des Oszillographen aufgezeichnet werden kann, bei dem aber kein Digital-Analog-Konverter notwendig ist. Mit dem Verfahren nach der Erfindung werden aber auch die diskret errechneten Punkte der Funktion unmittelbar auf dem Bildschirm aufgezeichnet, und zwar in einer derartigen Zuordnung, daß am Ende der Aufzeichnung die fertige Kurve auf dem Bildschirm des Oszillographen zu sehen ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Elektronenstrahl des zu verwendenden Oszillographen in einem vom Rechner unmittelbar synchronisierten Raster abgelenkt und der Elektronenstrahl abhängig von den errechneten Funktionswerten an den entsprechenden Stellen des Rasters hellgetastet wird. Die Helltastimpulse sind hierbei gegenüber den Synchronisierimpulsen zeitlich so gelegt, daß auf dem Leuchtschirm die gewünschte Kurve entsteht. Auf diese Weise entsteht also die errechnete Funktion als Kurve auf dem Schirm der Oszillographenröhre, ähnlich wie das Bild einer Fernsehübertragung. Die vom Rechner gelieferten digitalen Werte brauchen also nicht mehr in proportionale Spannungen oder Ströme umgewandelt zu werden, sondern es ist für jedes Wertepaar nur ein Helltastimpuls erforderlich, der gegenüber den Synchronisationsimpulsen proportional den aufzuzeichnenden Werten zeitlich verzögert ist. Diese Verzögerung kann der Digitalrechner bei geeigneter Programmierung selbst vornehmen, so daß keine Digital-Analog-Konverter nötig sind. Außerdem ist das benötigte Steuersignal sehr einfach, z. B. auf einem Trommelspeicher, zu speichern, so daß bei periodischem Abfragen dieses Speichers die Kurve beliebig lange repitierend bzw. beliebig oft aufgezeichnet werden kann. The invention relates to a method for displaying digital calculated functions with the help of an oscilloscope with which the function is based can be recorded on the oscilloscope screen, but with no digital-to-analog converter necessary is. With the method according to the invention, however, they also become discrete calculated points of the function are immediately recorded on the screen, and although in such an assignment that the finished curve at the end of the recording on the Screen of the oscilloscope can be seen. According to the invention, this is thereby achieved achieved that the electron beam of the oscilloscope to be used in one of the Computer deflected immediately synchronized grid and dependent on the electron beam highlighted by the calculated function values at the corresponding points on the grid will. The light pulse pulses here are temporal compared to the synchronization pulses placed in such a way that the desired curve is created on the fluorescent screen. In this way So the calculated function arises as a curve on the screen of the oscilloscope tube, similar to the picture of a television broadcast. The digital ones supplied by the computer Values no longer need to be converted into proportional voltages or currents only one light pulse is required for each value pair, which is proportional to the values to be recorded compared to the synchronization pulses is delayed in time. The digital computer can compensate for this delay if it is suitable Carry out programming yourself so that no digital-to-analog converters are required. In addition, the control signal required is very simple, e.g. B. on a drum storage, to save, so that with periodic interrogation of this memory the curve is arbitrary can be recorded repetitively for a long time or as often as required.

An Hand der Zeichnung wird im folgenden das Verfahren nach der Erfindung im einzelnen erläutert. The method according to the invention is described below with reference to the drawing explained in detail.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird der Elektronenstrahl mittels sägezahnförmiger, miteinander synchronisierter X- und Y-Ablenkspannungen in Form eines Rasters über den Bildschirm geführt. Während für die Horizontalablenkung der eingebaute Kippgenerator des Oszillographen verwendet werden kann, ist für die Vertikalablenkung ein gesonderter Kippgenerator erforderlich. Die Synchronisation der Kippgeneratoren erfolgt mit Taktimpulsen des Digitalrechners. Zum Aufzeichnen der Kurve muß außerdem der Elektronenstrahl in seiner Intensität gesteuert werden.As can be seen from Fig. 1, the electron beam is generated by means of sawtooth-shaped, synchronized X and Y deflection voltages in the form of a grid over guided the screen. While the built-in tilt generator for horizontal deflection of the oscilloscope is used for the Vertical deflection a separate tilt generator is required. The synchronization of the tilt generators takes place with clock pulses from the digital computer. To record the curve, you must also the electron beam can be controlled in its intensity.

Um die in Fig. 2 ausgezogene Kurve f darzustellen, muß der in Form eines Rasters über den Bildschirm gelenkte Elektronenstrahl an den entsprechenden Stellen hellgetastet werden, so daß die Punkte P auf dem Bildschirm sichtbar werden. To represent the solid curve f in FIG. 2, the must be in the form a grid across the screen directed electron beam to the appropriate Places are light-keyed so that the points P are visible on the screen.

Dazu sind also bei diesem einfachen Beispiel eines zehnspaltigen Rasters die in Fig. 3 aufgetragenen Signale erforderlich, nämlich die Helligkeitssignale (Zeile a), die Synchronisiersignale für die Spalten (Zeile b) und die Synchronisiersignale für das gesamte Raster (Zeile c). In addition, in this simple example, there are ten columns Raster the signals plotted in Fig. 3 required, namely the brightness signals (Row a), the synchronizing signals for the columns (row b) and the synchronizing signals for the entire grid (line c).

Aus dieser Darstellung nach Fig. 3 ist unmittelbar zu ersehen, daß die vom Rechner gelieferten digitalen Werte nicht in proportionale Spannungen oder Ströme umgewandelt zu werden brauchen, sondern daß für jedes Wertepaar nur ein Helltastimpuis erforderlich ist, der gegenüber den Synchronisationsimpulsen proportional den aufzuzeichnenden Werten zeitlich verzögert ist. Diese Verzögerung kann der Digitalrechner bei entsprechender Programmierung ohne weiteres selbst vornehmen, so daß keinerlei Digital-Analog-Konverter nötig sind. Der Rechner muß hierzu lediglich vor Ausgabe des Helltastimpulses den X-Wert des Ergebnisses der Spalte des Rasters zuordnen, dann kann innerhalb der entprechenden Spalte durch Abzählen so vieler Zeiteinheiten (Taktimpulse) wie der entsprechende Funktionswert (Y-Wert) bestimmt, der Helltastimpuls zur richtigen Zeit ausgegeben werden. Entsprechend der Geschwindigkeit, mit der der Rechner die Ergebnisse liefert und mit der das Raster geschrieben wird, können jedesmal, wenn der Elektronenstrahl das Raster überstreicht, einer, mehrere oder auch sämtliche der zu der Kurve gehörigen Punkte geschrieben werden. Bei genügend enggewähltem Raster kann eine Kurve aus sehr vielen Punkten zusammengesetzt werden, so daß auch bei diesem Verfahren eine sehr gute Auflösung der Funktionskurve erzielt wird. From this illustration according to FIG. 3 it can be seen immediately that the digital values supplied by the computer are not converted into proportional voltages or Currents need to be converted, but that only one light key pulse for each value pair is required, which is proportional to the synchronization pulses to be recorded Values is delayed. The digital computer can compensate for this delay with the appropriate Carry out programming yourself without further ado, so that no digital-to-analog converter whatsoever are necessary. The computer only has to do this before outputting the light key pulse Assign the X value of the result to the column of the grid, then within the corresponding column by counting as many time units (clock pulses) as the The corresponding function value (Y value) is determined, the light pulse to the correct one Time to be spent. According to the speed with which the computer processes the Delivers results and with which the grid is written, can every time the electron beam sweeps over the grid, one, several or all of them of the points belonging to the curve are written. With enough narrowly chosen Grid, a curve can be composed of very many points, so that too With this method, a very good resolution of the function curve is achieved.

Geht man so, wie zuletzt erläutert, bei der Aufzeichnung einer Funktion vor, dann ist eine Oszillographenröhre mit verhältnismäßig stark nachleuchtendem Schirm erforderlich. Das Verfahren nach der Erfindung kann jedoch auch mit einem normalen Oszillographen ohne nachleuchtende Röhre durchgeführt werden. In diesem Fall ist dann gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens die Kurve mehrere Male hintereinander zu schreiben. Sofern der Rechner nicht in der Lage ist, sämtliche Punkte mehrere Niale in der Sekunde auszugeben, ist in diesem Fall noch ein Zwischenspeicher zur Aufnahme der bereits ermittelten Werte vorzusehen, der dann mehrere Male in der Sekunde abgefragt werden kann. Wegen der einfachen Form des benötigten Signals (vgl. Fig.3) ist eine Aufzeichnung auf den im Rechner vorhandenen Trommelspeicher ohne weiteres möglich. Von einem Trommelspeicher kann das gespeicherte Signal auch besonders einfach repitierend abgefragt werden. If you proceed as explained last, when recording a function before, then an oscilloscope tube with a relatively strong afterglow Umbrella required. The method according to the invention can, however, also with a normal oscilloscope can be performed without a photoluminescent tube. In this According to a further development of the concept of the invention, the case is then a plurality of curves Write times in a row. If the computer is not able to do all Outputting points several nials per second is still a buffer in this case to record the values that have already been determined, which are then entered several times in the second can be queried. Because of the simple form of the signal needed (see Fig. 3) is a recording on the drum memory in the computer easily possible. The stored signal can also be sent from a drum memory can be queried repetitively in a particularly simple manner.

Verwendet man zu diesem Zweck beispielsweise eine Spur einer mit 50 Umdrehungen pro Sekunde rotierenden Trommel zur Aufzeichnung des Signals, so können bei einer Taktfrequenz von beispielsweise 200 kHz auf dieser Spur 4000 Bits gespeichert werden. Diese Information ließe sich im Raster z. B. auf vierzig Spalten mit je hundert möglichen Kurvenpunkten aufteilen. Für viele Zwecke dürfte die damit erzielbare Auflösung bereits ausreichend sein. Die Kurve könnte dann 50mal in der Sekunde geschrieben werden, so daß ein vollkommen flimmerfreies Bild entsteht.For example, if you use a track with a 50 for this purpose Revolutions per second rotating drum to record the signal, so can at a clock frequency of, for example, 200 kHz, 4000 bits are stored on this track will. This information could be in the grid z. B. on forty columns with each divide up to a hundred possible curve points. For many purposes it should be achievable Resolution will already be sufficient. The curve could then be written 50 times per second so that a completely flicker-free image is created.

Da ein Trommeispeicher normalerweise auch die Möglichkeit gibt, große Informationslängen in vielen Spuren ohne Unterbrechung nacheinander abzufragen, so kann bei Verwendung von zehn Spuren beispielsweise die Kurve fünfmal in der Sekunde geschrieben werden und das Raster kann in diesem Fall aus zweihundert Spalten mit je zweihundert möglichen Kurvenpunkten zusammengesetzt sein. Die Kurve hat in diesem Fall eine gute Auflösung bei noch erträglichem Flimmern. Für das richtige Einschreiben der Helltastimpulse braucht der Rechner jedes Wertepaar nur als Trommeladresse zu interpretieren und nach Auffinden der Adresse dort einen Impuls einzuschreiben. Nachdem alle Punkte errechnet und die entsprechenden Impulse in den Speicher eingeschrieben sind, kann die ermittelte Kurve beliebig oft niedergeschrieben werden, d. h. beliebig lange beobachtet werden. Die Synchronisationsimpulse sind in diesem Fall von den Taktspuren der Trommel abzuleiten. Since a drum store usually also gives the option of large Query length of information in many tracks one after the other without interruption, for example, if ten tracks are used, the curve can be five times per second and the grid in this case can be composed of two hundred columns be composed of two hundred possible curve points. The curve has in this one Case a good resolution with still bearable flicker. For the correct registered mail The computer only needs to add each pair of values to the light pulse as a drum address interpret and write a pulse there after finding the address. After all points have been calculated and the corresponding pulses are written into the memory are, the determined curve can be written down as often as required, i. H. any to be observed for a long time. In this case, the synchronization pulses are from the To derive clock tracks of the drum.

Der außerdem zusätzlich benötigte Kippgenerator für die Y-Ablenkung kann sehr einfach aus wenigen Transistoren aufgebaut werden, da er nur eine Ausgangsspannung von etwa 1 Vss zu liefert braucht. Die Spannung reicht für die volle Vertikalauslenkung eines normalen Oszillographen aus. Hierbei ist es zweckmäßig, diesen zusätzlichen Kippgenerator in den Digitalrechner mit einzubauen. The additionally required tilt generator for the Y deflection can be built very easily from a few transistors, since it only has one output voltage needs of about 1 Vss to deliver. The tension is sufficient for the full vertical deflection of a normal oscilloscope. It is advisable to use this additional Install the tilt generator in the digital computer.

Bei der Erläuterung der Erfindung wurde über den konstruktiven Aufbau des Oszillographen im einzelnen nichts ausgeführt. Dies ist deshalb überflüssig, da für das Verfahren nach der Erfindung die verschiedensten Oszillographentypen, z. B. auch mit Fernsehbildröhre, unmittelbar verwendet werden können. In jedem Fall kann eine Funktion mit Hilfe von digital vorliegenden diskreten Werten so niedergeschrieben werden, daß sie auch als Kurve unmittelbar abgelesen werden kann, wobei, wie zuletzt erläutert wurde, die Kurve beliebig lange auf dem Bildschirm aufgezeichnet werden kann, ohne daß hierzu eine Röhre mit stark nachleuchtendem Bildschirm Verwendung finden müßte. When explaining the invention, the structural design was discussed of the oscilloscope in detail nothing. This is therefore superfluous, since the most varied types of oscilloscopes for the method according to the invention, z. B. can also be used directly with a television picture tube. In any case a function can be written down with the help of digitally available discrete values that it can also be read off directly as a curve, where, as last has been explained, the curve can be recorded on the screen for any length of time can without using a tube with a strongly luminescent screen would have to find.

PATENTANSPRVC:RE: 1. Verfahren zur Anzeige von digital errechneten Funktionen mit Hilfe eines Kathodenstrahl-Oszillographen, auf dessen Bildschirm die Funktion unmittelbar aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl des Oszillographen in einem vom Rechner synchronisierten Raster abgelenkt wird und der Elektronenstrahl abhängig von den errechneten Funktionswerten an den entsprechenden Stellen des Rasters hellgetastet wird. PATENT APPRVC: RE: 1. Method for displaying digitally calculated Functions with the help of a cathode ray oscilloscope on its screen the function is recorded immediately, characterized in that the electron beam of the oscilloscope is deflected in a grid synchronized by the computer and the electron beam depending on the calculated function values at the corresponding Set the grid is lighted.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nachAnspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß abhängig von den Taktpulsen des Rechners synchronisierte Kippglieder vorgesehen sind, die den Elektronenstrahl eines Oszillographen in einem Raster über den Bildschirm führen, und daß Schaltmittel vorgesehen sind, von denen abhängig der Elektronenstrahl zwischen zwei Synchronisierimpulsen entsprechend den errechneten Funktionswerten hellgetastet wird. 2. Circuit arrangement for carrying out the method according to Claiml, characterized in that synchronized depending on the clock pulses of the computer Flip-flops are provided that the electron beam of an oscilloscope in one Guide grid across the screen, and that switching means are provided, of which depending on the electron beam between two synchronizing pulses according to the calculated function values is lighted.

Claims

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that a drum memory at the output of the calculating machines calculating the discrete function values is provided on to repeat the function at least the light pulse pulses are stored.

4. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that that at the output of the calculating machine calculating the function values, time delay elements, z. B. in the form of a counter are provided, which are to be used as a light key pulse Pulse in relation to a synchronization pulse in time corresponding to the calculated one Function value, e.g. B. by counting, delay.