DE1514030C3 - Helligkeitsregelung der Leuchtfleckspur bei einer Kathodenstrahlröhre - Google Patents

Description

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und welcher ein der Vektorlänge proportionales Aus- funktion mit steigendem Wert von Rk immer linearer, gangssignal erzeugt, und daß zum Spannungsvergleich Durch praktische Überlegungen, wie z. B. Kapazitätsein Differentialverstärker vorgesehen ist, an dessem einwirkungen auf die Ansprechzeit, Rauschschwierigersten Eingang die von der Geschwindigkeit des keiten, Verlustleistungsprobleme usw., wird jedoch Leuchtflecks abhängige Spannung angeschlossen ist 5 die Größe von Rk auf einen bestimmten Wert fest- und dessen Ausgang über einen ersten Verstärker mit gelegt. Durch Einschalten eines Verstärkers 37 in die dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre verbunden Rückkopplungsschleife kann der Widerstand Rk einen ist und an dessem zweiten Eingang ein Rückkopplungs- günstigen Wert erhalten, während gleichzeitig eine weg vom Kathodenwiderstand der Kathodenstrahl- hohe Eingangsimpedanz gegenüber einem Eingangsröhre über einen zweiten aus zwei zueinander korn- io signal auf der Eingangsleitung 21 des Summierers 25 plementären Transistor-Invertstufen bestehenden Ver- erreicht wird. Die Eingangsimpedanz wird also um stärker mit hohem Verstärkungsfaktor angeschlossen einen Faktor erhöht, der dem Verstärkungsfaktor des ist. Verstärkers K₂ proportional ist. Wenn man einen

Zu einer vorteilhaften Arbeitsweise dieser An- Verstärker mit höherem Verstärkungsfaktor als Verordnung trägt eine Ausgestaltung bei, nach der vom 15 stärker K₂ verwendet, wird die Eingangsimpedanz des Ausgang des Funktionsgenerators ein Signal abnehm- Summierers sehr groß. Dies wird durch die nachbar ist, welches aus dem größeren der Koordinaten- stehend genau erläuterte mathematische Ableitung änderungswerte des Vektors bezüglich seines Anfangs- der Übertragungsfunktion bestätigt,
und Endpunktes zuzüglich eines Drittels des kleineren Wenn die Verstärkungsfaktoren von K₁ und K₂ Koordinatenänderungswertes gebildet ist. 20 hoch genug sind, werden Schwankungen in dem Kenn-

Die erfindungsgemäße Anordnung weist den großen wert der Kathodenstrahlröhren ik = f(e_g) ausreichend Vorteil auf, daß der Rauschpegel der Anzeige viel kompensiert, und es ist keine Schaltungsjustage bei niedriger ist und der Frequenzgang der Anzeige- einem Wechsel der KStR nötig, abgesehen von der vorrichtung wesentlich günstiger liegt als bei den bisher anfänglichen Einstellung der Intensitätspegelsignale, bekannten Verfahren und Anordnungen. Besonders 25 Durch die Verwendung eines Signals, das der Gevorteilhaft ist, daß ein Nachabgleich der Schaltung schwindigkeit der Leuchtfleckspur proportional ist, nach einem Auswechseln der Kathodenstrahlröhre erhält man einen viel niedrigeren Rauschpegel und infolge Abweichungen in den Kenndaten nicht mehr einen genauer geformten Impuls mit schnelleren erforderlich ist. Anstiegs- und Abfallszeiten und geringerer Schaltungs-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei nun an 30 verzögerung als bei den bisher verwendeten Systemen.

Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt Nachstehend soll nun die mathematische Ableitung

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer An- der Übertragungsfunktion der erfindungsgemäßen

Ordnung zur Regelung der Helligkeit einer Leucht- Schaltungsanordnung im einzelnen erläutert werden,

fleckspur auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, Wenn die Spannung zwischen dem Gitter und der

F i g. 2 ein ausführlicheres Schaltbild der in F i g. 1 35 Kathode mit e_g, die dem Versärker K₂ zugeführte

in Blockform dargestellten Anordnung, Spannung mit e/, die Ausgangsspannung aus K₁ mit e_s

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Anzeigeanordnung und der Kathodenstrom der Kathodenstrahlröhre mit

mit einer Kathodenstrahlröhre, z* bezeichnet werden, läßt sich die Ableitung der

F i g. 4 verschiedene Spannungsverläufe zur Er- Übertragungsfunktion mathematisch durch die fol-

läuterung der Anordnung gemäß F i g. 3 und 40 genden Gleichungen darstellen:

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Leuchtfleckspur in Form verschiedener Vektoren. . μ e_g _ '* (^rv + -^*)

Wie aus den Zeichnungen und insbesondere F i g. 1 '* ⁼ _r , _R ° ^{eg =} ~ '

hervorgeht, wird ein Steuersignal in Form einer ^v m
Spannung, die die Länge eines anzuzeigenden Vektors 45

darstellt, von der Leitung 21 aus einem Summierer 25 _{wo μ} d_er Verstärkungsfaktor und r_v der innere Widerzugeführt, dessen Ausgang über den mit K₁ bezeich- _stan(i der Kathodenstrahlröhre ist.
neten Verstärker 27 an das Steuergitter 29 der Kathodenstrahlröhre (KStR) 30 angeschlossen ist. Die _e — _e$ _ i_kR_{k 5} (2)
allgemeinen Merkmale des Eingangssignals werden 5° _ '

nachstehend an Hand von F i g. 3 im einzelnen er- ^{ef = llc k} ' ' '

läutert. Die Kathode 31 der KStR 30 ist über den mit e_s = K₁ (e₍ — K₂e_f). (4)
Rk bezeichneten Widerstand 33 geerdet. Zwischen dem

Verbindungspunkt 35 im Kathodenkreis und dem Durch Einsetzen von (4) und (3) in (2) erhält man
Summierer 25 befindet sich ein mit K₂ bezeichneter 55

Rückkopplungsverstärker 37 mit seiner Ausgangs- ^eo — K₁ (^ei ~~ K₂Ii₀Rk) — hRk ■ (5)

leitung 39. Die an die Kathode 31 angeschlossene .

Rückkopplungsschleife tastet die Spannung an der W »n P) eingesetzt ergibt

Kathode der KStR ab und vergleicht sie mit dem . / -u R )

Steuersignal auf der Leitung 21, das dem Summierer 25 60 — — — = K₁ (a — k₂ikRk) — ikRk (6)

zugeführt wird. Mittels dieser Schaltungsanordnung f"

erhält man eine lineare Übertragungsfunktion, d. h. oder

ein lineares Verhältnis zwischen dem Kathodenstrom ;* . ^ ^ „ _ . _ „

und der Eingangsspannung e_{. Falls die Eingangsspan- '*O ^{+ Kk} + ^i^* + /<^Ä« ~ <"^Äi^ei

nung das Steuergitter der KStR direkt ohne Kathoden- 65 . ^

gegenkopplung steuert, ist die Übertragungsfunktion — = — , (7)

nicht linear. Durch die Kathodengegenkopplung ^{c< Γρ} _| L _j_ (K₁K, + 1) Rk

mittels des Widerstandes 33 wird die Übertragungs- Pf·

wenn (K₁K₂ +
Stärkungsfaktoren).

Iz. μ

Ik

ei (K₁K₂ -wenn K₁K₂ > 1, ergibt sich

Ik

et

K₂Rk

ϊΐ hohen Ver-

Die Übertragungsfunktion— ist also umgekehrt

proportional dem Produkt aus dem Verstärkungsfaktor von K₂ und dem Wert des Kathodenwiderstandes Rk.

F i g. 2 zeigt ein ausführlicheres Schaltbild der in F i g. 1 in Blockschaltung dargestellten Anordnung. Ein Signal wird der Eingangsklemme 41 zugeführt, und die am Widerstand 42 entstehende resultierende Spannung wird über die Leitung 21 der Basis 43 des Transistors 45 zugeleitet. Die der Basis 43 zugeführte Spannung macht den Transistor 45 leitend, der zusammen mit dem Transistor 47 und der zugeordneten Schaltung den Summierer 25 (F i g. 1) bildet. Wie noch im einzelnen erläutert wird, handelt es sich bei dem Summierer 25 praktisch um eine Spannungsvergleichsschaltung, die aus einem Differentialverstärker besteht. Der Transistor 51, der Widerstand 53, die Zener-Diode 55, der Kondensator 57 und der Widerstand 59 bilden eine Konstantstromquelle.

Beim Anlegen eines positiven Eingangssignals an die Basis 43 wird der Transistor 45 leitend, wodurch sein Kollektor 61 negativer wird; die resultierende Spannungsänderung auf Leitung 63 wird über die Zener-Diode 65 und den Nebenschlußkondensator 67 der Basis 69 des Transistors 71 zugeführt. Der Emitter des Transistors 71 ist mit der Basis des Transistors 73 verbunden. Das der Basis 69 des Transistors 71 zugeführte negative Signal schaltet den Transistor 71 ab. Der Emitter 80 des Transistors 81 ist mit dem Kollektor 75 des Transistors 73 verbunden, und der Emitter 74 des Transistors 73 ist über den Widerstand 76 und den regelbaren Widerstand 78 mit einer negativen Spannungsquelle verbunden. Der regelbare Widerstand 78 wird zu Beginn so eingestellt, daß der gewünschte Kontrast auf dem Schirm der KStR erreicht wird. Wenn der Transistor 71 in der beschriebenen Art und Weise abgeschaltet wird, wird der Kollektor 77 des Transistors 81 positiver, und dieser positive Impuls wird durch den Kondensator 83 dem Steuergitter 29 der Kathodenstrahlröhre 30 zugeführt und schaltet dadurch den Strahl ein. Der dadurch entstehende Kathodenstrom über dem Kathodenwiderstand 33 übet eine Gegenkopplung aus, da das am Verbindungspunkt 35 entstehende positive Signal über einen zweistufigen Verstärker, der aus dem NPN-Inverter87 und dem PNP-Inverter 89 besteht, zur Basis 91 des Transistors 47 gekoppelt wird. Die aus den Transistoren 87 und 89 bestehende zweistufige Inverterschaltung und die zugeordnete Schaltungsanordnung bilden den in F i g. 1 als Block 37 dargestellten K₂-Verstärker. Eine aus dem Transistor 93, dem Widerstand 95, der Zener-Diode 97, dem Kondensator 98 und dem Widerstand 99 bestehende Konstantstromquelle ist direkt mit den Emittern der Transistoren 45 und 47 gekoppelt. Der Helligkeitsgrad der Anzeige wird auf den gewünschten Grad eingestellt durch eine Helligkeitssteuerschaltung, die aus dem Potentiometer 101 besteht, das an eine Spannungsquelle, den Kondensator 103 und den Widerstand 105 angeschlossen ist.

Die Transistoren 44 und 45 bilden einen Differentialverstärker, der in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Summierer verwendet wird. Die den Differentialverstärker steuernde Schaltungsanordnung arbeitet so, daß das der Basis 43 des Transistors 45 zugeführte Eingangssignal ansteigt und dabei versucht, den Pegel des der Basis des Transistors 47 zugeführten Signals zu erreichen. Wenn das Eingangssignal endet und auf seinen unteren Bezugspegel abfällt, wird der Transistor 45 abgeschaltet und bewirkt so das Abschalten des Strahls der KStR über die oben beschriebene Schaltung. Das dann der Basis 91 des Transistors 47 zugeführte Bezugssignal fällt auf einen entsprechenden Pegel ab, so daß der Summierer 25 kein Ausgangssignal liefert.

An Hand von F i g. 3 sei nun die Wirkungsweise der Anordnung in einer Anzeigeanordnung beschrieben, um zu erläutern, wie ein Signal mit konstanter Intensität ohne Rücksicht auf die Vektorlänge bzw. die Geschwindigkeit des Leuchtflecks erzeugt wird. Dem Eingang des Systems wird eine Reihe von Digitalsignalen zugeführt, die der Änderung in der Z-Position (AX)und der Y-Position (A Y) proportional sind. Diese Signale werden den Digital-Analog-Wandlern 111 und 113 zugeleitet, die sie in ein ent-

sprechendes Analogsignal umsetzen, das der Änderung in der X- und der 7-Position auf dem Schirm der KStR entspricht. Diese Analogspannungspegel werden über die Leitungen 115 und 117 einem Funktionsgenerator 119 zugeführt, der ein Ausgangssignal erzeugt, welches der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate von AX und A Y proportional ist. Praktisch wird nur ein Näherungssignal erzeugt, das aus dem größeren der AX- oder der zlY-Signale plus einem Drittel des kleineren AX- oder A Y-Wertes besteht.

Die angeschlossene Datenverarbeitungsvorrichtung bestimmt nun, welches der Signale das größere ist, und sendet ein diese Bestimmung darstellendes Signal zur Steuerschaltung 121 auf der mit X > Y bezeichneten Leitung, das dann über Leitung 122 dem Funktionsgenerator 119 zugeführt wird. Außerdem wird von der Datenverarbeitungseinheit ein digitales Helltastsignal der Steuerschaltung 121 zugeführt und auf Leitung 123 weitergeleitet, um zu steuern, ob eine Strahlauslenkung intensiviert werden soll oder nicht. Der Ausgang des Funktionsgenerators 119 ist außerdem über die Leitung 21 mit der Intensitätssteuerschaltung 125 verbunden, die im wesentlichen aus der in F i g. 2 dargestellten Anordnung besteht. Signale, die die X- und 7-Positionen des Strahls darstellen, werden den Digital-Analog-Wandlern 131 und 133 zugeführt, und die daraus entstehenden Analogsignale werden mit den bestehenden Ablenksignalen in den Ablenkschaltungen 135 und 137 kombiniert, bevor sie der Ablenkspule 139 der KStR 30 zugeleitet werden.

Um das Verständis der Erfindung zu erleichtern, sei auf F i g. 4 und 5 verwiesen zur Beschreibung einer bestimmten Anzeigesituation und der dafür nötigen Signale. Wie in F i g. 5 dargestellt ist, soll ein Vektor von dem durch die Koordinaten X_nY_n festgelegten Ausgangspunkt im linken unteren Teil des Schirms zu dem durch die Koordinaten X₃Y₃ bezeichneten Punkt im rechten oberen Teil des Schirms erzeugt werden. Prinzipiell arbeitet das in F i g. 3 gezeigte

und oben beschriebene Anzeigesystem so, daß es lange der ersten Strahlbewegung zur Zeit Tl aus. Daher Vektoren der in F i g. 5 gezeigten Art in eine Reihe werden die in F i g. 4 A und 4 B zur Zeit T3 darkürzerer Vektoren aufteilt. In dem hier beschriebenen gestellten Signale des Funktionsgenerators dem Inten-Beispiel sind zur Veranschaulichung drei Vektoren sitätssteuersystem zugeleitet. Fig. 4 C und 4 D vergewählt worden. Für die Bewegung von der Koordi- 5 anschaulichen die entsprechenden Ablenkspannungen, natenpositionÄOF,, in die Position X₁Y₁ werden die die von den X- und Γ-Ablenkschaltungen 135 und 137 in F i g. 4 A und 4 B gezeigten digitalen Signale, die erzeugt und der Ablenkspule 139 zugeführt werden. AX und Δ Y darstellen, den Digital-Analog-Wandlern Die Erfindung gibt also eine Intensitätssteuer-111 und 113 zugeführt und bewirken die Erzeugung schaltung an, die unabhängig von den Kennwerten des oben beschriebenen Annäherungssignals durch io der verwendeten Kathodenstrahlröhren eine lineare den Funktionsgenerator 119. Die Analogdarstellung Übertragungscharakteristik liefert. Durch die Andieser Signale zeigen F i g. 4A und 4B. Die Länge des Wendung der direkten Intensitätssteuerung werden die Vektors zwischen X₁Yi und X₂Y₁₁ ist etwa doppelt so relativ komplexen Funktionsgeneratoren ausgeschaltet groß wie die des ersten Vektors, wird aber in der und die schwierigere Justage dieser Funktions-Zeit Tl, die gleich der Zeit Π ist, zurückgelegt; die 15 generatoren zur Kompensation unterschiedlicher Kenn-Zeitfolge wird durch die zugeordnete Datenver- werte der Kathodenstrahlröhren, wenn diese ausarbeitungseinheit gesteuert. Daher werden zur Zeit T2 gewechselt werden. Schließlich gestattet die Erfindung die Signale Δ X und Δ Y, deren Amplitude doppelt den Betrieb in einem breiten Frequenzband, wodurch so groß ist wie die der entsprechenden zur Zeit Tl man verbesserte Anstiegszeiten des Intensitätsimpulses erzeugten Signale, der Ablenkspule 139 zugeführt und ao und eine klarere Anzeige erhält. Das beschriebene veranlassen den Strahl, sich von Position Z₁T₁ zur System läßt sich direkt durch Computer steuern, wobei Position .Y₂F₂ zu bewegen. Zur ZeitT3 macht die das Zeitsteuerungssystem des Computers verwendet Vektorstrahlbewegung etwa die Hälfte der Strecke wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 Bei Anzeigevorrichtungen mit Kathodenstrahlröhren Patentansprüche: ist eine konstante Helligkeit der angezeigten In formationen insbesondere dann notwendig, wenn

1. Anordnung zur Durchführung eines Ver- starke Unterschiede in der Aufzeichnungsgeschwindigfahrens zur Helligkeitsregelung der einen durch 5 keit durch den Leuchtfleck vorliegen und photoseine Endpunkte in seiner Lage fixierten Vektor graphische Aufnahmen des Schirmbildes gemacht darstellenden, in vorgegebener Zeit zu erzeugenden werden sollen. Für die Regelung auf konstante An-Leuchtfleckspur auf dem Schirm einer Kathoden- zeigeintensität gibt es zwei Möglichkeiten: das Konstrahlröhre, wobei eine von der Geschwindigkeit stantzeit- und das Konstantintensitätssystem. Die des Leuchtflecks abhängige Spannung verstärkt io Konstantzeitsysteme arbeiten mit veränderlicher Intendem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre zu- sität, die Konstantintensitätssysteme mit verändergeführt und eine Rückkopplungsspannung vom licher Zeit. Bei einer Anzeigevorrichtung mit einer Kathodenwiderstand der Kathodenstrahlröhre ab- Kathodenstrahlröhre, die mit einer Steuervorrichtung, geleitet und mit der von der Geschwindigkeit des z. B. einem Datenverarbeitungssystem, verbunden ist, Leuchtflecks abhängigen Spannung verglichen wird, »5 hat das Konstantzeitsystem gewisse Vorteile. Da ein dadurch gekennzeichnet, daß für die solches System imstande ist, die genaue Zeit anzuzur Bildung der von der Geschwindigkeit des geben, die nötig ist, um einen Vektor oder einen Strich Leuchtflecks abhängigen Spannung ein Funktions- auf dem Leuchtschirm zu erzeugen, garz gleich, wie generator (119) vorgesehen ist, welchem die den lang er ist, kann die Steuervorrichtung synchron mit Koordinatenänderungswerten des Vektors bezug- ao einem Taktgeber arbeiten und dadurch Zutsteuerungslich seines Anfangs- und Endpunktes proportio- probleme ausschalten, die einem System mit konnalen Signale zuführbar sind und welcher ein der stanter Intensität und veränderlicher Zeit anhaften. Vektorlänge proportionales Ausgangssignal er- Bei einem Konstantzeitsystem können die Endpunkte zeugt, und daß zum Spannungsvergleich ein der anzuzeigenden Vektoren in digitaler Form in Differentialverstärker vorgesehen ist, an dessem as einem Speicher gespeichert und unter Steuerung der ersten Eingang (21) die von der Geschwindigkeit Datenverarbeitungsanlage zu bestimmten Zeitpunkten des Leuchtflecks abhängige Spannung angeschlos- ausgelesen werden, um eine Vektoranzeige zu erzeuge n. sen ist und dessen Ausgang über einen ersten Ver- Die Bewegungsgeschwindigkeit des Leuchtflecks in stärker (27) mit dem Steuergitter der Kathoden- einem feststehenden Zeitintervall ist direkt propcrstrahlröhre (30) verbunden ist und an dessem 30 tional der in diesem Zeitintervall zurückgelegten zweiten Eingang (39) ein Rückkopplungsweg vom Strecke.

Kathodenwiderstand (33) der Kathodenstrahlröhre In einem Konstantzeitanzeigesystem der oben (30) über einen zweiten aus zwei zueinander beschriebenen Art ist die Amplitude des als Steuerkomplementären Transistor-Inverterstufen beste- signal bezeichneten Eingangssignals der Länge des henden Verstärker (37) mit hohem Verstärkungs- 35 Vektors proportional. Wenn angenommen wird, daß faktor angeschlossen ist. die Strahlintensität dem Strahlstrom direkt pro-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- portional ist, muß der Strahlstrom als Funktion der kennzeichnet, daß vom Ausgang des Funktions- Geschwindigkeit gesteuert werden, damit die Helligkeit generators (119) ein Signal abnehmbar ist, welches der Linienzüge des Schirmbildes konstant bleibt,
aus dem größeren der Koordinatenänderungswerte 40 Nach der USA.-Patentschrift 2 860 284 ist es bekannt, des Vektors bezüglich seines Anfangs- und End- zur Helligkeitsregelung der Leuchtfleckspur auf dem punktes zuzüglich eines Drittels des kleineren Schirm einer Kathodenstrahlröhre deren Steuergitter Koordinatenänderungswertes gebildet ist. eine von der Geschwindigkeit des Leuchtflecks abhängige Spannung zuzuführen. Dabei soll der lineare

45 Zusammenhang zwischen momentan wirksamer Ab-

lenkspannung und Strahlintensität durch ein Netzwerk hergestellt werden, an dessen Eingang die Ablenksignale differenziert werden und an dessen Ausgang

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Durch- eine Steuerspannung für das Steuergitter erscheint, führung eines Verfahrens zur Helligkeitsregelung der 50 die der momentanen Geschwindigkeit des Leuchtflecks einen durch seine Endpunkte in seiner Lage fixierten proportional ist. Dieses Netzwerk ist jedoch bei der Vektor darstellenden, in vorgegebener Zeit zu er- eingangs genannten Anordnung zur Erzielung einer zeugenden Leuchtfleckspur auf dem Schirm einer konstanten Helligkeit der Leuchtsfleckspur nicht anKathodenstrahlröhre, wobei eine von der Geschwin- wendbar, weil bei dieser Anordnung nicht die momendigkeit des Leuchtflecks abhängige Spannung ver- 55 tanen Ablenkspannungen, sondern die Koordinatenstärkt dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre änderungswerte des darzustellenden Vektors als zugeführt und eine Rückkopplungsspannung vom Steuergrößen vorliegen.

Kathodenwiderstand der Kathodenstrahlröhre abge- Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die eingangs leitet und mit der von der Geschwindigkeit des Leucht- genannte Anordnung so weiterzubilden, daß die Strahlflecks abhängigen Spannung verglichen wird. 60 intensität der Geschwindigkeit des Leuchtflecks pro-

Nach der USA.-Patentschrift 2 791719 ist das portional ist.

Regelprinzip bekannt, wonach der Stromfluß durch Diese Aufgabe wird in vorteilhafter Weise ereine Röhre über eine von deren Kathodenwiderstand findungsgemäß dadurch gelöst, daß für die zur Bildung ableitbare Rückkopplungsspannung, welche mit einer der von der Geschwindigkeit des Leuchtflecks ab-Eingangsspannung zur Ableitung einer Stellgröße 65 hängigen Spannung ein Funktionsgenerator vorverglichen wird, regelbar ist und ein dem Steuergitter gesehen ist, welchem die den Koordinatenänderungsder Röhre vorgeschalteter Rückkopplungsverstärker werten des Vektors bezüglich seines Anfangs- und verwendet wird. Endpunktes proportionalen Signale zuführbar sind