DE2459701A1

DE2459701A1 - Vektorgenerator fuer kathodenstrahlanzeigegeraete

Info

Publication number: DE2459701A1
Application number: DE19742459701
Authority: DE
Inventors: Paul Francis Green
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1973-12-17
Filing date: 1974-12-17
Publication date: 1975-06-19
Also published as: US3869085A; SE7415742L; JPS5093480A; GB1475402A; FR2254834A1; IT1024438B; CA1014286A

Description

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING CURTWALLACH _o / c Q 7 Π 1 ^{8 MÜNCHEN 2}· 17- Dezember 1974

Uir-L·. IINÖ. ^WfM wnLi-nw. £ 4 ü vJ /U I KAUFINGERSTRASSE 8

DIPL-ING. GÜNTHER KOCH telefon 240275

DR. TINO HAIBACH telex 5-29513 wakai d

UNSER ZEICHEN: I^ 9&0 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation New York» USA

Vektorgenerator für Kathodenstrahl»Anzeigegerate

Die Erfindung bezieht sloh auf Vektorgeneratoren für Kathodenstrahl -Anzeigeger ate, insbesondere für Kathodenstrahl-Anzeigegeräte, bei der einzelne Hübe oder Vektoren geschrieben werden, so daß Muster auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre durch aufeinanderfolgende Serien von Vektoren gezeichnet werden. Ein derartiges System ist außerdem als Musterzeichengenerator bekannt.

Bisher wurden digitale Teohniken zur Erzeugung der X- und Y-Ablenkspannungen für das Zeichnen von Vektoren bei Kathoden= strahl-Anzelgegeräten verwendet. Ein Beispiel eines derartigen digitalen Vektorgenerators verwendet einen binären Ratenmultiplizierer, einen Vorwärts-Rüokwärts-Zähler, und einen Digital-/ Analogkonverter für sowohl die X- als auch die Y-Achse der Kathodenstrahlröhre. Eine Digitalzahl, die die gewünschte Zeiohengesohwindigkeit für jede der Aohsen darstellt, wird dem richtigen Binärratenmultlplizlerer zugeführt, dessen Eingang eine Takt impuls folge mit fester Frequenz !empfängt. Der Ausgang des binären Ratenmultiplizierers, der dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler zugeführt wird, ist daher eine Taktimpulsfolge mit einer Frequenz, die proportional zur gewünschten Zeiohengesohwindigkeit für die Achse ist. Der Ausgang des Zählers wird dem Digital-/

509825/0837

Analogkonverter zugeführt* dessen Auegang die Ablenkspannung für die zugehörige Achse der Kathodenstrahlröhre liefert. Der Ausgang jedes binären Ratenmultlplizierers wird außerdem einem Zähler zugeführt, dem vorher die Längendaten für den Vektor eingegeben wurden. Der Ausgang von sowohl dem X- als auoh dem Y-Längenzähler ergibt Signale für logische Schaltungen, die anzeigen, wenn der Vektor vervollständigt wurde. Die Ausgange der X- und Y-Digital-Analogkonverter werden den entsprechenden Ablenkeinriohtungen der Kathodenstrahlröhre über Abtast- und Haltesohaltungen unter der Steuerung der logischen Schaltungen zugeführt« Derartige digitale Vektorgeneratoren haben zwar den Vorteil einer genauen Vektorausriohtung, weisen jedoch den Nach= teil auf, daß die digitalen Ablenk-Sohwingungsformen nioht die Erzeugung von glatten sauberen Vektoren ermöglichen, weiterhin 1st die Vektorerzeugungsgesohwindlgkeit duroh die Anzahl der Bits pro Sekunde beschränkt, die die digitalen Schaltungen verarbeiten können und es 1st weiterhin eine äußerst kritlsohe und genaue Zeltsteuerung durch die loglsohe Steuerschaltung erforderlich.

Auf Grund der bei heutigen Kathodenstrahlröhren-Anzeigesystemen er ford er Hohen Zeiohengesohwindlgkelten sind die digitalen Verfahren zur Erzeugung von Vektoren in vielen Fällen nioht ausreichend. Zusätzlich ist es erwünsoht* glatte gerade Vektoren anstelle der ungleichförmigen Vektoren zu zeichnen, die sich bei Verwendung von digitalen Techniken ergeben. Entsprechend wurden Analogverfahren zur Erzeugung von Vektoren entwickelt, um die Probleme zu vermeiden, die sich aus der Digitaltechnik ergaben, doch erforderten diese Analogverfahren sehr viele komplizierte Schaltungsstufen und diese Kompliziertheit ergab weltverbreitete Fehler und Störungen, die eine starke Verschlechterung der Qualität der gezeichneten Vektoren hervorgerufen haben. Zusätzlich führt die Kompliziertheit bekannter Analogkonstruktionen zu einem hohen Leistungsbedarf und schwerwiegenden Anordnungen und Raumproblemen sowie zu sehr

.A 509825/0837

hohen Entwurfs«« Bauteil- und Herstellungskosten. Schließlich waren bekannte Lösungen unter Verwendung von Analogkonstruktionen starken Drifteffekten ausgesetzt.

Ein Beispiel eines derartigen Analog-Vektorgenerators verwendet ein Prinzip mit einem mit offener Schleife arbeitenden Integrator, wobei digitale Eingänge an X- und Y-Digital°-/Änalog-Konverter Spannungen liefern, die proportional zu den gewünschten Zeichen-= raten sind. Diese Spannungen werden Integratoren zugeführt, deren Ausgänge die X- und Y-Ablenkspannungen für die Kathodenstrahlröhre liefern. Ein mit den digitalen Längendaten gefüllter Zähler steuert die Länge des Vektors. Eine derartige bekannte Anordnung 1st starken Fehlern und Drifterscheinungen ausgesetzt.

Ein weiteres Beispiel eines bekannten Analog-Vektorgenerators verwendet eine Nachfolge- und Haltesohaltung, einen Positions» Digital-/Analogkonverter und einen multiplizierenden Digital-/ Analogkonverter sowohl für die X- als auch die Y-Achse der Kathodenstrahlröhre. Der Eingang an die Nachfolge- und Haltesohaltung wird zunächst auf den Ausgang des Positions-Digital-/ Analogkonverters geschaltet, dem als Eingang digitale Daten zugeführt werden, die die Anfangsposition des zu zeichnenden Vektors darstellen. Steuereohaltungen schalten dann den Eingang der Nachfolge- und Haltesohaltung auf den Ausgang des multiplizierenden Digltal-ZAnalogkonverters um, dem als Ein= gänge eine Sägezahn-Sohwingungsform und Digitaldaten zugeführt werden, die der gewünschten Zeiohenrate entsprechen und mit denen die Sägezahnsohwingung multipliziert wird* Die Sägezahnsohwingung wird den X- und Y-Achsenschaltungen sowie einem Vergleicher zugeführt, dem der Ausgang eines Längen-Digital-/ Analog-Konverters zugeführt wird, um die Längen der zu zeichnenden Vektoren zu steuern. Logische Schaltungen steuern die

509825/0837

Zeltsteuerung für die Nachfolge- und Haltesohaltungen und das Schalten an die Eingänge dieser Schaltungen sowie die Zeit» steuerung für den Generator, der die Sägezahnsohwingung liefert. Die verschiedenen Pegel der analogen Schaltungen rufen starke Fehler- und Störprobleme hervor und führen außerdem zu übermäßigen Kosten.

Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Vektorgenerator für eine Kathodenstrahlröhren«AnzeIge mit X- und Y-Ablenkeinriohtungen umfaßt X= und Y-Kondensatorelemente, die mit den X- und Y-Ablenkeinriohtungen koppelbar sind und die erste X- und Y-Analog» spannungen speichern können, um die vorherrschende Strahlposition der Kathodenstrahlröhre zu bestimmen, X- und Y=Positionselnrlohtungen zur Lieferung zweiter X- bzw. Y-Analogspannungen, die eine neue Strahlposition darstellen, zu der ein Vektor von der vorherrschenden Strahlposition aus zu zeiohnen ist, X- und Y-Rateneinriohtung©n zur Lieferung analoger X- bzw. Y-Ratenslgnale, die die X- und Y-Zelohenraten des Vektors darstellen, um eine gleichförmige Zeichenrate zu erzielen, gesteuerte Stromquelleneinrichtungen, die mit den X- bzw. Y-Rateneinriohtungen gekoppelt sind, um jeweilige Ströme zu liefern, die entsprechend den X- und Y-Ratensignalen gesteuert sind, und Stromsteuerein» richtungen, die mit den Kondensatorelementen, den Positionseinrichtungen und den gesteuerten Stromquelleneinrichtungen gekoppelt sind, um die gesteuerten Ströme von den gesteuerten Stromquelleneinrichtungen in die jeweiligen Kondensatorelemente zu leiten^ bis die ersten Spannungen gleich den zweiten Spannungen gemaoht sind, so daß ein Vektor von der vorherrsohenden Strahlposition zur neuen Strahlposition mit einer gleichförmigen Zeiohenrate für alle Vektoren gezeichnet wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sioh aus den Unteransprüohen.

509825/Q837

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungebeispielen nooh näher erläuterte

In der Zeichnung zeigen:

^Fig. 1 ein sohematisohes Blockschaltbild einer form des Vektorgeneratorsj

Flg. 2 ein karteslsches Koordinatensystem, das wichtig© Parameter zeigt, die bei der Vektorerzeugung in dem Generator auftreten;

Pig_o 3 ein Schaltbild von gesteuerten Stromquellen des Vektorgenerators nach Fig_o Io

Der in Fig„ 1 gezeigte Vektorgenerator ist mit 10 bezeichnet und dazu bestimmt, geradlinige Vektoren oder Strlohmuster auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre 11 zu zeichnen. Ein Kondensator 12 liefert die X-Ablenkspannung an die X-Ablenk= einrichtungen der Kathodenstrahlröhre 11 über einen Trennver=· stärker 13· In gleicher Weise liefert ein Kondensator 14 die Y-Ablenkspannung an die Y-Ablenkeinrlohtungen der Kathoden« strahlröhre 11 Über einen Trennverstärker 15„ Die Ausgänge der Verstärker 13 und 15 sind als Punkte B bzw. D bezeichnet, um die Beschreibung zu vereinfachen. Die Spannungen an den Kondensatoren 12 und 14 bestimmen die X» bzw. Y-Koordlnaten der vorherrschenden (oder anfänglichen) Strahlposition der Kathodenstrahlröhre 11α

Die Kondensatoren 12 und 14 sind mit jeweiligen Diodenbrüoken 16 und 17 verbunden» Die Diodenbrücke 1β umfaßt vl®r Dioden 20, 21, 22 land 23, während di® Brücke 17 vier Diodan 24, 25, 26 und 27 usafaßt ο Der Kondensator 12 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Diode 20 und der knoü® der Diode 21 verbunden, während der Kondensator 14 ssit ü®m V@rbindungs°

509825/0837 ^e/e

BAD

punkt zwischen der Kathode der Diode 24 und der Anode der Diode 25 verbunden ist» Eine gesteuerte Stromquell® 30 ist mit dem Verbindungspunkt der Anoden der Dioden 20 und 22 verbunden, um einen positiven Strom Ι_χι an die Diodenbrüoka l6 zu leiten« während eine gesteuerte Stromquelle 31 mit dem VerbindungBpunkt der Kathoden der Dioden 21 und 23 verbunden ist, um einen negativen Strom Iy₂ an die Brücke 16 zu liefern. Jede der gesteuerten Stromquellen 30 und 31 liefert einen festen Strom mit einer OrOSe₈ der durch die Ihrem Eingang züge führ te Spannung bestimmt ist. Derartige gesteuerte Stromquellen können in Form von üblichen Spannungs-/Stromkonvertern von einer Art ausgeführt werden, wie sie weiter unten beschrie= ben wird. In gleicher Weise liefern gesteuerte Stromquellen 32 und 33 gesteuerte Ströme Ι_γι und Ι_γ2 an dl© Diod@nbrtioke 17.

Die Eingänge an die Stromquellen 30 und 3I sind parallel ge° sohaltet und die Stromquellen sind so aufgebaut, daß die absolute Größe des Stromes Ι_χι gleich der absoluten Größe des Stromes Iy₂ ^ist° ^In gleieher Weise sind die Einginge der Stromquellen 32 und 33 parallel geschaltet, so daß die absoluten Größen der Ströme Iy, und Ι_γ2 einander gleich sind«

Der Verbindungspunkt der Kathode der Diode 22 mit der Anod© der Dlo<ä@ 23 der Brücke ΐβ ist als Punkt A bezeichnet* während der Verbindungspunkt der Kathode der Diode 26 mit der Anode der Diode 27 der Brücke 17 als Punkt C bezeichnet ist.. Im Ruhezustand s wenn di© Spannung am Punkt A gleich der Spamung' am Punkt B 1st, sind all® Diode 20 bis 23 der Brück® 16 leitend und der gesteuerte Strom fließt vom Anschluß 8 (+V) durch die Quell© 30, durch die Diodenbrücke l6, durch die Quell© 31 zum Anschluß 9 C-V)₀ Unter diesen Bedingungen, bei d@n<gn die Span= nung am Punkt A gleloh der Spannung am Punkt B ist, wird der

509825/0837

Strom gleichmäßig zwisohen den beiden Sohenkeln der Brücke aufgeteilt· Wenn jedoch die Spannung am Punkt A positiver 1st« als die Spannung am Punkt B,so sind die Dioden 21 und 22 in Sperrichtung vorgespannt und der Strom Ι_χ1 fließt von der Quelle 30 duroh die Diode 20, um den Kondensator 12 linear aufzuladen, bis die Spannung am Punkt B gleioh der Spannung am Punkt A gemacht ist, wobei zu diesem Zeitpunkt alle vier Dioden 20 bis 23 wieder leitfähig werden» so daß der Strom in der Brücke wieder zwisohen den beiden Sohenkeln der Brücke 16 aufgeteilt wird und ein Ruhezustand hergestellt wird« feel dem die Spannung am Punkt A gleich der Spannung am Punkt B 1st» Wenn die Spannung am Funkt A negativer wird als die Spannung am Punkt B₃ so werden die Dioden 20 und 23 in Sperriohtung vorgespannt und der negative Strom Iy₂ fließt von dem Kondensator 12 durch die Diode 21 in die gesteuerte Stromquelle 31 bis wiederum die Spannung am Punkt B gleich der Spannung am Punkt A wirdU wobei zu diesem Zeltpunkt der Ruhezustand der Brüoke 16 wieder hergestellt ist«

In gleicher Weise fließt bei der Brüoke YJ, wenn im Ruhezustand die Spannung am Punkt C gleioh der Spannung am Funkt D 1st» der gesteuerte Strom von der Quelle 32 duroh die Brüoke 17 und unterteilt sich gleichmäßig auf die beiden Schenkel und dann in die Stromquelle 33· Wenn die Spannung am Punkt C positiver ist als die Spannung am Punkt D, so werden die Dioden 25 und 26 in Sperrlchtung vorgespannt und der von der Stromquelle 32 gelle= ferte Strom I_yi fließt durch die Diode 24, um den Kondensator 14 linear aufzuladen, bis die Spannung am Punkt D gleioh der Spannung am Punkt C wird« Wenn die Spannung am Punkt C negativer ist als die Spannung am Punkt D, so werden die Dioden 24 und 27 in Sperrichtung vorgespannt und der gesteuerte Strom Iy₂ fließt von dem Kondensator 14 duroh die Diode 25 zur Quelle 33, bis wiederum die Spannung am Punkt D gleich der Spannung am Punkt C wird. Es ist verständlich, daß die Brücken 16 und 17 als Stromsteuersohaltungen wirken, um diefgesteuerten Ströme von den Quellen 30 bis 33 in die Kondensatoren 12 und 14 zu leiten«

509825/0837 ./.

Ein Enddetektor 34, dessen Eingänge mit den Punkten A bzw₀ B verbunden sind, liefert einen Ausgang, wenn die Spannungen an den Punkten A und B zueinander gleich sind. In gleicher Weis® liefert ein Enddetektor 35* dessen Eingänge mit den Punkten C und D verbunden sind« einen Ausgang, wenn die Spannungen an den Punkten C und D einander gleioh sind» Die Enddetektoren 54 und 35 können mit übliohen Spannungsvergleiohersohaltungen von gut bekannter Art aufgebaut werden.

Die Spannung am Punkt A wird von einem X-Positlona-Digltai=-/ Analogkonverter 36" und einem Trennverstärker 37 gelieferte In gleicher Weise wird die Spannung am Punkt C von <iln@sa Y-Positions-Digital-/Analogkonverter 40 und einem Trennverstärker 41 geliefert _o Die Stromsteuerspannung _s die den gesteuerten Stromquellen 30 und 31 zugeführt wird* wird von einem X»Raten~Dlgital-/Analogkonverter 42 Ober einen Trennverstärker 43 geliefert_β In gleicher Weise wird die den gesteuerten Stromquellen 32 und 33 zugeführte Stromsteuerspannung von einem Y°Raten«Digital-/Analogkonverter 44 über einen Trennverstärker 45 geliefert< >

Im Betrieb des Vektorgenerators 10 werden die digitalen Daten» signale, die den Konvertern 36, 40, 42 und 44 zugeführt werden, von einem Systemrechner geliefert, der sohematisch bei 46 dar= gestellt ist» Der Rechner 46 liefert außerdem Eingabe-Steuer« signale für die Eingabe der passenden digitalen Datenworte in die Jeweiligen Konverter 36, 40, 42 und 44„ Weiterhin liefert der Rechner 46 Start» und Taktsignale an eine Steuerlogik 47» Die Steuerlogik 47 empfängt außerdem Eingänge von den Enddetektoren 34 und 35 und umfaßt übliche logißohe Sehaitungsan-Ordnungen zur Lieferung eines Videosignals an die Kathoden« Strahlrohre 11, eines Auftastsignals an die Konverter 36« 4O₂, 42 und. 44 sowie θin/Endsignals an den Rechner 46 entsprechend der Funktionen, die nooh weiter unten beschrieben werden*

Der Vektorgenerator 10 kann mit Vorteil beim Zeichnen miteinander verketteter und aufeinanderfolgender Reihen von

509825/0837 ' ,

Vektoren verwendet werden, die Muster bilden, wie 3„B< numerisohe Zeiohen oder graphische Symbole_o Parameter lioh eines derartigen Vektors werden im folgenden anhand von Fig. 2 beschrieben ο Die X- und Y-A ons an des Koordinatensystems der Kathodenstrahlröhre sind zusammen mit einem typischen Vektor 60 dargestellt« der in diesem Koordinatensystem gezeichnet wird» Der Vektor 60 wird duroh eine Anfangsp@sition (X₁* Y₁) und eine Endposition (Xg, Yg) sowie den Winkel '0₉ unter de; Vektor bezüglich der horizontalen X-Achse angeordnet ist« finiert» Wie es in der Bezifferung der Figo 2 angegai sind die X- und Y=ZeIohenraten zur Erzielung ©in©r gleichförmigen resultierenden Zeiohenrate für alle Vektoren unter allen Winkeln 0 proportional zu Iq cos 0 und Iq sin 0 in ©iner Weise» die noch weiter erläutert wird ο

Wie dies aus den Figo 1 und 2 zu erkennen ist« zeichnet Vektorgenerator 10 den Vektor βθ auf der Kathodenstrahlröhre 11 auf folgende Weise: Die Anfangsstellung (X₁* Y₁) des Vektors 60 1st durch die Endposition des vorhergehenden Vektors be» stimmt. Die Spannungen längs der Kondensatoren 12 und 14 len die X₁- bzw* Yj-Koordinaten dieser Position dar» Der Rechner 46 gibt in den X-Positions-Digital-/Analogkonv@rter 36 die X₂-Koordinate des Vektor©ndpunktes ein und gibt weiterhin in den Y-Positions°Digital=/Analogkonvert©r 40 di© Y₂°Koordinate dieses Endpunktes ein. Der Rechner 46 gibt außerdem in den X-Raten-DigitalVAnalogkonverter 42 eine Ziffer @in₅ die proportional au cos 0 ist, während in den Y-Raten°Digital~/An&log= konverter 44 eine Zahl eingegeben wird, di® proportional zu sin 0 istο Der Rechner liefert dann das Startsignal an di© Steuerlogik 4? und danach zeiohnet der V@ktorg@nerat©r 10 den Vektor 60 unabhängig vom Rechner 46<> In Abhängigkeit von u®m Startsignal liefert die Steuerlogik 4? das Auftastsignal, um die Konverter 36, 40, 42₉ und 44 fr©iaug©b©n_o Weil in dem beispielhaften Fall d©s Vektors βθ X_g poeitivür als X₁ und Y_g

509825/0837

ίο -

positiver als Y₁ ist* liefert der Digital~/Analogkonverter 36 die Xg-Spannung am Funkt A, die positiver als dl« X₁-Spannung am Punkt B ist und der Digital~/Analogkonverter ^O liefert die Yg-Spannung am Punkt C, die positiver als die Y^pannung am Funkt D ist. Unter diesen Bedingungen liefert die gesteuerte Stromquelle 30 den Strom Ι_χ1 duroh die Diode 20, um den Kondensator 12 linear aufzuladen, bis dleSpannung am Punkt B gleioh der X«-Spannung am Punkt A ist. Die Lade-Rat© oder Ladegeschwindigkeit für den Kondensator 12 und damit die X-Koordinaten-Vektorzeiohenrate wird durch den Strom Ι_χ1 gesteuert» der proportional zu cos 0' 1st* und zwar auf Grund des der Quelle 30 vom Konverter 42 zugefüforten Signals ο In gleicher Welse liefert die gesteuerte Stromquelle 3% den Strom Ι_χΐί der proportional zu sin 0 ist^duroh die Diode 34, um den Kondensator 14 linear aufzuladen* bis die Spannung am Funkt-D gleich der Yg-Spannung am Punkt C 1st« Gleichzeitig mit der Lieferung des Auftastsignals an die Konverter 36 _£ HO, 42 _£ 44 gibt die Steuerlogik 47 die Videoleitung an die.Kathodenstrahl» röhre 11 frei, um den Strahl hell zu steuern, so daß dar Vektor 6o von den Koordinaten (X,, Y₁) zu den Koordinaten (Xg₅ Y₃) g©~ zeichnet werden kann« während die Kondensatoren 12 und 14 auf die Endpositions-Spannungen an den Funkten A ηηύ C aufgeladen werdenο Wenn die Spannung am Punkt B die Spannung am Punkt A und die Spannung am Punkt D die Spannung am Punkt C ©rreloht hat, werden die Enddetektoren 34 und 35 freigegeben,- so daß die Steuerlogik 47 die Videoleitung an dia Kathodenstrahlröhre 11 absehaltet, so daß der Strahl abgeschaltet wird« In Abhängigkeit von den Signalen von den Enddetektoren 34 und 35 liefert die Steuerlogik hj außerdem ©in Signal an den R©öhn©r 46 an einer End^Leitung^ was anzeigte daB der Strahl den Endpunkt des vorherrschend en Vektors ©rreiolit hat und daß sich der Vektorgenerator 10 Im Ruhezustand befindet, in dem er für das Z_ei0hn©n des nSehsten Vektors bereit ist» dessen Anfangs« position <äi@ glfdoh® ist wi@ die Endposition elss zuletzt gezeichneten Vektors»

509825/0837

Die Forderung einer konstanten Sohreibgeschwindigkeit für alle Vektorwinkel $ zur Erzielung von Vektoren mit gleichförmiger Intensität unabhängig von dem Winkel wird dadurch erfüllt, daß die geeigneten cos 0 und sin 0-Werte in die Konverter 42 bzw. 44 eingegeben werden, um die Ströme von den Quellen 30 bis 33 derart zu steuern, daß die passenden Werte für die X- bzw. Y» Zelohenraten bzw. -gesohwindigkeiten erzielt werden« Diese Raten oder Geschwindigkeiten sind auf die Ladung der Kondensatoren 12 und 14 durch die Gleichung I = C(dV/dT) bezogen, wobei I der Strom in die Kondensatoren, C der Kapagitätswert der Kondensatoren und (dV/dT) die Rate der Spannungsänderung längs der Kondensatoren ist. Weil (dV/dT) die Zeichengesohwindigkeit oder —rate des Vektors bestimmt, ist der Strom I linear proportional zur Zeichengesohwindigkeit. Weil der Strom und damit die X-Zeichenrate, die von den gesteuerten Stromquellen 30 und 31 für die X-Achse geliefert wird, proportional zu cos und weil der Strom und damit die Y-Zeichenrate, die von den gesteuerten Stromquellen 32 und 33 für die Y-Achsen geliefert wird, proportional zu sin 0 ist, ist die resultierende Zeichen« rate für jeden Vektor konstant. Dies kann aus den folgenden Gleichungen gesehen werden:

³We - ¹O ^cos * ■
^YRate - ¹O ^sin *

wobei Iq der normalisierte von den gesteuerten Stromquellen 30 bis 33 gelieferte Strom ist. Weil die resultierende Zeichenrate für irgendeinen Vektor die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der X-Rate und der Y»Rate ist, 1st die resultierende Zelohenrate für irgendeinen Vektor gleich

(I₀ ²COS V +I₀ ²

Y₂-Y₁

ΈΊΓ

509825/0837

Daher ist die resultierende Zeichenrate für Irgendeinen Vektor proportional zum normalisierten Strom Iq, so daß Vektoren unter beliebigem Winkel mit gleichförmiger Intensität gezeichnet werden.

Es ist verständlich« daß die für die Diodenbrüoken 16 und 17 sowie für die Quellen 30 bis 33 gezeichneten Polaritäten lediglich beispielhaft sind und daß andere Anordnungen der Polaritäten innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen«

Die Bedeutung des mit gesteuerten Stromquellen arbeitenden Vektorgenerators ist offensichtlich. Dieser Vektorgenerator 10 empfängt seine Eingänge an den Konvertern 36« 40, 42 und 44 sowie an der Steuerlogik 47 beispielsweise von einem Rechner 46. Der Rechner 46 1st ein üblicher Teil des Anzeigesystems» in dem der Vektorgenerator 10 verwendet wird. Beispielsweise kann das Anzeigesttem ein alphanumerischer Zeichengenerator sein, der alphanumerische Zeichen in Abhängigkeit beispielsweise von den üblichen ASCII-Kodes für derartige Zeichen empfängt. Der Rechner 46 kann dann Festwertspeicher einschließen, die alle Endpunkte und Raten für die Vielzahl von Vektoren speiehern, die die Symbole bilden, wobei diese Werte aufeinanderfolgend in Abhängigkeit von den passenden Eingangskodes abgerufen werden können. Der Vektorgenerator 10 kann außerdem für eine bewegliche Anzeige verwendet werden, wie z.B. für eine bewegliche Kartenanzeige für Luf^fahrzeug-Fläohennavigationssysteme. In einem derartigen System kann der Rechner die Vektorendpunkte sowie die erforderlichen Sinus- und Kosinuswerte für die Zeichnung der Vektoren auf der Basis von Daten erreohnen, die von FlugmeßfUhlern geliefert werden. Derartige Koordinaten- und Sinus- und Kosinusberechnungen können von dem Rechner auf der Grundlage üblicher Programm-Subroutlnen durchgeführt werden, die In der Technik gut bekannt sind.

509825/0837

In PIg₀ 3, in der gleiche Bezugsziffern gleiche Bauteile wie in Pig. 1 bezeichnen, sind Einzelheiten der gesteuerten Stromquellen 30 bis 33 dargestellt. Jede der Quellen 30 bis 33 kann zweckmäßig unter Verwendung eines üblichen Operationsverstärker -Spannungs-/Stromkonverters aufgebaut werden, der einen konstanten Stromausgang mit einer Größe liefert,, die propor=· tional zum Spannungseingang 1st. Beispielsweise kann jede der gesteuerten Stromquellen 30 und 32 in der dargestellten Weise unter Verwendung eines Operationsverstärkers ?0 aufgebaut werden, während jede der Quellen 31 und 33 unter Verwendung eines Operationsverstärkers 71 aufgebaut werden kann, Weil die von den Verstärkern 43 oder 45 (Fig. 1) gelieferten Spannungen proportional zu sin 0 und cos 0 sind, sind die von den gesteuerten Stromquellen 30 bis 33 gelieferten Ströme in gleicher Weise proportional zu sin 0 und cos 0 wie es.erforderlich ist, um die gewünschten gleiohförmigen Zeichenraten zu erzielen. Weil der nichtinvertierende Eingang des Verstärkers 70 für das Strom= steuersignal verwendet wird₅ während der invertierende Eingang des Verstärkers 71 für das Stromsteuersignal verwendet wird, fließt der Strom von dem Verstärker 70 durch die Diodenbrüoke 16 oder 17 und in den Ausgang des Verstärkers 71* um an die

-V-Iieistungsversorgung (d.ho den Anschluß 9) allgemein in der vorstehend beschriebenen Weise zurückgeführt zu werden. Weil die Operationsverstärker-Spannungs~/Stromkonver« ter nach Figo 3 üblich aufgebaut sind, erscheint eine weitere Beschreibung nicht nötig.

Das vorstehend beschriebene AusfUhrungsbeispiel vermeidet die Nachteile bekannter Techniken, indem ein Vektorgenerator unter Verwendung von Analogtechniken gesohaffen wird, bei denen die Genauigkeit der Vektorpositionierung und der Auflösung einer digitalen Konstruktion beibehalten wird, und dennooh nine Geschwindigkeit und glatte geradlinige Vektoren erzielt werden, die bei heutigen Kathodenstrahiröhren-Anzelgesystemen erforderlich sind» Zusätzlich ergibt das bevorzugte Ausführungsbeispiel

509825/0837 ·/·

rausohfreie Signale und ergibt weiterhin eine Packungsgröße und eine Betriebsleistung, die um angenähert die Hälfte gegenüber den Werten bekannter digitaler Konstruktionen und um ungefähr zwei Drittel verglichen mit typischen bekannten Analogverfahren verringert ist.» Die analoge Erzeugung der X- und Y-Aohsenablenksohwingungsformen hat den Vorteil» daß sich kontinuierliche Vektoren auf Kathodenstrahlröhren ergeben, wobei trotzdem nur eine Stufe von Analogschaltungen erforderlich ist.

Patentansprüche g

509825/0837

Claims

Patentansprüche :

fly Vektorgenerator für Kathodenstrahl-Anzeigegeräte mit X- und Y-Ablenke inri oh tungen, gekennzeichnet durch X- und Y-Kondensatorelemente (12, 15, 14, 15), die mit den X-und Y-Ablenkeinrichtungen koppelbar sind, um erste X- bzw. Y-Analogspannungen (B, D) zu speiohern, um die vorherrschende Strahlposition der Kathodenstrahlröhre zu bestimmen, X- und Y-Positionseinrichtungen zur Lieferung zweiter X- bzw. Y-Analogspannungen (A, C), die eine neue Strahlposition darstellen, zu der ein Vektor von der vorherrschenden Strahlposition aus zu zeichnen ist, X- und Y-Rateneinriohtungen (42, 44) zur Lieferung analoger X- bzw. Y-Ratensignale, die die X- bzw. Y-Zelchengesohwindigkeiten des Vektors darstellen, um eine gleiohförmige Zeichengeschwindigkeit zu erzielen, gesteuerte Stromquelleneinrichtungen (j3O, j51, 32, 33), die mit den X- bzw. Y-Rateneinrichtungen verbunden sind, um jeweilige Ströme zu liefern, die entsprechend der X- und Y-Ratensignale gesteuert sind, und Stromsteuereinrichtungen (l6, 17), die mit den Kondensatorelementen, den Positionseinrichtungen und den gesteuerten Stromquelleneinrlohtungen verbunden sind, um die gesteuerten Ströme von den gesteuerten Stromquelleneinrichtungen in die jeweiligen Kondensatorelemente zu leiten, bis die ersten Spannungen gleich den zweiten Spannungen gemacht sind, so daß ein Vektor von der vorherrschenden Strahlposition zur neuen Strahlposition mit einer gleichförmigen Zeichenrate für alle Vektoren gezeichnet wird.

2. Vektorgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die X- und Y-Positlonselnriohtungen Digital-/Änalogkonvertereinrichtungen (36, 4o) umfassen, die auf die digitalen X- und Y-Positionssignale ansprechen, um die zweiten X-bzw. Y-Analogspannungen entsprechend den digitalen Positionssignalen zu liefern.

509 82 5/0837 ./.

Velctorgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die X- und Y- Rateneinrichtungen Digital-/ Analog-Konvertereinrichtungen (42, 44) umfassen, die auf die digitalen X- und Y-Ratensignale ansprechen, um die X- bzw. Y-Analogratensignale entsprechend den digitalen Ratensignalen zu liefern.

4. Vektorgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen X- und Y-Signale pro« portional zum Kosinus bzw«, Sinus des Winkels zwischen dem zu zeichnenden Vektor und der horizontalen Achse des Schirmes der Kathodenstrahlanzeige sind.

5· Vektorgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die X- und Y-Kondensatorelemente X- und Y-Kondensatoren (12, 14) mit Ein« richtungen (13> 15} zur Ankopplung der Kondensatoren an die X- bzw. Y-Ablenkeinrichtungen \fassen und daß die Stromsteuereinrichtungen X- und Y-Diodenbrticken (16, 17) umfassen, die mit den X- bzw. Y-Kondensatoren und mit den X- bzw. Y-Positionseinrichtungen verbunden sind.

6. Vektorgenerator nach Anspruch 5, daduroh gekennzeichnet, daß die gesteuerten Stromquellenelnrlohtungen positive und negative gesteuerte Stromquellen (30, 31) für die X-Achse, die mit der X-DiodenbrUcke (16) und der X-Rateneinrichtung (42) verbunden sind, um positive und negative gesteuerte Ströme an die X-DiodenbrUoke zum Laden des X-Kondensators (12) bis zu dem Zeltpunkt, zu dem die erste X-Analogspannung (B) gleich der zweiten X-Analogspannung (A) gemacht ist, und positive und negative gesteuerte Stromquellen (32, 33) fUr die Y-Achse umfassen, die mit der Y-Diodenbrücke (17) und den Y-Rateneinrichtungen (44) verbunden sind, um positive und negative gesteuerte Ströme an die

509825/0837

Y-Diodenbrücke zu liefern, um den Y-Kondensator (14) zu laden, bis die erste Y-Analogspannung (D) gleich der zweiten Y »Ana·= logspannung (C) gemacht ist.

7. Vektorgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Diodenbrüoke (l6, 17) vier Dioden (20 bis 23; 24 bis 27) und vier Verbindungspunkte zwischen diesen Dioden umfaßt, daß ein erster und zweiter Verbindungspunkt zwischen gleiohen Elektroden der Dioden und ein dritter und vierter Verbindungspunkt zwischen ungleichen Elektroden der Dioden besteht, daß die einander zugeordneten positiven und negativen gesteuerten Stromquellen mit den ersten bzw. zweiten Verbindungspunkten verbunden sind und daß die zugehörigen Konden= satorelemente und die zugehörigen Positionseinriohtungen mit den dritten bzw. vierten Verbindungspunkten verbunden sind ο

δ» Vektorgenerator naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Enddetektoreinrichtungen (34, 35), die mit den Kondensatorelementen (12, 14) und mit den Positionseinrichtungen (36, 4o) gekoppelt sind und ein Endsignal liefern, wenn die ersten Spannungen gleich den zweiten Spannungen werden.

9« Vektorgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch X- und Y-Kondensatoren (12, 14) mit Einrichtungen (13, 15) zum Verbinden der Kon» densatoren (12, 14) mit den X- und Y-Ablenkeinriohtungen, wobei die Kondensatoren erste X- bzw. Y-Analogspannungen (B, D) speichern, um die vorherrschende Strahlposition der Kathodenstrahlröhre zu bestimmen, X- und Y-Positions-Digital-/ Analogkonverter (36, 4o), die auf die digitalen X- und Y-Positionsslgnale ansprechen, um zweite X- bzw. Y-Analogspannungen (A, C) entsprechend den digitalen Positionssignalen zu liefern, wobei die zweiten Analogspannungen eine neue Strahlpo-

509825/0837

sitlon darstellen, zu der ein Vektor von der vorherrschenden Strahlposition aus zu zeichnen 1st, X- und Y-Daten-Digital»/ Analogkonverter (42, 44), die auf digitale X- und Y-Signale ansprechen, die proportional zum Kosinus bzw. Sinus des Winkels zwischen dem zu zeichnenden Vektor und der horizontalen Achse des Bildschirms der Kathodenstrahlröhren-Anzeige (11) sind, um analoge X- bzw* Y-Ratensignale entsprechend der digitalen Ratensignale zu liefern, wobei die analogen Ratensignale die X- und Y-Zeiohenraten des Vektors darstellen, um eine gleichförmige Zeichnungsrate für alle Vektorwinkel zu erzielen, positive und negative gesteuerte Stromquellen (30, 31) für die X-Achse, die mit dem X-Raten-Digltal-ZAnalogkonverter (42) gekoppelt sind, um positive bzw. negative Ströme entsprechend dem X-Ratenslgnal zu liefern, positive und negative gesteuerte Stromquellen (32, 33) für die Y-Achse, die mit dem Y-Raten-Digital-ZAnalogkonverter (44) gekoppelt sind, um positive bzw. negative Ströme zu liefern, die entsprechend des Y-Ratensignals gesteuert sind, X- und Y-DlodenbrUcken (16, 17)* die mit den X- und Y-Kondensatoren (12, 14), mit den X- bzw. Y-Posfcions-Digital-Analogkonvertern (42, 44) und mit den gesteuerten Stromquellen (30, 31, 32, 33) für die X- bzw. Y-Achse gekoppelt sind, um die jeweiligen gesteuerten Ströme von den jeweiligen gesteuerten Stromquellen in die Kondensatoren (12, 14) zu leiten, um diese Kondensatoren (12, 14) ailaden, bis die ersten Spannungen gleich den zweiten Spannungen werden, so daß ein Vektor von der vorherrschenden Strahlposition zu der neuen Strahlposition mit einer gleichförmigen Zeichnungsrate für alle Vektorwinkel gezeichnet wird,

Vektorgenerator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Oiodenbrücken vier Dioden (20 bis 23; 24 bis 27) und vier Verbindungspunkte zwischen diesen Dioden umfaßt, daß ein erster und zweiter Verbindungspunkt zwisohen glelohen Elektroden der Dioden besteht, daß

509825/0837 ·/·

ein dritter und vierter Verbindungspunkt zwisohen ungleichen Elektroden der Dioden besteht, daß die einander zugeordneten positiven und negativen gesteuerten Stromquellen (30, 31, JISL y$) mit den ersten bzw. zweiten Verbindungspunkten verbunden sind, und daß der zugehörige Kondensator und der zugehörige Positions-Digital-/Analog-Konverter mit den dritten bzw. vierten Verbindungspunkten verbunden sind.

509 8 25/0837