DE2329408A1

DE2329408A1 - Vorrichtung zur stabilisierung der helligkeit eines oszillographs

Info

Publication number: DE2329408A1
Application number: DE2329408A
Authority: DE
Inventors: Fernand Secher
Original assignee: LANNIONNAIS ELECTRONIQUE
Current assignee: LANNIONNAIS ELECTRONIQUE
Priority date: 1972-06-09
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1973-12-20
Also published as: GB1416380A; US3882359A; CA991314A; FR2188169A1; FR2188169B1

Description

DR. MÜLLER-BQPe dipu-phy3. CR. MANITZ dipl.-CHEM. dr. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD dipl.-ing. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den 8. ouni 1975 C 2728 - Erb

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Vorrichtung zur Stabilisierung der Helligkeit eines

Oszillographs

Die Erfindung betrifft die Regelung von physikalischen Größen und liefert eine Einrichtung zur Stabilisierung der Betriebsbedingungen eines einfarbigen Oszillographs, so daß dieser eine konstante Empfindlichkeit und damit einen Kontrast beibehält, der während einer unbegrenzten Zeit mit einem sehr hohen Genauigkeitsgrad' süi selbst gleich bleibt. Die Erfindung ist insbesondere in SpezialOszillographen oder Monitoren anwendbar, die als Transduktoren zwischen einem von der Analyse eines Bildes durch eine Fernsehkamera kommenden elektrischen Signal und einer das ursprüngliche Bild wieder herstellenden fotogref-ischen Kamera benutzt werden. Ein derartiges Verfahren wird allgemein in der

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Übertragung von Bildern durch künstliche Satelliten verwendet.

Dieses Verfahren erfordert einen sehr hohen Stabilisationsgrad der Helligkeit des Zwischenoszillographs beispielsweise bei der Übertragung des von einem meteorologischen Satelliten kommenden Bildes einer Wolkenschicht, die etwa 20 Minuten dauern kann. Damit die Fotografien verwertbar sind, muß das Licht von einer Fotografie zur Anderen und sogar von einem Tag zum Anderen absolut konstant sein.

Das Problem der Stabilisierung der Helligkeit eines Oszillographs, von dem eine ganze Skala von Tönen zwischen schwarz und weiß unter Berücksichtigung aller Kontraste zwischen den einzelnen Grauabstufungen verlangt wird, ist bereits an sich schon sehr schwierig zu lösen. Mit dem bekannten Verfahren wird es praktisch unlösbar, wenn diese Kontraste trotz der Änderungen des den Oszillograph speisenden Netzes, dem Altern der Röhre, thermischen Änderungen (seit der Unterspannungssetzung verflossene Zeit...) usw. in der Zeit beibehalten werden sollen.

Bei dem bekannten Stabilisierungsverfahren wird eine Regelung der Speisespannungen benutzt: Hochspannung, Fadenspannung. Unabhängig von der Schwierigkeit und den Kosten einer starken Stabilisierung einer Spannung von mehreren kV trägt eine derartige Regelung nicht allen obengenannten Parametern Rechnung und erfüllt somit nicht alle Anforderungen.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß oine Hegelschleife vorgesehen, mittels der der Wehneltzylinder der Röhre (Anschluß Z) zusätzlich zu dem Videosignal eine Gleichspannung Vz erhält, die in einem vorherigen

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iiegelverf ahren nach der Umwandlungsspannung bestimmt wurde, die aus einem Fototransistor austritt, der einen besonderen Punkt des Schirms der Röhre "sieht" (beispielsweise: χ = O, y = 0). Eine Differentialschaltung mit zwei Fototransistoren, von denen nur einer den Schirm sieht, auf die ein Kreis zur Differentialverstärkung der elektrischen Umwandlungsspannung folgt, gewährleistet die erzeugung einer Umwandlungsspannung, die gleich einem bestimmten Wert ist, wobei diese Gleichheit zur Unterbrechung des Anwachsens einer Gleichspannung benutzt wird, die mit der Zeit genau auf den gewünschten Wert Vz zur Erzeugung dieser Gleichheit der Spannungen anwächst. Diese Stabilisierungsart integriert alle der Köhre und ihrer Speisung eigenen Abweichungen. Die Abweichungen des Fototransistors werden durch die Differenzialschaltung von zwei Transistoren desselben Herstellungspostens, von denen einer blind ist, ausgeschaltet, auf die ein Differentialverstärkungskreis folgt.

Im Folgenden werden zwei Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein Gesamtschaltbild einer erfindüngsgemäßen Vorrichtung, bei der die mit der Zeit anwachsende Spannung durch eine numerische Vorrichtung geliefert wird.

Fig. 2a und 2b schematische Darstellungen der geometrischen Anordnung mancher Schaltungsorgane.

Fig. 3 zwei Diagramme zur Veranschaulichung der Arbeitsweise.

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Fig. 4 einen Teil des Schaltbildes einer Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung, bei der die anwachsende Spannung durch eine analoge Vorrichtung geliefert wird.

Fig. 1 zeigt einen als Monitor arbeitenden Oszillograph R, der vorne einen lichtempfindlichen Schirm E besitzt und einen Abtasteingang X und einen Wehneltanschluß Z aufweist. Vor einem genau bestimmten Punkt des Schirms E (vgl. Fig.2a) ist ein Fototransistor QI, vorzugsweise ein Feldeffekt-Fototransistor, angeordnet, mit dem ein zweiter Feldeffekt-Fototransistor Q2 gekoppelt ist, der seinerseits nicht durch den Schirm E des Monitors beeinflußt wird. Diese Feldeffekt-Fototransistoren Qt und Q2 werden über eine Gruppe von Widerständen R1... R6 mit Speisespannungen + V und -V gespeist. Die beiden Feldeffekt-Fototransistoren Q1, Q2 sind nicht nur vom selben Typ, sondern stammen auch aus demselben Herstellungsposten, damit die Kompensierung der Kenngrößen von Q1 durch die von Q2 und ihrer möglicherweise vorhandenen Abweichungen auf die beste Weise durchgeführt werden kann.

Der Ausgang von Q1 und der Ausgang von Q2 liegen jeweils an einem der beiden Eingänge J1, J2 eines Differentialverstärkers A1 an.

Der Ausgang des Verstärkers A1 ist einerseits über eine Kette von zwei Widerständen d'7, R9 mit dem gemeinsamen Punkt J3 mit der Masse und andererseits über eine Kette von zwei Widerständen R8, RIO mit dem gemeinsamen Funkt J4 mit einem Punkt L auf einem Widerstand R11 mit einem Läufer oder mit Kontaktstufen verbunden. Der Widerstand R11 ist zwischen den Speisean-

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Schlüssen +V und -V angeschlossen. Der Punkt J4 ist über einen Kondensator C1 mit der Masse verbunden. Las Netz R8, RIO, C1 bildet ein Tiefpaßfilter F. Dies wild im Folgenden noch erläutert.

Die Punkte J$ und J4 sind mit den beiden gleichnamigen Eingängen eines Vergleichsverstärkers A2 verbunden, dessen Ausgang an einen Eingangsanschluß T1 eines bistabilen Kippkreises M angeschlossen ist.

Ein UND-Gatter P1 erhält einerseits von einem Tclitgeber L gelieferte Impulse und andererseits ein aus dem Kippkreis M über den Ausgang Q austretendes Frei-.jiabesignal. Ein zweites Freigabe signal kommt von einem monostabilen Kippkreis S.

Die aus dem Gatter P1 austretenden Taktgeberimpulse werden an einem Zähler N1 angelegt, der mit einem numerisch-analogen Wandler N2 verbunden ist, dessen Ausgangssignal von einem Eingang J5 eines Summierverstärkers A3 empfangen wird. Auf einem anderen Eingang J 6 kann der Verstärker Ay ein Videosignal empfangen, das beispielsweise von einem Satelliten kommt oder zuvor auf Magnetoand oder dergleichen aufgezeichnet worden war. ^y

.bine Zeitbasis B gewährleistet die Ablenkung des .Lichtpunkts des Konitors K, solange ein Unterbrecher W1 geschlossen ist. Wenn der Unterbrecher W1 geöffnet iüt, bleibt der Lichtpunkt auf dem Punkt χ = O, y = 0 des cichirniG stehen.

Durch Einwirkung eines Startbefehls, der on dein Anschluß K empfangen wird und beispielsweise von einer

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Untergruppe zur Behandlung des Signals (nicht dargestellt) kommt, überträgt ein monostabiler Kippkreis S einen rechteckigen Öffnungsimpuls auf das Gatter P1, wobei dieser Impuls beispielsweise eine Dauer von 100 Millisekunden hat. Ein Ablenkungskreis D liefert zu Beginn des Hechteckimpulses eine Impulsfront, die den Kippkreis M auf 1 (Eingang T2) und den Zähler N1 auf 0 (Eingang Z1) zurückstellt.

Gleichzeitig überträgt der monostabile Kippkreis S einen Öffnungsbefehl auf den Unterbrecher W1, der den Zugang der Zeitbasis B zu dem Eingang X des Monitors H unterbricht, und auf einen Unterbrecher W2, der den Zugang des Videosignals U zu dem Eingang J6 des Verstärkers A3 unterbricht.

Die Zahl "volles Fassungsvermögen" des Zählers N1 wird durch ein UND-Gatter P2 dekodiert, das hierfür auf den Kippkreis M (Anschluß Z2) einen Nullstellbefehl überträgt. Die Organe M, H, P1, P2, N1, N2, Ay, W2 befinden sich in einem Kahmen Y. Die Anschlüsse sind an den Punkten p, q, r, s, w vorgenommen.

Figur 2a zeigt symbolisch die geometrische Anordnung der beiden Fototransistoren 01 und c,2 vor dem Schirm E des Monitors. 01 befindet sich gegenüber dem Punkt x=0, y = 0, 02 befindet sich außerhalb des Schirms.

Fig. 2b zeigt in einer schematischen Drafsicht die Anordnung des Monitors R_r der Fototransistoren 01, Q2, und einer vor dem Schirm E des Monitors R angeordneten fotografischen Kamera G, wobei diese Organe durch eine Abdeckung C gegen Licht geschützt sind.

Fig. y zeigt fünf Dia

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Das Diagramm a) zeigt die Anwesenheit eines Befehls bei K (Fig.1) zur Zeit to. ^

Das Diagramm b) zeigt einen Rc 3hteckimpuls bestimmter Dauer (beispielsweise 100ms) to - t2, der von dem monostabilen Kippkreis S geliefert wird.

Das Diagramm c) zeigt, daß die Spannung V1 bei Jo stufenweise bis zur Zeit ti anwächst, bei der sie gleich dem Bezugswert Vo wird.

Das Diagramm d) zeigt das Auftreten einer ansteigenden Front am Anschluß X zur Zeit ti worauf eine ochulter von ti bis t2 folgt (Signal VT).

Das Diagramm e) zeigt, daß die Spannung Vz am Anschluß Z bis zum Zeitpunkt to zunächst das Videosignal, das einer Gleichspannung einer vorherigen Regelung über- · lagert ist, von to bis ti die stufenförmig anwachsende Regelspannung, von ti bis t2 eine konstante Spannung und nach t2 die Summe dieser konstanten Spannung und des Videosignals enthält.

Arbeitsweise: Wenn bei K ein Kontrollbefehl anlangt, gibt der monostabile Kippkreis S einen Befehl zur. Öffnung des Gatters PI. Der bistabile Kippkreis M, der durch den Differenzierkreis D auf 1 gestellt worden war (Anschluß T2), läßt die Impulse des Taktgebers H zu dem Zähler N1 durchlaufen, der durch Z1 auf 0 gestellt worden war. Der Wandler N2 liefert dem Anschluß Z des Monitors eine stufenförmig anwachsende Spannung. Infolgedessen nimmt die Ausgangsspannung des Feldeffekt-Fototransistors QI, die einen zunehmenden Lichtfluß erhält, stufenförmig zu.

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Diese zunehmende Spannung V1 wird am Eingang J3 des Verstärkers A2 empfangen. Dagegen läßt der Eingang J4-, der mit einem Tiefpaßfilter F versehen ist, nur den von der Stellung des Punktes L auf dem Widerstand H11 kommenden konstanten Wert (Bezugsspannung) passieren.

Der Eingang JJ des Verstärkers A2 erhält das Ausgangssignal des Verstärkers A1. Der Eingang J4- erhält es ebenfalls, jedoch hinter dem Tiefpaßfilter F: Die Gleichspannungskomponente des Ausgangssignals von A1 ist somit bei J4 der Bezugsspannung überlagert. Der Grund dieser Anordnung ist folgender: Die Kompensierung der Ruhegleichströme der Fototransistoren Q1, Q2 durch den Differentialverstärker A1 ist nicht vollkommen, es besteht eine 'Restgleichspannungskomponente am Ausgang A1. Diese Gleichspannungskomponente, die an die beiden Eingänge J3, J4 des Vergleichsverstärkers A2 angelegt wird, wird am Ausgang des Vergleichers beseitigt.

Der Vergleicher A2 liefert somit am Ausgang eine ansteigende Front, wenn die zunehmende Komponente der Ausgangsspannung von A1 die Bezugsspannung Vo erreicht. Diese Front gelangt zu dem Anschluß Ti des Kippkreises M und stellt den Ausgang Q auf 0: Die Impulse des Taktgebers H gelangen nicht mehr zu dem Zähler N1, der die Stellung der entsprechenden Spannungsstufe speichert, die von dem Wandler, N2 geliefert wird und von diesem an den Eingang J5 des Verstärkers A3 angelegt wird.

Der Verstärker A5 legt an den Anschluß Z des Monitors eine Spannung VZ an, die die Verträglichkeit der Verbindungen gewährleistet, indem auf dem Schirm E

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des Monitors am Bezugspunkt χ = 0, y = 0 eine Helligkeit bestimmt wird, die einen Lichtfluß ergibt, der von Q1 aufgenommen wird und eine elektrische Spannung Vi liefert, die die Bezugsspannung Vo ausgleicht.

Das Gatter P2 hat folgende Aufgabe: Wenn infolge einer Verstellung oder aus irgendeinem anderen Grund das Gleichgewicht nicht vor dem vollen Fassungsvermögen des Zähler N1 erreicht wurde (Zeit t2), ist die dem vollen Fassungsvermögen entsprechende Spannungsstufe die bestmögliche Einstellung. Anderenfalls würde der Zähler bei Überschreitung des vollen Fassungsvermögens auf O zurückgelangen und würde am Ausgang des Wandlers N2 eine Spannung O bewirken. Es ist deshalb vorzuziehen, den Zutritt der Impulse H zu unterbrechen, wenn das volle Fassungsvermögen durch das Gatter P2 dekodiert wird, das den Kippkreis M durch den Anschluß Z2 auf O zurückstellt.

Bei der analogen Lösung sind nur die in dem Rahmen Y enthaltenen Organe ausgetauscht, wobei der Rahmen durch den Rahmen Y¹ ersetzt wird.

M¹ ist ein bistabiler Kippkreis, der von dem Punkt ρ durch einen Anschluß^'i auf O und von dem Punkt r durch einen Anschluß T¹2 auf 1 zurückgestellt wird. P¹ ist ein analoges Gatter, das im geöffneten Zustand den von einer Stromquelle J kommenden Ladestrom eines Kondensators C¹ durchläßt. Der Kondensator C lädt sich hierbei mit einer Zeitkonstante C. ro auf, wobei ro die Eingangsimpedanz eines Verstärkers A¹ ist.

Der Ausgang des Verstärkers A¹ ist mit dem Eingang Ji? des Verstärkers A3 verbunden, dessen anderer Eingang Jb wie im vorhergehenden Fall das Videosignal U empfangen

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kann, das durch den von dem Punkt s aus gesteuerten Unterbrecher W2 übertragen wird.

Der Punkt r ist ferner mit dem Gitteranschluß eines Feldeffekttransistors Q' verbunden, der an die Anschlüsse des Kondensators C angeschlossen ist. Der Feldeffekttransistor Q¹ wird eine kurze Zeit, beispielsweise etwa eine Millisekunde zu Beginn eines Regelvorgangs leitend gemacht, so daß der Kondensator G¹ entladen wird.

Wenn die Spannungen an den Anschlüssen JJ und J4 des Verstärkers k.2 (Fig.1) die Gleichheit erreichen, wird der bistabile Kippkreis M' auf 0 gestellt und die Spannung an dem· Kondensator C1 nimmt nicht mehr zu, sondern bleibt fest stehen.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Stabilisierung der Helligkeit eines Oszillographs.mit einer Kathodenstrahlröhre und einer Zeitbasis durch Regelung in einer geschlossenen Schleife, gekennzeichnet im wesentlichen durch eine erste Differentialstufe mit zwei Eingängen, deren einer mit einem vor dem Schirm des Oszillographs angeordneten Fototransistor oder dergleichen und deren anderer mit dem Ausgang eines Fototransistors, der den Schirm nicht sieht, verbunden ist, eine zweite Differentialstufe mit zwei Eingängen, deren einer mit dem Ausgang der ersten Stufe durch ein Netz von Widerständen und deren anderer mit dem Ausgang der ersten Stufe über ein Tiefpaßfilter und gleichzeitig mit einem Bezugspotential verbunden ist, und eine Einrichtung zur Unterbrechung des Anwachsens und zur Speicherung einer anwachsenden Spannung, die an einen ersten Eingang eines Summierverstärkers angelegt wird, der an einem anderen Eingang ein Videosignal empfangen kann und dessen Ausgang an den Wehneltzylinder (Anschluß Z) des Oszillographs angeschlossen ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,gekennzeichnet durch einen bistabilen Speicher, der durch den Ausgang der zweiten Differentialstufe auf O zurückgestellt wird, einen Taktimpulsgenerator, einen Impulszähler und einen diesem zugeordneten numerischanalogen Wandler, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang des Summierverstärkers verbunden ist, ein UND-Gatter mit einem mit dem Impulsgenerator verbundenen Eingang, einem mit dem Ausgang des bistabilen Kippkreises verbundenen Eingang und einem mit einem monostabilen Kippkreis
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verbundenen Eingang und einen Differenzierkreis, der durch den monostabilen Kippkreis erregt wird, der den bistabilen Kippkreis auf 1 und den Zähler auf 0 stellt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der bistabile Speicher durch den Zustand volles Fassungsvermögen des Zählers über ein zweites UND-Gatter auf 0 zurückgestellt wird.

M-. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Generator für sägezahnförmige Spannung, der im wesentlichen einen Ladekondensator aufweist, eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle, einen bistabilen Speicher, der durch den Ausgang der zweiten Differentialstufe auf 0 zurückgestellt wird, ein analoges Gatter, das den Ladestrom je nach dem Zustand des bistabilen Kippkreises durchlassen oder unterbrechen kann und eine Einrichtung zur Entladung des Kondensators zu Beginn eines Regelvorganges.

5· Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Unterbrechung des Zutritts der Spannungen der Zeitbasis und des Videosignals während eines Regelvorgangs.

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