DE2407919C3

DE2407919C3 - Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlröhre zur Darstellung von Vektoren

Info

Publication number: DE2407919C3
Application number: DE2407919A
Authority: DE
Inventors: Jacques Clamart Marien
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1973-02-20
Filing date: 1974-02-19
Publication date: 1981-09-10
Also published as: US3921163A; DE2407919B2; FR2218646B1; DE2407919A1; JPS5435740B2; FR2218646A1; GB1442272A; JPS49115433A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlröhre zur Darstellung von Vektoren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Ablenkschaltung ist aus der DE-OS 20 13 218 bekannt. Sie ermöglicht jedoch nur die Verarbeitung von in Polarkoordinaten-Darstellung vorliegenden Vektoren. Hierzu benötigt sie für den X-Ablenkteil und den y-Ablenkteil jeweils einen getrennten Integrator und eine eigene Bezugsspannung. Erfahrungsgemäß ist es jedoch sehr schwierig, die betreffenden Schaltungen in den beiden Ablenkteilen so auszuführen, daß die Integrationskoeffizienten K in beiden Ablenkteilen langzeitstabil gleichbleiben. Abweichungen führen jedoch zu einer fehlerhaften Lage der Schreibspur. Vor allem ist aber an der bekannten Ablenkschaltung nachteilig, daß Vektoren, die in kartesischen Koordinaten vorliegen, zunächst in Polarkoordinaten transformiert werden müssen. Dies bedingt die Bereithaltung einer entsprechenden Rechen- und Speicherkapazität in der Digitaldatenquelle, die der Ablenkschaltung die Daten der darzustellenden Vektoren, beispielsweise Kurven, Symbole oder alphanumerische Zeichen, liefert.

Eine ähnliche Ablenkschaltung ist weiterhin aus der FR-PS 21 34 821 bekannt, und zwar in Verbindung mit einer sogenannten polychromen Kathodenstrahlröhre, die eine Wiedergabe der Vektoren in unterschiedlichen Farben oder Farbtönen gestattet, was durch eine in Stufen schaltbare Beschleunigungsspannung für die Kathodenstrahlröhre in Verbindung mit einem in geeigneter Weise beschichteten Bildschirm ermöglicht wird. Die bekannte Schaltung berücksichtigt jedoch nicht, daß eine für jede Farbe gleichbleibende X- und ^-Positionierung ein und desselben Vektors eine .Steuerung der Ablenksignalamplitude in

Abhängigkeit von der jeweiligen Farbe erfordert.

Außerdem ist aus der Firmendruckschrift der Firma Analog Devices »Very High Speed Multiplying D/A Converter MDA-Il MF« eine Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlröhre zur Darstellung von Vektoren bekannt, die für jede Ablenkrichtung multiplizierende Digital/Analog-Wandler enthält, denen einerseits gemeinsam eine Sägezahnspannung und andererseits getrennt den jeweiligen Ablenkgrößen entsprechende Multiplikatorsignale zugeführt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ablenkschaltung der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau der Steuerschaltung und hoher Wiedsrgabegenauigkeit der Vektoren in der Lage ist, sowohl Polarkoordinaten als auch kartesischen Koordinaten der zu schreibenden Vektoren entsprechende Eingangssignale zu verarbeiten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben.

Diese Ablenkschaltung zeichnet sich dui jh geringen Aufwand aus und hat vor allem den Vorteil, Vektoren sowohl ausgehend von Eingangssignalen in Polarkoordinaten als auch ausgehend von Eingangssignalen in kartesischen Koordinaten darstellen zu können, ohne daß eine vorherige Transformation in ein bestimmtes Koordinatensystem erforderlich ist, der damit verbundene Aufwand somit entfällt.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Schaltung angegeben, die unter anderem die Schaltzeiten zwischen aufeinanderfolgenden Daten niedrig halten lassen und eine rasche Umschaltung der Ablenkgeschwindigkeit bei Verwendung einer polychromen Kathodenstrahlröhre und Darstellung der Vektoren in unterschiedlicher Farbe ermöglichen.

In der Zeichnung ist eine Ablenkschaltung nach der Erfindung anhand erläuternder Diagramme und vereinfachter Blockschaltbilder beispielsweise gewählter Ausführungsformen schematisch veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 die Komponenten eines Vektors und die entsprechenden Ablenksignale,

Fig.2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ablenkschaltung nach der Erfindung,

F i g. 3 einen Ausschnitt aus der Schaltung nach F i g. 2 zur Veranschaulichung der für den Betrieb mit einer polychromen Kathodenstrahlröhre verwendeten besonderen Schaltungen,

F i g. 4 ein Übersichtsblockschaltbild eines elektronischen Flugleit-Anzeigesystemes, das mit Ablenkschaltungen nach den F i g. 2 und 3 arbeitet,

Fig.5 ein vereinfachtes Schaltbild einer Wandler-Multiplizierschaltung,

F i g. 6 ein Blockschaltbild einer Addier- und Verstärkungsschaltung mit veränderlicher Verstärkung.

F i g. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Rechnerschaltung der F i g. 4,

F i g. 8 die schematische Darstellung eines Bildschirmes,

F i g. 9 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des in der Rechnerschaltung der F i g. 7 verwendeten Verfahrens in Verbindung mit F i g. 8.

Gleiche Teile sind in allen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen.

F i g. 1 zeigt lediglich zur nochmaligen Verdeutlichung die Komponenten eines Vektors und die entsprechenden Ablenksignale.

Ein Vektor PQ ist durch zwei Komponenten C1 und C2 definiert, die der Differenz dsr Koordinaten der Endpunkte entsprechen. Im kartesischen Koordinatensystem entsprechen die Achsen OX, OY der horizontalen bzw. der vertikalen Ablenkrichtung, wobei der Punkt P die Koordinaten XP, YP und der Punkt Q die Koordinaten XQ, YQ besitzt, so daß die zugehörigen Komponenten definiert sind durch Cl = XQ- XP und CT.= YQ- YP. In Polarkoordinaten gilt: Ci=L cos R und C2 = Lsin R, worin L die Länge dss Vektors PQ

■o und R den Winkel zwischen der Richtung OX und diesem Vektor bedeuten. Im dargestellten Fall ist der Winkel R positiv.

Die entsprechenden Ablenkspannungen UX(t) und UY (t), die an den entsprechenden X- und K-Ablenkor-

'5 ganen der Röhre anliegen, sind unten bzw. links in Fig. 1 dargestellt Die Anfangswerte UXP und UYP dienen der augenblicklichen Einstellung der Ausgangslage des Strahles auf den Anfangspunkt P der Schreibspur, wobei 0 als Ruhepunkt, für den die

ίο Ablenkspannungen gleich Null sind, angenommen ist. Der Anfangsaugenblick der Schreibspur PQ ist ta, der Endaugenblick ist to+ T. Die Schreibspur von Pnach Q wird durch Sägezahnspannungen ABC in der A'-Richtung und DEFin der V-Richtung mit der Dauer Terzielt.

^J5 Deren Amplitude ändert sich linear von 0 im Augenblick fo auf die entsprechenden Werte UXQ- UXP proportional zu Cl und UYQ- UYPproportional zu C2. Der Proportionalitätsfaktor kann der gleiche sein; es können aber auch zwei verschiedene Faktoren KX, K 2 vorgesehen sein, je nachdem, ob die gewünschte Empfindlichkeit in der X-Richtung und der K-Richtung die gleiche oder verschieden ist. Die Rückkehr der Spannungen auf Null im Zeitpunkt to+Γ bringt den Strahl wieder in den Ursprung 0 zurück.

Es wird nun zunächst ein monochromer, d. h. einfarbiger Betrieb betrachtet, was gleichbedeutend entweder mit der Verwendung einer monochromen Kathodenstrahlröhre oder mit dem Betrieb in ein und derselben Farbe im Fall einer polychromen Röhre ist.

Um eine gleichbleibende Helligkeit der Schreibspur der verschiedenen sichtbar zu machenden Vektoren zu erzielen, ist es notwendig, daß die Ablenkgeschwindigkeit längs jeden Vektors die gleiche ist. Diese Schreibgeschwindigkeit ist konstant, wenn sie unabhängig von dem Parameter der Länge L ist, d. h. wenn die

Bedingung j- = r₀ = konstant, erfüllt ist, worin T₀ die

Schreibdauer eines Einheitselementes, d. h. des Einheitsvektors mit der Länge Lo = 1, bedeutet.

F i g. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Ablenkschaltung zur Erzeugung der Ablenksignale nach der Erfindung. Sie umfaßt Sägezahngeneratoren, die in bekannter Weise nach dem Verfahren der Integration eines bestimmten Gleichspannungspegeh oder einer Bezugsspannung während einer bestimmten Dauer arbeiten. Diese Sägezahngeneratoren enthalten einen einzigen Integrator I₁ der zum Zeitpunkt fo eine Bezugsspannung U erhält und an seinem Ausgang ein Sägezahnsignal der Form K 3 ■ U · fabgibt, wobei K 3

fo eine durch die Schaltung 1 eingeführte Konstante bedeutet. Dieses Signal ist für f=fo gleich Null und wächst anschließend linear bis zum Zeitpunkt to+ T.

Die Unterbrechung der Integration bei fo+ T wird mittels eines Schwellwertvergleichers 2 erreicht, in dem

^fi5 das Signal K 3 ■ U- t mit einem Schwellwertpegel 5 verglichen wird; die Dauer T ist demzufolge gleich _^s_ _ ~K3~'Ü·

Es wurde vorstehend gezeigt, daß dieses Verhältnis proportional zu L gehalten werden muß, d. h.

^y ₇jj = LT₀ oder ^= K 3 · T₀ · L. In diesem Ausdruck ist K 3 ■ To eine Konstante.

Es sind verschiedene Schaltungen möglich, die diese Bedingungen eriullen, wobei zwei Schaltungen besonders vorteilhaft zufolge dessen sind, daß eines der Signale S oder U konstant gehalten wird, während das andere Signal in Abhängigkeit von dem Parameter L veränderlich ist.

Wenn der Schwellwert S eine Gleichspannung So konstanten Wertes ist, hat die Bezugsspannung U die

Form γ worin LA₀ eine Konstante ist. Wenn dagegen die Spannung i/eine konstante Gleichspannung LO ist, hat der Schwellwert S die Form 5= S₀L, worin 5b eine Konstante ist.

Die Schaltungen 3 und 4 sind Multiplizierschaltungen, die gleichzeitig über einen Eingang das Sägezahnsignal und getrennt über einen zweiten Eingang ein Multiplikatorsignal, nämlich MX bzw. AiV, erhalten. Diese Schaltungen liefern die Signale K3 · U ■ t · MX bzw. K3 ■ U- t ■ MY. Die Koeffizienten MYund MYsind derart gewählt, daß man für i=fo+7"die endgültigen Ablenkamplituden Ki ■ C1 und K 2 ■ C2 (F i g. 1) der Sägezähne erhält.

Für den Betrieb mit S=S₀, U= -^- sind diese Signale bestimmt durch:

Cl

MV =~ Cl

und sind proportional zu den betreffenden Komponenten Cl und C 2.

Für den Retrieb mit S=Su- L U=U_n sind diese Signale bestimmt durch

Kl Cl Kl

= - = -cosK

Kl Cl Kl .
= .,_mR

Sie sind proportional dem Kosinus bzw. Sinus des Radiusvektors des Vektors. Dieser zweite Betrieb entspricht einer Auswertung in Polarkoordinaten, wahrend die vorhergehende Betriebsart einer Auswertung in kartesischen Koordinaten entspricht

Die Anfangswerte der Lage in P werden durch Additionen der Werte UXP bzw. UYP zu den von den Multiplizierschaltungen 3 bzw. 4 gelieferten Signalen erzielt, um die Ablenksignale UY und UX zu bilden (F i g. 1). Eine erste Addierschaltung 5 liegt in Serie mit der Multiplizierschaltung 3 und erhält vom Augenblick Io an über einen zweiten Eingang ein Signal SXP entsprechend UXP, wobei der Ausgang dieser Addierschaltung die horizontalen Ablenkorgane 6 einer Kathodenstrahlröhre 7 mit dem Signal UX speist.

In gleicher Weise erhält eine in Serie mit der Multiplizierschaltung 4 liegende Additionsschaltung 8 ein Signal SYP entsprechend UYP und speist die vertikalen Ablenkorgane 9 mit dem "ignal UY.

Eine durch den Block 10 versinnbildlichte weitere Schallung erzeugt die verschiedenen Signale U, S, MX, MY, SXP, und 5KP. Bei Verwendung im Rahmen eines Flugdaten-Anzeigesystems umfaßt diese weitere Schaltung einen numerischen Rechner, der die verschiedenen Daten XP, YP und XQ, YQ jedes Vektors in digitaler Form liefert, wobei diese Daten an die Anzeigeeinrichtung übertragen werden. Diese kann beispielsweise folgende Funktionsgruppen enthalten: einen Eingangszwischenspeicher oder Pufferspeicher mit sequenziel- lern oder wahlfreiem Zugriff, der die Daten des Rechners erhält; eine Adressierschaltung für den Pufferspeicher um aus diesem die im Verlauf jeder Bildablenkung sichtbar zu machenden aufeinanderfolgenden Daten auszulesen; eine Dekodierschaltung für die ausgelesenen Daten; einen Digital-Analog-Wandler für die dekodierten Daten; sowie weitere Schaltungen wie etwa Synchronisierschaltungen.

Es wird nun angenommen, daß die Anzeigeröhre eine polychrome Kathodenstrahlröhre ist. Die Anlegung einer in Stufen veränderlichen Hochspannung an eine Elektrode der Röhre ermöglicht die Auswahl der Farbe. Beispielsweise können die Farben Rot, Gelb, Grün einzeln bei einer Röhre mit polychromem Bildschirm durch Anlegung von drei verschiedenen Hochspannungsstufen erzeugt werden. Die Hochspannung ändert die Longitudinalgeschwindigkeit der den Strahl bildenden Elektronen, betrachtet längs der Achse der Elektronenstrahlkanone. Es ergibt sich hieraus eine Änderung der Ablenkgeschwindigkeit oder Schreibgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der gewählten Farbe.

Wenn die Ablenksignale mit wachsender Longitudinalgeschwindigkeit nicht geändert werden, wächst auch die Schreibgeschwindigkeit.

Wenn gleichmäßige Helligkeit innerhalb jeder Farbe (konstante Schreibgeschwindigkeit) und eine etwa übereinstimmende Helligkeit für jede Farbe (durch jede Farbe bestimmte, unterschiedliche Schreibgeschwindigkeit) erzielt werden soll, ist es notwendig, für jede Farbe eine bestimmte Steigung des integrierten Sägezahnsignals zu erzeugen (unterschiedlicher Koeffizient K 3 je nach gewählter Farbe).

Für eine bestimmte Steigung eines Sägezahns bei der Farbe Grün muß dieser Wert beispielsweise annähernd für die Farbe Gelb verdoppelt und für die Farbe Rot verdreifacht bis vervierfacht werden.

Ergänzend muß sichergestellt werden, daß eine identische Darstellung unabhängig von der Farbe erzielt wird. Ein Vektor PQ mit der Länge L, der durch seine Komponenten CX und C2 definiert ist muß also unabhängig von der Farbe in stets der gleichen Weise auf dem Bildschirm dargestellt werden. Es ist demzufolge notwendig, auch auf die Amplitude der Ablenksignale UX und UYbei einer Änderung der Farbe einzuwirken, um eine identische Lage beizubehalten.

Die Einwirkungen auf die Steigung und auf die Amplitude müssen gleichzeitig erfolgen. F i g. 3 stellt im Blockschaltbild einen Teil der Schaltung nach F i g. 2 dar und veranschaulicht die zur Erzielung dieser gleichzeitige gen Wirkungen vorgenommenen Ergänzungen.

Der Integrator 1 enthält einen Integrierverstärker in Form eines Operationsverstärkers, bestehend aus einem Verstärker 15, einem Widerstand R1 zwischen der Spannungsquelle U und dem Eingang des Verstärkers

^Λ5 15 und einem Kondensator ClO, der ais Gegenkopplung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers 15 liegt

Das Ausgangssignal K3■U■t kann in die Form

J■ Γgebracht werden, worin Al · ClO die

Integrationszeitkonstante der Elemente Al und ClO bedeutet Diese Zeitkonstante wird durch Änderung des Wertes eines der Bauteile Al, ClO veränderlich. Im vorliegenden Fall wird der Widerstand Al geändert durch einen Schaltvorgang bei Änderung der Farbe. Ein Signal 51 »Farbänderungsbefehl« steuert einerseits eine schaltbare Hochspannungsquelle 16, andererseits die Parallelschaltung der Widerstände R 2 und R 3 zu dem Widerstand R1 über entsprechende Schalter 17 und 18. Für eine erste Farbe sind die Schalter offen und der Integrationswiderstand hat den Wert /f 1; für eine zweite Farbe ist der Schalter 17 geschlossen und der Widerstand besteht aus der Parallelschaltung von Ri und R 2; schließlich sind für eine dritte Farbe die Schalter 17 und 18 geschlossen und der Widerstand besteht aus der Parallelschaltung von Ri, R 2 und R3. Die Steuerung der Schalter 17 und 18 erfolgt über eine Zwischenschaltung 19, die den Befehl 51 erhält und ausgehend von diesem Signal den zu steuernden Schalter identifiziert Das Signal 51 kann demzufolge ein digitales Signal sein und die Schaltung 19 kann aus einfachen Logikgliedern bestehen.

Dieselbe Schaltung 19 wird zur gleichzeitigen Steuerung einer Änderung der Verstärkung von zwei Regelverstärkern verwendet Die Addierer 5 und 8 der F i g. 2 sind durch die Schaltungen 20 und 21 ersetzt, die aus einem Addierer, gefolgt von einem Verstärker veränderlicher Verstärkung, also einem Regelverstärker, bestehen. Derartige Schaltungen sind in Form von Operationsschaltungen bekannt Die Verstärkungssteuersignale sind im Vorhinein derart eingestellt, daß das gewünschte Ergebnis erzielt wird, d.h. daß für einen beliebigen Vektor unabhängig von der gewählten Farbe stets dieselbe Lage auf dem Bildschirm erzielt wird. Im Falle von drei Farben sind somit drei Verstärkungskoeffizienten festgelegt

Die Bezugsspannung Uliegt an dem Integrator über einen Schalter 22. Dieser Schalter erhält ein sein Schließen auslösendes Steuersignal im Augenblick ίο des Beginns der Schreibspur eines Vektors und ein sein öffnen auslösendes Steuersignal im Augenblick to+T des Endes der Schreibspur des betrachteten Vektors. Ein Steuersignal 52 wie etwa ein Impuls, liegt im Augenblick ίο an einem Eingang einer Schaltung 23 wie etwa einer bistabilen Kippstufe, deren einer Ausgang den Schalter 22 steuert Der Ausgang 53 des Schwellwertvergleichers 2 ist mit dem zweiten Eingang dieser Kippschaltung 23 verbunden. Letztere steuert über einen zweiten Ausgang einen Schalter 24, der parallel zu dem Integrationskondensator ClO liegt wobei der Schalter 24 einen Öffnungsbefehl vor dem Augenblick fo bis zum Augenblick to+ Γ durch Anlegen des Signals 52 im Augenblick to erhält und einen Befehl zum Schließen vom Augenblick to+T bis zum Anfangsaugenblick des folgenden Vektors durch Anlegen des Signals 53 vom Augenblick fo+ Tan erhält Der Schalter 24 bewirkt ein Kurzschließen und die schlagartige Entladung des Kondensators ClO im Augenblick to+T.

Eine Anwendung innerhalb einer Anzeigeanordnung, die eine Kathodenstrahlröhre mit polychromem Endringungsbildschirm benutzt, ist in dem Blockschaltbild gemäß Fig.4 dargestellt Es wird beispielsweise ein elektronischer Flugdaten- oder Fhigführungsanzeigesystem betrachtet Nicht dargestellte Meßgeräte wie etwa Sonden, Meßwertaufnehmer, Trägheitsplattform usw.

liefern in elektrischer Form Meßsignale, die den verschiedenen Flugparametern entsprechen. Nach digitaler Kodierung werden diese Daten einem numerischen Rechner zugeleitet, sowie nachfolgend einer Anzeigeeinrichtung, die eine Anordnung von Schaltungen ähnlich denjenigen, wie sie vorstehend für den Block 10 der F i g. 2 angegeben wurde, enthalten kann.

Der Erfindungsgedanke greift dort Platz, wo die digitalen Lage- oder Positionierungssignale der aufeinanderfolgenden Vektoren und die Steuersignale für die elektronischen Schalter der Ablenkschaltung ankommen. Diese Ebene befindet sich beispielsweise am Ausgang der Dekodierschaltungen. Der Block 30 symbolisiert die Gesamtheit der vor dieser (gedachten) Schaltungsebene liegenden Schaltungen, die in bekannter Weise ausgeführt sind und nicht Gegenstand der Erfindung sind. Es wird davon ausgegangen, daß die Koordinaten entweder in kartesischer Darstellung (XP, YP-XQ, YQ) oder in Polardarstellung (L, cos R, sin R) je nach Fall geliefert werden. Tatsächlich ist es nämlich für bestimmte Daten bequemer, ihre Auswertung in Polarkoordinaten vorzunehmen, wenn man die Natur der Meßsignale in Rechnung stellt und den Rechner nicht unnütz überlasten will. Für die anderen Daten erfolgt die Auswertung in kartesischen Koordinaten.

Die Steuersignale umfassen das Signal 52 für den Beginn der Schreibspur des betrachteten, gerade laufenden Vektors, das Signal 51 »Farbbefehl« und ein Signal 54 »Koordinatenbefehl«. Das letztere ermöglicht eine Unterscheidung zwischen der Auswertung in kartesischen Koordinaten oder Polarkoordinaten des laufenden Vektors.

Zwei digitale Subtraktionsschaltungen 31 und 32 liefern die Komponenten Cl bzw. C2 ausgehend von den Signalen XP, XQ bzw. YP, YQ. Eine Digitalschaltung 33 ermittelt ausgehend von Cl und C2 ein Signal, dessen Wert gleich oder proportional zu

1 L

Fei²+ ei¹

ist Ein elektronischer Schalter 34 erhält über einen Eingang das Signal -^-, über einen zweiten Eingang ein digitales Signal U₀ und wird durch das Signal 54 gesteuert Am Ausgang dieser Schaltung tritt -j- oder U₀

auf, je nachdem, ob der Koordinatenbefehl 54 einer Auswertung in kartesischen Koordinaten oder Polar koordinaten entspricht Der Wert Uo kann durch eine Speicher- oder Registerschaltung 35 ständig erzeugt werden. Ein Digital-Analog-Wandler 36 erhält das Ausgangssignal des elektronischen Schalters 34 und liefert die entsprechende Bezugsspannung U an den Integrator 1 über den elektronischen Schalter 22. Die Schaltungen 1 bis 4 und 19 bis 23 entsprechen denjenigen der F i g. 3.

Die Umschaltung des Schwellwertes in Abhängigkeit von dem Koordinatenbefehl wird durch einen mittels des Signals 54 gesteuerten Schalter 37 erzeugt Bei Polarkoordinaten liefern die Schaltungen 30 den Digitalwert L, der nach Umsetzung in einen Analogwert im Block 36 an einem ersten Eingang des elektronischen Schalters 37 anliegt Ein zweiter Eingang dieses Schalters erhält eine Spannung S₀, die in derselben Weise wie U₀ mittels der Schaltung 35 erzeugt sein kann. Zwei weitere, durch 54 gesteuerte elektronische Schalter 38 und 39 werden zur Auswahl der Signale MX

und MY entsprechend der gerade laufenden Auswertungsart verwendet. Der Schalter 38 liefert MX an die Multiplizierschaltung 3 und erhält über einen Eingang den Wert Cl, sowie über einen zweiten Eingang den Wert cos R In gleicher Weise liefert der Schalter 39 MY an die Multiplikationsschaltung 4 und erhält die Werte C 2 und sin Λ

Die an den Addierschaltungen und Regelverstärkern 20 und 21 anliegenden Signale SYP und SXP sind aus den digitalen Signalen XP, KP nach Umsetzung in 36 hervorgegangen. Die entsprechenden Verbindungen sind der Einfachheit halber in der Figur nicht dargestellt.

Die Signale Cl, C2 oder cos R, sin R, die an den Schaltern 38 und 39 anliegen, können ebenfalls nach Umwandlung in 36 in analoger Form vorliegen, während der Steuerbefehl S4 ungeachtet dessen in digitaler Form vorliegen kann. Bevorzugt sind diese Signale in digitaler Form angelegt, so daß MX und MY ebenfalls Digitalsignale sind und die verwendeten Schaltungen 3 und 4 Digital-Analog-Multiplizierer sind. Der D-A-Wandler 36 kann somit vereinfacht werden.

F i g. 5 veranschaulicht das Schaltbild eines beispielsweise zur Realisierung der Schaltung 3 verwendeten Digital-Analog-Wandler-Multiplizierers. Betrachtet wird ein Signal MX mit vier Ziffern, um die Figur nicht zu überladen. Jede der eine Ziffer von MX mit vorgegebenem Rang oder Stellenwert übertragenden Leitungen steuert einen der zugehörigen elektronischen Schalter 41, 42, 43 und 44. Eine Bezugsspannung Ui wird von jedem der Schalter 41 bis 44 übertragen, wenn die entsprechende Ziffer den Wert 1 hat Für den Wert 0 ist der zugehörige Schalter im geöffneten Zustand. Ein Widerstandsnetzwerk 45 und ein Operationsverstärker 46 vervollständigen die Schaltung. Durch eine bestimmte Wahl der Widerstände des Netzwerkes wird das Ausgangssignal gleich Ut-N, wobei N die dem Digitalsignal MX entsprechende Zahl darstellt. Im dargestellten Beispiel ist der Binärwert 0011 von MX gleich einer Zahl N= 3 und das Ausgangssignal hat den Wert 3 · i/l. Eine zusätzliche Verbindung ermöglicht die Übertragung der Vorzeicheninformation von MX, wobei angenommen ist, daß beispielsweise die Ziffer 0 dem Vorzeichen » + « entspricht und daß die Ziffer 1 dem Vorzeichen » — « entspricht Das Vorzeichen ergibt sich aus den C1 oder cos R vorangehenden Digitalinformationen, je nachdem ob XQ kleiner als XP ist oder ob der Winkel R ein negatives Vorzeichen hat Ein zusätzlicher elektronischer Schalter 47 wird durch das Vorzeichendatum bzw. die Vorzeichenziffer gesteuert und schaltet den Wert mit + U1 oder - U1 je nach Fall durch, so daß das Ausgangssignal +Ui-N oder -UX- JV wird.

F i g. 6 zeigt das Blockschaltbild einer Additionsschaltung mit regelbarer Verstärkung wie etwa die Schaltung 20 (F i g. 3 oder 4), die an ihrem Eingang das Signal SXP und das Ausgangssignal der zugehörigen Multiplizierschaltung 3 erhält Sie umfaßt einen Operationsverstärker 50, der in bekannter Weise dadurch als Addierer geschaltet ist, daß die Eingangssignale über zwei Widerstände 51 und 52 zugeführt werden, die einen Addierer 53 bilden. Die Umschaltung der Verstärkung in bestimmten, diskreten Weiten bei Änderung der Farbe wird durch Änderung des Wertes des als Gegenkopplung zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers liegenden Widerstandes erreicht Die entsprechende Schaltung umfaßt in derselben Weise wie für die Umschaltung der Steigung, die im Zusammenhang mit F i g. 3 beschrieben wurde, drei Widerstände 54, 55, 56 und zwei elektronische Schalter 57, 58, die über eine Schaltung 19 durch das Signal 51 gesteuert werden, wobei zugrunde gelegt wird, daß die beabsichtigte /\iizeige in drei verschiedenen Farben erfolgen soll.

F i g. 7 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer Ausführungsform des Rechners 33 der Fig.4. Die in digitaler Form am Ausgang der Subtraktionsschaltungen 31 und 32 vorliegenden Komponenten Ci und C2 enthalten eine Vorzeicheninformation. Der »Komplement auf zwei« oder »Ergänzung auf zwei« genannte Binärcode wird normalerweise in derartigen einen Rechner enthaltenden Systemen verwendet, und die Digitalschaltungen 61 und 62 gestatten die Ermittlung der absoluten Beträge |C1| und jC2|, die für die Schaltung 33 verwendet werden. Die Schaltungen 61 und 62 können aus einem Umschalter oder »Multiplexer«, einer Schaltung zur Bildung des Komplementes und einer Addierschaltung bestehen. Die Rechnerschaltung ist derart festgelegt, daß sie den Wert y- mit einer

solchen Näherung errechnet, daß die Änderungen der Helligkeit und der aufeinanderfolgenden Positionierungen gering und für den Beobachter vernachlässigbar und nicht wahrnehmbar bleiben. Auf diese Weise kann die Rechnerschaltung 33 in kompaktem und relativ einfachem Aufbau mit Hilfe integrierter Schaltungen realisiert werden. Der Änderungsbereich jeder Komponente Cl, C2 ist festgelegt in Abhängigkeit der entsprechenden Abmessung des Bildschirmes in der X- und der V-Richtung und der Lage des Nullpunktes oder Ursprunges auf dem Bildschirm. Wenn angenommen wird, daß sich der Punkt 0 im Mittelpunkt des Bildschirmes befindet, wie dies in F i g. 8 dargestellt ist, entsprechen die Maximalwerte CiM und C2 M der Komponenten der Hälfte der entsprechenden Gesamtabmessung des Bildschirmes, wobei das Vorzeichen positiv oder negativ sein kann. Jeder der Bereiche von 0 bis Cl Mund von 0 bis C2 Mist in eine endliche Zahl m von Strecken unterteilt, so daß ausschließlich m Werte von Cl und m Werte von C2, beispielsweise 16 Werte, ausgewählt werden. Diese Auswahl ist derart festgelegt, daß sie nur zu einem geringen Fehler führt, der mit den vorerwähnten Betriebs- bzw. Arbeitskriterien vereinbar

ist In F i g. 9 ist die Funktion dargestellt die

1 '

-^-für C2=/4 als Konstante entspricht wobei eine

gegebene Änderung DL in der K-Richtung einer Änderungsamplitude in der ^-Richtung entspricht, die in Richtung auf den Ursprung immer geringer wird und die um so größer wird; je weiter man sich vom Ursprung entfernt Die für Cl (sowie für C2) gewählten m-Werte sind demzufolge ungleichmäßig über den vorgesehenen Bereich C1 M(und CIM) verteilt Die Verteilung ist so vorgenommen, daß das Verhältnis zwischen zwei aufeinanderfolgenden, gewählten Weiten der Funktion

etwa konstant-==· =-=j usw. bleibt Hieraus ergeben

sich nfi bestimmte Werte für -j-, nämlich 256 für m=

Die verwendeten Schaltungen gestatten für jeden der auftretenden Werte von Cl und C2 zunächst die am nächsten liegenden, vorbestimmten Werte Cl und C2

auszuwählen und dann den entsprechenden Wert y- zu

bestimmen. Die verwendeten Schaltungen umfassen für den |C1| erhaltenden X-Kanal eine Adressierschaltung

63 für einen Speicher 65 und für den |C2| erhaltenden Kanal Y in gleicher Weise die Schaltungen 64 und 66. Die Adressierschaltung 63 (oder 64) hat die Aufgabe, die Strecke, also den Feinbereich, dem das Eingangssignal entspricht, festzustellen und in dem Speicher den entsprechenden Näherungswert von |C1| oder |C2| auszuwählen. Jeder der Speicher 65 (oder 66) enthält hierzu ständig m Binärworte entsprechend diesen Strecken oder Feinbereichen, die die m-diskreten Werte der Komponente Cl (oder C2) bilden, die für die Rechnung gewählt werden. Wenn ClSund C2Sdie aus dem Speicher entnommenen Werte sind, so können diese für /n=16 Binärworte zu je vier Stellen oder Ziffern sein. Sie werden anschließend in derselben Art und Weise zur Adressierung eines dritten Speichers 69 über die Schaltungen 67 und 68 verwendet, wobei der dritte Speicher 69 die m² vorbestimmten Werte von

-,-enthält, die sich aus den m-Werten in der X-Richtung

und den m-Werten in der K-Richtung ergeben. Die Schaltungen 63 bis 69 sind in bekannter Weise ausgeführt. Die Gesamtheit der Schaltungen 67, 68, 69 kann beispielsweise aus einem in integrierter Schaltungstechnik ausgeführten Speicher mit programmierbarem Zugriff oder programmierbarer Auslesung bestehen. Auch die Schaltungen 63, 65 bzw. 64, 66 können mittels eines Speichers mit programmierbarem Zugriff realisiert werden, indem die digitalen Eingangsverbindungen in zwei Gruppen unterteilt werden und der Speicher entsprechend programmiert wird; wenn beispielsweise |C1| eine Zahl mit acht Ziffern ist, kann man zwei Gruppen zu vier Ziffern auswählen, um den Speicher nach Dekodierung zu adressieren und aus ihm den gewünschten Wert und den in ihm gespeicherten m-Werten auszulesen.

In gleicher Weise sind die verschiedenen, in dem beschriebenen System verwendeten und nicht im einzelnen dargestellten Digitalschaltungen in bekannter Weise mit Hilfe von logischen Elementarschaltungen im

ίο allgemeinen in Form integrierter Schaltungen realisiert. Beispielsweise kann ein elektronischer Schalter wie etwa der Schalter 22 in Fig.3 aus einem einfachen Feldeffekttransistor bestehen. Auch ist im einzelnen die Form der verschiedenen Signale 51, S2und 54, die die verschiedenen Umschaltungen steuern, nicht angegeben, da sie in verschiedener Weise erzeugt werden können; diese Signale umfassen im allgemeinen einen oder mehrere Impulse, je nach Art der auszulösenden Steuerung.

Die Ablenkschaltung und das Anzeigesystem, wie sie aus den F i g. 2 und 7 hervorgehen, lassen zahlreiche Abwandlungen zu, wobei stets der wesentliche Vorteil bleibt, daß die Auswertung nach Belieben in Polarkoordinaten oder in kartesischen Koordinaten vorgenom-

2s men werden kann und daß eine vorherige digitale Signalverarbeitung möglich ist, woraus sich insgesamt ein wenig Raum beanspruchendes und geringes Gewicht besitzendes Gerät ergibt, das demzufolge besonders für den Einsatz in Luftfahrzeugen geeignet ist.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlröhre zur Darstellung von Vektoren, bestehend aus Sägezahngeneratorschaltungen, die die X- und Y-Kblenksignale zum Schreiben eines Vektors zwischen seinen beiden Endpunkten erzeugen und hierzu Integrationsmittel enthalten, die eine Bezugsspannung integrieren und deren Ausgangssignal jeweils dem ersten Eingang von zwei Addierschal- ίο tungen zugeführt wird, an deren zweiten Eingängen Signale entsprechend den X- und K-Anfangskoordinaten der Schreibspur anliegen, und ein Vergleicher bei Erreichen einer Schwellwertspannung die Integration beendet und das Verhältnis zwischen der Schwellwertspannung und einer Bezugsspannung proportional zur Länge (L) des zu schreibenden Vektors ist und schließlich eine weitere Schaltung neben den Signalen entsprechend den Anfangskoordinaten die Sinus- und Kosinuswerte und die Länge entsprechend den Polarkoordinaten der Vektorkomponenten, die Schwellwertspannung und die Bezugsspannung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsmittel aus einem Integrator (1) bestehen, dessen Ausgang einerseits direkt mit einem Eingang des Vergleichers (2) und andererseits mit den zwei Addierschaltungen (5, 8) über zwei Analog-Multiplizierschaltungen (3, 4), die jeweils über einen zweiten Eingang ein Multiplikatorsignal (MX, MY) erhalten, verbunden ist, und daß vier elektronische Schalter (34, 37, 38, 39) mit jeweils zwei Eingängen vorgesehen sind, die die Auswahl des Bezugssignals (LJ) bzw. des Schwellwertsignals (S) bzw. des Multiplikatorsignals (MX, MY) zwischen jeweils zwei Werten gestatten, wobei der eine Wert im Falle von kartesischen Koordinaten, der andere Wert im Falle von Polarkoordinaten ausgewählt wird, und daß ein Steuersignal (S4) gleichzeitig an diesen vier Schaltern anliegt.

2. Ablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Schaltung (10) bei in polarer Form vorliegenden Veklorkoordinaten eine konstante Bezugsspannung (Uo), eine zur Länge der gerade geschriebenen Spur proportionale Schwellwertspannung (SoL) und dem Sinus und dem Kosinus der Radiusvektoren der Polarkoordinaten des gerade geschriebenen Vektors längs der Ablenkachsen proportionale Multiplikatorsignale erzeugt und daß die weitere Schaltung (10) bei in kartesischer Form vorliegenden Vektorkoordinaten eine konstante Schwellwertspannung (Sb), eine zur Länge der gerade geschriebenen Spur umgekehrt proportionale Bezugsspannung (-ψλ und

den entsprechenden Komponenten (Cl, C2) des gerade geschriebenen Vektors in kartesischen Koordinaten längs der Ablenkachsen proportionale Multiplikatorsignale erzeugt.

3. Ablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch f>o gekennzeichnet, daß die Multiplikatorsignale (MX, MY) an den Multiplikationsschaltungen in digitaler Form anliegen, die als D/A-Wandler-Multiplikationsschaltungen ausgeführt sind.

4. Ablenkschaltung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei digitale Subtraktionsschaltungen (31, 32), ausgehend von den kartesischen Lagekoordinaten, die zugehörigen Komponenten (Ci, C2) des gerade geschriebenen Vektors liefern und daß ein Digitalrechner (33) aus diesen Komponenten den Parameter des Kehrwertes der Länge des Vektors errechnet.

5. Ablenkschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalrechner (33) drei programmierbare auslesbare Speicher (65, 66, 69) die m, m und m² Datenworte umfassen, enthält, und unter den m² vorgegebenen Werten des Parameters des Kehrwertes der Länge des Vektors denjenigen, der dem wahren Wert am nächsten liegt, auswählt

6. Ablenkschaltung nach Anspruch 1 oder 2, für eine Kathodenstrahlröhre mit polychromem Schirm, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (1) einen Widerstand (Ri) und einen Kondensator (ClO) enthält, die eine Integrationszeitkonstante bestimmen, sowie mindestens einen Schaltungsteil, der einen weiteren Widerstand (R 2) in Serie mit einem Schaker (17) umfaßt und parallel zu dem ersten Widerstand (R 1) liegt, und daß bei einem Wechsel der Farbe oder des Farbtones des Schirmes der Schalter (17) ein Steuersignal erhält.

7. Ablenkschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Addierer aus je einem Verstärker (20, 21) mit veränderbarer Verstärkung bestehen und daß gesteuerte Schalter zur Änderung fax betreffenden Verstärkung in diskreten Werten bei Änderung der Farbe oder des Farbtones vorgesehen sind.