Электронное изображение

Борис Моисеевич Каган, лауреат Государственной премии СССР, доктор технических наук, профессор — известный ученый в области электронной вычислительной техники и ее применения для автоматизации управления и в инженерном деле.

Развитие электронной вычислительной техники, информатики и применение их средств и методов в народном хозяйстве, научных исследованиях, образовании и других сферах человеческой деятельности являются в настоящее время приоритетным направлением научно-технического прогресса. Это приводит к необходимости широкой подготовки специалистов по электронным вычислительным машинам, системам и сетям, программному обеспечению и прикладной математике, автоматизированным системам обработки данных и управления и другим направлениям, связанным с интенсивным использованием вычислительной техники. Всем этим специалистам необходимы достаточно глубокие знания принципов построения и функционирования современных электронных ;вычислитель-ных машин, комплексов, систем и сетей, микропроцессорных средств, персональных компьютеров. Такие знания необходимы не только специалистам различных областей вычислительной техники, но и лицам, связанным с созданием программного обеспечения и применением ЭВМ в различных областях, что определяется тесным взаимодействием аппаратурных и программных средств в ЭВМ, тенденцией аппаратурной (в том числе микропрограммной) реализации системных и специализированных программных продуктов, позволяющей достигнуть увеличения производительности, надежности, функциональной гибкости, большей приспособленности вычислительных машин и систем к эксплуатационному обслуживанию,

- му обеспечению, прикладной математике и появление за последние годы многих новых важных идей и технических решений в электронной вычислительной технике, расширяющих области применения ЭВМ и способствующих вовлечению в активную работу по использованию ЭВМ, микропроцессорных средств и персональных компьютеров для управления процессами и обработки данных широкого круга инженеров, часто не имеющих специальной подготовки, делают целесообразным выпуск третьего, переработанного и дополненного издания книги «Электронные вычислительные машины и системы».

Представленная на 1.1 структура (модель) вычислительной машины, получившая название фоннеймановской *, благодаря ее изящной простоте и большой гибкости при управлении вычислительным процессом с самых первых шагов электронной вычислительной техники и по сей день доминирует при построении различных ЭВМ.

Стремление удовлетворить требования разнообразных областей и форм применения электронной вычислительной техники, повысить производительность и расширить логические возможности ЭВМ, повысить надежность их функционирования, облегчить контакты человека с ЭВМ при подготовке программ

6. Пьчему развитие электронной вычислительной техники, в том числе микропроцессорных средств, персональных компьютеров, суперЭВМ, является приоритетным направлением научно-технического прогресса?

50. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике: Справочник/Под ред. Б. Н. Файзулаева, Б. В. Тарабри-на. М.: Радио и связь, 1987.

Первые ЭВМ в Советском Союзе создавались для решения сложных и трудоемких математических задач. Работы над первой ЭЦВМ начались в 1946 г. группой научных работников под руководством академика Сергея Алексеевича Лебедева — основоположника советской электронной вычислительной техники.

Потребность в электронных вычислительных машинах в начале 50-х годов была очень большой. Во многих организациях нашлись талантливые энтузиасты, сплотившие вокруг себя коллективы разработчиков — проектировщиков, математиков-программистов и начавшие создавать свои собственные конструкции ЭВМ. В стране образовалось, помимо двух упомянутых, еще несколько, так сказать, «центров кристаллизации» средств электронной вычислительной техники.

10. Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. Справочник/Под ред. Б. Н. Файзулаева, Б. В. Барабрина — М.: Радио и связь, 1986. — 384 с.

В настоящее время особое внимание уделяется развитию и внедрению электронной вычислительной техники, приборов с применением микропроцессоров, автоматизации машин и оборудования и созданию на этой основе автоматизированных технологических комплексов.

Только с появлением электронных разверток стало возможным создание ТВ систем с высоким качеством изображения. Преобразователем свет — сигнал служит передающая трубка, в которой могут использоваться различные физические эффекты, например внешний и внутренний фотоэффект. Оптическое изображение создается с помощью объектива на расположенной в вакууме светочувствительной поверхности (фотокатоде) передающей трубки. При этом величина зарядов, образующихся на фотокатоде, пропорциональна освещенности отдельных его участков, равных размеру элемента изображения, т. е. на нем создается электронное изображение. Электронный луч под действием поля, например магнитного, отклоняющих катушек перемещается по фотокатоду и считывает накопленные на нем заряды.

верхности которого под действием световой энергии происходит выбивание фотоэлектронов. Поток фотоэлектронов устремляется к аноду 4, на который подано ускоряющее напряжение. В плоскости анода образуется так называемое электронное изображение 6, представляющее поток электронов, плотность которого в различных точках сечения пропорциональна яркости соответствующей точки объекта. В центре анода имеется отверстие 7 размером в элемент разложения. Под действием отклоняющих катушек 2 электронное изображение перемещается относительно этого отверстия в вертикальном и горизонтальном направлениях с частотой строк и полей. Таким образом, в развертывающее отверстие 7 поочередно попадают фотоэлектроны со всех участков проецируемого на ФК изображения, чем и обеспечивается его разложение. Правильность (неискаженность) переноса электронного изображения с плоскости фотокатода в плоскость анода поддерживается с помощью длинной фокусирующей катушки 3.

участков будет наблюдаться наибольшая эмиссия, о наименее освещенных — наименьшая. Если на фотокатод Ф проектируется световое изображение, то за ним возникает «электронное изображение» из эмиттированных фотоэлектронов. Под действием ускоряющего поля «электронное изображение» движется к люминесцентному экрану. Те области экрана, на которые попадает большее число электронов, начинают светиться более ярко, чем те, на которые их попадает меньше, — возникает вторичное световое изображение, яркость которого может быть в несколько раз выше яркости первичного изображения (поскольку фотоэлектроны на пути к экрану ускоряются его полем и приобретают большую кинетическую энергию, отдаваемую затем атомам люминофора). Для работы при малых освещенностях применяют усилители-преобразователи со вторично-электронными умножителями, для этого на пути электронного потока устанавливают диноды Д, работающие на «прострел». Число динодов Д может доходить до 10, вследствие чего умножение плотности первичного электронного изображения может быть очень большим и вторичное световое изображение может быть во много раз ярче первичного.

В последние годы все большее применение находят канальные ЭОП, в которых каскад усиления выполнен на микроканальной пластине. Микроканальная пластина толщиной 0,5—1,5 мм содержит большое число параллельных отверстий (трубок, каналов), каждое из которых по существу является элементарным фотоэлектронным умножителем, усиливающим фототок элемента изображения (§ 13.3). В рассматриваемых ЭОП электронное изображение с фотокатода с помощью электронной линзы переносится на пластину. Усиление в каждом канале происходит независимо от соседнего отверстия, т. е. изображение разбивается на элементы, число которых определяется количеством отверстий. После пластины за счет однородного электростатического поля электронное изображение переносится на люминесцентный экран.

Интенсивный разогрев катодов будет способствовать стабилизации достигнутого уровня эмиссии. Если в приборе-восстановителе имеется возможность наблюдать электронное изображение катода, можно поочередно просмотреть изображение трех катодов и сделать вывод об их состоянии после процедуры восстановления. Поверхности катодов должны быть без затемнений, неравно-мерностей, темных пятен, особенно в центральной части.

помещена в длинный соленоид, создающий продольное однородное магнитное поле. Это поле переносит электронное изображение матрицы с фотокатода на анод, имеющий прямоугольное отверстие, равное по величине площади, занимаемой одним знаком матрицы. При помощи магнитной отклоняющей системы выбора знаков электронное изображение матрицы смещается так, чтобы нужный знак совпал с отверстием анода. Электронный пучок, имеющий в сечении форму выбранного знака, пройдя отверстие анода, фокусируется и ускоряется электростатической иммерционнои линзой', дополнительно подфокусируется короткой магнитной линзой и направляется на экран. Между магнитной линзой и экраном установлена адресная отклоняющая система, направляющая луч в нужное место экрана. Необходимая яркость свечения (при малой величине тока фотоэлектронов) достигается за счет высокого ускоряющего напряжения (до 25—30 кв). Достоинством трубок с наружной матрицей является простота замены матрицы, недостатком — необходимость применения высокого ускоряющего напряжения и магнитного отклонения, что несколько снижает скорость воспроизведения знаков.

Электронно-оптическим преобразователем (ЭОП) называется прибор, предназначенный для преобразования оптического изображения из одной (обычно невидимой) в другую (видимую) область спектра. Усилители яркости служат для значительного увеличения яркости оптического изображения без существенного изменения спектральной области. В основе действия ЭОПов и усилителей яркости лежит двойное преобразование — светового изображения в электронное и электронного изображения в видимое световое изображение. Для преобразования светового изображения в электронное служит фотокатод, достаточно чувствительный для используемой в данном ЭОПе области спектра. Электронное изображение преобразуется в световое с помощью экрана, покрытого люминофором, эффективно преобразующим кинетическую энергию электронов в световое излучение.

положной стороны, облучаемой первичными электронами. Использование вторичной эмиссии «на прострел» позволяет перенести электронное изображение с одной стороны пленки — динода на другую с усилением в 5—6 раз.

Считывание происходит при освещении элементарных фотокатодов внешним источником света. При этом потенциал сигнальной пластинки (и фотокатодов) устанавливается отрицательным относительно коллектора( проводящего покрытия). Испускаемые фотокатодами (за счет освещения) электроны ускоряются полем коллектора и фокусируются однородным продольным магнитным полем, создаваемым длинной катушкой, надетой на цилиндрическую часть колбы. Потенциальный рельеф действует подобно управляющей сетке электронной лампы: электроны с фотокатодов, расположенных вблизи отрицательно заряженных элементов мишени, тормозятся и не доходят до экрана или доходят в меньшем количестве. Так как однородное магнитное поле переносит электронное изображение с мишени на экран, записанный сигнал воспроизводится на экране в виде изображения.

Наибольшее распространение получили передающие трубки, в которых электронный луч развертывает оптическое изображение, спроектированное на фоточувствительную поверхность, или электронное изображение, перенесенное с фотокатода на специальную мишень. Первый способ развертки практически используется в передающих хрубках без переноса изображения (иконоскоп, орти-кон), второй — в трубках с переносом изображения (супериконоскоп, суперортикон). Однако и в первом случае по существу происходит развертка электронным лучом не оптического, а электронного изображения, так как оптическое изображение, спроектированное на фотокатод, за счет фотоэмиссии преобразуется на его поверхности в электронное изображение.

ности плоского дна цилиндрической вакуумной трубки. Напротив фотокатода расположен металлический экран с небольшим вырезывающим отверстием, равным по величине одному элементу телевизионного изображения. Между фотокатодом и экраном имеется разность потенциалов, создающая примерно однородное продольное электростатическое поле, ускоряющее фотоэлектроны по направлению к экрану. Вся трубка размещена в продольном однородном магнитном поле, создаваемом длинным соленоидом, находящимся снаружи трубки. Магнитное поле переносит электронное изображение с фотокатода на экран. При помощи двух пар отклоняющих магнитных катушек, питаемых пилообразно изменяющимися токами с частотой строчной и кадровой разверток, электронное изображение в плоскости экрана перемещается так, что с вырезывающим отверстием поочередно совмещаются строка за строкой, последовательно все элементы изображения. Очевидно, в любой момент времени сквозь отверстие проходит фототок, соответствующий освещенности одного элемента изображения. Таким образом, в цепи коллектора, установленного за вырезывающим отверстием, формируется последовательность импульсов электрического тока, т. е. создается видеосигнал.