專利名稱:光柵顯示平滑方法及其設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一種如用于陰極射線管(CRT)的光柵掃描顯示。具體地說，它涉及一種電路，這種電路能夠提供一種用于監(jiān)視或信號顯示裝置中的光滑的光柵掃描顯示。
通常的位映象象素圖形法用于顯示醫(yī)用波形時常常不是令人滿意的，這是由于當(dāng)圖形線條與陰極射線管的掃描線不平行時產(chǎn)生鋸齒形波紋的緣故?？梢允褂么罅繏呙杈€(即非常高的偏轉(zhuǎn)頻率)以及使用非常高的“打點時鐘”頻率來減小鋸齒波紋。隨著顯示分辨率的提高，由于維持快速顯示所需存儲器的費用，使以上方法對于中等費用的醫(yī)用監(jiān)視器是不適用的。
雖然分辨率高達每幀720線，每線2048個象素，但是嚴(yán)重的鋸齒波紋仍然是顯著的和不能接受的?？梢酝ㄟ^改變陰極線管電子束亮度，在一定程度上消除垂直光柵顯示上相鄰掃描線發(fā)光部分之間亮度臺階的方法，來減小鋸齒形波紋。例如，在美國專利第4，212，009號中(題目是“平滑光柵顯示”;發(fā)明人G.L.Adleman等，1980年7月8日批準(zhǔn))，公開了一種線性亮度控制技術(shù)，這種技術(shù)利用計算機控制正、負電流源，用以改變一個電容器上的電壓;在光柵掃描期間，用這個電壓調(diào)制電子束的寬度。正如其中所描述的，電容器上所產(chǎn)生的電壓的斜度由控制恒流源的計算機的輸出所決定。因此，這項技術(shù)包括利用一對數(shù)控電流源和一個在電容器上產(chǎn)生上升和下降的線性電壓坡面以形成菱形電子束圖案的開關(guān)。很遺憾，斜坡長度，即，電壓達到特定值所需要的時間，不是電流的線性函數(shù)。具體地說i＝C(dv/dt)其中，i＝電Pm值，C＝電容值，dv/dt＝電壓隨時間的變化率。因此，電流加倍，導(dǎo)致斜度長度減半。使用Adelman等敘述的方法時，在低電流電平情況下，斜坡長度(斜率)的精確控制變得非常困難。用電流對斜坡頂部精確地箝位也是非常困難的;此處，電流的變化可能超過兩個數(shù)量級。
因此，需要這樣一種線性的電子束調(diào)制方法它不依靠可變幅度很大的電流源;它包含用于廣義菱形圖案，例如除了菱形之外還有梯形圖案的裝置，以便在平滑顯示中增加靈活性。另外，還希望這種用于平滑顯示數(shù)字波形的方法和設(shè)備不會因為大量存貯器的費用而過份昂貴。
本發(fā)明提供一種在光柵掃描顯示器中平滑重現(xiàn)數(shù)字波形的改進的方法和設(shè)備。利用大量數(shù)字信號確定每次掃描的梯形電子束圖案;這種圖案足以代表沿掃描線被取樣波形的幅度。這種數(shù)字信號(在最佳實施例中是6字節(jié)數(shù)據(jù))確定上升和下降坡面的長度以及每個坡面的起點。
用上一條掃描線的數(shù)據(jù)信號值以及下一條掃描線的取樣數(shù)據(jù)值來計算當(dāng)前掃描線的數(shù)據(jù)信號。在幀消隱期間，把對應(yīng)一幀光柵掃描線的全部數(shù)字信號存入隨機存取存儲器(RAM);在寫這些數(shù)字信號期間，即，他幀消隱期間，使這些數(shù)字信號通過一個上卷計數(shù)器，用這個辦法提供光柵掃描線在RAM中的地址。在每條光柵掃描線消隱期間，上卷計數(shù)器遞增地增加光柵掃描線地址，用以設(shè)置每條掃描線的數(shù)字信號。隨著這些數(shù)字信號，電子束的寬度增加或減小，從而形成一個梯形電子束圖案。用直接控制影響亮度和光點大小，從而影響可感光點大小的束電流的方法來控制電子束尺寸。
在幀消隱期間，上卷計數(shù)器只傳遞它從處理器接收到的光柵掃描線地址;處理器產(chǎn)生用以形成梯形電子束圖案的數(shù)據(jù)信號。開機后首先需要把多個幀消隱間隔填入RAM。此后，只有一部分光柵掃描線被更新和需要存入RAM。每次更新所定下的最后一個地址被存入上卷計數(shù)器中，并被用來作為這個顯示周期內(nèi)遞增光柵掃描線的起點。通過啟動貯存在光柵掃描線地址存貯器中的被修正的光柵掃描線，在被更新的光柵掃描線以前的地址上設(shè)置一個地址增量來完成顯示器中波形的上卷。
在每條光柵掃描線的消隱期間，用于啟動梯形圖案的上升和下降坡面的數(shù)字信號被鎖存在延遲電路中。同樣，在這個期間，用于確定上升和下降坡面長度的數(shù)字信號被鎖存在坡面電路中。在經(jīng)過由延遲電路控制的光柵掃描延遲之后，借助延遲電路輸出信號，把可換向的電流源的電流轉(zhuǎn)換到上升坡面電路;上升坡面電路的輸出信號被送到復(fù)合輸出電路。類似的過程也發(fā)生在下降坡面。復(fù)合輸出電路把兩個信號中的較小者當(dāng)作輸出信號。
每個坡面電路有一與多個電容器并聯(lián)連接的鎖存器。這些電容器的一端被連在一起與可換向的電流源相接。當(dāng)電流源隨著延遲電路輸出信號把電流接入電容器時，一個線性坡面信號被建立，其斜率決定于與其連接的鎖存器所選擇的電容器。
圖1是一個醫(yī)用監(jiān)視器和顯示器的總方框圖，結(jié)合了本發(fā)明的波形存儲器和發(fā)生器電路。
圖2是表示半個梯形電子束圖案的邊界的圖，此圖案由波形存儲器和發(fā)生器電路產(chǎn)生。
圖3表示由梯形電子束圖案構(gòu)成的光滑波形，這些圖案沿大量相鄰光柵掃描線排列。
圖4是本發(fā)明電路的存儲器模塊部分的方框圖。
圖5是本發(fā)明電路的波形發(fā)生器部分的詳細方框圖。
圖6是本發(fā)明的顯示控制器的第一部分的方框圖。
圖7A-7C分別是本發(fā)明顯示控制器部分的存儲器模塊啟動部分、地址計數(shù)器部分和時鐘部分的方框圖。
圖8是表示用于本發(fā)明電路中的各種控制信號的相對時間的定時圖。
圖9A和9B是圖5的波形發(fā)生器模塊部分的斜坡電路的更詳細的方框圖。
參考圖1，公開了一種利用本發(fā)明的醫(yī)用監(jiān)視器的方框圖，總的用100標(biāo)明。監(jiān)視器可用于測量幾項病人參數(shù)，例如心電圖、脈膊、血壓和體溫。例如，在測量心電圖時，必須顯示心電圖波形。在監(jiān)視器的一個實施例中，通過心電圖電路102測量心電圖，并把它數(shù)字化;所得數(shù)據(jù)經(jīng)過鏈路104，串聯(lián)傳輸?shù)角岸酥醒胩幚韱卧?CPU)106。脈膊、血壓和體溫等參數(shù)也被送到CPU106，它在把所有參數(shù)數(shù)據(jù)送到主中央處理單元108之前，完成各種內(nèi)務(wù)處理功能。在最佳實施例中，CPU106是一臺Intel8031微處理機，而CPU108是一臺Intel80188微處理機。心電圖電路102可以是任一種普通裝置，其中，用多電極系統(tǒng)，例如三電極或五電極系統(tǒng)測量心電圖;結(jié)果的模擬信號按普通方法數(shù)字化。
圖1示出顯示控制器電路110以及與它連接的三個波形存儲器和發(fā)生器模塊112、114和116。模塊112、114、116通過總線118與CPU108的數(shù)據(jù)和地址總線117連接;它們在顯示控制器110的控制下從CPU108接收數(shù)據(jù)。模塊112、116和116的輸出信號經(jīng)過加法電路120、灰度校正電路126及視頻放大器電路128，被送到陰極射線管(CRT)130的柵極。垂直偏轉(zhuǎn)電路132，水平偏轉(zhuǎn)電路134和高壓回掃電路136，按照來自控制器110的控制信號，為陰極射線管(CRT)提供光柵和陽極高壓電源掃描信號。這些信號與陰極射線管(CRT)配合，產(chǎn)生顯示波形;每個波形存儲器和發(fā)生器模塊112、114或116對應(yīng)一種波形。加法電路120、灰度校正電路126和視頻放大電路128以及偏轉(zhuǎn)電路132、134和回掃電路136，都是普通設(shè)備，在技術(shù)方面都是眾所周知的。雖然只示出三個模塊112、114和116，但是可以使用從一個至五個或更多個的合理個數(shù)的模塊，這取決于顯示參數(shù)的時間分配及大規(guī)模集成電路的能力。
在最佳實施例中，在單個顯示幀中有720條實際光柵掃描線，每秒鐘顯示56幀。每幀只有512條掃描線被用于顯示波形數(shù)據(jù)。剩余的空間被用顯示字母數(shù)字字符等。光柵掃描線垂直方向的起點在螢光屏的底部，而其終點在頂部。使用大規(guī)模集成電路6545顯示控制器芯片(例如由Synetek或Rockwell制造的)，這種顯示控制器產(chǎn)生43.008KHz的快掃描信號和56Hz慢掃描信號，它們被用以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)電路和模塊112、114及116所使用的垂直的和水平的消隱信號和同步信號。
借助15MHz時鐘把每條光柵掃描線進一步分成256個象素。采用轉(zhuǎn)換電容器模擬技術(shù)，可提供直到4096個象素的附加分辨率，在下文中將對此做更詳細的描述。如果僅僅用每條掃描線上被選定的均勻發(fā)光的象素來構(gòu)成波形的話，那末，對于以上所述的光柵掃描線和象素的數(shù)量，波形將具有不能接受的鋸齒狀的外觀。然而，采用沿著每條光柵掃描線，線性地改變波形與掃描線相交處的電子束的亮度，能夠達到波形平滑的目的。在HP公司的美國專利第4，212，009中，所公開的線性方法采用菱形亮度圖案，其形狀由波形與至少三條相鄰平行軌跡，例如，至少三條相鄰的光柵掃描線相交處的點的幅度來控制。在本發(fā)明中，雖然菱形圖案也可采用，然而，我們寧可采用梯形圖案。
用于形成圖形平滑技術(shù)的梯形電子束圖案包括兩個方面。一個方面是硬件，更具體地說是模塊112、114、116;下文中，結(jié)合圖3，4，5描述，將提供這些模塊的更詳細的敘述。另一個方面是由CPU108處理的由心電圖電路102提供的波形的原始取樣數(shù)據(jù)。
一般說來，沿著每條光柵掃描線要建立大量取樣波形點。每個取樣點的幅度正比于從X軸測得的Y象素位置。X光柵掃描線正比于離開Y軸的距離。為了確定沿特定掃描線的波形的梯形電子束圖案，引進一個光柵掃描線描述符。參考圖2，光柵掃描線描述符由5個16位字構(gòu)成選定的光柵掃描線的取樣值的Y坐標(biāo);從X軸測得的梯形的頂部202象素地址，稱為頂部陰影;從X軸測得的梯形線段的頂部204的象素地址，稱為頂部線;從X軸測得的梯形線段的底部206的象素地址，稱為底部線;以及從X軸測得的梯形的底部208的象素地址，稱為底部陰影。某條光柵掃描線選定樣值Y是這樣取得的從電路102沿這條光柵掃描線測得的大量樣值中選擇與上一條掃描線的全部樣值的平均值具有最大偏差的樣值，此樣值即為Y。
為了使計算新的描述符所需的時間減至最小，我們利用最近的前描述符和最新的平均樣值來計算一個新的描述符。其計算法僅僅采用簡單的幅度比較，加法和減法。研究了三種算法，在最后所取得的計算波形中部具有或多或少的不對稱性。為達到完全的對稱性(當(dāng)可能的時候)，將需要更復(fù)雜的算法和處理更多附加的過程數(shù)據(jù)。顯然，這種附加的數(shù)據(jù)處理將導(dǎo)致不合理的利用有利的數(shù)據(jù)處理時間，這些時間本來是給予在病人監(jiān)視器中利用計算機執(zhí)行其他必要的任務(wù)的。所選擇的算法是下述的最后的一種，稱為重疊的水平非對稱法。這種拐點兩邊的水平非對稱性是輕微的，所產(chǎn)生的顯示與電子束直接顯示幾乎沒有差別。
給定一條新的光柵掃描線(從中可求得一個標(biāo)志符)，首先計算波形偏離先前光柵掃描線的局部斜率斜率＝(Y(X)-Y(X-1))/△X(△X＝1)其中X表示當(dāng)前選定的樣值或光柵線段描述符;(X-1)表示先前數(shù)據(jù)樣值或描述符。依靠這一斜率，利用以下表示的算法中的三種函數(shù)中的一種，完成先前的光柵線段描述符，并啟動當(dāng)前的描述符。在計算了這些描述符之后，先前描述符被變換格式并輸出到波形顯示硬件;把當(dāng)前描述符移進先前描述符的區(qū)域，為下一次取樣做準(zhǔn)備。
A.非重疊的、水平非對稱的對于正的斜率頂部陰影(X-1)＝MAX(頂部陰影(X-1)，原始數(shù)據(jù)(X))頂部陰影(X)＝MAX((原始數(shù)據(jù)(X)+1)，頂部線(X-1))頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部線(X)＝MIX(原始數(shù)據(jù)(X)，(頂部線(X-1)+1))底部陰影(X)＝底部線(X-1)對于負的斜率頂部陰影(X)＝頂部線(X-1)頂部線(X)＝MAX(原始數(shù)據(jù)(X)，(底部線(X-1)-1))底部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部陰影(X)＝MIN((原始數(shù)據(jù)(X)-1)，底部線(X-1))底部陰影(X-1)＝MIN(底部線(X-1)，原始數(shù)據(jù)(X))當(dāng)斜率等于零時頂部陰影(X)＝MAX(頂部線(X-1)，(原始數(shù)據(jù)(X)+1))頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)
底部陰影(X)＝MIN(底部線(X-1)，(原始數(shù)據(jù)(X)-1)B.垂直非對稱的對于正斜率頂部陰影(X-1)＝MAX(原始數(shù)據(jù)(X)，頂部陰影(X-1))頂部線(X-1)＝MAX(頂部線(X-1)，(原始數(shù)據(jù)(X)-1))頂部陰影(X)＝MAX((原始數(shù)據(jù)(X)+1)，頂部線(X-1))頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部陰影(X)＝底部線(X-1)對于負斜率頂部陰影(X)＝頂部線(X-1)頂部線(X)＝MAX(原始數(shù)據(jù)(X)，(底部線(X-1)-1))底部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部陰影(X)＝MIN((原始數(shù)據(jù)(X)-1)，底部線(X-1))底部陰影(X-1)＝MIN(底部陰影(X-1)，原始數(shù)據(jù)(X))當(dāng)斜率等于零時頂部陰影(X)＝MAX((原始數(shù)據(jù)(X)+1)，頂部線(X-1))頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)
底部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部陰影(X)＝MIN(底部線(X-1)，(原始數(shù)據(jù)(X)-1))C.重疊的，水平非對稱的對于正斜率頂部陰影(X-1)＝MAX(頂部陰影(X-1)，原始數(shù)據(jù)(X))頂部陰影(X)＝MAX((原始數(shù)據(jù)(X)+1)，頂部線(X-1))頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部線(X)＝MAX((原始數(shù)據(jù)(X-1)+1)，原始數(shù)據(jù)(X))底部陰影(X)＝底部線(X-1)對于負斜率頂部陰影(X)＝頂部線(X-1)頂部線(X)＝MAX((原始數(shù)據(jù)(X-1)-1)，原始數(shù)據(jù)(X))底部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部陰影(X)＝MIN((原始數(shù)據(jù)(X)-1)，底部線(X-1))底部陰影(X-1)＝MIN(底部陰影(X-1)，原始數(shù)據(jù)(X))當(dāng)斜率等于零時頂部陰影(X)＝MAX(頂部線(X-1)，(原始數(shù)據(jù)(X)+1))頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)
頂部線(X)＝原始數(shù)據(jù)(X)底部陰影(X)＝MIN(底部線(X-1)，(原始數(shù)據(jù)(X)-1))在上述每一種算法(A.B或C)中，表達式MAX(A，B)表示選擇具有最大象素地址的量;MIN(A，B)表示選擇具有最小象素地址的量。原始數(shù)據(jù)(X)這一項表示沿光柵掃描線X選定的樣值的Y座標(biāo)值。
每條光柵掃描線的梯形電子束圖案是從描述符求出的，它由需要6個字節(jié)的4個數(shù)據(jù)點組成梯形亮度上升坡面的起始位置(底部陰影(X)208);亮度上升坡面的長度(底部線(X)206一底部陰影(X)208);亮度下降坡面的起始位置(頂部線(X)204)以及亮度下降坡面的長度(頂部陰影(X)202一頂部線(X)204)。起始位置是12位數(shù)，每個數(shù)占兩個字節(jié);坡面長度是8位數(shù)，每個數(shù)占一個字節(jié)。
上述6個字節(jié)是實際傳輸?shù)讲ㄐ未鎯ζ骱桶l(fā)生器模塊112、114、116的數(shù)據(jù)，用于形成由電路102測得的梯形光柵掃描線段。波形雖然最好選擇算法C，但是可以從以上給出的A.B.C算法操作中的任一種得到這些數(shù)據(jù)。下面將要介紹的硬件設(shè)備并不具體地依賴所選擇的算法;對于上述所有三種算法或者對于其他可能的算法，這些硬件都能同樣好地工作。必須注意，對于一條給定的光柵掃描線，以上算法不能完善其頂部-陰影值，除非提供下一條掃描線的數(shù)據(jù)。因此，總是在CPU108正處理的那條掃描線之后的一條掃描線上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥K112、114、116。
從光柵線段描述符轉(zhuǎn)換成適合于傳送到顯示硬件的形式，并不象想象的那樣直接。問題在于，僅僅確定了亮度斜坡的起點和長度，而斜坡的端點相應(yīng)地確定了。然而，坡面的長度是根據(jù)降低的分辨率和量程確定的;同時，由于實際電路的有限上升時間，又存在一個最小坡面長度。必須斟酌這兩個因素。最重要的是把坡面的最高亮度部分放在沿掃描線的正確位置上。如果定位(即長度)正確的話，那未，坡面的低亮度部分漸漸減弱，致使眼睛不能識別。小的誤差當(dāng)然是允許的，然而，高亮度端點的位置誤差是非常顯眼的。因此，從所要求的坡面頂部位置減去坡面底部的實際長度(考慮以上因素做了修正)，以便產(chǎn)生坡面起始位置，再將它傳到硬件部分。
圖3描述由偶數(shù)302至316的相鄰的梯形電子束圖案形成的波形300。
現(xiàn)在，參數(shù)圖4和圖5，在顯示的各幀之間的水平回掃周期期間，CPU108裝入一幀待顯示的波形數(shù)據(jù)。對于512條掃描線中的每一條，把六個字節(jié)的數(shù)據(jù)寫入波形存儲器和發(fā)生器模塊112、114、116;通過這些操作來完成以上裝入任務(wù)。CPU108必須把單獨的一幀波形數(shù)據(jù)寫入每個模塊。圖4和圖5表示這些模塊之一。
在監(jiān)視器接通電源的最初期間，在任何一個幀消隱期間，CPU108通過寫入部分光柵掃描線，開始存入一幀數(shù)據(jù)。此后，在后來的幀消隱期間的任何時刻，都只有一部分光柵掃描線被修正。
在圖4中，一個九位上卷計數(shù)據(jù)器402直接與CPU108的地址線A3至A11相接。上卷計數(shù)器依次提供一個九位地址，以供每次從512塊8字節(jié)數(shù)據(jù)塊中選擇一塊，經(jīng)由總線403，達到由兩個2K×8位的部件6116(美國無線電公司(RCA)制造)組成的隨機存取存儲器404，由CPU提供的三根獨立的地址線DA0-DA2，經(jīng)過顯示控制器110，由總線406連到隨機存取存儲器404以及譯碼器410。在最佳實施例中，上卷計數(shù)器由74HCl93組成，而譯碼器是一個74HCT138部件。
在水平消隱周期期間，顯示控制器電路選用模塊112、114、116中的一塊。CPU108提供12位地址(其中的前三個地址選用8位字節(jié))，通過上卷計數(shù)器402和顯示控制器110，把對應(yīng)新修正的掃描線的梯形圖案波形數(shù)據(jù)寫入隨機存取存儲器(RAM)404。在這期間，通過CPU108給RAM404提供一個/DWR信號。
在水平消隱之后，每次垂直掃描開始之前，上卷計數(shù)器從水平消隱期間由CPU108寫在那里的最后一個地址開始，把9位光柵掃描線地址，送到RAM404。隨著控制器110提供的上卷時鐘信號，按每次光柵掃描，遞增上卷計數(shù)。同由計數(shù)器402提供的9位地址一起，顯示控制器110提供6個3位增量地址，經(jīng)由總線406，到達RAM404。9位增大有效上卷地址位數(shù)，選擇存儲光柵掃描線，而3位最小有效地址位數(shù)，DA0-DA2，選擇描述梯形圖案的6字節(jié)數(shù)據(jù)，通過數(shù)字總線420，把每個字節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綀D5中表示的各種鎖存器中。借助由譯碼器410產(chǎn)生的選通信號STB0-STB7，把按時序傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)，貯存到適當(dāng)?shù)逆i存器中。在先于掃描有效部分5微秒的期間，瞬時地產(chǎn)生選通信號。
應(yīng)該明白，不是所有RAM中的數(shù)據(jù)都必須被重寫，因為其中的大部分從這幀到那幀是相同的，除了必須穿過顯示器移動的幀之外;通常，新數(shù)據(jù)從RAM的這端或那端寫入(雖然這不是必要的)。在可移動的圖形顯示的情況下，波形從右向左移動。如果假定，在最初接通電源之后，數(shù)據(jù)按從0到511的地址順序被存入RAM，使得RAM的511單元出現(xiàn)在顯示器的右邊，并裝有被修改的數(shù)據(jù)，而RAM的0單元裝有最早的數(shù)據(jù)，那未，除非改變上卷計數(shù)器的指示，否則波形將維持不動。見下面的第一行1)0，1，2，……509，510，5112)2，3，4，……511，0，1因為新的數(shù)據(jù)從右邊寫入，所以在幀消隱期間，用記入上卷計數(shù)器的上一個地址1，把兩幀新數(shù)據(jù)寫入RAM的最早的單元0和1。見第二行。上卷計數(shù)器將用地址1開始下一幀的顯示，并通過把1變成2來縮減存儲量。
用這種方法，在每次幀消隱期間，只有一部分光柵掃描線被修改;并且，利用上卷計數(shù)器，使波形移過顯示器。每次修改的掃描線越多，波形移動得越快。在最佳實施例中，這個速度從6.25mm/秒(每隔一個幀消隱間隔，修改一條掃描線)變化到50mm/秒(每次幀消隱間隔，修改4條掃描線)。
在用上述方法卷動波形時，以下這點是重要的被修正的光柵掃描線都編了號數(shù)，該號數(shù)與裝在上卷計數(shù)器中的最后地址是順序連續(xù)的。
現(xiàn)在參考圖5，根據(jù)/STB0和/STB1，12位起始單元(底部陰影208)被存進8位計數(shù)器502和4位觸發(fā)器504。一個8位上升坡面長度數(shù)據(jù)字(底部線206減去底部陰影208)，通過/STB2，被鎖存到觸發(fā)器電路506中。同樣的，一個12位起始單元(下降坡面的頂部線204)通過/STB3和/STB4被存入8位計數(shù)器508和4位觸發(fā)器510;而8位下降坡面長度(頂部陰影202減去頂部線204)，通過/STB5被鎖存到8位寄存器512中。
觸發(fā)電路504的Q輸出被連接到4位延遲電路505;后者由把Q輸出連接到4個并聯(lián)電容器的4個收集極開路反相器組成。這些電容器的另一端彼此連接，提供一個單獨的輸出端，這個輸出端在接點520處通過集電極開路反相器503，與計數(shù)器502的輸出端連接。接點520通過串聯(lián)電阻521和可變電阻器523與正5伏電源連接，并被接到施密特觸發(fā)電路522的反相輸入端;后者隨后與施密特觸發(fā)電路524相接;在電路524，來自電路502和電路505的復(fù)合信號被連接到D型觸發(fā)器526的時鐘輸入端;電路526的Q輸出是“或非”門528的一個輸入端?！盎蚍恰遍T528的輸出端經(jīng)由集電極開路反相器530連接到接點532。接點532通過晶體管534的集電極一發(fā)射極和串聯(lián)電阻536及538，與12伏電源連接。晶體管534的基極通過電阻537與正5伏電源連接，并通過電容器539接地。
8位觸發(fā)器電路506的Q輸出與8位計時電路507并聯(lián)連接;后者由8個并聯(lián)電容器及各自的開關(guān)組成。電路506的Q輸出各自通過開關(guān)與8個電容器的一個電極連接，而這些電容器的另一個電極彼此連接，構(gòu)成一個單獨的輸出端540，它也被連接到晶體管534的集電極上。
觸發(fā)電路510的Q輸出被連接到4位延遲電路511;后者由4個集電極開路反相器組成，這些反相器的Q輸出與四個并聯(lián)電容器相接。電容器的另一端彼此相接，構(gòu)成一個單獨的輸出端;此輸出端在接點544處通過集電極開路反相器509，與計數(shù)電路508的輸出端連接。接點544通過串聯(lián)電阻545和可變電阻器547與正5伏電源連接，并與施密特觸發(fā)電路546的反相輸入端連接;電路546的輸出端與施密特觸發(fā)電路548的輸入端連接;來自電路508和電路511的復(fù)合信號，從電路548處被耦合到D型觸發(fā)電路550的時鐘輸入端。
觸發(fā)電路550的Q輸出通過并聯(lián)的電阻器552和電容器554，連接到晶體管556的基極;并通過電阻558連接負5伏電源。晶體管556的集電極接正5伏電源。晶體管556的發(fā)射極和晶體管560的發(fā)射極相連，然后通過串聯(lián)電阻562和564連接到正5伏電源。電阻器564是可變的。晶體管560的基極接地，而其集電極與晶體管566的集電極相連;后者的發(fā)射極接正5伏電源，而其基極通過電阻器568接正5伏電源，并通電阻器569與電容器570的串聯(lián)電路接頻率同步器(FSYNC)。
8位觸發(fā)電路512的Q輸出與8位斜坡電路513并聯(lián)相接，后者由并聯(lián)的8個電容器和各自的開關(guān)組成。這些Q輸出通過這些開關(guān)與8個電容器的一端連接;而電容器的另一端彼此聯(lián)接，構(gòu)成一個單獨的輸出端574，與晶體管560和566的集電極連接。
圖5的電路還包含一個輸出電路，此輸出電路包括發(fā)射極和集電極分別連接的晶體管578和580。該集電極接負5伏電源，并通過電容器582接地。這兩個晶體管的發(fā)射極通過電阻器584接正12伏電源，并通過電阻器586接輸出晶體管588的基極。晶體管588的發(fā)射極通過電阻器590提供波形存儲器和發(fā)生器模塊的輸出信號;此信號在圖1中的加法電路中與所有其他模塊的輸出信號復(fù)合。
應(yīng)該指出，在最佳實施例中，集電極開路反相器503以及電路505、530、509、511中的那些集電極開路反相器都是74LSO5器件。
如前所述，當(dāng)陰極射線管電子束消隱時，即在圖8中的頻率同步信號的正值期間，計數(shù)器502和508，4位觸發(fā)電路504和510，8位寄存器506和512都寄存來自RAM404的數(shù)據(jù)。當(dāng)陰極射線管電子束開始從螢光屏的底部向頂部掃描的時候，一個15MHz時鐘(圖8中的WCLK)在8位下記數(shù)器502和508的時鐘輸入端被啟開。從15MHz時鐘被開啟的時間開始，這些計數(shù)器提供一個大約在64至16320毫微秒之間具有64毫微秒分辨率的數(shù)字化可編程序延遲。4位延遲電路504和510，每一個利用一個二進制電容器開關(guān)順序，分別與電阻器對521和523，545和547及正5伏電源配合，提供16個不同的延遲時間，具有4毫微秒的分辨率。有關(guān)的電阻器對與由存儲在有關(guān)的觸發(fā)器中的數(shù)據(jù)選定的并聯(lián)電容器的電容量配合，提供一個可調(diào)RC時間常數(shù)，用于觸發(fā)有關(guān)的施密特觸發(fā)電路。把計數(shù)器和延遲電路連接在一起的組合電路502、504、508及510，提供64至16384毫微秒的精確的延遲時間，加上不重要的、固定的，具有4毫微秒分辨率的傳輸延遲時間。完成由計數(shù)器502產(chǎn)生的可編程序延遲時間的近似(延遲最大有效8位)之后，計數(shù)器502的輸出端變?yōu)椤?”狀態(tài)。反相器503的輸出端進入它的集電極開路狀態(tài)，使節(jié)點520上的電壓以某一速率上升，此速率決定于電路505所表現(xiàn)的總電容和電阻器521及523提供的電阻值。施密特觸發(fā)電路522提供規(guī)則的和穩(wěn)定的電壓閾值，因而給出低的抖動延遲。在本人的尚待批準(zhǔn)的專利申請“動態(tài)可變線性電路”中(作為參考，特意在此宣布)提供了涉及延遲電路組合504、505及510、511工作的更多的細節(jié)。
在電路505和511的數(shù)控時間延遲線的末端，分別設(shè)置觸發(fā)器526和550。觸發(fā)器526上提供有一個由12伏電源、電阻器對536和538以及晶體管534組成的恒流源，使電流流向坡面電路507;后者在頻率同步信號(FSYNC)的正值部分期間，使它的電容器放電至零電壓。計時電路由八個二進制串聯(lián)電容器組成，提供大約40至6400微微法拉(pf)的總?cè)萘康臄?shù)字選擇，每級約25pf。這些電容器是否被選用，隨寄存在觸發(fā)器506中的數(shù)據(jù)而定;這樣，就為晶體管578的基極提供一種數(shù)控的上升坡面信號。由于恒流源向電路507的電容器組充電，所以晶體管578的基極電壓從零線性上升，直至達到由二極管592提供的正5伏箝位電壓。在垂直掃描結(jié)束時將觸發(fā)器526“清零”;所謂“清零”是在鎖存下一幀數(shù)據(jù)期間，通過集電極開路反相器530把恒流源轉(zhuǎn)接到地線。
同樣地，觸發(fā)器550上提供有一個由負5伏電源和由晶體管556，560，566組成的晶體管電路裝置構(gòu)成的恒流源，使電流流向坡面電路513。按照儲存在觸發(fā)器512的數(shù)據(jù)，電路515為晶體管580的基極提供一個數(shù)控線性下降坡面信號。下降坡面信號從正5伏開始，傾斜下降到二極管594的對地箝位電壓。在垂直掃描結(jié)束時，通過頻率同步信號(FSYNC)將觸發(fā)器505“清零”。
上升的和下降的坡面信號由晶體管電路578及580組合和隔離，此電路輸出一個相當(dāng)于兩個輸入信號中最小者的輸出信號。最后的輸出信號是跨接在電阻器590兩端的，與頻率同步信號(FSYNC)同步的梯形脈沖。在每條新的垂直掃描線之前，將來自RAM404的波形參數(shù)存入計數(shù)器和觸發(fā)器，用于設(shè)置上升和下降坡面的起點以及每種坡面的斜率。所有波形存儲器和發(fā)生器模塊(每種波形一個模塊)的輸出信號，在被加到視頻放大器以推動陰極射線管之前，都經(jīng)過混合和灰度校正。
應(yīng)該明白，通過適當(dāng)調(diào)整下降坡面信號的開始時間，可以這樣設(shè)計下降坡面，使它正好在上升坡面的末端開始，以形成菱形電子束圖案，代替梯形圖案。因此，當(dāng)在整個應(yīng)用范圍使用“梯形的”這個術(shù)語時，它包含了菱形圖案。
圖6是一個顯示控制器電路，總的由600標(biāo)明，它從6545顯示控制器芯片中取得頻率同步(FSYNC)和掃描同步(SSYNC)信號，并產(chǎn)生上卷計數(shù)時鐘信號(SCLCNT)和水平消隱信號HBLANK和/HBLANK。
掃描同步信號(SSYNC)被耦合到反相器602，602的輸出端經(jīng)由電阻器604，接到反相器606。反向器606的輸出端是D形觸發(fā)器608的時鐘輸入端(C);608的D輸入端(D)被接到正5伏電源。608的置位輸入端(SET)接地。608的Q輸出端接到“與非”門610的一個輸入端;610的另一個輸入端接頻率同步信號(FSYNC)。
“與非”門610的輸出作為譯碼器620的時鐘輸入，并作為四輸入“與非”門622的一個輸入?！芭c非”門622的另外三個輸入來自譯碼器620的Q2，Q5，Q6輸出。“與非”門610的輸出以及來自譯碼器620的信號Q5、Q6、Q10被輸入到四輸入“與非”門624。“與非”門622的輸出是D型觸發(fā)器630的時鐘輸入。630的D輸入端(D)接正5伏電壓，而置位輸入端(SET)接地?！芭c非”門624為D型觸發(fā)器608和630提供“清零”信號。D型觸發(fā)器630的Q輸出以及頻率同步信號(FSYNC)連接到“與非”門632，后者的輸出是上卷時鐘信號(SCLCNT)。
D型觸發(fā)器630的Q輸出還連接到D型觸發(fā)器634的D輸入端和“清零”輸入端(CLR)。頻率同步信號(FSYNC)接到D型觸發(fā)器634的時鐘輸入端;634的Q輸出是水平消隱信號/HBLANK，/Q輸出是水平消隱信號HBLANK。
總的用650表示的電路部分由16個串聯(lián)分頻器組成的計數(shù)器625和654構(gòu)成，它的輸入信號是頻率同步信號(FSYNC)。反相器656的輸出端產(chǎn)生一個CPU108所需要的448Hz的INTI信號。
圖7A至圖7C更詳細地表示顯示控制器電路部分，它用于產(chǎn)生直接地址信號(DA0-DA2)，數(shù)據(jù)選通信號(/DSTB)，寫入時鐘信號(WCLK)，清零信號(CLR)，模塊選擇和允許信號，/SCLOAD和MEMEN信號，后者由圖7A中的普通譯碼電路702隨水平消隱信號(/HBLANK)和CPU108的地址線A12、A13的信號而產(chǎn)生。
現(xiàn)在參考圖7B，來自CPU108的地址線A0至A2以及水平消隱信號(/HBLANK)作為輸入接到上升和下降計數(shù)器704，頻率同步信號(FSYNC)作為時鐘信號接到D型觸發(fā)器706;水平消隱信號(/HBLANK)接到706的D輸入端。來自計數(shù)器704的輸出信號DA2給D型觸發(fā)器706提供一個清零信號。D型觸發(fā)器706的Q輸出為D型觸發(fā)器710提供一個清零信號;觸發(fā)器710的時鐘輸入接到一個7.5MHz振蕩器。觸發(fā)器710的/Q輸出連接到自己的D輸入端。觸發(fā)器710的Q輸出被接到計數(shù)器704的上升計數(shù)時鐘端和D型觸發(fā)器712的清零端。計數(shù)器704的Q0信號為觸發(fā)器712提供時鐘信號。觸發(fā)器712的D輸入端接正5伏電壓，而/Q輸入端提供/DSTB信號。
頻率同步信號(FSYNC)和正5伏電壓被提供給“與非”門720的輸入端;720的輸出端通過電容器722連接到“與非”門724的一個輸入端?！芭c非”門724的另一個輸入端接水平消隱信號(HBLANK)?！芭c非”門724的輸出端接到計數(shù)器704的主置“0”端?！芭c非”門720的輸出還通過電容器722由電阻器726接正5伏電源，和由電阻器728接地。
圖7B的電路為圖5的計數(shù)器和觸發(fā)器提供順序寄存控制信號。在頻率同步信號(FSYNC)的前沿，由“與非”門724產(chǎn)生的短的復(fù)位脈沖使4位計數(shù)器704清零。同時，觸發(fā)器706的Q輸出變成高電平啟動觸發(fā)器710，將7.5MHz時鐘頻率二分頻，并把3.7MHz的時鐘頻率提供給計數(shù)器704。當(dāng)704從在水平消隱信號/HBLANK的前沿寄存在地址線A0-A2上的信號所提供的起點開始向上計數(shù)時，計數(shù)器704產(chǎn)生從觸發(fā)器712的/Q輸出端輸出的/DSTB脈沖。在輸出訊號DA0-DA2固定之后，/DSTB脈沖變?yōu)橛行?。每次?記到5，就產(chǎn)生一個耦合到譯碼器710的選通脈沖/DSTB，允許對DA0-DA2譯碼，并對每個鎖存器提供/STB0至/STB7的“清零”選通脈沖。
當(dāng)計數(shù)器704計數(shù)到6時，觸發(fā)器706為觸發(fā)器710產(chǎn)生一個“清零”信號，以終止時鐘信號以及對波形寄存器和發(fā)生器電路鎖存器的寄存。
在頻率同步信號(FSYNC)的起點，觸發(fā)器706的/Q輸出低以產(chǎn)生啟動RAM404數(shù)據(jù)輸出的數(shù)據(jù)輸出啟動信號(/DOE)。除了水平消隱期間(HBLANK)，所有MEMEN信號都是有效的。這樣，所有模塊112、114、116上的隨機存取存儲器(RAM)同時被選用。
觸發(fā)器706的/Q輸出端接到“或非”門730的一個輸入端。來自顯示控制器芯片的戶動信號(ENAB)和水平消隱信號(/HBLANK)接到“或非”門732的兩個輸入端。723的輸出端接“或非”門730的另一個輸入端?！芭c非”門730的輸出信號是“清零”信號(/CLR)。
這個“清零”信號(/CLR)被接到觸發(fā)器526和550的“清零”端。它使定時電路507和513中的電容器放電。它在任何消隱間隔期間，使下降坡面保持零電位，以便有效地消隱波形?！扒辶恪毙盘?/CLR)在頻率同步信號(FSYNC)的前沿處變成低電平;并且直至信號DA2的正邊沿為止，一直保持低電平。這樣，在產(chǎn)生選通信號去鎖存地址502，504，506及510期間，“清零”信號(/CLR)將保持低電平。從/STB0開始一直到/STB5數(shù)據(jù)被裝入為止，上升坡面一直保持復(fù)位狀態(tài)，以便使所有電容放電。
圖7C是產(chǎn)生寫入時鐘信號(WCLK)的顯示控制器電路。頻率同步信號(FSYNC)被耦合到D型觸發(fā)器740，而一個2.5MHz的時鐘為觸發(fā)器740計時。740的Q輸出接到觸發(fā)器742的D輸入，后者的時鐘來自一個15MHz振蕩器。觸發(fā)器的/Q輸出與15MHz振蕩器一起通過“或非”門744，以產(chǎn)生寫入時鐘信號(WCLK)。
圖9A是坡面電路507的更詳細的方框圖。它由下列元件組合而成八個并聯(lián)電容器902a至902h，八個晶體管904a至904h，八個串聯(lián)電阻器906a至906h以及八個與正5伏電源連接的電阻器908a至908h。每一條并聯(lián)支路從一個電容器(例如902a)的一個電極開始，接一個晶體管(例如904a)的集電極;該晶體管的發(fā)射極與其它晶體管904(b-h)的發(fā)射極彼此相接，并且接地。晶體管904a的基極通過串聯(lián)電阻器906a接到電阻器908a的一端，然后接到電路506的Q輸出端。電阻器908a的另一端接到正5伏電源。所有電容器902a-h的另一個電極彼此相接，并且接到晶體管534的集電極。
圖9B的坡面電路513，除了不需要的如電路908a-h的電阻電路外，其它與電容器910a-h，晶體管912a-h以及串聯(lián)電阻914a-h等均相同。
不管電路506或512，當(dāng)上述恒流源轉(zhuǎn)向為坡面電路的電容器組提供電流時，電壓輸出信號的斜率dv/dt由貯存在有關(guān)寄存器中的數(shù)字所選擇的總電容量所決定。
權(quán)利要求
1.一種用于在陰極射線管上重現(xiàn)數(shù)字取樣波形的裝置，在這種陰極射線管中，用偏轉(zhuǎn)電子束形成一幀幀具有平行掃描線的光柵，在相繼的幀之間以及相繼的掃描線之間有電子束消隱間隔；所述裝置的特征在于包括-用于產(chǎn)生復(fù)雜數(shù)字信號的裝置，這些數(shù)字信號規(guī)定了沿每條所述平行掃描線的梯形電子束圖案，這種圖案能反映出每種所述取樣波形沿所述平行掃描線的幅度的特征；-用于在至少一個幀消隱間隔期間貯存所述屬于一幀平行掃描線的數(shù)字信號的裝置；-在掃描線消隱期間，使所述數(shù)字信號適用于每條掃描線的裝置；-對所述數(shù)字信號作出響應(yīng)的裝置，用于當(dāng)所述電子束沿平行掃描時，線性地增加和減小所述電子束的寬度；所述電子束寬度增加和減小部分的起點和斜率，由所述數(shù)字信號描述。
2.權(quán)利要求
1的裝置，其特征在于，其中所述數(shù)字信號響應(yīng)裝置包含一個可換向電流源;一個數(shù)字式可編程坡面電路，它對第一批所述復(fù)雜數(shù)字信號作出響應(yīng)，用于產(chǎn)生坡面控制信號，以便在所述電子束平行掃描線掃描時增加和減小所述電子束寬度;一個數(shù)字式可編程時間延遲電路，它對第二批所述復(fù)雜數(shù)字信號作出響應(yīng)，用于產(chǎn)生起動所述斜坡控制信號的時間延遲信號。
3.權(quán)利要求
2的裝置，其特征在于，其中所述坡面電路由分開的上升和下降的坡面電路組成，每一種電路進一步包含-一個可換向的電流源;-許多具有一個公共端點的并聯(lián)的斜坡電容器，它們與所述可換向的電流源連接;-一個選擇電路，用于根據(jù)所說第一批復(fù)雜數(shù)字信號的第一部分，選擇一定個數(shù)所述電容器，它與所述可換向電流源配合，產(chǎn)生所述相關(guān)的坡面信號;所述可換向電流源適合于根據(jù)所述時間延遲訊號轉(zhuǎn)換流向所述多個電容器的電流，以控制信號。
4.權(quán)利要求
3的裝置，其特征在于，其中所述裝置進一步包括-把所述上升坡面控制信號限制在予選的最大電壓值的第一箝位電路;-把所述下降坡面控制信號限制在予選的最小電壓值的第二箝位電路。
5.權(quán)利要求
3裝置，其特征在于，其中所述第一延遲電路包括所述上升的和下降的坡面電路連接的分開的延遲電路，每一種延遲電路包括-與電壓源連接的可用開關(guān)控制的電阻器電路;-許多第一端點彼此連接的并聯(lián)延遲電容器;-用于隨著所述第二批復(fù)雜數(shù)字信號的第一部分產(chǎn)生粗時間延遲信號的裝置，用于實現(xiàn)所述開關(guān)可控制的電阻器電路與所述電容器的所述第一端點電氣連接;-一個選擇電路，用于根據(jù)所述第二批復(fù)雜數(shù)字信號的第二部分，選擇一定個數(shù)的所述電容器;所述電容器與所述可用開關(guān)控制的電阻器電路配合，產(chǎn)生一個RC輸出信號;-用于當(dāng)所述RC輸出信號達到予定電壓值時提供所述時間延遲信號的裝置。
6.權(quán)利要求
5的裝置，其特征在于，其中所述電路進一步包括一個與所述上升和下降坡面電路連接的組合輸出電路，用于響應(yīng)所述坡面控制信號中的較小者而提供一個輸出信號。
7.權(quán)利要求
1的裝置，其特征在于，其中所述用于存貯所述數(shù)字信號的裝置進一步包括-與所述數(shù)字信號產(chǎn)生裝置連接的隨機存取儲存器(RAM);在將所述數(shù)字信號寫入RAM的期間，數(shù)字信號產(chǎn)生裝置為所述數(shù)字信號提供光柵掃描線和數(shù)字信號地址;其中所述用于使所述數(shù)字信號適合于每條光柵掃描線的裝置進一步包括-連接在所述RAM與所述數(shù)字信號產(chǎn)生裝置之間的上卷計數(shù)器，用于在將所述數(shù)字信號寫入RAM期間通過所述光柵掃描線地址，并且在從所述RAM讀取所述數(shù)字信號期間，用于順序產(chǎn)生所述光柵掃描線地址;-一種數(shù)字信號尋址裝置，用于在從所述RAM讀取所述數(shù)字信號期間，提供屬于每條掃描線的所述數(shù)字信號的地址。
8.一種用于校平陰極射線管(CRT)上重現(xiàn)的數(shù)字取樣波形的方法，在這種陰極射線管中，用偏轉(zhuǎn)電子束形成一幀幀具有平行掃描線的光柵，在相繼的幀之間及相繼的掃描線之間有電子束消隱間隔;所述方法的特征在于進一步包括-產(chǎn)生大量數(shù)字信號，用于確定能夠反映所述取樣波形沿大量平行掃描線的每一條的幅度特征的梯形電子束圖案;-在至少一個幀消隱間隔期間，將屬于一個幀的光柵掃描線的所述數(shù)字信號存入存貯裝置中;-在相關(guān)的掃描線消隱間隔期間，使數(shù)字信號適合于每條掃描線;-在每條光柵掃描線期間，根據(jù)選定的那些屬于這條掃描線的所述數(shù)字信號，線性地增加和減小電子束寬度;-在每條光柵掃描線期間，根據(jù)選定的那些屬于這條掃描線的所述數(shù)字信號，延遲所述上升和下降臺階的起點。
9.權(quán)利要求
8的方法，其特征在于，其中所述貯存步驟包括-經(jīng)由上卷計數(shù)器順序地提供光柵掃描線地址;-分別為每條掃描線提供數(shù)字信號地址。
10.權(quán)利要求
9的方法，其特征在于，其中所述用于使所述數(shù)字信號于每條掃描線的方法包含-在存貯所述數(shù)字信號的步驟期間，從貯存在所述是上卷計數(shù)器中的最后一個地址中增加或減小所述上卷計數(shù)器的起點，以便從所述貯存設(shè)備中讀取數(shù)字信號。
11.權(quán)利要求
10的方法，其特征在于，其中所述方法進一步包括以下步驟-所述波形移過陰極射線管的，它包括以下步驟-在后一幀消隱間隔中，連續(xù)地修改至少一個貯存在所述貯存設(shè)備中的光柵掃描線;-把所述經(jīng)過修改的光柵掃描線存入光柵掃描線地址，這些地址從前面的光柵掃描線地址上按至少一個地址增量被置換。
12.權(quán)利要求
11的方法，其特征在于，其中所述修改步驟包括從每隔一幀修改一條掃描線至每幀修改6條掃描線。
專利摘要
由提供控制信號來平滑在光柵掃描線顯示上重現(xiàn)數(shù)字化波形的設(shè)備和方法。這些控制信號按表示沿掃描線取樣波形的幅度的梯形圖來增強和減弱沿那條掃描線的電子束圖。微處理機提供大量用以確定沿該掃描線的梯形圖上升和下降坡面的斜率及它們起點的數(shù)字信號。在顯示的幀消隱間隔期間貯存掃描線的全幀數(shù)字信號，在掃描消隱期間取出每條掃描線的數(shù)字信號。以處理機提供的光柵掃描線地址及數(shù)字信號地址將數(shù)字信號存入隨機存取器中。
文檔編號G09G1/16GK86105479SQ86105479
公開日1987年7月15日 申請日期1986年8月22日
發(fā)明者邁克爾·加里·李 申請人:太空實驗室公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan