Линия задержки
Линии задержки ( англ. Line delay , правильно: линия задержки ) используются для временного сдвига или временного хранения (оперативная память) последовательного сигнала (аналогового или цифрового) посредством времени распространения сигнала в электрической линии определенной длины. или в тракте передачи звука.
Время задержки зависит от отношения длины и скорости волны.
Принцип работы
Линия электромагнитной задержки
Задержка происходит без преобразования сигнала по электрической линии или эквивалентному устройству определенной длины. Кондуктивная электромагнитная волна распространяется по линии / конструкции. Геометрическая длина может быть значительно меньше, чем электрически эффективная длина задержки сигнала z. Б .:
- Диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью ( ε ) больше 1 вызывает так называемый коэффициент укорочения .
- Ферромагнитный материал с проницаемостью ( μ )> 1 также вызывает сокращение.
- Связанная по длине индуктивность вызывает геометрическое сокращение (катушка провода, см. Рисунок, но также и в лампах бегущей волны ).
- С уступками в отношении ширины полосы сигнала «линия» также может быть построена из дискретных индуктивностей и емкостей для достижения длительного времени работы.
- Линия может состоять из резонаторов ( объемных резонаторов , гребенчатых конструкций); тогда он эффективен только в узкой полосе частот и в основном служит для регулировки скорости (задержки) волны для потока электронов (примеры: ондуляторы в лазерах на свободных электронах , щелевые аноды магнетронов )
Также возможно сочетание вышеперечисленных мер.
Электронная линия задержки
Электронная форма линии задержки - это так называемый накопитель цепочки ведер , в котором заряды большого количества конденсаторов передаются следующему в ответ на тактовый сигнал. Принцип известен в виде интегральных схем как сеть магазинов ведра (англ. Charge-coupled device , CCD). Поскольку этот принцип работает дискретно по времени, полоса пропускания ограничена половиной тактовой частоты. Цифровая форма - это память FIFO , это также реализовано с помощью DRAM .
Акустическая линия задержки
С помощью акустических линий задержки электрический сигнал преобразуется в ультразвук с помощью пьезоэлектрических преобразователей , проходит через среду с определенной скоростью звука , а затем преобразуется обратно в электрический сигнал.
На рисунке справа показана ультразвуковая линия задержки PAL: два пьезоэлектрических преобразователя приклеены к передней части стеклянной пластины в виде узких полос; видны только алюминиевые соединительные провода. Чтобы ограничить размер стеклянной пластины, используются отражения на краях стеклянной среды. Чтобы ограничить распространение волны и путь прохождения сигнала определенным образом, на стеклянную пластину нанесены квадратные демпфирующие прокладки. Используется свинцово- калиевое стекло , которое по сравнению с более легким стеклом имеет более низкую скорость звука (примерно от 2500 до 2540 м / с), а также имеет низкий температурный коэффициент скорости распространения.
В прошлом ртуть также использовалась в качестве среды распространения звука; в другом принципе используются провода с магнитострикционным возбуждением. См. Также раздел истории .
Линия механической задержки
Механические устройства реверберации ( пружинные ревербераторы ) в принципе также являются линиями задержки.
использовать
Технология приема телевидения
Ультразвуковые линии задержки использовались в цветных телевизорах в соответствии с телевизионными стандартами PAL и SECAM примерно до 1995 года , чтобы задерживать сигнал несущей цветности на время прохождения около одной строки изображения. В результате с помощью PAL фазовые ошибки, которые выражаются в ошибках цветового тона, могут быть эффективно подавлены путем усреднения цветовых сигналов двух последовательных строк изображения (фазовые ошибки нейтрализуют друг друга) с помощью цветового носителя с чередованием фазы. сигнал; С SECAM, который передает только один из двух цветоразностных сигналов на строку изображения, схема может получить доступ к другому цветоразностному сигналу (из предыдущей строки) только с помощью линии задержки. Поэтому использование линии задержки желательно только для PAL для повышения качества изображения, тогда как для SECAM это абсолютно необходимо. В процессе цветного телевидения NTSC в США, разработанном в начале 1950-х годов , сигнал цветности (цветности) в каждой строке не зависит от соседних строк; Поэтому приемники стандарта NTSC не имеют линии задержки. После того, как два сигнала цветности YR (разница красного) и YB (разница синего) были демодулированы из сигнала цветовой несущей , во всех трех системах вместе с сигналом яркости Y три компонента RGB (красный, зеленый, синий) для управления генерируются три электронных пушки цветного кинескопа.
В случае ультразвуковых линий задержки задержка сигнала цветовой несущей PAL с квадратурной амплитудно-модуляцией с несущей частотой 4,43361875 МГц осуществляется в полосе пропускания. Вычитание модулированных цветовых составляющих достигается задержкой полуцелого числа колебаний частоты цветовой поднесущей и составляет 283,5 периода. Это приводит к задержке:
В более поздних цветных телевизионных приемниках PAL два уже демодулированных сигнала цветовой несущей YR и YB в позиции основной полосы были задержаны с задержкой ровно в одну строку изображения 64 мкс с использованием двух синхронизированных SC-фильтров . В отличие от ультразвуковых линий задержки, цепочки задержки в виде цепей SC-фильтров могут быть изготовлены в виде интегральной схемы , они меньше и механически более надежны.
С 2000 года обычные цифровые телевизоры используют многоформатные декодеры со встроенными цепями задержки для приема аналоговых телевизионных сигналов .
Аудио технологии
Электронные задержки сигнала по принципу bucket brigade , известному как BBD (англ. Bucket brigade memory (BBM) или Bucket Brigade Device (BBD)), используются для своевременного распознавания шума и для возможности скрыть или для пространственного слухового впечатления. , добавляя компоненты задержанного сигнала.
Устройства эха и реверберации также в принципе являются связанными линиями задержки. В прошлом для этого также использовались механические процессы с помощью спиральной пружины с акустическим возбуждением ( пружинный ревербератор ).
Научное оборудование и радиочастота
В исследованиях часто необходимо задерживать сигналы или импульсы, чтобы компенсировать временные сдвиги, обеспечить сбор данных или синхронизировать время запуска.
Время задержки в наносекундном и субнаносекундном диапазоне часто гарантируется определенной длиной кабеля. Это могут быть стационарные кабели или коаксиальные лабораторные кабели.
В высокочастотной технике и конструкции антенн часто бывает необходимо распределить или объединить сигналы с правильной фазой. Линии задержки, используемые для этого, также называются объездными линиями .
история
В ранних компьютерах, таких как ACE , UNIVAC I или EDSAC , линии задержки использовались в качестве динамической оперативной памяти. В отличие от оперативной памяти ( RAM ), невозможно было получить доступ к каждому элементу данных случайным образом, и приходилось ждать, пока он снова не появится в конце оперативной памяти. В терминалах ICL этот метод все еще использовался в качестве экранной памяти в 1970-х годах. Линии задержки использовались в качестве основной памяти в компьютерах 5005/5006 и 5610 от Singer Business Machines.
Системы хранения ртути состояли из трубки, заполненной ртутью, с колеблющимся кварцем, прикрепленным к обоим концам . Электрический сигнал стимулировал один из двух кварцевых генераторов к механической вибрации и приводил к ультразвуковым волнам в ртути, которые продолжались со скоростью 1,4 км / с и после соответствующего времени задержки заставляли другой кварцевый генератор генерировать другой электрический сигнал. Синхронно с часами арифметического устройства соответствующие битовые сигналы либо отправлялись обратно в оперативную память, либо заменялись другими битами. Таким образом, вы можете запустить последовательный битовый массив определенной длины и таким образом сохранить его. Таким образом, хранение происходит только в ртути через время прохождения сигнала акустической волны , в ACE с тактовой частотой 1 МГц и временем прохождения 1,024 мс это было 1024 бита.
Ртутные линии задержки ранее использовались в технологии радиолокаторов для аналоговых сигналов во время Второй мировой войны.
В другом варианте линии задержки для памяти времени прохождения использовалась никелевая проволока - в ней использовался эффект магнитострикции в никеле для записи / чтения и длинная скрученная никелевая проволока для хранения. Такие линии задержки использовались, в частности, в настольных компьютерах, в которых основная память была слишком дорогой, а низкая скорость вычислений не вызывала проблем.
В третьем варианте в качестве среды для акустической волны используется стекло. Он использовался в цветных телевизорах для (аналогового) хранения сигнала линии с использованием методов SECAM и PAL для исправления цветовых ошибок. Использование многократных отражений в стеклянном корпусе позволило значительно уменьшить первоначальную длину 15-сантиметрового блока.
Смотри тоже
веб ссылки
- Магнитострикционная оперативная память в лексиконе ассоциации разработчиков истории технологий
- Оперативная память , все еще используется в музее
Индивидуальные доказательства
- ↑ Отто Лиманн: Телевизионные технологии без балласта. Введение в схемотехнику черно-белых и цветных телевизионных приемников с лампами, транзисторами и интегральными схемами. 10-е, полностью переработанное и дополненное издание. Franzis-Verlag, Мюнхен 1973, ISBN 3-7723-5270-7 , стр. 179: кабель времени прохождения.
- ↑ Например, Hackethal, кабель типа HH1000 с внутренним проводником 0,13 мкСм / м, только намотанный, кабель типа HH2500 с внутренним проводником 1,9 мкСм / м, свернутый в спираль, и высокочастотное железо в изоляторе сердечника. Источник Брошюра Hackethal 1955
- ↑ Статья о преобразователе f / U с использованием акустической линии задержки ( памятная записка от 10 сентября 2012 г. в веб-архиве archive.today )
- ↑ Паспорт ультразвуковой линии задержки PAL DL700 , производитель Philips, номер производителя: 84701
- ↑ Вольфганг Шейда: 40 лет цветному телевидению PAL, 1967–2007 . В: Funkgeschichte. № 174, август / сентябрь 2007 г., ISSN 0178-7349 , стр. 5–7, (PDF; 885 kB).
- ↑ Технический паспорт (PDF; 64 kB) TDA4661 - Линия задержки основной полосы частот
- ↑ Спецификация видеодекодера ADV7181 NTSC / PAL / SECAM