Názory k článku Grafické karty a grafické akcelerátory (30)

"Výhodou elektrostatického vychylování je menší cena obrazovky .."

Hlavní výhodou je rychlost - el.statické vychylování se chová z elektrického hlediska jako nabíjení kondenzátoru (parazitní kapacita destiček), jehož kapacita je veli malá, takže se dá dosáhnout rychlé odezvy a zobrazování i velice rychlých signálů. Naproti tomu el.mg vychylování znamená pracovat s cívkou, která je poměrně velká (protože musí být vně trubice), má relativně velkou indukčnost a nejde na ni zobrazovat bez zkreslení do tak vysokých frekvencí jako v předchozím případě. Toto je hlavní důvod, proč se u osciloskopů používá obvykle el.statické vychylování.


"Třetí signál je zaveden na mřížku umístěnou před katodou. Pomocí náboje na této mřížce se ovlivňuje intenzita elektronového paprsku a tím i intenzita vyzářeného světla v místě dopadu paprsku."

Předpětím na řídící mřížce se obvykle řídí jas, tj. množství elektronů, které se "propustí" k dalšímu použití, resp. množství, které se touto mřížkou "vrátí" zpět. Ovšem řízení jasu pomocí této mřížky je dost nepraktické (má docela velké záporné předpětí), takže se obvykle (aspoň v TV a "klasických" monitorech) jas ovládá předpětím přímo na katodě.


"Některé obrazovky v osciloskopech dokonce ani nemají před katodou mřížku a jas se tak ovládá přímo změnou napěťového potenciálu mezi anodou a katodou. ... stačí ... vyřadit potenciometr určený pro nastavení jasu a místo něj zařadit vhodný elektronický spínací prvek (mnohdy postačí jeden správně polarizovaný tranzistor)."

Ale pozor na vysoké napětí !! U velmi populárního (mezi bastlíři) malého osciloskopu sovětského původu H313 je toto napětí cca -600 V, u větších stolních modelů bude odhadem okolo 1kV (a možná i víc). Pro nějaké zkoušení bude asi bezpečnější sehnat nabušenější osciloskop, který by měl tento vstup přímo vyveden - bývá označen jako Z.


"Velmi zajímavé řešení při řízení vektorového displeje kupodivu nabízí i běžné grafické karty typu VGA či SVGA s plnobarevným (true-color) výstupem .."

To je teda maso :)
Zajímavý nápad _takhle_ generovat trojici analagových signálů z PC.

"Precejen je rozdil mezi "osmibitovym" vystupem (SVGA) a "sestnactbitovym" vystupem (zvukovky)"

No ani moc ne - IMHO by nemusel být problém dosáhnout 10-ti bitů (možná i víc). A to už by mělo stačit.

Jak ? No nevím jak to bude s rychlostí zobrazování, ale dejme tomu, že si zvolíme na videokartě režim 1024x1280 bodů. I při 60 Hz snímkové frekvenci to dělá cca 78 MHz. Pokud by nám stačilo i míň (a to by mělo), můžeme si na výstup z VGA filtrovat - např. na necelých 20 MHz. To dělá 20 miliónu bodů/s a při rozlišení 10 bitů (tedy cca 1000x1000) by jsme byli schopni nakreslit 20 tisíc vektorů za sekundu, což při obnovovací frekvenci 50 Hz dělá 400 vektorů na snímek. To by IMHO mělo stačit.

Zbývá vysvětlit proč by se měl výstup filtrovat - pak by totiž stačilo vhodně střídat hodnoty, jejichž interpolací by se dalo zvýšit rozlišení. V tomto případě 4x, tedy o 2 bity.

Příklad :

Mějme v jednom kanálu čísla
a) 1 1 1 1
b) 1 1 1 2
c) 1 1 2 2
d) 1 2 2 2
e) 2 2 2 2

Díky filtru se tato sekvence převede na :
a) 1,0
b) 1,25
c) 1,5
d) 1,75
e) 2,0

.. tedy postupné zvětšování mezi 1 a 2 s rozlišením o 2 bity větším než "hrubý" skok 1 -> 2

"Jeste se zeptam na jednu vec (vidim, ze se pohybujete v branzi)"

Děkuji za lichotku, ale jsem jenom bastlíř, kterého se současnosti živí IT. Proto jsem moc rád za každé téma, kde se oba obory protnou nebo aspoň přiblíží.
A osciloskopy jsou mi také blízké mému srdci - vždyť mít v dílně svůj vlastní je snem každého bastlíře. U mě se to poštěstilo - je to sice jenom malá "skorohračka", ale na běžné bastlení stačí. K těm lepším jsem sice přičichnul na školách, ale už je neznám natolik do hloubky a ani jsem se v nich neměl možnost vrtat jaok u svého. Takže moje názory berte prosím s malou rezervou :)


"Jaka je maximalni pouzivana frekvence, kterou lze dostat na vychylovaci desticky? Ptam se proto, ze "klasicke" osciloskopy koncily nekde na GHz a potom uz nastupovaly digitalni masinky, ktere vsak pracuji uplne jinak (ale i ty jsou zajimave, zejmena stylem "pameti")"

Vzhledem k tomu, že se chovají jako velice malý kondenzátor je to skoro neomezeně (z pohledu "běžného" málo náročného uživatele). Tipoval bych, že řádově stovky MHz by ještě mělo být technicky zvládnutelné. Ovšem pak je otázka, co se dá takovou frekvencí zobrazit - jednoduchá poučka říká, že by pro solidní zobrazení tvaru křivky měl být zesilovač schopen přenášet harmonické až do desetinásobku. kromě toho se nepříznivě uplatňují i parametry vstupního kabelu (parazitní kapacity apod.) - proto se používají sondy, které to vykompenzují. Ty ale mívají např. dělící poměr zž 1:1000 - vstupní kapacita sondy je sice přijatelná (1000x menší než následná parazitní kapacita kabelu) a nezatěžuje tolik zkoumaný obvod, ale signál si pak zase musíme 1000x zesílit zpět. A sestavit zesilovač který bude na vstupu přijímat řádově mV (nebo ještě míň) a zesílí je bez zkreslení na řádově desítky V (v lepším případě) je dost nákladné.


"Jde mi o to, jestli digitalni osciloskopy nastoupily proto, ze na ne proste byl cas (a bylo to "modni"), nebo proto, ze to klasicke osciloskopy uz na techto frekvencich neustihaly."

Těch vlivů bylo IMHO víc - jednak "nestíhaly" (tj. zkreslovaly průběh kvůli chybějícím harmonickýmú, objevovaly se problémy s luminoforem (nestíhal se rozsvítit), na "analogu" se dají zobrazovat jen opakované a stálé děje, zatímco u digitálu není problém zobrazit i jednorázové přechodné děje nebo nepravidelně se vyskytující stavy apod.
Dalším problémem je vícekanálovost : u analogových se dvoupaprskové obrazovky kvůli ceně moc neujaly a přepínat dva signály na jeden paprsek zanáší chyby, zatímco u digitálních to není žádný problém (jen se přidá další vstupní jednotka a zbytek zůstává stejný).


"S tim rizenim jasu to je pravda, ale pouze castecne, protoze i mezi katodou a anodami je docela vysoke napeti (spis bych zde mluvil o potencialu). Presne hodnoty si nemapamuji, ale tusim, ze pro cernobile obrazovky to bylo neco kolem 6kV a pro barevne vic jak 20kV."

Tak to musím oponovat - pokud mě paměť neklame, je toto napětí u moderních TV a monitorů omezováno na (tuším) 12 kV. Při hodnotách které uvádíte (20 kV) by se z obrazovky stala docela slušná rentgenka :)


" Samozrejme, ze napeti bylo zdvihane velmi mekkym "zdrojem" (trafo, nasobice napeti), takze proud tim prakticky zadny netekl :-)"

Ano - veškerý "proud" který tam teče je vlastně jenom ten proud elektronů z katody, který se "po použití" odsává zpět. Ale zase na druhou stranu je anoda (tedy vnitřní povrch obrazovky) dost daleko od ostatních částí a navíc oddělená sklem od "ostatního světa", takže na ni ten náboj dost dlouho vydrží. Výboj z vypnuté obrazovky sice není smrtelný, ale dokáže být hodně nepříjemný :)

Podle materiálů co jsem teď našel na internetu se u barevných obrazovek opravdu používá až 25 kV. Docela mě to překvapilo - žiju pořád v domění že je to míň. takže jste měl pravdu vlastně Vvy.


"Teda tusim, ze 20 kV je sice dolni mez, ale takto slabe zareni by neproslo ani skrz sklo v obrazovce"

To není tak jisté (u starých obrazovek). Tedy nedivil bych se, kdyby se kvůli tomuto jevu v novějších obrazovkách to sklo nějak upravovalo.


"Bezne se pouzivaji rozsahy 40-110 kV .."

To asi ano, ale je rozdíl mezi "běžným" rentgenem který prozáří celé tělo a na který jde průměrný člověk 1x za 10 let a mezi obrazovkou, kde stráví třeba 10h/den. Tam by i mnohem slabší záření mohlo dělat paseku, i když za delší dobu. Na druhou stranu za pár let se drtvá většina monitorů vymění za LCD a nebudeme mít o čem diskutovat ..


"Dale me napadlo (ale je to jen domnenka), ze ten luminofor vlastne ani nemusi "umet" vyzarit fotony o tak vysoke energii."

Pozor - zde směšujete 2 různé věci. Luminofor je stavěný tak, že po zásahu elektronem o _vhodné_ energii jistou část jeho energie pohltí, jeho vlastní elektron přeskočí na vyšší orbitu. Původní elektron se odrazí a dál nás nezajímá. Vybuzený elektron v luminoforu po jisté krátké době sestoupí zpět, přičemž vyzáří foton předem dané vlnové délky.
Naproti tomu u rentgenu vyzařuje tyto "žádoucí" vysokoenergetické fotony samotný elektron, nesoucí energii - toto vyzáření je ovšem podmíněno tím, že se prudce zabrzdí (a nemá jinou možnost jak energii vyzářit).
Materiál pro anody se v těchto případech volí tak, aby se elektron dal rychle zabrzdit (což mřížka kovu asi splňuje nejlépe) a dále aby byl tepelně dobře vodivý, protože se musí intenzivně chladit. Někdy tvoří anodu rotujcé kruhový terčík, aby "zasažené" místo mělo aspoň trochu času na ochlazení, naž se dostane opět pod "palbu".

Když to shrnu, není vyloučeno obojí - tedy aby se luminofor nabudil (pohltí část energie dopadajícího elektronu) a současě se může významná část energie letícího a zastaveného/odraženého elektronu vyzářit jako měkké rtg záření.

Nedá mi to abych nevzpomně na střední školu, kde jsme měli sqělého fyzikáře. Předváděl nám např. Toricelliho trubici (nikdy předtím ani potom jsem neviděl tolik rtuti pohromadě) apod. Jednou jsme probírali i rtg lampu. Byla to poslední hodina a když zazvonilo, prohlásil : "Protože jsou tyto pokusy nebezpečné, nesmíme je žákům předvádět. Takže kdo se bojí, může jít domů. Ostatním ji na chvíli zapnu". Už nevím jaké anodové napětí použil, ale bylo to asi dosti slabé, protože to s bídou prosvítilo ruku nebo penál. Každopádně to byl zážitek na jaký se nezapomíná !
Jo a domů tenkrát neutekl nikdo.

"Na druhou stranu se ukazovala spousta problemu v zobrazeni, napriklad nelinearita vychylovani (to me prekvapilo, ale je to tak)"

To je přece pochopitelné - letící elektron se vychýlí od svého původního směru přímo úměrně k síle mg. pole (které je pro zjednodušení přímo úměrné proudu protékajícímu cívkou). Jenže tato přímá úměra platí pro _úhel_ vychýlení, takže by byl i vizuálně stejně odchýkený na válcové ploše. protože se ale výrobci poukouší o ploché stínítko, musí se zákonitě na krajích odklonit vizálně víc.



"V te televizi (Salermo) jsem jinak nic z jejiho zapojeni nemenil, pouze jsem odpojil civky z jejich puvodniho plosnaku (takze tam urcite nektere elektronky topily zbytecne :-)"

To není jisté :-)
Neznám přímo tento typ, ale kvůli jednoduchosti zapojení se někdy u elektronkových TV zapojovaly žhavící vlákna sériově a spolu s varistorem přímo na síť 220 V (vyjímkou byla akorát dioda u VN zdroje, která se žhavila z odbočky na sekundáru VN trafa). Takže jakmile se nějaká elektronka porouchala / odpojila, nežhavila ani jedna z nich a nešlo vůbec nic !
Později se od toho ustoupilo - některé obvody už šly nahradit polovodiči (např. zvukový dekodér MAA661 + zesilovač MBA810) a elektronek bylo potřeba míň. Misto těch sériově z žhavených (řada Pxxxx) se začaly používat paralelně žhavené (ředa Exxx) z trava 6,3 V. Dodnes ty trafa docela dobře slouží, ale už v jiných souvislostech !


"Jestli je v nekterych TV horizontalni synchronizace pouzita pro VN trafo, tak nevim, jak se na nich potom zobrazuje "mraveniste" - obraz bez pripojene anteny (tam zadnou externi synchronizaci nemate)"

Odpověděl jste si sám - oscilátor je zapojený na horizontální vychylování a je "naladěn" na cca 15 kHz. Pokud se nepřijímá sinál, je to celkem jedno. S přijmem signálu se z něj oddělí synchropulzy a oscilátor se znovu a znovu spouští s každým mikrořádkem - běží na frekvenci 15625 Hz. Pro provoz VN obvodů nemají tyto drobné rozdíly ve frekvenci žádný význam - akorít že se "naprázdno" vychyluje i "za roh" mimo stínítko. Ale to není ani u starých modelů moc vidět.
Důležité je, aby ta "volnoběžná" frekvence byla malinko menší než provozní a to za všech možných provozních podmínek, jinak běží oscilátor samovolně, obraz je "přeložený" a nedá se na to dívat.


"Ale nevylucuji, ze je to mozne, ja jsem vsechny veci bastlil na starych elektronkovych TV, protoze jsem je dostaval od lidi zadarmo (=za odvoz)."

Tak to nás bylo víc :)
My jsme si zase na kolejích takto (tj. za odvoz) obstarávali staré televize, které jsme pak na konci školního roku likvidovali. Nebylo na ně většinou moc hezké pokoukání, ale za to pohodlí to stálo.

"To Salermo uz byl hybrid elektronky/tranzistory."

To býval ten lepší přípqd - zvuk obvykle naskočil hned, obraz opožděně.U "celolampových" se taky třeba čekalo skoro 10 min na zvuk a dalších 5 min na obraz, takže se lehce zmeškal začátek večerníčku (což mě tehdy docela štvalo :)


"Schema uz jsem zahodil spolu s televizi (stehovani atd.),"

To je docela škoda - někdy to bývá docela poučné.
Např. když jsme bydleli na kolejích a sháněli jsme si napokoj nějakou starou šunku za odvoz, spolužák koupil za kilo "barevnou" - ruskou. Na ni mě zaujaly 2 věci : na první pohled její design - masivní několikacentimetrové fošny (!). Ale ještě leoší bylo schema (na cca 4 listech) - z příruček se dá vyčíst jak funguje demodulátor barvy (kruhová modulaceú. Obvykle se to schematicky kreslí pomocí zpožďovacího bloku + kruhového modulátoru (4 diody zapojené do kruhu). Tady to bylo udšlaé přesně stejně, tj. na jednom plošňáku spousta cíveček a kondíků, diody v kruhu apod. Všechno to co dělal ten kus plošňíku cca 30x15 cm už dneska dělá jen malá část jednoho integráče ...
No upřimně řečeno nechtěl bych takové monstrum seřizovat a ladit.



".. ale pamatuji si, ze tam bylo sedm elektronek a to uz docela slozitych (dualni katody, pentody atd., zadne jednoduche diody nebo triody)."

Z dnešního pohledu vypadají elektronky legračně, ale ono to mělo něco do sebe. Třeba taková pentoda (anoda + katoda + 3 mřížky). Zapojovala se obvykle jako dvouvstupý aktivní prvek, předpětí na třetí mřížce zajišťovalo dokonalejší linearitu. Toto se tranzistory tak jednoduše ani nedá nahradit. Vzdáleně by to připomínal dvouhradlový FET.
Dvojité elektronky zase byly docela výhodné pro výrobce - ty střeva by musel použít v každém případě, ale ušetřilo se za patici, baňku a trochu vakua :) Akorát když jedna z nich odešla, musela se vyhodit celá dvojice, ale na to doplácel až zákazník a ne výrobce :)


"Urcite tam byla PCL 85/PCL 805, ktera zajistovala vertikalni synchronizaci. Meli to tam nejak blbe navrzene, protoze ta elektronka dost casto "odchazela". Tedy ne, ze by se spalila, ale rozhodily se ji parametry a obraz uz nesynchronizoval :-)))"

Jo to znám.
protože se toto nejčastěji "rozdrbalo", býval vyvedený ovládací prvek zezadu (umělohmotná tyčka jako prodloužení potenciometru). V jedné krajní poloze lítal obraz nahoru, ve druhé dolů a když se to trefilo, chytila se synchronizace a obraz se zastavil. Když ta elektronka mlela z posledního, měnila se ta "optimální" poloha podle zahřátí TV a občas to bylo potřeba doštelovat. A když už nestála za nic, plaval obraz i v té "optimální" poloze náhodně nahoru a dolů podle toho, jak to rovna vyšlo (bez ohledu na synchronizaci). To byl poslední stupeň před konečnou - smrt, obraz se srazil do vodorovné čáry.

Jinak to že lampy odcházely nebylo jen špatným návrhem zapojení - to akorát odcházely dřív. Ony totiž "stárnuly" už z principu. Základem byla katoda, potažená solemi kovů vzácných zemin. Ty při zahřátí ochotně uvolňují elektrony, anoda je přitahuje, mřížka omezuje.
Akorát že tp uvolňování je silně závislé na krystaické struktuře - existuje něco jako "beďary" které uvolňují většinu elektronů, zatímco ostatní plocha katody skoro nic. No a dlouhodobým ohříváním se ten materiál postupě překrystalizuje a ztrácí schopnost uvolňovat elektrony.
Druhým problémem byla nestáost vakua, protože přívodní dráty zatavené ve skle mění zahříváním a chladnutím rozměry a kolem nich se dovnitř dostává vzduch. Sice jenom pár molekul, ale dost na to, aby se o ně elektrony zastavovaly. To se ale dalo "opravit" - v každé elektronce (nebo aspoň v těch lepších) býval tzv. "gedr", který vypadá jako malé zrcátko náhodně nanesené zevnitř baňky. Po zahřátí se odpaří, naváže na sebe molekuly vzduchu a zase usadí na baňce. Blbé je pokud zbělá - to ukazuje že je úplně zoxidovaný a že baňka plná vzduchu.

Jó, s elektronkama se dělávaly psí kusy. Když si tohle přečte někdo z mladší generace, tak nám ani neuvěří :)

"Navíc u mnoha televizí je horizontální synchronizace použita zároveň jako generátor střídavého napětí pro VN trafo"

To je pravda, ale není to přesné.
VN trafo je oscilátor, jehož součástí je i indukčnost - primární strana VN trafa. Protože se nedá solidně vyrobit vysoké napětí s použitím "klasických" frekvencí (50 Hz), je potřeba už od TV pravěku používat vyšší frekvence. No a pro jednoduchost (protože je na vychylování stejně potřeba 15625 Hz) to nějaká šikovná hlavička vymyslela tak, že se k primární straně VN trafa ještě připojily horizontální vychylovací cívky a celý oscilátor se pak vyladil s oběma indukčnostmi. Při vhodném nastavení pak oscilátor vytváří nesouměrnou pilu, která rovnou posouvá paprsek v horizontálním směru.
Pokud by se vychylovačky odpojily, asi by to nešlapalo optimálně (a v krajním případě by mohlo mít VN trafo a navazající obvody problémy). Rozhodně bych to nedělal na používané TV, ale spíš na nějakém vraku k odpisu (a počítal bych s nejhorším). V ideálním případě by nebylo od věci sehnat si stejný typ vychylovaček z jiného TV a připojit je k VN trafu jako náhradu "místních" dočasně odpojených.

Dobrej napad, jen by me zajimalo jesi nevadi zatemneni na koncich radku a konci snimku. Kdyz budu mit nakej vektor zapsanej vice jak v jednom radku framebufferu, tak pri preskoku na dalsi radek grafika zatemni a chvilku neposila nic (cernou), takze se mi vektor na okamzik prerusi nez se zas zacne cist z dalsiho radku FB. To samy pri prechodu z konce snimku na zacatek.

ad rychlost elstat. obrazovky - ja myslim ze samotna obrazovka nema zadnej frekvencni limit, pac je to temer idealni bezeztratovej vakuovej kondenzator. Kapacita vych. desticek je v jednotkach pF, coz pri nizsich frekvencich je obrovska impedance, pri tom 1GHz uz to zas tak neplati, reaktance v radu desitek ohmu. Vzhledem k tomu ze na vychylovani je potreba stovky V, tak asi nebude uplne jednoduchy vyrobit zeslilovac s tak obrovskym prebehem a malou vystupni impedanci.

ad TV obrazovka - ano, vertikalni a horizontalni vychylovaci civky maj radove rozdilnou indukcnost,
ten osciloskop je na to asi fakt nejlepsi. Kdyz sem zkoumal ten svuj, tak sem vzadu nasel BNCak "intens. mod." takze si nekdy zkusim pohrat.

"Kdyz budu mit nakej vektor zapsanej vice jak v jednom radku framebufferu, tak pri preskoku na dalsi radek grafika zatemni a chvilku neposila nic (cernou), takze se mi vektor na okamzik prerusi"

Ale to přece není problém - akorát si vektor A -> B převedu na dva vektory A->C a C->B, které bezprostředě navazují. První část (A->C) pak nechám na jednom mikrořádku, druhou C->B na druhém. Mezitím sice proběhne zatemňovací pulz na VGA, ale při dobrém návrhu mi současně zhasne i analogový displej a jakmile to půjde, začne se zase kreslit dál jako by se nechumelilo :)

Jo asi mas pravdu, jde jen o to jesi ta analogova cast je tak presna ze pri opakovanym zadani stejnyho bodu (digitalne) se vzdy trefi do stejnyho bodu i na stinitku. Blikani by vadit nemelo, stejne jako nam nevadi na normalnim monitoru.

Jak tak premejslim, tak pro ucely ladeni na PC by se dalo vlastne i kreslit jako vertikalni split-screen.
V levy pulce obrazovky by se vykreslily data pro vektorovej displej zatimco v pravy pulce by se dalo
vykreslit/vypsat cokoliv jinyho za podminky, ze barevnej kanal ovladajici jas by byl porad 0, takze vektorovej displej by byl v tu chvili zhaslej (akorat by tim klesnul celkovej jas)...

No ja nevim, podvedome ve me furt hloda ze se tam objevi naka nespojitost...
Uvazuju ze zhasinani paprsku reakuje okamzite. kdyz kreslim ten vektor nekde
na kraji obrazovky, rekneme souradnice 1000,1000 pak najednou pride konec radku FB,
zatemneni, souradnice se skokem zmeni na 0,0.

Na zacatku novyho radku se zas bude pokracovat ze souradnice 1000,1000, paprsek
se rosviti ihned, ale imho mu chvili potrva nez se dostane z 0,0 na 1000,1000
(nejhorsi pripad - diagonalne pres cely stinitko). Kdyz si vemu ze bodova frekvence
je treba 60MHz, tak to ten paprsek bude muset stihnout za 16ns.