Индикаторное устройство Советский патент 1983 года по МПК H01J17/48 

(5) ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к радиотехнике, автоматике и технической физике и может быть использовано в устройствах отображения телевизионной, знакографической и других видов информации на матричных индикаторных панелях переменного тока, например газоразрядных индикаторых панелях (ГИП).

Процесс управления ГИП в индикаторных устройствах состоит в поджиге выбранных ячеек ГИП координатным методом, поддержании включенного состояния и гашения выбранных ячеек.

Известны устройства отображения информации, содержащие ГИП, высоковольтные электронные ключи, датчик кодов и синхроимпульсов. При этом электронные ключи подключены к шинам ГИП через конденсаторы, величина которых много больше емкости отдельного электрода ГИП. На каждую шину ГИП приходится по два конденсатора, подключенных к выходам разных ключей. Изменением порядка включения ключей во времени на шинах ГИП 1Ормируются импульсы поддержки , поджига и гашеJ ния 1 .

Недостатками данных устройств являются громоздкость схемы управления ГИП и невозиожность выполнения ее в интегральном исполнении из-за налило чия большого количества (в два раза больше, чем число электродов ГИП) конденсаторов большой емкости, наличие высоковольтных ключей, рассчитанных на большие токи для заряда ем 15 костей и связанное с этим снижение надежности устройства.

Более совершенными являются устройства, содержащие ТИП, к каждой ши 20 не которых подключен выход отдельного электронного переключающего ключа. При этом электронные переключающие ключи коммутируют на шинэх ГИП импульсы поджига и гашения, вы3рабатываемые соответствующими генераторами. Отдельный генератор импульсов поддержки формирует импульсы поддержки по обеим координатам, которые через электронные переклюмающие ключи воздействуют одновременно на все ячейки ГИП. При этом пере:ключающие электронные ключи лег ко выполнить в интегральном исполнении. Наиболее близким к предлагаемому является устройство содержащее ГИП переменного тока , подключенную к вы ходам электронных переключающих клю чей координат X и Y, датчик кодовой информации, выходами подключенный к входам адресно-сканирую иих finoKOR по координатам X и Y, источник импульса синхронизации поддержки, под жига и гашения, первым выходом.подключенный к выходу генератора импул сов гашения, а вторым выходом - к входу генератора импульсов поджига, источник постоянного напряжения, общей шиной подключенный к первым коммутационным входам электронных переключающих ключей координат X и Y, вторыми коммутационными входами подключ€;нных К ВЫХОДУ генератора импуль сов гашения и выходу генератора импульсов поджига соответственно, при этом устройство содержит генератор импульсов поддержки , входом питания подключенный к шине питания источника постоянного напряжения, входом управления - к выходу источника импульсов синхронизации поддержки, под жига и гашения, выходами - к входам импульсов поддержки электронных переключающих ключей координаты X и У а управляющие входы электронных переключающих ключей по координатам X и У подключены к выходам адресносканирующего блока по соответствующей координате. Каждый электронный переключаюций ключ дополнительно содержит два диода , один из которых с связывает выход ключа с первым коммутационным входом ключа и общей шиной источника постоянного напряжения, а второй выход ключа - с входом импульсов поддержки клю-ча С 2 . Недостатками данного устройства являются низкая надежность и спож ность , так как в устройстве должен быть отдельный генератор импульсов поддержки. Этот генератор формирует мощные высоковольтные импульсы поддержки по координатам X и У, воздей1 44 . ствующие одновременно на все ячейки панели и вызывающие свечение ранее подожженных ячеек. При этом через выходные ключи генератора протекают токи в десятки ампер. Время нарастания и спада импульсов поддержки должно составлять 0,1-0,2 мкс. Напри мер для отечественной панели размером 5x12x512 элементов требуется генератор импульсов поддержки, формирующий импульсы амплитудой 100-150 В частотой 50 кГц с длительностью фрон та не более 0,2 мкс, амплитуда импульсов тока при этом составляет свыше 25 А. Изготовление такого генератора является сложной технической задачей. В связи с наблюдающейся тенденцией к росту размеров панелей требования к генератору будут расти. Наличие генератора, кроме того, обуславливает необходимость включения Е состав электронных переключающих клю чей по два диода на каждый ключ. цель изоОретения - повышение надежности и упрощение устройства nvTeN, исключения генератора импульсов поддержки и двух дополнительных диодов в каждом электронном переключающем ключе, что, в свою очередь, упрощает изготовление, настройку и эксплуатацию устройства в целом. Указанная цель достигается тем, что в индикаторное устройство, содержащее матричную индикаторную панель переменного тока , подключенную к выходам электронных ключей координаты X и У, датчик кодовой информации, выходами подключенный к входам адресно-сканирующих блоков по координатам X и У, источник импульсов синхронизации поддержки, поджига и гашения, первым выходом подключенный к входу генератора импульсов гашения, а вторым выходом - к входу генератора импульсов поджига, источник постоянного напряжения, общей шиной подключенный к первым коммутационным входам электронных переключающих ключей координаты X и У ,вторыми коммутационными входами подключенных к выходу генератора импульсов гашения и выходу генератора импульсов поджига соответственно, введены два диода и группа элементов ИЛИ, включенные между выходами адрес но-сканирующих блоков по координатам X и У и входами управления электронных ключей соответетвующей коорди51наты, при этом третий и четвертый вы ходы источника импульсов синхронизации прддержки , поджига и гашения под ключены к вторым входам элементов или координат X и Y соответственно, а шина питания источника постоянного напряжения подключена к вторым комму тационным.входам электронных переключающих ключей координаты X и Y через диоды, подключенные анодами к ис точнику постоянного напряжения. Импульсы поддержки на ячейках ГИП формируются в предлагаемом устройстве электронными переключающими ключами из постоянного напряжения, равного амплитуде импульсов поддержки по отдельной координате. За счет это го исключен мощный генератор импульсов поддержки и упрощены электронные переключающие ключи , поскольку в каждом из них можно исключить по два .диода, из-за отсутствия входа импуль сов Ъддержки. Благодаря исключению генератора импульсов поддержки и двух диодов в каждом электронномпереключающем клю че устройство надежно и проще извест ного, его узлы легче подаются выполнению в интегральном исполнении. На (биг. 1 представлена схема индикаторного устройства; на фиг.2 импульсы синхронизации поддержки, по жига и гашения в телевизионном режиме при построчной записи ячеек ГИП; на фиг. 3 - схема расположения выбранной и трех невыбранных ячеек ГИП находящихся в пересечении двух выбранных и двух невыбранных электродов на фиг. -7 - временные диаграммы ин формации одновременно во все ячейки строки ГИП; на фиг. 8 - временные ди аграммы работы при построчной записи информации группами ячеек выбранной строки ГИП; на фиг. 9 - импульсы синхронизации поддержки, поджига гашения при выборочном поджиге и гашении ячеек ГИП;на фиг. 10-13 - временные диаграммы работы для выбранных и невыбранных ячеек при выборочном поджиге и гаиении ячеек ГИП. i На фигурах обозначены: газоразрядная индикаторная панель 1, электронные переключающие ключи 2 координаты X, электронные переключающие ключи 3 координаты Y .датчик 4 кодовой информации, адресно-сканирующий блок 5 по координате X, адресно-сканирующий блок 6 по координате Y, источник 7 импульсов синхронизации под 1 держки, поджига и гашения, генератор 8 импульсов гашения, генератор 9 импульсов поджига, источник 10 постоянного напряжения, диоды 11 и 12, элемент .13 ИЛИ координаты X, элемент или координаты Y , импульсы 15 синхронизации поддержки по координате Y, импульсы l6 синхронизации поддержки по координате X, импульсы 17 включения генератора импульсов поджига, импульсы 18 tключения генератора импульсов гашения, импульс 19 выхода адресно-сканирующего блока по координате Y, импульс 20 выхода адресно-сканирующего блока по координате X, напряжение 21 поддержки -на ячейках ГИП 1 , стеночное напряжение 22 в горящей ячейке ГИП 1, стеночное напряжение 23 в негорящей ячей ке ГИП 1 , 1.мпульс 2 поджига строки на ячейках ГИП 1 , импульс 25 гашения на ячейках выбранного столбца, напряжение 2б на вторых коммутационных входах электронных переключающих ключей координаты Y, импульсы 27 поддержки на электродах координаты Y ГИП 1 , импульс 28 поджига на Й1 бранном электроде по координате Y, напряжение 29 на вторых коммутационных входах электронных переключающих ключей координаты X, импульсы 30 поддержки на электродах координаты X ГИП, импульс 31 гашения на выбранном электроде X, импульс 32 поувыборки поджига на газовом промежутке выбранной по координате X ячеек, импульс 33 полувыборки гашения на газовом промежутке выбранных по координате Y ячеек, импульс 3 полувыборки гашения на выбранном электроде Y, импульс 35 полувыборки поджига на выбранном электроде координаты X. Предлагаемое индикаторное устройство(фиг.1) содержит матричную индикаторную панель 1 переменного тока, электронные переключающие ключи 2, координаты X, электронные переключающие ключи 3 координаты Y, датчик кодовой информации, адресно-сканиру ющий блок 5 по координате X, адресно-сканирующий блок 6 по координате Y, источник 7 импульсов синхронизации поддержки, поджига и гашения, генератор 8 импульсов гашения , генератор 9 импульсов поджига, источник 10 постоянного напряжения, диоды t1 и 12, элементы 13 ИЛИ координаты X, эле элементы I ИЛИ координаты У. Матричная панель 1 горизонтальны ми шинами связана с выходами электронных переключающих ключей 3, а вертикальными - с выходами электронных переключающих ключей 2. Электройные переключающие ключи 2 координаты X вторыми коммутационными вхо дами связаны с выходами генератора 8 импульсов гашения и через диод 11 с шиной питания источника 10 постоянно го напряжения, который через диод 12 связан с выходом генератора 9 импуль сов поджига и вторыми коммутационными входами электронных переключающих ключей 3 координаты Y. Первые коммутационные входы электронных переклю чающих-ключей 2 и 3 подключены к шин источника 10 постоянного напряжения. Датчик кодовой информации через ад ресно-сканирующий блок 5 координаты X и элементы 13 ИЛИ связан с входами управления электронных переключающих ключей 2 координаты X, а через адрес но-сканирующий блок 6 координаты Y и элементы 1 ИЛИ - с входами управления электронных переключающих ключей 3 координаты У. Источник 7 импульсов синхронизации импульсов поддержки , поджига и гашения первым выходом свя зан с входом генератора 8 импульсов гашения, вторым выходом - с входом г нератора 9 импульсов поджига, третьи выходом - с вторыми входами элементов 13 ИЛИ, а четвертым выходом - с вторыми входами элементов 1 ИЛИ, Устройство работает следующим образом. Источник 7 импульсоа синхронизации поддержки поджига и гашения выра батывает на своих выходах импульсы, управлящие порядком работы устройства. Импульсы 16 и 15 синхронизации поддержки с третьего или четвертйго выходов генератора 7 импульсов одновременно проходят через асе элементы ИЛИ 13 или И на управляющие входы электронных переключающих ключей I и 3 по координатам X или Y и пооме редно (одновременно для всей коорди.наты) подключают выходы ключей либо к низкому потенциалу первых коммутационных входов ключей 2 и 3 либо к высокому потенциалу 29 и 26 вторых коммутационных входов ключей 2 и 3. На вторые коммутационные входы при отсутствии импульсов с генератора 8 импульсов гашения и генератора 9 импульсов поджига поступает через диоды 11 постоянное напряжение Ey, ранное амплитуде импульсов поддержки с шины питания источника 10 постоянного напряжения. Иа электродах координаты X формируются импульсы 27 поддержки X, а на электродах координаты Y - импульсы 30 поддержки Y,сдвинутые по фазе относительно импульсов 27. На газовых промежутках ячеек импульсы 27 и 30 складываются, образуя импульсы 21 поддержки. Регулировкой Е источника 10 постоянного напряжения амплитуда импульсов 21 поддержки устанавливается достаточной для поддержания горящего состояния ячейки, но недостаточной для самостоятельного зажигания ячейки. При этом для горящей ячейки изменение стеночных зарядов показано диаграммой 22. В негорящей ячейке уровень стеночных зарядов 23 близок к нулю и при приложении лишь импульсов 21 поддержки не меняется. При телевизионном режиме информации на ГИП обновляются в каждом кадре. При этом перезапись информации может производиться одновременно во всех ячейках выбранной строки (фиг.27). Пусть выбрана строка Y (фиг.З). Вначале производится поджиг всей стро ки. Для этого на вход генератора 9 импульсов поджига поступают импульсы 17 со второго выхода источника 7 Импульсов синхронизации поджига, поддержки и гашения. Генератор импульсов поджига формирует импульсы амплитуды ЕЗУ , превышающие уровень постоянного напряжения Еу,, Диод 11 запирается и напряжение Е упроходит на вторые коммутационные входы электронных переключающих ключей 3. На выбранном выходе адресно-сканирующего блока 6 координаты Y появляется импульс 19, проходящий через схему ИЛИ на вход управления одного из элек тронных переключакяцих ключей 3, ко- . торый подключает свой выход ко второму коммутационному входу. При этом на выбранном электроде ГИП по координате Y формируется импульс 28 повышенной амплитуды. За счет сложения импульса 28 с напряжением на электродах ГИП 1 координаты X на газовом промежутке ячеек выбранной строки об разуется импульс 24, превышающий напряжение зажигания яирвк в строке. Возникает разряд, а результате которого во всех ячейках строки образуется стеночное напряжение 22 и 3 примерно одного уровня. На втором эта9100521)10

пе производится запись информации. зультате которого во всех ячейках При этом к ячейкам строки, переводи- строки образуется примерно одинакомым в,негорящее состояние, приклады- вый уровень стеночного напряжения 22 вается импульс 25 гашения, а к ячей- и 23. Затем ге-нератор импульсов 8 raV кем переводимым в горящее состояние импульс 25 гашения не прикладывается На вход генератора 8 импульсов поступает импульс 18 с первого выхода источника 7 импульсов синхронизации поддержки, поджига и гашения. На первые коммутационные входы электронных переключающих ключей 2 с выхода генератора 8 импульсов гашения поступает импульс амплитуды ЕИ превышающей напряжение Е. При этом диод 11 запирается. На выходе адресно-сканирующего блока 5 координаты X, соответствующем ячейке строки J , переводимой в негорящее состояние формируется импульс 20 , проходящий через группу элементов 13 на вход соответствующего элек тронного ключа 2 координаты X. На выбранном столбце X. формируется импульс 31 повышенной амплитуды, который, складываясь с импульсом 27 поддержки на горизонтальных электродах, образует на газовом промежутке ячеек столбца импульс 25 гашения. Сумма амплитуды импульса 25 гашения и стеночного напряжения ячеек строки, подожженой в предыдущем цикле, . превышает напряжение зажигания разряда. Возникает разряд, сводящий стеночное напря-жение к нулю (фиг.) В ячейках невыбранной строки например Yj) разряд возникает, поскольку сумма стеночного напряжения 22 и 23 и амплитуды импульса 25 гашения мень ше напряжения зажигания ячейки (фиг Поэтому на ячейки строки У, , переводимые в горящее состояние (ячейка.. находящаяся в пересечении с элект1Ьодо Х), импульс 31 гашения не подается и в них не возникает разряд,, с водящий стеночное напряжение к нулю, оно сох раняется до прихода импульсов 21 под держки. При приходе импульсов 21 под ячейки оказываются включенными (,фиг.5). Наконец, на ячейки в пересечении строки Y2 и столбца X воздействуют лишь импульсы 21 поддержки. Состояние ячейки при этом не меняется (фиг В телевизионном режиме запись информации в строку может производитьс и группами ячеек (фиг.8). На ячейках выбранной строки формируется импульс 2+ поджига, вызывающий разряд, в решения формирует ряд импульсов гашения (например, 8, как на фиг.8). Адресно-сканирующее устройство 5 в момент формирования первого импульса гашения выдает разрешающие импульсы на управляющие входы первой группы ключей 2 , подключающие электрогм погашаемых ячеек из первой группы к выходу генератора 8 импульсов гашения. При этом на газовых промежутках погашаемых ячеек из первой группы образуется импульс 25 гашения вызывающий разряд, который сводит стеной ные заряды погашаемых ячеек к нулю. На вертикальные электроды, соответствующие поджигаемым ячейкам первой группы, импульсы гашения ключами 2 не пропускаются и стеночное напряжение в них к нулю не сводится. При приходе второго импульса гашения адресно-сканирующее устройство 5 выдает разрешающие импульсы на вторую группу электронных переключающих кдючей 2, подключающих второй гасящий импульс к электродам погашаемых ячеек из второй группы. Процесс продолжается до тех пор, пока не окончится последний импульс 25 гашения и не сведутся к нулю заряды в погашаемых ячей ках последней группы. После этого на все ячейки ГИП 1 воздействуют импульсы 21 поддержки , о вызывающие свечение ячеек , в которых сохранились стеночные заряды. При выборочной записи ячеек на выбранный электрод Y по координате Y подается мпyльc 28 поджига амплитуды E-j,- , вызывающий поджиг всех негорящих ячеек строки и накопление в них стеночных разрядов 23, превышающих стеночные заряды 22 в горящих ЕЙ . ранее ячейках на величину Импульс 30 поддержки амплитудьг Еу, по координате X начинает формироваться с некоторой задержкой относительно спада импульса 28 поджига. Сдновременно с окончанием импульса 2ч поджига на выбранном электроде координаты X начинает формироваться импульс 35. Его амплитуда равна напряжению подлержки Uy,. На газовом промежутке выГранной ячейки формируется импульс 32 (Фиг.1П, вызываюш.ий разряд-в ячейке, в результате которого стеночное напряжение 22 и 23 меняет знак, В да:льнейшем свечение ячейки поддерживается импульсами 21 поддержки. На ячейках, находящихся в пересечении выбранного электрода Y по координате Y и невыбранных электродов например X/L по координате X формирует ся лишь импульс 2 с генератора 9 им пульсов поджига (фиг.12). При этом в негорящих ранее ячейках образуется стеночное напряжение 23 повышенной амплитуды. В горящих ранее ячейках при приложении импульса 2 разности между амплитудой импульса 2k поджига и сте ночным напряжением 22 оказываются не достаточными для возникновения разряда и стеночное напряжение остается на прежнем уровне. После окончания импульса 2 напряжение на газовом промежутке, ранее негоревшей ячейки оказывается достаточным для возникновения разряда , сводящего сте ночное напряжение к нулю. В ранее горящей ячейке разряды возникают лишь при приходе импульса 21 поддерж ки. Таким образом, ячейка, находящаяся в пересечении электродов У и X , свое состояние не изменит. 0. Ячейки, находящиеся в пересечении выбранного электрода Х по координате X и невыбранных электродов по координате У (например, У), также не изменяют свое состояние , поскольку н,з них воздействует лишь импульс 32 с амплитудой Uy (фиг. 11). Это эквивалентно простому увеличению длительности импульса 21 поддержки. На фиг. 13 показано, что на ячейки, находящиеся в пересечении невыбранных электродов по координатам X и У (например электродов У-, и Х) , воздейст вует лишь импульс 21 поддержки, кото рый не меняет состояния ячейки, а лишь поддерживает свечение ранее заж женной ячейки. Операция выборочного стирания реализуется в предлагаемом устройстве приложением к выбранному электроду % координаты У импульса 3 амплитуды Uj. начало которого совпадает с окончанием импульса 30 поддержки по координате X , а окончание - с началом импульса поддержки по координате У (фиг.ЮУ На газовом промежут ке выбранной ячейки формируется импульс 33, под воздействием которого стеночное напряжение 22 и 23 ячейки меняет знак. Затем к выбранному элек троду Х по координате X прикладывае ся импульс 31 гашения и одновременно на электродах координаты У формируется импульс 27 поддержки. На газовом промежутке образуется импульс 25 малой амплитуды, под действием которого стеночное напряжение выбранной ячейки сводится к нулю. Ячейка переходит в негорящее состояние. На фиг. 12 видно, что для ячеек, находящихся в пересечении выбранного электрода Yt и невыбранных электродов по ко рдинате X (например Y, ondfрация стирания означает лишь некоторое расширение импульса 21 поддержчто не влияет на состояние ячейки ки Из фиг. 11 видно , что на ячейки , находящиеся в пересечении выбранного электрода X по координате X и невыбранных электродов по координате У (например, У), воздействует импульс 25. Он не вызывает разряда в ячейках , поскольку полярность его такая же, как и напряжение на стенках ячейки, и напряжение на газовом промежутке равно их разности. Таким образом, ячейка в пересечении электродов Y/j и Х/1 не изменяет своего состояния. На фиг. 13 иллюстрируются процессы в ячейке, находящейся в пересечении невыГранных электродов (например, У,2) по координатам X и У. Как видим, в этом случае .ячейка также не изменяет свое состояние. Предлагаемое изобретение позволяет устранить нежелательное влияние мощных импульсов тока, возникающих на фронтах импульсов поддержки. При этом импульсы поддержки для каждого последующего электрода формируются несколь ко смещенными (например, на длительность фронта) относительно импульсов, подаваемых на предыдущий электрод. Это реализуется в предлагаемом устройстве , например , подачей отдельно на каждый второй вход группы элементов 13 ИЛИ импульсов с третьего выхода источника 7 импульсов синхронизации поддержки, поджига и гашения, разделенных друг относительно друга во времени, При этом импульсы поддержки формируются для каждого электрода и импульс тока на фронтах импульсов поддержки оказывается размазанным во времени, что устраняет импульсные помехи и наводки на низковольтные управляющие цепи и позволяет уменьшить величину выходных фильтров источника 131 10 постоянного напряжения, а также повышает надежность и стабильность работы устройства, индикации в целом В настоящее время за рубежом (мик росхемы МВ-А91 (Лс Plasma Dicply Driver) и XP228A (Exar Integrated Sustem)-M в СССР микросхема СУб-З) серийно выпускаются электронные переключающие ключи для управления ГИП, позволяющие реализовать предлагаемое устройство. Так, например, микросхема С 76-3 содержит четыре двунаправленных ключа, коммутирующих выходы либо на первый коммутационный вход (общая шина), либо на второй коммутационный вход (шина импульсов поджига и гашения). Кроме того, каждый ключ дополнительно содержит два высоковольтных диода , которые включены между выходом ключа и входами им пульсов поддержки. При реализации предлагаемого устройства индикации данные диоды можно исключить , что позволило бы упростить топологию микросхемы и удешевить ее изготовление. Экспериментальные исследования ин дикаторного устройства производились с электронными переключающими ключами , выполненными на отечественных микросхемах С 76-3. Лабораторные исследования макета индикатора на ГИП с числом электродов 128x128 подтвердили преимущества предлагаемого устройства перед известными. Предлагаемое техническое решение поз воляет уменьшить общий объем устройства на одну кассету размером 130х мм. Формула изобретения Индикаторное устройство, содержащее матричную индикаторную панель it14 переменного тока, подключенную к выходам электронных ключей координаты X и Y, датчик кодовой информации, выходами подключенный к входам адресно-сканирующих блоков по координатам X и Y, источник импульсов синхронизации поддержки , поджига и гашения, первым выходом подключенный к входу генератора импульсов гашения, а вторым выходом - к входу генератора импульсов поджига, источник постоянного напряжения, общей шиной подкл 0ченный к первым коммутационным входам электронных ключей координаты X и Y, вторыми коммутационными входами подключенных к выходу генератора импульсов гашения и выходу генератора импульсов поджига соответственно, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения устройства, в него введены два диода и группа элементов ИЛИ, включенные между выходами адресно-сканирующих блоков по координатам X и У и входами управления электронных ключей соответствующей координаты, при этом третий и четвертый выходы источника импульсов синхронизации поддержки, поджига и гашения подключены к вторым входам элементов ИЛИ координат X и У соответственно, а шина питания источника постоянного напряжения подключена к вторым -коммутационным входам электронных ключей координаты X и У через диоды, подключенные анодами к источнику постоянного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Патент Великобритании . № 1 23873. кл. G 09 F 9/32, .02.76 2. Патент Фрйнции N 2075116, кл. Н 05 В , 12.11 .71 .

il.

U2