Устройство для индикации Советский патент 1983 года по МПК G09G3/28 G06F3/147 

Изобретение относится к автоматике и вычис лительной технике и может быть использовано в устройствах отображения информации, содержащих газоразрядные индикаторные панели переменного тока (ГИП). Известны устройства для индикации, содержащие ГИП, информационные входы которой соединены через блоки адресации с генераторами поддерживающих напряжений, а входы рамочного поля - с соответствующими генераторами рамочных напряжений 1 . Недостатком данных устройств является низкая надежность, обусловленная нестабильностью формы поддерживающих напряжений. Известно устройство для индикации, содержа щее ГИП, блоки сопряжения, генератор поддерживающих напряжений, блок синхронизации, се лектор и генератор компенсирующих импульсов, соответствующие связи. В устройстве производится коррекция формы поддерживающего напряжения на электродах ГИП, за счет чего расширяется диапазон памяти панели 2. Однако такой метод расширения диапазона памяти не эффективен, поскольку невозможно сформировать компенсирующие импульсы, совпадающие по форме и во времени с провалами на верщине поддерживающих импульсов. Кроме того, глубина провалов изменяется в зависимости от числа горящих ячеек и, следовательно, появляется необходимость автоматически регулировать амплитуду и форму компенсирую щих импульсов. Известно устройство для индикации, содержащее индикаторную панель, адресные блоки, формирователи управляющих импульсов, генераторы поддерживающих импульсов, блок упра ления, задающий генератор, соответствующие связи. В устройстве производится коррекция частоты импульсов поддерживающего напряжения при изменении амплитуды импульсов 3. Недостаток этого устройства заключается в слабо выраженной зависимости граничных кaп ряжений диапазона памяти от частоты поддер живающего напряжения, что вызывает необходимость перестройки частоты в большом диапа зоне. Однако диапазон рабочей частоты современных ГИП находится к пределах 20-60 кГц а изменение частоты даже в этих узких пределах вызывает значительное изменение яркости изображеш1Я. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для индикации, содержащее зарядные и разрядные ключи по каждой из координат, блоки сопряжения, блок синхрони:5ации, газоразрядную индикаторную панель, ис гочник питания и соответствующие связи 4. Недостаток известного устройства - низкая надежность, обусловленная нестабильностью формы поддерживающих напряжений. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства путем повыщения стабильности формы (устранение искажений) поддсрЖивающих напряжений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для индикации, содержащее газоразрядную индикаторную панель (ГИП), последовательно соединенные по каждой из координат зарядный и разрядный ключи, средние точки соединения которых связаны соответственно с горизонтальными и вертикальными шинами ГИП, блок синхронизации, выходы которого соединены с входами блоков согласования по координатам X и Y, выходы которых соединены с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам, входы пихания которых соединены с щиной питания, содержит по каждой из координат блок формирования напряжения, входы которых соединены с выходами разрядных ключей, первые выходы их соединены с шиной питания, второй выход блока формирования напряжения По координате X соедюсен со средней точкой соединения разрядного и зарядного ключей по координате Y, а второй выход блока формирования напряжения по координате Y соединен со средней точкой соединения зарядного и разрядного клю чей по координате X. Причем блок формирования напряжения со-. держит импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым вьшодом первого резистора и является входом блока, второй вывод первичной обмотки соединен с вторым вьтодом первого резистора и с шиной нулевого потенциала, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода и одними из вьшодов конденсатора и второго резистора, второй вьтод вторичной обмотки импульсного трансформатора соединен с другими вьшодами конденсатора и второго резистора и является вторым выходом блока, а катод второго диода является первым выходом блока. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства. Устройство содержит газоразрядную индикаторную панель (ГИП) I, зарядный и разрядный ключи 2 и 3 по координате X, а по координате Y ключи 4 и 5, блоки 6-9 согласования по координате X, а по координате Y блоки 10-13, блок 14 синхронизации, источник -15 питания, блоки 16 и 17 формирования напряжения по координатам X, Y соответственно, каждый блок формирования напряжения содержит импульсный трансформатор 18, первы резистор 19, первый диод 20, второй резистор 21, конденсатор 22, рход 23, второй диод 24, вход 25 блока формирования напряжения по координате X, а по координате Y вход 26, первые выходы 27 и 28 блоков формирования напряжения по координате X а по координате Y - выходы.29 и 30, выходы 31-38 блока синхронизации. Зарядный 2 (4) и разрядный 3 (5) ключи каждой из координат работаютпо принципу заряд - разряд эквивалентной емкости ГИЛ 1. Совместная работа этих ключей обеспечивает формирование импульсов по1щерживающего напряжения длительностью, например, 1/5 Т, частотой следования 50 кГц (Т 20 мкс), ампли тудой 100±20 В. Ключи 2 - 5 могут быть выполнены, например, на транзисторах п-р-п проводимости. Блоки 6-13 согласования слу жат для усиления по мощности управляющих сигналов, поступающих от блока 14 синхронизации. Каждый из зарядных 2(4) и разрядных 3(5) ключей связан с блоком 14 синхронизаци через два блока согласования. Каждый из блоков 6, 8, 10 и 12 усиливает по мощности импульсы для включения соответствующих ключей 2 - 5. Назначение каждого из блоков 7, 9, 11 и 13 - формирование сигналов, способствующих быстрому выключению соответствующих .ключей 2-5 (после окончания действия включающих импульсов). Блоки согласования могут быть вьшолнены, например, на транзисторных ключах с трансфор маторной связью. Блок 14 синхронизации определяет временную программу работы ключей 2 - 5. В состав блока 14 входят генератор импульсов .формирующий тактовую последовательность импульсов, например, частотой 1 мГц, делитель частоты, состоящий из счетчиков, с помощью которых частота 1 мГц делится до 50 кГц, распределитель и формирователь пачек импульсов, который определяет временное положение синхронизирующих импульсов, поступающих через блоки 6-13 на зарядаые 2(4) и разрядиые 3(6) ключи. Устройство работает следующим образом. Импульсы управления с выходных щин 31 - 38 блока синхронизации поступают через блоки 6-13 согласования на зарядные 2, 4 и разрядные 3 и 5 ключи. Этим обеспечивается последовательное (со сдвигом на время t 1/5 Т), периодическое (с частотой f 50 кГц) включение зарядного 2 и разрядного 3 ключей координаты X, затем зарядного и разрядного ключей координаты Y. Далее процесс повторяется. Через поочередно включаемые ключи 2 и 3 (4 и 5) емкостная нагрузка ГИП перио/хически перезаряжается от нулевого потетшального уровня до напряжения источника 15 питания и от уровня этого напряжения до нулевого уровня. В таком режиме работы энергия, запасенная в емкостной нагрузке ГИП 1, безвозвратно рассеивается в проводах и транзисторных ключах в процессе перезаряда.- Затраты мощности на перезаряд эквивалентной емкости ГИП можно отнести к непроизводительным, т. е. вынужденным затратам мощности. В режиме управления (поджига) и последующего свечения (горения) ячеек ГИП 1 к емкостным токам добавляется значительный импульсный разрядный ток ячеек. Прохождение указанных токов через ключи вызывает падение напряжения на этих элементах, что приводит к искажению (характерным провалам) в форме импульсов поддерживающего напряжения и, соответственно, к снижению диапазона памяти ГИП 1 (ухудщению надежности устройства индикации). Для того, чтобы запасенную в емкостной нагрузке ГИП-1 энергию использовать для уменьщения искажений импульсов поддерживающего напряжения, выходы (эмиттеры) разрядных ключей 3 и 5 подключены к щине HjTieBoro потенциала через первичные обмотки импульсных трансформаторов 18, блоков 16 и 17. При периодическом прохождении разрядных токов через первичные обмотки трансформаторов 18i и 182 на них появляются импульсы напряжений, которые через диоды 20, 202 заряжают соответствующие накопительные конденсаторы. 221, 22. Таким образом, блоки 16 и 17 представляют собой устройство для преобразования энергии, периодически накапливаемой в емкостной нагрузке ГИП 1 в энергию двух незаземленных источников питающих напряжений, подключенных к переходам коллектор - эмиттер зарядных ключей. Эти источникн совместно с диодами 24i и 24 выполняют роль токостабилизирующих элементов, обе я1ечивающих минимальный импеданс участков коллектор - эмиттер зарядных ключей и соответственно отсутствие искажений на верщине импульсов поддерживающего напряжения. В результате этого форма импульсов поддерживающего напряжения на электродах и непосредственно на ячейках ГИП 1 будет без искажений (фиг. 2е), что обеспечивает максимальный диапазон памяти ГИП 1. Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в газоразрядной панели. В режиме записи (фиг, 2а, б, в) специальные адресую-щие блоки (на фиг. 1 не показаны) формируют управляющие импульсы (положительной .510 полярности УЗХ по первой координате X и отрицательной УЗУ координате Y) длительностью t 1,5 Т. Результирующая амплитуда этих импульсов достаточна, для возникновения газового разряда в выбранной ячейке. Образовавшиеся при этом электроны и ионы, оседая на гщэлектрических слоях внутре1шей поверхности ГИП 1, создают стеночный потенциал 1 (на фиг. 2 в штрихлунктирная линия),. При перемене полярности результирующего напряжения, прикладываемого к ячейке, повторный газовой разряд и изменение полярности стенояного напряжения происходит при соблюдении ряда условий. Основные из них: высокая крутизна фронта импульсов поддерживающего напряжения (1ф 0,3 мкс); высокая стабильность амплитуды этих импульсов (порядка 1%) отсутствие искажений вершин импульсов поддерживающих напряжений. Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением больших импульсных токов. Они образуются токами заряда и разряда емкости ГИП Ос) и разрядными токами горящих ячеек ГИП Ор) Величина Зр зависит от числа (п) горящих ячеек. При п 100% величина импульсного тока достигает 2А. Величина емкостного тока определяется емкостной нагрузкой ГИП и суммарной емкостью CK пере . ходов коллектор - эмиттер зарядных 2 (4) и разрядных 3(5) ключей. При величине эквивалентной Cj CK + Сп 5000 пФ и частоте импульсов поддерживающего напряжения f 50 кГц; 3с 1 А.: Большая величина импульсных токов, прохо дящих через ключевые каскады, и конечное значение сопротивления насыщения транзисторных ключей приводят к появлению характерны искажений (провалов) на вершине импульсов поддерживающего напряжения, совпадающих во времени с протеканием разрядных токов горящих ячеек ГИП. Наличие емкостных токов при водит к увеличению фронта импульсов поддерж ки, а действие разрядных токов - к появлению искажений плоской части импульсов в виде провала. Наличие провала эквивалентно уменьщению напряжения, приложенного к ячейке в момент протекания основного внутреннего процесса ГИП 1, - пробоя газового промежутка и прохождения разрядных токов в ячейке. В реально работающих устройствах величина провала достигает 5-10% от амплитудного значения импульсов поддержки, что эквивалентно 5-10% уменьшения питающего напряжения. Это совершенно недопустимо особенно для ГИП с большим числом электродов и малыми межэлектродными расстояниями. Провал уменьшает память ТИП, что может привести к искажению изображаемой информации, само4произвольному гашенню ранее зажженных ячеек на экране ГИП. Основная причина возникновения указанных искажений г конечное значение сопротивления участка ко.71лектор - эмиттер зарядных ключей при малых значениях действующего между коллектором и эмиттером напряжения. Процесс прохо:едения разрядных токов (время возникновения провала) сдвинут относительж фронта импульсов поддерживающего напряжс) ния на вpelvtя t 0,3-0,5 мкс. Б этот временной отрезок напряжение, действующее между коллектором и эмиттером зарядного клю и, близко к нулевому значению и соответственно значение внутреннего сопротивления насыщенного транзисторного ключа велико. Для досгажения минимальных искажений фронтов и верщин импульсов поддержки це- . пи заряда емкости ГИП должны иметь минимальные импедансы. Кроме того, элементы, работающие в этих цепях, должны обладать большим быстродействием (fpa6. 50 кГц) и решать задачу развязки высоковольтных цепей от низковольтных (согласующих). Наиболее подходящими с этой точки зрения ключевыми элементами являются насыщенные транзисторы. Для уменьшения И1шеданса зарядных цепей в устройство введены блоки 16 и 7 фори мирования напряжения, входы которых подклю чены к выходам разрядных ключей, а выходы - к зарядным ключам противоположных координат. Эффект уменьшения импеданса зарядаой цепи (сопротивление участка коллектор - эмнттер зарядного ключа) достигается за счет включения параллельно указанному З частку токостабилизирующего элемента - бло ков 16 и 17 вьшолняющих функции низковольтного источника питания с напряжением -вых. 10-12 В. При этом источник не требует для своего функционирования внешних (дополнительных) источников энергии. Периодический подзаряд накопительных емкостей 22, 222 щюисходит при протекании разрядных токов через первичные обмотки трансформаторов 18i, ISj блоков 16 и 17. . Полярность дополнительных источников и направление включения развязьтающих диодов; 24i и 24 выбраны таким образом, io они открываются только на время формирования плоской части,импульса поддерживающего напряжения (открытого состояния зарядаого ключа). Дополнительный эффект уменьшения сопротивлетшя зарядной цепи создает шунтирующее действие диодов 241 и 242- Они оказываются включенными параллельно участкам коллектор - эмиттер зарядных транзисторов при включенном состоянии последних.

За счет подключения к зарядным ключам, выполенных на транзисторах токостабилизнруюших элементов (блоков формирования напряжения) величина выбросов (провалов) на веришне импульсов поддерживающего напряжения уменьшилась с .10 до 1 В. Это позвоЛ..ЛО увеличить диапазон амплитуд импульсов поддерживающего напряжения (диапазон памя ти) с 8 до 15 В, т. е. почти в два раза. Расширение диапазона памяти позволяет исполь1059604

зовать относительно низкостабильные источники питающих напряжений, т. е. упростить устройство индикации, значительно расширить температурный диапазон, в котором сохраняется 5 работоспособность устройства по сравнсшпо с базовым объектом. Кроме того, становится возможным построение схем с пониженными амплитудами управляющих импульсов, что повышает эксплуатационные характеристики и надежJO ность устройства.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее газоразрядную Ш1дикато рную патоь (ГШ1), последовательно соединенные по каждой нз к|}орд1шат зарядный и разрядный ключи, средние точки соединения которых связаны .соответственно с го|Я1зонтальными и верти-jкальными шинами ТИП, блок синхронизации, выходы которого соединены с входами блоков согласования по координатам X и Y, выходы которых соединены с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам, входы питания которых соеданеиы с ши. ной питания, отличающееся тем, что, с орлью повыщения его надежности путем повьппення стабильности формы поддерживаю: щего напряжения, оно содержит по каждой из координат блок формирования напряжения, входы которых соединены с выходами разрядных ключей, первые выходы их соединены с щииой питания, второй выход блока формирования напряжения по координате X соединен со средней точкой соединения разрядного и зарядного ключей по координате Y, а второй выход блока формирования напряжения по коорДииате Y - со рредней точк(ж соединения зарядного и разрядного ключей по координате X.. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок формирования напряжения содержит импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен 8 S с nepBbiM выводом первого резистора и является входом блока, второй вьшод первичной (Л обмотки соединен с вторым вьтодом первого pie3HCTOpa и с погаой нулевого потенциала, первьш вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого шюда, катод которого соединен с анодом второго диода и одними, из выводов конденсатора и второго резистора, второй вывод вторичной обмоткн трансСП форматора соединен с другими выводами консо денсатора и второго резистора и является втоО5 рым выходом блока, а катод второго диода является первым выходом блока.