Электронный коммутатор Советский патент 1984 года по МПК H01J31/02 

Изобретение относится к электронным приборам, использующим электронный поток для коммутации электрических сигналов, и может быть применено в автоматике, в вычислительной технике при вводе дискретноаналоговой информации в вычислительную машину, в робототехнике, в телевизионной технике при коммутации матричных и мозаичных приемных и передающих устройств (твердотельные фоточувствительные линейки, матрицы, плоские экраны и т. п.).

Известен электронный коммутатор, содержащий электроннолучевую трубку, в котороой установлен металлический диск с прорезами по окружности. Если подать на отклоняющие пластины переменные напряжения одинаковой частоты, но сдвинутые по фазе на 90°, то электронный пучок будет вращаться, описывая на экране окружность. Регулировкой напряжений на пластинах радиус окружности устанавливается таким, чтобы электронный пучок проходил через прорезы диска, замыкая по очереди цепи электродов, находящихся за прорезами. Частота вращения луча, а следовательно, и частота включения каждого отдельного электрода, равны частоте переменногоо напряжения на отклоняющих пластинах 1.

Недостатками указанного устройства являются значительная трудность реализации больщого числа каналов, зависимость тока луча от нагрузки в канале, большие габариты.

Известен электронно-лучевой прибор «По литров, который представляет собой электронную пущку с системой горизонтально отклоняющих пластин и коллектором. Электронный луч падает на коллекторные пластины. Меняя напряжение на системе отклоняющих, пластин, .можно коммутировать токи через коллекторы 2.

Недостатками указанного устройства являются большие габариты, необходимое-для стабилизации работы прибора постоянство сопротивления в выходной цепи прибора.

Наибоолее близким к предлагаемому является электроннолучевой цифроаналоговый преобразователь, содержащий последовательно расположенные электронную пушку, модулятор, анод, отклоняющие пластины и мищень.

В известном устройстве мишень выполнена в виде изолированных друг от друга токо про водящих пластин, каждая из которых имеет отверстие, площадью пропорциональной весу разряда кода 3.

Недостатками устройства являются большие габариты, сложность изготовления, зависимость тока луча от нагрузки в канале.

Цель изобретения - расширение области применения путем устранения электрической связи между электронным лучом и входами каналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем последовательно расположенные электронную пущку, модулятор, анод, отклоняющие пластины и мищень, мишень выполнена в виде матрицы фотоприемников, число которых соответствует числу каналов коммутатора с нанесенными на нее последовательно диэлектричес КИМ прозрачным для света и катодолюминесцентными слоями.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого электронного коммутатора; на фиг. 2 - схема электронного коммутатора для коммутации матричного экрана; на фиг. 3 - эквивалентная схема функциональной ячейки матричного экрана с элементами электронного коммутатора; на фиг. 4 - схема расположения электронного коммутатора относительно матричного экрана параллельно экрану; на фиг. 5 - то же, перпендикулярно экрану.

Электронный коммутатоор (фиг. I) содержит электронную пущку 1, модулятор 2, анод 3, отклоняющие пластины 4, катодолюминесцентный слой 5, диэлектрический прозрачный для света слой 6, матрицу фотоприемников 7, число элементов в которой равно числу каналов коммутатора. Все детали электронного коммутатора помещены в герметичную оболочку, в которой создан вакуум (не показана). Электронный луч, фор мируемый электронной пушкой 1, модулято0 ром 2, анодом 3, сканируется отклоняющими пластинами 4, бомбардирует катодолюминесцентный слой 5, вызывая его свечение, интенсивностью которого можно управлять напряжением на модуляторе 2. Излучение катодолюминисцентного слоя 5 проходит через прозрачный для света слой 6 и освещает элементы матрицы фотоприемников 7, вызывая в этих элементах фотоотклик. Параметры фотоотклика в каналах коммутатора зависят от тока луча (напряжение на модуQ ляторе и аноде),скорости развертки (скорость нарастания напряжения на отклоняющих пластинах), времени нарастания и спада свечения катодолюминисцентного слоя и инерционных характеристик фотоприемника. Прозрачный диэлектрический слой осущест5 вляет электрическую развязку между электронным лучом и каналами коммутатора, что делает независимым ток луча от нагрузки в канале. Электронный луч сканируется в одной плоскости, высвечивая полоску катодолюминисцентного слоя над линейкой фото0 приемников, тем самым конструкция предлагаемого электронного коммутатора имеет плоский компактный вид.

Предлагаемый электронный коммутатор применяется для коммутации матричных экранов в системах отображения информации (фиг. 2). Матричный экран состоит из зяектродов строк Xj...Xn, электродов столбцов Y)...Yn, между которыми расположена оптикоизменяющаяся среда (ОС) 8. Перекрестия электродов строк и столбцов образуют функциональные ячейки 9 (ФЯ) - металлизированными дорожками 10x;i...lOx,-n и 10у.,...10ур1, строки и столбцы соединены с каналами электронных коммутаторов И-Хи 11-Y. Электронные коммутаторы 11-X и 11-Y содержат элементы 12x;(...12j,.,«12y;j...l2y-,fl и которые имеют общие электроды 13 и 13 на которые поодается напряжение Uy и U,, от источника питания (не указан). Электронные коммутаторы 11-X и 11-Y бомбардируются электронными лучами, сканирующими по элементам 12;(.,...12j(.n, 12у;,...12у;п (на схеме электронные лучи не показаны). Эквивалентная схема функциональной ячейки 9 матричного экрана с элементами электронного коммутатора (фиг. 3) состоит из последовательно соединенных металлизированными дорожками Юх; и 10у;п элементов 12х;пИ 12у.,п электронного коммутатора и импеданса функциональной ячейки ,, питание DX, Uy подается на клеммы. Элементы электронного коммутатора состоят из фоточувствительных импедансов , 2ф,;„ диэлектрических, прозрачных для света слоев 6х;п 6у-,п катодолюминисцентных слоев 5х-,п и 5у,в, бомбардируемыми электронными лучами ej и еу. Напряжение питания, поданное на клеммы Ujt и Uy, распределяется между импедансами элементов 12x-,t..l2)(;n (электронный коммутатор строк - 11-X), импедансами функциональных ячеек 9tii...9i,;n, импедансами элементов 12y;j...l2y;ti (электронный коммутатор столбцов И-Y). Электрическое соединение этих элементов осуществляется с помощью электродов 13х и 13у, металлизированных дорожек 10x;t...lOx-,ti 10у;1...10у.,п и электродов, строк и столбцов XI...XB, Yj...Yf, По катодолюминесцентным слоям электронных коммутаторов 11-X и 11-Y сканируют электронные лучи, каждый из которых имеет отдельную систему управления (не показаны) . При попадании электроонных лучей на элементы электронных коммутаторов импеданс фотоприемников уменьщается и повыщается падение напряжения на соответствующей функциональной ячейке, при этом изменяются ооптические свойства оптикоизменяющейся среды 8 и происходит отображе ние на экране элемента изображения. Основные требования к элементам электронного коммутатора для матричного экрана лучще видны из анализа эквивалентной схемы строки и столбца экрана (фиг. 3). Напряжение питания, приложенное к клеммам U и Uy, падает на импедансе фотоприемника строки 74)х-,и на импедансе функциональной ячейки-Zqn-, и импедансе фотоприемника столбца Z. Без освещения одновременно обоих фотоприемникоов импеданс их выще импеданса функциональной ячейки и падение напряжения на ней недостаточно для изменения оптических свойств. При бомбардировке электронными лучами ех и еу одновременно элементов 12yi« воозникает свечение катодолюминесцентных слоев 5x-,ti и 5у;п, излучение через диэлектрические слои падает на фотоприемники строки и столбца, вызывая уменьщение импедансов .n и , что приводит к возрастанию падения напряжения на импедансе функциональной ячейки в результате изменяются ее оптические свойства. Предлагаемый электронный коммутатор, изготовленный на одной подложке с-матричным экраном, позволяет осуществлять в аналоговом виде построчную адресацию информации, используя в качестве памяти послесвечение катодолюминесцентных слоев 5)t;fl Электронные коммутаторы 11-X и 11-Y располагаются относительно матричного экрана таким образом, чтобы электронные лучи е; и еу, выходящие из электронных пущек 1у и 1х, были расположены в параллельной или перпендикулярной плоскости, относительно плоскости экрана (фиг. 4 и 5), при этом корпус имеет плоский компактный вид. Для управления мозаичным экраном применяется электронный коммутатор с мозаикой фотоприемников, на поверхности которого нанесены диэлектрический и катодолюминесцентный слои. Основным преимуществом изобретения является то, что электронный луч в Системе управления электрически не связан с коммутационными цепями. Предлагаемое устройство имеет компактный плоский вид, в нем используются такие важные свойства электронного луча, как высокое быстродействие, независимость от температуры, радиационная стойкость. Область применения электронного коммутатора может быть очень щирокой. Наиболее целесообразно применять электронный коммутатор в системах связи, в вычислительной технике, в цифроаналоговой аппаратуре, в системах отображения информации и телевидении, в робототехнике.

(риг.

77-у //-ж

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОММУТАТОР содержащий последовательно расположенные электронную пушку, модулятор, анод, отклоняющие пластины и мишень, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем устранения электрической связи между электронным лучом и входами каналов, мишень выполнена в виде матрицы фотоприемников, число которых соответствует числу каналов коммутатора с нанесенными на нее последовательно диэлектрическим прозрачным для света и катодолюминесцентным слоями. (Л 0 / / Фиг.1 00 4 СО ел У

фаг.

11Z

х

Фиг.З

7

е; е-у

/