Устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели Советский патент 1984 года по МПК G09G3/288 

Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано в системах индикации для отображения информации с запоминанием йа газоразрядной индикаторной панели переменного тока (ГИПП). Известно устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели, содержащее клю чевые элементы первой и второй груп пы, дополнительный ключевой элемент источники управлякнцего и поддержива няцего напряжений, блок логических элементов, разрядные элементы и ГИПП lj . Недостатками этого устройства являются сложность и низкая надежность из-за неоптимальной формы импульсов поддерживающего напряжения. Это обусловлено большим числом ключей и дискретных элементов, подключенных к каждому из электродов ГИПП Наиболее близким к изобретению по существу технического решения является устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели, содержащее газоразрядную индикаторную панель, связанную с группой ограничительных резисторов, первой и второй группой развязывающих диодов, первую группу ключей, связанных с группой ограничительных резисторов, вторую группу ключей, связанных с первым источником питающего напряжения, разрядный ключ, связанный с второй группой развязывающих диодов, второй источник питающего напряжения, блок упра ления второй координатой, связанный с соответствующими электродами ГИПП 2 . Недостатками известного устройства являются сложность из-за большого чиЬла ключей, необходимых для функционального устройства, и низка надежность из-за большого числа раз вязывающих элементов (диоДов, подключенных к каждому из электродов ГИПП. При этом искажается форма управляющих и поддерживающих импуль сов и уменьшается диапазон памяти ГИПП. Целью изобретения является упрощение устройства и повьшение надежности путем сокращения длительности фронта импульсов поддерживающего на .пряжения. 90I Поставленная целъ достигается тем что устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели, содержащее группы управляющих Ключей по координатам X и У, первую и вторую группы развязьгоаюпщх элементов на диодах по координатам X и У и ограничительные элементы на резисторах по координатам X и У, причем выходы управляющих ключей первой группы по координатам X и У подключены к анодам соответствующих диодов первой группы по соответствующей координате, катоды диодов первой группы по каждой из координат соединены с анод.ами соответствующих диодов второй группы, одним из выводов соответствующего резистора и соответствующей координатной щиной газоразрядной.индикаторной панели, выходы управляющих ключей второй группы по координате У подключены к катодам соответствующих диодов второй группы, выходы управляющих ключей третьей, группы по координате У - к другим выводам соответствующих резисторов, входы управляющих ключей первой и третьей групп по координате У соединены с положительной шиной питания, а входы управляющих ключей второй группы по координате У - с шиной нулевого потенциала, содержит зарядньш ключ, вход которого подключен к положительной шине питания, а вькод - к входам управляющих ключей первой группы по координате X, первый.шунтирующий ключ, вход которого соединен с отрицательной шиной питания, второй шунтирующий ключ, вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к выходу первого шунтирующего ключа и входам управляющих ключей второй группы по координате X, выходы которых соединены с другими выводами соответствующих резисторов, и разрядный ключ, вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к катодам диодов второй группы. На фиг.t представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - функциональная схема блока управления по координате У; на фиг.З - временная диаграмма работы устройства. Устройство содержит газоразрядную индикаторную панель. (ГШ) 1, координатные шины 2 ГИЛ, первую группу 3 развязывающих элементов, по координа те X, первую группу 4 развязывающих Iэлементов по координате У, вторую группу 5 развязьшающих элементов по координате X, вторую группу 6 развязывающих элементов по координате У, ограничительные элементы 7 и 8 соответственно по координате X и У, первую-группу 9 управляющих ключей. по координате X,. зарядный ключ 10, первый 11 и второй 12 шУйтирующие ключи, разрядный ключ 13, вторую группу 14 управляющих ключей по-коо динате X, блок 15 управления по коо .динате У, первую 16, вторую 17 и третью 18, группы управляющих ключей по координате У, диоды 19, резистор 20, положительную 21 и отрицательну 22 шины питания и шину 23 нулевого потенциала. . Устройство работает следующим образом. В режиме Отображение управляющие ключи первой группы 9 по коорди нате X находятся в положении Замкнуто, управляющие ключи второй группы 14 по координате X и шунтирую щие ключи 11 и 12 - в положении Разомкнуто, а периодически замыкаемые зарядный ключ 10 и разрядный ключ 13 вьшолняют функцию генератор поддерживающих импульсов и обеспечи вают формирование прямоугольных импульсов поддерживающего напряжения амплитудой ,Е1 100120 В. Генератор работает по классическому принципу заряд - разряд эквивалентной емкости ГКП, периодически подключаемо к положительной шине 21 питания. В цикле Гашение устройство в с ответствии с временной диаграммой, представленной на фиг.3, формирует выбранной группе электродов первой координаты У импульс гашения малой длительности (0,5-1 мкс). В этом же цикле блок управления.второй коо динатой X формирует импульсы поддер живающего напряжения только по выбранной группе электродов. .В этом цикле в соответствлощие моменты,времени замыкаются зарядный ключ 10, один из ключей первой груп пы 9 по координате X, вторая группа 14 управляющих ключей по координ те Х/и второй щунтирующий ключ 12. В результате импульс гашения форми.руется только на выбранной группе электродрв. В связи с тем, что эти электроды связаны через резисторы 20 с невыбранными электродами, на последних, может происходить частичное вьщеление импульсов гащения или их фронтов. Для исключения прохождения импульсов гашения на невыбранные электроды ГИП через резисторы 20, ключи второй группы 14 по координате X, второй шунтирунидий ключ 12 должны находиться в режиме Гашение в замкнутом, а первый шунтирующий ключ 11 -,в разомкнутом состоянии. В режиме Запись устройство в соответствии с врененнрй диаграммой должно формировать отрицательный импульс записи на одном (выбранном) электроде ГИП. В этом режиме работы в такте управления замыкается один из ключей второй группы 14 (ключ выбора электрода в группе), ключи первой группы 9 , (кроме одного выбранного) устанавливаются в замкнутое положение. Этим обеспечивается формирование (вьщеление) отрицательного импульса записи с амплитудой, равной Е2 только на выбранном электроде ГИП, Для всех остальных электродов замкнутые ключи 9 и 11 обеспечивают режим короткого замыкания источника Е2 (токи короткого заьпэжания ограничены резисторами 20). Предлагаемое устройство выполняет все функции, что и известное:в режиме Отображение формирует импульсы поддерживающего нап1)яжения, поступающие на все электроды ГИП (в этом режиме задействованы ключи 9 и 13 и положительная шина 21 питания) , в режиме Запись формирует на выбранных электродах ГИП отрицательные импульсы записи, которые, суммируясь с положительными импульсами записи второй координаты, вызывают поджиг выбранной ячейки ГИП (при этом задействованы управляющие ключи первой 9 и второй 14 групп, первый щунтирующий ключ 11, резисторы 20 и отрицательная шина 22 питания),в режиме Гашение формирует на выбранной группе электродов импульсы гашения малой длительности, которые при взаимодействии с импуль сами поддерживающего напряжения другой координаты (они формируются только на выбранной группе электро5дов) вызывают уничтожение настенного заряда выбранных ячеек ГИП (при этом задействованы ключи 9, 13, 14 и 12 и положительная шина 21 питания) . Используемьй в предлагаемом устройстве способ гашения имеет сущест венные преимущества перед другими способами: на 30-40% расширяет динамический диапазон гашения, позволяет производить гашение группы из точек (при разложении знакоместа на 5x7 точек) за время одного такта гп--;;- 20 МКС, у 50 кГц упрощает реализацию режима Подготовка знакоместа перед ЦИКЛОМ: записи. Подготовка заключается в последо вательном выполнении следующих операций: поджиг всех точек знакоместа одновременное гашение всех точек знакоместа, поджиг выбранных точек знакоместа. Такой подготовительный режим значительно повышает надежность управления за счет дополнительной ионизации ячеек выбранного знакоместа, повышает надежность управления ГИП, что особенно важно для ГИП с большим числом электродов Предлагаемое устройство позволяет реализовать указанный способ гаш ния при использовании небольшого числа ключевых схем (на 50% меньше, чем в схеме известного устройства). Кроме того, достаточно двух развязы вающих диодов (у известного устройства три), подключаемых к каждому из электродов ГИП. Это улучшает фор му импульсов поддерживающего напряжения и в конечном счете повьш1ает надежность управления за счет расширения диапазона памяти ГИП. Проведенный анализ и результаты экспериментальной проверки показали что устройство отвечает всем требованиям к устройствам этого типа. При использовании в качестве клю чей транзисторов типа 2Т630, развязывающих диодов 2 Д522Б и ограничительных резисторов ОМЛТ 0,25 Вт5,6 кОм устройство формирует импуль сы поддерживающего напряжения и импульсы гашения с длительностью фронта 0,1-0,2 МКС и амплитудой , В, импульсы записи с длитель 06 ностью .фронта 2-3 мкс и .амплитудой 50-80 В. Для оценки технического эффекта, достигнутого в устройстве в части повышения надежности управления ГИП, рассмотрим процессы, происходящие в нем. В режиме Запись устройство формирует управляющие импульсы положительной полярности по одной координате и отрицательной по другой. Результирующая амплитуда этих импульсов должна быть достаточной для возникновения газового разряда в выбранной ячейке. Образовавшиеся при разряде электроны и ионы, оседая на диэлектрических слоях внутренней поверхности ГИП, создают стеночный потенциал (/ (фиг.З д, пунктирная линия). При пе.ремене полярности поддерживающего .напряжения, прикладываемого к ячейке, повторный газовьй разряд и изменение полярности стеночногр напряжения происходит при соблюдении ряда условий, например: высокая крутизна импульсов поддерживающего напряжения (1фбО,3 мкс) J высокая стабильность амплитуды этих- импульсов (порядка 1%); отсутствие искажений вершины импульсов поддерживающих напряжений. Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением больших импульсных токов. Они образуются токами заряда и разряда эквивалентной емкости ГИП (3 и разрйдными токами горящих ячеек ГИП (Зр) . Величина Зр .зависит от числа (и) горящих ячеек. При п 100% величина импульсного тока достигает . 2А. Величина емкостного тока определяется емкостной нагрузкой ГИП и суммарной емкостью С- , согласующих диодов, соединительных проводов и переходов коллектор - эмиттер зарядных ключей. Большая величина импульсных токов, проходящих через ключевые каскады, и конечное значение сопротивления насыщения транзисторных ключей приводит к появлению характерных искажений (провалов) на вершине импульсов поддерживающего напряжения, совпадающих во времени с протеканием разрядных токов горящих ячеек ГИП/ Увеличение суммарной эквивалентной емкости Cj- , например, за счет Увеличения числа диодов, подключенных электродам ГИП,приводит к увеличени провалов на вершине импульсов под держивающего напряжения. Это связан с наличием индуктивности подходящих проводников и индуктивности самих шин ГИП, образующих совместно G G колебательные цепи, способствующие искажениям вершины импульсов. Таким образом, наличие емкостных токов приводит к характерным искаже ниям (увеличению фронта и появления провала на вершине) импульсов поддержки., а действие разрядных токов обостряет эти искажения. Наличие провала эквивалентно уменьшению напряжения, приложенного к ячейке в момент протекания основного внутреннего процесса ГИП пробоя газового промежутка и .проте- кания разрядных токов в ячейке. В известных устройствах величина провала может достигать 5-10% от амплитудного значения импульсов под держки, что эквивалентно 5-10%-ному уменьшению питающего напряжения.Это вершенно недопустима,особенно для ГИП большим числом электродов и малыми межэлектродными расстояниями. Провал уменьшает память ГИП, что может привести к искажению отображаемой информации, самопроизвольному. гащению зажженных ячеек на экране ТИП. Для уменьшения суммарной эквивалентной емкости необходимо стремиться к уменьшению числа элементов подсоединенных к электродам ГИП, поскольку каждый из них имеет конеч ное значение емкости по отношению к корпусу.

Для достижения максимальных искажений фронтов и вершин импульсов поддержки цепи прохождения импульсов поддержки должны иметь минимальные импедансы.

Для уменьшения импеданса зарядных цепей в устройстве уменьшено коли-чество ключевых схем и элементов (диодов), непосредственно подсоединенньк к электродам ГИП.

Дополнительным отрицательным фактором малой крутизны фронта импульсов поддержки (640 В/мкс) и имеющего место разброса зтого параметра (из-за разброса параметров ячеек ГИП, диодов и соединительных проводников) является то, что теряется

Предла- .

гаемое40-50 0,2-0,3 15

Базовый

; объект30-40 0,4-0,5 7

Таким образом, предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед базовым объектом малое число элементовi необходимое для реализации устройства, большее время наработки на отказ и высокую надежность управления из-за малой длительности фронта импульсов поддержки и большого диапазона памяти. однозначность в величине настенного заряда, образующегося в ячейках ГИП; Условия для ;образования настенного заряда становятся неоптимальными, и настенный заряд не достигает оптимальной величины. При этом ГИП сохраняет работоспособность, но диапазон ее групповой памяти .сужается. Уменьшение групповой памяти снижает надежность управления ГИП, повьппает требования к стабильности источников питающего напряжения, сокращает долговечность ПШ. Дополнительным преимуществом уменьшения длительности фронта импульсов поддержки является повьшение Я1ркости свечения ячеек ГИП. При заданной яркости малая длительность фронта импульсов поддержки дозволяет уменьшить тактовую чаЬтоту, например, с 50 до 30 кГц, что дает 25-30% зп еньшения потребляемой мощности и косвенным образом повышает надежность устройства. Для Сравнительной оценки характеристик предлагаемого устройства и базового объекта . .готовят два макета на однотипных элементах. Макеты поочередно подключаются к одной и той же газоразрядной панели переменного тока типа ГИП 16384. Результаты экспериментальных изме рений приведены в таблице.

митинг

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ПАНЕЛИ, содержащее группы управляющих ключей по координатам X и У, первую и вторую группы развязывающих элементов на диодах по координатам X и У и ограничительные элементы на резисторах по координатам X и У, причем: выходы управляющих ключей первой группы ПОкоординатам X и У подключены к анодам соответствующих диодов первой группы по соответствующей координате, катоды диодов первой группы по каждой из координат соединены с анодами соответствующих диодов второй группы, одним из выводов соответствующего резистора и соответствующей.координатной шиной газоразрядной индикаторной панели, выходы управляющих ключей второй группы по координате У подключены к катодам соответствующ:их диодов второй группы, выходы управляющих ключей третьей группы по координате У - к другим выводам соответствзпощиз1 резисторов, входы управляющих ключей лервой и третьей групп по координате У соединены с положительной шиной питания, а входы управляющих ключей второй группы по координате У - с шиной нулевого потенциала, о тличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения надежности путем сокращения длительности фронта импульсов поддерживающего напряжения, оно содержит зарядный ключ, вход которого подключен к положительной щине питания а выход - к входам управляющих ключей первой группы по координате X, первый шунтирующий ключ, вход которого соединен с отрицательной шиной питания, второй шунтирующий ключ, вход которого подключен к шине нулевого потенциала, а выход - к вы ходу первого шунтирующего ключа и х входам управляющих ключей второй to ;о (группы по координате X, выходы которых соединены с другими выводами Соответствующих резисторов, и разэ рядный ключ, вход которого подключен к шине нулевого потенциала, . а выход - к катодам диодов второй группы.