Устройство для индикации Советский патент 1985 года по МПК G09G3/28 

Изобретение относится к автомати ке и вычислительной технике и предназначено для отображения информации на газоразрядных индикаторных панелях переменного тока (ГИП). Известно устройство, содержащее ran, источник напряжения записи-сти рания, генератор напряжения поддержания разряда, блок управления, рези сторно-диодные цепи выборки отдел ных электродов ГИП и транзисторные ключи 13. Недостатком известного устройства является наличие транзисторов, управляющих резисторно-диодными цепями, последовательное включение эт цепей и транзисторов.с генератором напряжения поддержания разряда, обуславливающее необходимость гальванической развязки зтих цепей с блоком управления, большая мощность рассеиваемая в резисторах, искажения формы импульсов стирания резистивными злементами цепей выборки и емкостными элементами ГОП, что огра ничивает зону динамического управле ния ran. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для индикации содержащее ГИП, блок управления, источник напряжений, ключи управления соответствующих координат, допо нительный ключ, блоки выборки по обеим координатам, состоящие из транзисторов, ограничительных и раз вязывающих диодов и резисторов, соответствующие связи ,2j. Недостатком устройства является использование сосредоточенного гене ратора поддерживающих импульсов и связанная с этим необходимость в большом числе развязываюпщх диодов, .подключенных к шинам гап, что при водит к искажениям формы поддерживающих и управляющих импульсов и уменьшает надежность управления ГИП и соответственно надежность устройства индикации в целом. . Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет уменьшения длительности фронтов поддержи вающих и управляющих импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство индикации, содержащее блок управления, соединенный с источником напряжений, бло ки нлборки по координатам X иУ, ко торые содержат транзисторы первой и второй групп, развязывающие и огра1шчигельные диоды и резисторы, эмиттеры транзисторов-первой групгты соединены с соответствующими шинами газоразрядной индикаторной панели, d катодами развязывающих и анодами ограьшчительных диодов, катоды которых соединены с базами транзисторов первой группы и коллекторами транзисторов второй группы, базы которых срединены с группой выходов блока управления, а эмиттеры - с шиной нулевого потенциала, базы транзисторов первой группы соединены через резисторы с их коллекторами, два ключа управления по координате Y и ключ управления по координате X, вы- полнен1Ф е на транзисторах, эмиттер ключа управления по координате Х соединен с первым выходом источника напряжений и эмиттером первого ключа управления по координате Y, коллектор которого соединен с коллекторами транзисторов первой группы, а коллектор второго ключа по координате У соединен с анодами развязывающих диодов блока выборки по координате Y , базы транзисторов всех ключей соединены с соответствующигФ выходами блока управления, введен второй ключ управления по координате X , выполненный на транзисторе, эмиттер которого соединен с вторым выходом источника напряжений, коллектор - с анодами развязывакнцих диодов блока выборки покоординатен ,а база- с одним из выходов блока управления ,эмитт,вр второго ключа управления по координате V соединен с вторым выхрдом источника напряжений. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2функдиональная схема источника напряжений; на фиг. 3 - временная диаграмма работь устройства. Устройство содержит газоразрядную индикаторную панель (ГИП) 1 , блок 2 управления, источник 3 напряжений, первые ключи управления 4 и 5 координат X и У соответственно, вторые ключи управления 6 и 7 координат X и Y соответственно, транзисторы 8 и 9 блоков выборки, резисторы 10, ограничительные диоды 11 и развязывающие диоды 12 блоков выборки, преобразователь 13, стабилизаторы 14-16 напряжений, ключи 17-19, коммутируемый выход 20, некоммутируемый выход 21 источника напряжений 3. На фиг. 3 приняты следующие обоз начения : 22 - входное напряже ше кл ча 7 в режиме поддержки; 23 - входное напряжение ключа 6 в режима запись, стирание;.24 - входное напряжение ключа 5 в режиме запись, стирание; 25 - входное напряжение ключа 7 в режиме стирания; 26 - входно напряжение ключа 5 в режиме стира;ния; 27 - входное напряжение ключа 6 в режиме поддержки, стирания)28 входное нaпpяжe шe ключа 6 в режиме записи; 29 - входное напряжение клю ча 4 в режиме поддержки; 30 - входн напряжение ключа 4 в режиме запись, стирание; 31 - выходное напряжение блоков выборки координаты X з релда- ме поддержки; . 32--- выходное напряж ние блоков . выборки координаты Y в режиме поддержки;33 - разностное напряжение координат(Х-Y) в режиме поддержки; 34 - напряжение на выбранных электродах координаты X в ре .жиме записи;35 - :апряжение на невыбранных электродах координаты X в режиме записи; 36 .- напряжение на йыбранных электродах координаты в режиме записи; 37 - напряжение на невыбранных электродах координат Y в режиме записи; 38 - разностное напряжение координаты (X-Y) выбранных электродов в режиме записи; 39 - напряжение на выбранных электродах координаты X в режиме стирания; 40 - напряжение на . невыбранны электродах координаты X в режиме ст рания; 41 - напряжение на выбранных электродах координаты в режим стирания; 42 - напряжение на невыбранных электродах координаты V в ре жиме стирания; 43 - разностное напряжение координат (X-Y) выбранных электродов в режиме стирания. Газоразрядная индикаторная панел 1 переменного тока представляет соб плоское матричное устройство индика ции с системой ортогональных электр дов. Блоки выборки, каждый из которых включает в себя транзисторы 8 и,9, резистор 10, диоды 11 и 12, обеспечивают формирование поддерживающих импульсов и преобразование кодовых сигналов в высоковольтные импульсы записи .(стирания) , поступающие на выбранные электроды ГИЛ 1. Блок 2 управления.определяет временную программу работы блоков выборки, ключей 4-7 и источника 3 напряжений. Источник 3 напряжений (фиг. 2) включает в себя преобразователь 13 iнапряжений и три линейных стаби- лизатора 14г-16 напряжений, С помощью ключей 17-19 на выход 20 коммутируется выходное напряжение стабилизатора 14, равное Е1 (ЮО В/ в режиме поддержки, или выходное напряжение стабилизатора 15, равное 1, 8Е в режиме записи; или выходное напряже- ние Стабилизатора 16, равное 0,8Е1 в режиме стирания. Ключи 4-7 являются быстродействующими ключами, выполненными, напри|мер, на транзисторах. Ключи 4 и 5 служат для повьшения экономичности устройства индикации и облегчения теплового режима блоков выборки. Через них напряжение питания на транзисторы 9 блоков выборки подается только во время формирования импульсов поддержки или управления, Ключи 6 и 7 предназначены для корректировки калибровки временного положения и величины фронтов управляющих и поддерживающих импульсов , формируемых транзисторами 8 и 9 блоков выборки. Устройство работает следующим образом. В режиме отображения информации (режиме поддержки) в момент t.(фиг. 3, поз. 22, 23) одновременно включаются ключи 5 и 7 и эквивалентная емкость ячеек ГИП 1 заряжается до выходного уровня источника 3: ключи 8 в интервале tj-t находятся в выключенном состоянии. В этом режиме напряжение на выходах 20 и 21 источника 3 равно паспортному значению поддерживающего напряжения ШП 1 (с:100 В ). При этом ключ 7 включается на короткое время 0,6 мкс, а ключ 5 находится во включенном состоянии в течение временного отрезка t , 5 МКС. При включении ключей 8 (в момент времени t-) транзисторы 9 автоматически закрываются, и эквивалентная емкость ячеек ГИП 1 разряжается через открытые ключи 8 до нулевого уровня (ключи 8 остаются во .включением состоянии в интервале .) При повторении этого процесса с частотой 50 кГц на всех шинах ГИП 1 формируются прямоугольные импульсы поддерживающего напряжения длительностью (5 икс), амплитудой В. Аналогичным образом с помощью ключей 4 и 6 и соответствующих блоков выборки формируются импульсы поддерживающего напряжения на электродах координаты Y (фиг. 3, поз. 32). Импульсы поддержки коорди нат X и V сдвинуты на л . Амплитуда этих Импульсов выбирается недостато ной для вызывания разряда в ячейках ГИП 1, но достаточной для поддержания разряда в предварительно ионизи рованных подожженных ячейках ГИП. Временные и фазовые соотношения син хронизируюпщх импульсов, используемых для формирования поддерживающих импульсов, задаются блоком 2управления. В режиме записи напряжение на йыходе 20 источника 3 напряжений в интервале t -t. устанавливается равным В; в интервале tg-t. напряжение повышается до значения ,8Е1. Блок 2 управления в интервале tjT-t приводит в проводящее, состояние все транзисторы 8, кроме выбранного по координате X и один выбранный по координате Y (фиг. 3, поз. 34-37), При этом,все транзисторы 9, кроме одного, выбранного по координате V, находятся в проводящем состоянии и на всех невыбранных элек тродах координаты V в интервале °ДД Р 2ается высокий потенциал. В интервале . высокий потенциал (Е) невыбранных электродов координаты Y частично компенсирует повьшенньш (1,8Е1} потенциал выбранного электрода коор динаты X препятствуя этим поджйгу ячеек ГИП, находящюсся на пересечении выбранного электрода FliO коорди наты X и невыбранных электродов коо динаты . Таким образом, наличие импульса поджига, т.е. высокого потенциала (1, в), в интервале tj-tj на выбранном электроде координаты X и нулевого потенциала на выбранном эл троде координаты У в этом же интервале приводит к поджйгу только одно ячейки, находящейся на пересечении выбранных электродов. , Процесс выбора ячейки в режиме с рания аналогичен режиму записи, Имггульс стирания отличается от импуль са записи временным положением, длительностью (эти параметры задаются блоком 2 управления) и амплитудой UcT(0.7-0,9)El. В режиме стирания напряжение на выходе 20 источника 3 питающих напряжений устанавливается равным (0,70,9)Е1. Блок 2 управления приводит в проводящее состояние все транзис- торы 8 (кроме выбранного) по координате X и один выбранный ключ 8 по координате V . При этом все транзисторы 9 ( кроме одного выбранного ) по ко-. 0рдинате Y в интервале находятся в проводящем состоянии и на всех невыбранных электродах координаты в интервале (фиг. 3, поз. 40) поддерживается высокий потенциал, обеспечиваемый ключом 4 рт источника 3 через транзисторы 9, находящиеся в проводящем состоянии. Таким образом, высокий потенциал на выбранном электроде по координате X и нулевой потенциал на выбранном электроде координаты V приводит к формированию стирающего импульса и соответственно к селективному гашению ячейки, находящейся на пересечении выбранных электродов по координатам X и Y. Высокий потенциал невыбранных электродов координаты V в интервале Ь компенсирует высокий потенциал выбранного электрода координаты X , препятствуя гашению ячеек гап, находящихся на пересечении выбранногоэлектрода координаты X и невыбран- ных электродов координаты t. Осуществляя различные комбинации из включенных транзисторов 8 и 9 блоков выборки, можно селективно адресовать каждуюИЗ ячеек (или группу ячеек ) ran 1. В отличие от диодно-резисторных схем управления ГИП, где функции формирования управляющих импульсов выполняют относительно мощные ключевые каскады, в диодно-транзисторных схемах на каждую шину ГИП работают два маломощных транзистора и небольшое число диодов и резисторов. Это позволяет выполнить цепи выборки в интегральном исполнении, но затрудняет получение малой длительности фронтов импульсов поддержки и управления, определяющих высокую надежность управления ГИП. Базовый ток Транзистора 8, обеспечивающего перепад от высокого уровня выходного напряжения к низкому, т.е. формиро- 1 вание среза импульса управления, может быть выбран достаточно большим так как базовая цепь подключается к низковольтному (обычно пятивольтовому ) источнику питающего напряжения При допустимых для интегральной технологии затратах мощности длительность среза импульсов управления может быть получена порядка 0,30,4 МКС. Базовый ток транзистора 9 ограничен величиной резистора 10. Дпя полу чения требуемой для надежного управления ШП длительности фронта импульса (,3 мкс), величину резистора 10 (с учетом реальной емкости нагрузки )необходимо выбирать не более 20 кОм. При этом суммарные потери мощности на резисторах 10 исключают возможность интегрального исполнения блоков выборки. Для получения допустимых для интегрального исполнения значений мощности, рассеиваемой ключами 9 и резисторами 10, величину последних выбирают не менее 50 кОм. Длительность фронта импульсов управления при зтом превышает 1 мкс. Например, в отечественном твердотель ном блоке выборки К1109КН1 бКО. 348. .635 ТУ из-за большой величины резистора 10 длительность фронта импульса управления i.7/ 1,4 мкс; время задерж ки Sjai 7/ 1 мкс. Рассеиваемая блоками выборки мощность понижена до приемдемой для интегральной технологии величины за счет ухудшения параметров (увеличения фронта и времени задержки ) импульсов управления. Большая длительность задержки и фронтов импульсов управления является принципиальным недостатком ди- одно-транзисторных схем управления. Б схеме прототипа ( базового объек та) указанный недостаток усугубляетс наличием сосредоточенного генератора поддерживающих импульсов и связанной с ним второй группы развязывающих диодов. При формировании импульсов управления транзистор 9 блока выборки должен обеспечивать ток, протекающий при ионизации ячейки ГИП, а также емкостную составляющую тока, посколь ку ГИП является емкостной нагрузкой для цепей выборки. 7 В прототипе к незначительной емкости выбранного электрода добавляется емкость невыбранных электродов ГИП, подключенных к выбранному транзистору 9 через вторую группу развязывающих диодов блоков выборки, и емкость генератора поддерживающих импульсов, В предлагаемом устройстве для обеспечения малой длительности фронта и среза импульсов управления и соотт ветственно повышения надежности управления ГИП сосредоточенншЧ генератор поддерживающего напряжения и связанная с ними вторая группа развя зывающих диодов исключены. Устранение этих элементов снимает дополнительную емкостную нагрузку на выбранный электрод ГИП, Кроме того, введен второй ключ 7 и изменено функцио нальное назначение первого ключа 6 координаты X Эти ключи выполняют роль корректирующих (калибрующих) элементов, позволяклцих получить фиксированное (одинаковое для всех электродов ГИП) положение начала, импульсов управления, алую величину их фронта и минимальный разброс этих параметров, определяемый лишь разбросом величин емкостей элементарных ячеек (ПГП ). Ключи 6 и 7 могут быть выполнены на сильноточных, высокочастотных транзисторах, обеспечивающих формирование фронтов импульсов управления ,2 мкс и временную .задержсрку начала импульса t 0,1 мкс, скольку время работы (время включенного состояния) этих транзисторов мало tg (0,5-0,6) Т,они рассеивают незначительную мощность и не ухудшают весогабаритных харак- теристик устройства индикации в целом. Большая величина эквивалентной емкостной нагрузки блоков выборки базового объекта является причиной задержки и большой длительности фронта выходных импульсов, об словли- вающих низкую надежность управления ГИП. Дополнительным фактором, отрицательно влияющим на надежность управления ГИП, при большой величине являются и кажения плоской блоков вычасти выходных импульсов борки. Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением больших импульсов токов. Они образуются токами заряда (разряда/ эквивалентной емкости (Cji ) и разрядными токамн горящих ячеек. Большая величина этих токов при конечном значении сопротивления ключей и индуктивности подводящих проводников приводит к характерным искажениям формы выходных импульсов: провалом на их вершине. Наличие провала эквивалентно . уменьшению напряжения, приложенного к ячейке в момент протекания основного внутреннего процесса ГИП-пробоя газового промежут- ка и протекания разрядных токов ячей ки. При большой величине эквивалентной емкости величина фронта импульса поддержки возрастает до 0,4-0,5 мкс а величина провала достигает 5-10% от амплитудного значения импульсов, что совершенно недопустимо Эти искажения импульсов поддержки уменьшают диапазон управляемости ГИП, что может привести к искажению отображаемой информации, самопроизвольному гашению (или поджигу) ячеек ГИП. Положительный эффект предлагаемого устройства достигнут за счет введения дополнительных ( корректируюш 1х ключей и уменьшения числа элементов , подсоединенных к электродам ГИП и имеющих конечное значение емкости по отношению корпуса. При этом уменьшается эквивалентная емкость нагрузки блоков выборки, что обеспечивает минимальные искажения формы выходных импульсов и повьш1ение надежности управления ГИП.

ляемой мощности и косвенным образом повышает надежность устройства индикации. Проведенный анализ и результаты экспериментальной проверки показали что предлагаемое устройство для индикации выполняет; те же функции, что и базовый объект и отвечает всем требованиям к подобным устройствам. К преимуществам устройстваДпо сравнению с базовым объектом ) следуетотнести большой диапазон памяти, широкий диапазон управляемости ГИП, обусловленные малыми искажениями выходных импульсов блоков выборки; хорошее использование блоков выборки которые используются как в режиме управления, так и в режиме поддержВ базовом объекте блоки выборки функционируют только в режиме управления. Режим поддержки обеспечивается мощным генератором поддерживающих импульсов, весогабаритные характеристики и рассеиваемая мощность которого превьшгает аналогичные . (суммарные) характеристики 1. твердотельных блоков выбор- ки. Дополнительным преимуществом уменьшения длительности фронта импульсов поддержки является повышение яркости свечения ячеек ГИП. При заданной яркости малая длительность фронта позволяет уменьшить тактовую- частоту, например, с 50 до 30 кГц, что дает (25-30%)уменьшение потреб-20

77

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее блок у правления, соединенный с источником напряжений, блоки выборки по координатам X и Y которые содержат транзисторы первой и второй групп, развязывающие и ограничительные диоды и резисторы, эмиттеры транэисторов первой группы соединены с соответствующими шинами газо-разрядной индикаторной панели, с катодами развязывающих и анодами ограничительных диодов, катоды которых соединены с базами транзисторов первой группы и коллекторами транзисторов второй группы,- базы которых соединены с группой выходов блока уиравпения, а змиттеры - с шиной ну-т.; левого потенциала, базы транзисторов первой группы соединены через резисторы с их коллекторами, два кпюча управления по координате Y и ключ управления по координате X , выполненные на транзисторах, эмиттер ключа управления по координате X соединен с первым выходом источника напряжений и змиттером лервого ключа управления по координате Y, коллектор которого соединен с коллекторами транзисторов первой группы, а коллектор второго ключа по координате Y соединен с анодами развязывающих диодов 6jiOKa выборки по координате Y, базы транзисторов всех ключей соединены с соотi ветствующими выходами блока управотличающееся тем. ления, что, с целью повышения надежности устройства, введен второй ключ управления по координате X , выполненный на транзисторе, эмиттер которого соединен с вторым выходом источника напряжений, коллектор - с анодами развязывающих диодов блока выборки со 1 по координате X, а база - с одним из выходов блока управления, эмиттер О1 второго ключа управления по координате У соединен с вторым выходом источника напряжения.

13

21 В -

IL

21

15

JL

/7.2