Способ управления газоразрядной индикаторной панелью и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G09G3/288 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для отображения информации на газоразрядных индикаторных панелях переменного тока (ГИП).

Цель изобретения - повышение надежности способа и устройства.

На фиг. 1 представлены временные диаграммы, поясняющие способ; на фиг. 2 - структурная схема устройства; на фиг. 3 - диаграмма работы устройства.

На фиг. 1 представлены однополярный импульс 1 поддержания разряда по координате X при отображении,однополярный импульс 2 поддержания разряда по координате Y при отображении, результирующие импульсы 3 при отображении, однополяр- ные импульсы 4 поддержания разряда по координате X при записи, дополнительный импульс 5 поддержания разряда для выбранных электродов по координате X при записи, импульс 6 записи для выбранных электродов по координате X при записи, первый 7 и второй 8 импульсы поддержания разряда для выбранных электродов по координате Y при записи, однополярный импульс 9 поддержания разряда для невыбранных электродов по координате Y при записи, результирующие импульсы 10 и 11 при записи, однополярные импульсы 12 поддержания разряда по координате X при стирании, импульс 13 стирания для выбранных электродов по координате X при стирании, первый 14 и второй 15 импульсы стирания для выбранных электродов по координате X во втором цикле стирания, первый 16 и второй 17 импульсы поддержания разряда для выбранных электродов по координате Y при стирании, однополярный импульс 18 поддержания разряда для

О vj

СЛ О О)

со

невыбранных электродов по координате Y при стирании, результирующие импульсы 19 при стирании.

Процесс управления осуществляется изменением длительности импульсов поддержания разряда. В режиме отображения длительность импульсов 1 и 2 напряжения поддержания разряда устанавливают равной максимально допустимому значению. Большая длительность поддерживающих импульсов обеспечивает формирование требуемого для стабильной работы ГИП стеночного напряжения, позволяет работать при минимальном значении амплитуды напряжения разряда и устраняет возможность появления сквозных токов зарядных ключей, ухудшающих энергетические показатели устройства.

В режиме записи на всех электродах координаты X формируют дополнительный импульс 5 поддержания разряда и импульс 6 записи.

На выбранных электродах координаты Y формируют первый 7 и второй 8 импульсы поддержания разряда номинальной амплитуды и длительности. Срез импульса 7 совмещают с фронтом импульса 6 записи, фронт импульса 8 - со срезом импульса € записи. На невыбранных электродах координаты Y формируют однополярный импульс 9 поддержания разряда.

Отличительная особенность импульсов, формируемых диодно-транзисторны- ми блоками выборки, используемых в современных устройствах отображения информации на ГИП - относительно большая длительность их фронтов, достигающая 2,5-3,5 мкс при большом (до 50%) разбросе этого параметра. Это затрудняет процесс формирования идентичных импульсов записи на различных электродах ГИП, приводит к снижению надежности обращения к заданным ячейкам панели.

Способ позволяет повысить надежность процесса записи за счет получения идентичных, калиброванных по длительности импульсов записи. Это достигается формированием на выбранных электродах координаты X дополнительного импульса 5, нестабильный фронт которого сдвинут относительно фронта импульса 7 поддержания разряда координаты Y на время, превышающее максимальную длительность фронта импульса 5. Из временной диаграммы UXB-UYB (фиг, 1) на выбранной ячейке ГИП в режиме записи видно, что нестабильность фронта результирующего импульса не оказывает влияния на параметры импульса записи (возможный разброс длительности фронта заштрихован).

В режиме стирания на всех электродах координаты X формируют импульсы 12 поддержания разряда с длительностью, равной минимально допустимому значению. На выбранных электродах координаты X в первом цикле стирания формируют импульс 13 стирания, а во втором - первый 14 и второй 15 импульсы стирания. На выбранных электродах координаты Y

0 формируют первый 16 и второй 17 импульсы поддержания разряда, а на невыбранных - импульс 18.

Подобно импульсам, формируемым на выбранных электродах в режиме записи,

5 импульсы стирания имеют большую длительность фронтов. При этом требования к стабильности параметров импульсов стирания более жесткие, так как их длительность меньше длительности импульсов записи.

0 Способ позволяет повысить надежность процесса стирания за счет трех факторов: малой длительности импульса 12 поддержания разряда, получения идентичных, калиброванных по длительности им5 пульсов стирания на различных электродах

ГИП, выбора определенного соотношения

длительности результирующих импульсов,

приложенных к выбранным ячейкам ГИП.

Первый фактор ограничивает величи0 ну накопленного стеночного заряда на выбранных электродах ГИП в момент времени, предшествующий действию стирающего импульса, способствуя этим процессу стирания. Второй фактор обес5 печивается сдвигом фронтов импульсов 13 и 14 относительно фронта импульса 16, определяющего срезы результирующих импульсов стирания, приложенных к выбранным ячейкам ГИП.

0 При этом разброс параметров импульсов 13 и 14 стирания, формируемых на выбранных электродах координаты X, влияет только на длительность результирующего импульса поддержания разряда по коорди5 нате Y, но не влияет на процесс стирания (при условии, что длительность результирующего импульса больше минимально допустимой величины, что всегда выполнимо). Особенность управления современ0 ными ГИП в том, что из-за технологических разбросов параметров ячеек и подключенных к ГИП блоков выборки, динамический диапазон стирания (допустимый диапазон изменения амплитудных и временных пара5 метров стирающих импульсов, при которых сохраняется надежное, контролируемое управление всеми ячейками ГИП) очень узок. Формирование в одном такте двух стирающих импульсов разной длительности при соотношении длительностей 4:1-3:1

ряда (разряда) эквивалентной емкости (Сэкв) и разрядными токами 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 ячейкам в момент протекания основного внутреннего процесса ГИП - пробоя газового промежутка и протекания разрядных токов ячейки. В современных панелях с большим числом электродов суммарный разрядный ток ячеек достигает нескольких десятков ампер. При большой величине эквивалентной емкости величина фронта импульса поддержки достигает 0,5-0,8 мкс, а величина провала - 10-20% от амплитудного значения импульсов, что недопустимо. Эти искажения уменьшают диапазон управляемости ГИП, что может привести к искажению отображаемой информации, самопроизвольному гашению (или поджи- гу) ячеек ГИП.

В устройстве за счет использования нескольких, например к, зарядных (корректирующих) ключей величина тока, протекающего через один ключ и, соответственно, величина искажений фронтов импульсов поддержания разряда уменьшены в к раз. Таким образом, для повышения надежности и, соответственно, быстродействия процесса управления газоразрядной панелью используют следующие факторы: формирование четырех импульсов стирания разной длительности в двух циклах управления с помощью четвертого ключа 32, элементов И 34 и ИЛИ 35, выбор оптимальных величин длительности и временного положения импульсов поддержания разряда и импульсов управления в каждом из трех режимов работы, например формирование двухуровневого импульса управления координаты X в режиме записи с помощью четвертого ключа записи 32, калибровку длительности всех формируемых импульсов управления, улучшение формы, уменьшение искажений фронта импульсов поддержания в п раз за счет использования n-разрядных (корректирующих) ключей, повышение помехозащищенности и электромагнитной совместимости аналоговых и цифровых узлов устройства управления, обусловленное уменьшением в к раз импульсных токов в целях формирования управляющих импульсов за счет использования дешифратора 36 и третьей группы ключей 37.

Указанные факторы обеспечивают контролируемый процесс управления всех ячеек газоразрядной панели при больших разбросах параметров блоков выборки, воздействии дестабилизирующих факторов и использовании панелей любых размеров. Формула изобретения 1. Способ управления газоразрядной индикаторной панелью, заключающийся в

0 формировании однополярных импульсов поддержания разряда по координатам X и Y для всех электродов и формировании импульсов записи и стирания номинальной амплитуды по координате X для выбранных

5 электродов при записи и стирании соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности способа, импульсы поддержания разряда при отображении формируют длительностью, равной

0 максимально допустимому номинальному значению, а при записи и стирании по координате X для всех электродов - минимально допустимому номинальному значению, при записи для выбранных

5 электродов по координате X формируют дополнительный импульс поддержания разряда длительностью, в два раза превышающей длительность первого импульса поддержания разряда и с задержкой отно0 сительно его заднего фронта на 0,05-0,07 Т, где Т - длительность цикла отображения, а импульс записи формируют номинальной длительности по заднему фронту дополнительного импульса поддержания

5 разряда, при записи для выбранных электродов по координате Y формируют последо- вательно два импульса поддержания разряда номинальной длительности, причем задний фронт первого импульса под0 держания разряда совпадает с передним фронтом, а передний фронт второго - с задним фронтом импульса записи соответственно, а для невыбранных электродов по координате Y однополярный импульс под5 держания разряда формируют в момент форсирования переднего фронта первого импульса поддержания разряда для выбранных электродов по коодинате Y, длительностью, определяемой задним фронтом

0 второго импульса поддержания разряда для выбранных электродов по координате Y, в первом цикле режима стирания для выбранных электродов по координате Y формируют последовательно два импуль5 са поддержания разряда, длительность первого из которых равна длительности дополнительно импульса для выбранных электродов по координате X при записи, а длительность второго равна минимально допустимому номинальному значению, при

этом передний фронт второго импульса задержан относительно заднего фронта первого на время максимально допустимого значения времени разряда стеночного напряжения, а для невыбранных электродов по координате Y однополярный импульс поддержания разряда форсируют длительностью от переднего фронта первого импульса поддержания разряда для выбранных электродов до заднего фронта второго импульса, для выбранных электродов по координате X в первом цикле режима стирания импульс стирания формируют с задержкой относительно переднего фронта первого импульса поддержания разряда по координате Y на время максимально допустимого значения номинальной длительности импульса стирания, длительностью, определяемой задним фронтом второго импульса поддержания разряда по координате Y, задержанного относительно заднего фронта импульса стирания на время, равное минимальному значению времени разряда стеночного напряжения, во втором цикле режима стирания для выбранных электродов по координате X формируют последовательно два импульса стирания номинальной амплитуды, передний фронт первого из которых формируется с задержкой относительно переднего фронта первого импульса поддержания разряда по координате Y для выбранных электродов на время минимально допустимого значения номинальной длительности импульса стирания, а задний фронт - с задержкой относительно заднего фронта первого импульса на время номинального значения времени разряда стеночного напряжения, передний фронт второго импульса формируют с задержкой относительно переднего фронта второго импульса поддержания разряда по координате Y для выбранных электродов на время двойного значения номинального времени разряда стеночного напряжения, а задний фронт - в момент формирования заднего фронта второго импульса.

2. Устройство для управления газоразрядной индекаторной панелью по п. 1, содержащее блоки выборки шин по координатам X и Y соответственно, выходы которых соединены с горизонтальными и вертикальными шинами газоразрядной индикаторной панели соответственно, а управляющие входы подключены к соответствующим выходам первой группы блока управления, первый и второй выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго ключей соответственно,

информационные входы первого и второго ключей подключены к информационным входам ключей первой и второй групп и первому выходу преобразователя напряжения, выходы ключей первой и второй групп соединены с первыми информационными входами соответствующих блоков выборки шин по координатам X и Y, а управляющие входы - с третьим и четвертым выхораг м блока управления соответственно, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит делитель напряжения, вход которого подключен к второму выходу преобразователя напряжения, третий и четвертый ключи, информационные входы которых соединены с вторым выходом преобразователя напряжения и выходом делителя напряжения соответственно, а управляющий вход третьего ключа подключен к пятому выходу блока управления, ограничитель тока, вход которого соединен с выходами первого, третьего и четвертого ключей, элементы И, входы которых подключены к соответствующим выходам второй группы блока управления,

элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами элементов И, а выход - с управляющим входом четвертого ключа, дешифратор, входы которого подключены к соответствующим выходам третьей группы

блока управления и третью группу ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, информационные входы - с выходом ограничителя тока, а выходы подключены к

вторым информационным входам соответствующих блоков выборки шин по координате X, при этом третьи информационные входы блоков выборки шин по координате Y соединены с выходом второго ключа.

(например, длительность первого импульса равна максимальному допустимому значению, а второго - минимально допустимому значению) компенсирует недостатки использования одиночных импульсов стира- 5 ния и расширяет зону динамического стирания почти вдвое. Таким образом, техническая эффективность третьего фактора предлагаемого способа заключается в расширении зоны динамического стирания за 10 счет формирования двух стирающих импульсов разной длительности в пределах одного такта. Дополнительным преиму- . ществом способа является большая длительность импульсов 18 поддержания разряда 15 невыбракных электродов координаты.

Прохождение тока разряда управляемой ячейки частично захватывает площадь соседних ячеек, что может вызвать возникновение разряда и ложное стирание. В 20 способе длительность поддерживающих импульсов невыбранных электродов в координате Y увеличивается в режиме стирания до 8-9 мкс. Настенное напряжение невыбранных, в том числе соседних, ячеек 25 возрастает, что препятствует их ложному стиранию разрядам выбранной ячейки. Ослабление влияния управляемой ячейки на соседние повышает их помехозащищенность, т. е. надежность процесса управле- 30 ния в целом.

Преимущество способа управления заключается в более высокой надежности за счет оптимизации формы поддерживающих и управляющих импульсов во всех режимах 35 работы ГИП. В режиме стирания к каждой из ячеек прикладывают импульсы стирания, форму и длительность которых меняют в пределах одного периода, и, кроме того, от периода к периоду. В результате компенси- 40 руется разброс параметров полупроводниковых приборов блоков выборки и самих ячеек ГИП, при этом каждая из ячеек получает стирающий импульс с параметрами, близкими к оптимальным. Практически ока- 45 зывается достаточным одного цикла управления (два для ГИП с числом электродов 512 х512 и выше), чтобы обеспечить надежное управление всех ячеек ГИП, в то время как в известных способах управления дло 8-16 50 периодов. В итоге быстродействие управления ГИП значительно повышается.

Устройство содержит блок 20 выборки шин по координате X, блок 21 выборки шин по координате Y, горизонтальные ши- 55 ны ГИП 22, вертикальные шины ГИП 23, блок 24 управления, первый 25 и второй 26 ключи, первую 27 и вторую 28 группы ключей, преобразователь 29 напряжения, делитель 30 напряжения, третий 31 и чет-вертый 32 ключи, ограничитель 33 тока, элементы И 34 и ИЛИ 35, дешифратор 36 и третью группу ключей 37. Блок 21 содержит транзисторы 38 и 39, диоды 40 и 41 и резистор 42,

Устройство работает следующим образом.

Для улучшения формы импульсов напряжения поддержания разряда в устройстве использован принцип полураспределенного генератора: фронт импульсов формирует группа корректирующих ключей, а срез - блоки выборки.

В режиме отображения информации на короткое время, например0,05Т, включаются ключи первой группы 27 и эквивалентная емкость ячеек ГИП заряжается до выходного уровня преобразователя 29 напряжения. При включении блоков выборки эквивалентная емкость ячеек ГИП разряжается до нулевого уровня. При повторении этого процесса с частотой 40 КГц на всех электродах ГИП координаты X формируются прямоугольные импульсы напряжения поддержания разряда длительностью 0,251.

Аналогичным образом с помощью ключей второй группы 28 и соответствующих блоков выборки формируются импульсы поддерживающего напряжения на электродах координаты Y. Амлитуда импульсов поддержания разряда выбирается недостаточной для вызывания разряда в ячейках ГИП, но достаточной для поддержания разряда в предварительно подожженных ячейках ГИП. Временные соотношения синхронизирующих импульсов, используемых для Формирования поддерживающих-импульсов, задаются блоком 24 управления.

В режимах записи vi стирания с помощью ключей первой 27 и второй 28 групп и блоков 20 и 21 выборки на всех электродах координаты X формируют укороченные импульсы 1 поддержания разряда.

В режиме записи на выбранных электродах координаты X формируют последовательно импульс поддержания разряда (с помощью ключей 25 и 37) и импульс записи (с помощью ключей 31 и 37). Дешифратор 36 и ключи 37 пропускают эти напряжения только на выбранную группу электродов, например четные электроды верхней половины экрана. Выбор электродов внутри группы производится с помощью соответствующих блоков выборки. Для этого блок 24 управления устанавливает в проводящее состояние все транзисторы 39 блоков выборки, кроме выбранных блоков по координате X и по координате Y. В результате на выбранном электроде координаты X и на

выбранных электродах координаты Y уста- навливаетя высокий потенциал. При этом высокий потенциал невыбранных электродов координаты частично компенсирует повышенный потенциал выбранного элек- трода координаты X, препятствуя этим поджигу ячеек ГИП, находящихся на пересечении выбранного электрода ГИП координаты X и невыбранных электродов координаты Y.

Таким образом, наличие импульса под- жига, т. е. высокого потенциала на выбранном электроде координаты X и нулевого потенциала на выбранном электроде координаты Y в этом же интервале, приводит к поджигу только одной ячейки, находящейся на пересечении выбранных электродов. Процесс выбора ячеек в режиме стирания аналогичен режиму записи.

В режиме стирания блок 24 управления приводит в проводящее состояние ключи 32 и 37, все транзисторы 38 (кроме выбранного) блоков выборки координаты X и один выбранный ключ пе коодинате Y. При этом все транзисторы 39 (кроме одного выбран- ного) блока выборки по координате находится в проводящем состоянии, а на всех невыбранных электродах этой координаты поддерживается высокий потенциал, обеспечиваемый вторым ключом 26 от пре- образователя 29 через транзисторы 39 блоков выборки, находящихся в проводящем состоянии. Таким образом, высокий потенциал на выбранном электроде по координате X и нулевой потенциал на выбранном электроде координаты Y приводит к формированию стирающих импульсов vt, соответственно, к селективному гашению ячейки, находящейся на пересечении выбранных электродов по координатам X и Y. Высокий потенциал невыбранных электродов координаты Y компенсирует высокий потенциал выбранного электрода координаты X, препятствуя гашению ячеек ГИП, находящихся на пересечении выбранного электрода ко- ординаты X и невыбранных электродов координаты Y.

Осуществляя различные комбинации из включенных транзисторов 38 и 39 блоков выборки, можно селективно адресовать каждую из ячеек (или группу ячеек) ГИП.

В отличие от диодно-резисторных схем управления ГИП, где функции формирования управляющих импульсов выполняют мощные ключевые каскады, в диодно-тран- зисторных блоках выборки на каждую шину ГИП работают два маломощных транзистора. Это позволяет выполнить блоки выборки в интегральном исполнении, но затрудняет получение малой длительности фронтов импульсов поддержки и управления, определяющих высокую надежность управления ГИП. Базовый ток транзистора блока выборки, обеспечивающего перепад от высокого уровня выходного напряжения к низкому, т. е. формирование среза импульса управления, может быть выбран достаточно большим, так как базовая цепь подключается к низковольтному (обычно пятивольтному) источнику питающего напряжения. При допустимых при интегральной технологии затратах мощности длительность среза импульсов управления может быть получена порядка 0,3-0,4 мкс.

Базовый ток транзистора 39 блока выборки ограничен величиной резистора 42, подключенного к высоковольтному источнику. Для получения требуемой для надежного управления ГИП длительности фронта импульса, величину резистора 42 (с учетом реальной емкости нагрузки) необходимо выбирать не более 20 кОм. При этом суммарные потери мощности на этих резисторах исключают возможность интегрального исполнения блоков выборки.

Для получения допустимых для интегрального исполнения значений мощности, рассеиваемой ключами и резисторами блока .выборки, величину последних выбирают порядка 50 кОм. Рассеиваемая блоками выборки мощность понижена до приемлемой для интегральной технологии величины за счет ухудшения параметров (увеличения фронта и времени задержки) импульсов управления. При этом мощность, потребляемая элементами блоков выборки намного превышает полезную мощность, потребляемую непосредственно ячейками ГИП.

Большие токи потребления не только ухудшают весогабаритные характеристики устройства индикации, но и являются причиной большого уровня помех, возникающих на фронтах импульсов управления. Помехи, воздействуя на блок управления и низковольтные элементы блоков выборки, являются причиной неконтролируемого Поджига или гашения ячеек ГИП и выхода блоков выборки из строя. Использование дешифратора 36 м третьей группы ключей 37 устраняет эти явления, обеспечивая высокую надежность управления ГИП.

Дополнительным фактором, отрицательно влияющим на надежность управления ГИП, при большой величине зарядных токов являются искажения плоской части выходных импульсов блоков выборки.

Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением больших импульсов токов. Они образуются токами заФиг.1

33

8Ј

30

в37

32

37

20

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для отображения информации на газоразрядных индикаторных панелях переменного тока (ГИП). Цель изобретения - повышение надежности способа и устройства - достигается в способе за счет малой длительности импульсов поддержания разряда, получения калиброванных по длительности импульсов стирания на различных электродах ГИП и выбора определенного соотношения длительности результирующих импульсов, приложенных к выбранным ячейкам ГИП, а в устройстве - за счет введения делителя напряжения, третьего и четвертого ключей, ограничителя тока, элементов И, элемента ИЛИ, дешифратора третьей группы ключей и соответствующих функциональных связей, что позволяет исключить ложное зажиганиеи преждевременное гашение ячеек ГИП. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

2lf

27

I20

&U22

Условные обозначения: О- атоЯражение, J- запись,

С1- лервь/й цикл стирания, С2- Зторой ц им сте/рамя Фиг.З