УСТРОЙСТВО ЦИФРОВОЙ ИНДИКАЦИИ Советский патент 1968 года по МПК G06F3/14 

В вычислительных машинах для проверки вводимой с клавиатуры цифровой информации, результатов вычисления и программы работы используются цифровые индикаторы.

Известны устройства знаковой индикации на газоразрядных лампах, работающие в импульсном режиме. Существующие цифровые индикаторы на цифровых газоразрядных индикаторных лампах (ИН-1, ИН-2) требуют довольно высокого (около 200-220 в) напряжения для зажигания и горения цифр.

Схемы, выполненные на электронных лампах и тиратронах, дают достаточные напряжения для зажигания и горения цифровых индикаторных ламп. Но электронные лампы имеют малую механическую прочность и малую долговечность; кроме того, они требуют повышенных напряжений и потребляют значительную мощность. Схемы на полупроводниковых элементах питаются от низковольтных источников, что исключает возможность непосредственного горения цифр газоразрядных ламп в нагрузке полупроводникового элемента.

Существующие схемы выборки цифр на имеющихся высоковольтных полупроводниковых триодах, которые питаются от напряжения 100 в и требуют управления средней мощностью 0,3+0,6 вт, используются на пределах напряжения и мощности, не обеспечивают надежной работы даже при нормальной температуре и имеют подвестки невыбранных цифр. Применяемые электролюминесцентные знаковые индикаторы имеют практически меньшую долговечность, чем газоразрядные лампы цифровой индикации, требуют управления переменным напряжением с частотой 400 гц и формируют искаженные цифры.

Предлагаемое устройство отличается тем, что для упрощения, повышения надежности и устранения подсветки газоразрядных ламп, в нем входные формирователи кодовых импульсов цифр и разрядов соединены с входными обмотками сердечников соответственно цифрового и разрядного дешифратора.

Две входные обмотки выбранного феррита включены согласно между собой и встречно с обмоткой подмагничивания, а входные обмотки невыбранного сердечника или включены встречно между собой, или согласно с обмоткой подмагничивания; все выходные обмотки сердечников цифрового дешифратора со стороны одноименных концов параллельно подключены к катодам всех цифровых индикаторных ламп, а другие концы объединены и соединены через диод последовательно с противоположными концами выходных обмоток сердечников разрядного дешифратора (другие выходные концы обмоток соединены параллельно с анодами всех цифровых индикаторных ламп).

На чертеже изображена схема предложенного устройства.

Схема содержит газоразрядные лампы Л1-Л10 цифровой индикации, ферриты Ф1-Ф10 с прямоугольной петлей гистерезиса цифрового дешифратора, ферриты Ф11-Ф20 с прямоугольной петлей гистерезиса разрядного дешифратора, входные формирователи ВФК кодовых импульсов, входные формирователи ВФР разрядных импульсов, формирователь Ф разрядных импульсов в коде 2 из 5 и диод Д.

В устройстве предусмотрены случаи необходимости индикации двоично-десятичного кода или другого кода, для чего поставлен дешифратор ДК, преобразующий код машины в код 2 и 5, что осуществляется на логических ячейках.

Если вычислительная машина работает с числами в коде 2 и 5, то дешифратор ДК не ставится, и в этом случае цифровой код необходимо подавать непосредственно на формирователь Ф разрядных импульсов кода.

На вход Вх I поступают из запоминающего устройства регенерируемые импульсы кода. Дешифратор ДК преобразует код и выдает на формирователь Ф разрядных импульсов кода код в виде двух импульсов в каждом разряде на общих пяти шинах.

Формирователь разрядных импульсов кода выдает одновременно с каждым разрядом числа разрядные импульсы, причем как разряды числа, так и разрядные импульсы выдаются в коде 2 из 5.

Цифровой и разрядный код по два импульса на пяти шинах каждый одновременно поступают далее на входные формирователи кодовых импульсов и разрядов. Здесь кодовые импульсы двумя совместно работающими формирователями усиливаются по току до величины большей, чем необходимо для перемагничивания одного феррита с прямоугольной петлей гистерезиса в каждом дешифраторе. Далее, цифровые и разрядные импульсы поступают на входные обмотки обоих дешифраторов на ферритах с прямоугольной петлей гистерезиса (по принципу работы оба дешифратора одинаковы).

Каждый из дешифраторов состоит из десяти ферритов, имеющих на каждом входные кодовые обмотки W₁-W₅, на которые поступает код от входных формирователей, выходные обмотки W₆, выдающие часть напряжения зажигания цифр газоразрядных ламп, и обмотки W₇ постоянного подмагничивания.

Под действием ампер-витков постоянного подмагничивания магнитное состояние ферритов Ф1-Ф20 находится в нижнем загибе прямоугольной петли гистерезиса.

Каждый феррит цифрового дешифратора соответствует определенной цифре, а каждый феррит разрядного дешифратора - определенной лампе. Выборка цифр или разрядов в каждом дешифраторе производится двумя выбирающими импульсами по следующему принципу: в выбираемом феррите оба тока импульсов кода действуют в сторону перемагничивания, благодаря чему нет ограничений на амплитуды токов сверху, в невыбранных ферритах взаимное действие двух импульсов кода или компенсируются в тех случаях, когда входные витки направлены встречно, или действуют в сторону постоянного подмагничивания (в последнем случае они не имеют почти никаких ограничений).

Такой принцип дешифрации обеспечивает устойчивую работу дешифратора на так называемых «полных токах» и характеризуется большими допусками по разбросу входных токов.

При перемагничивании феррита каждого дешифратора на его выходной повышающей обмотке трансформируется э.д.с.

Каждая выходная обмотка сердечников цифрового дешифратора соответствует определенной цифре, десять выходных обмоток сердечников этого дешифратора соответствуют цифрам. Каждая выходная обмотка сердечников разрядного дешифратора соответствует определенному разряду.

Все выходные обмотки сердечников цифрового дешифратора со стороны одноименных концов параллельно подключены к катодам всех цифровых индикаторных ламп, а другие концы объединены и соединены через диод Д последовательно с противоположными концами выходных обмоток сердечников разрядного дешифратора. Другие концы выходных обмоток сердечников разрядного дешифратора соединены параллельно с анодами цифровых индикаторных ламп.

Таким образом, при подаче одного, разряда числа в каждом дешифраторе одновременно перемагничивается по одному ферриту. Выходные обмотки двух ферритов обоих дешифраторов, соединенные последовательно, выдают суммарную э.д.с., достаточную для зажигания цифры. Цифра и номер лампы, где эта цифра должна загореться, определяется там, где будет достаточная разность потенциалов между анодом этой лампы и цифрой (катодом). В это время на других лампах и у других цифр нет импульсного потенциала, необходимого для зажигания, так как выходное напряжение разрядного дешифратора прикладывается к аноду одной лампы, а цифрового - к одной цифре. Таким образом, номер зажженной лампы и значение горящей цифры определяется с каждым разрядом совместным паремагничиванием двух ферритов обоих дешифраторов, что соответствует каждый раз определенным разрядам и цифрам. Диод Д служит для уменьшения импульсов тока обратной полярности, разрушающих электроды лампы. Благодаря тому, что код регенерирует, цифра лампы периодически вспыхивает. Инерция лампы и интегральные особенности глаза делают вспышки незаметными и индикация получается четкой и надежной. При необходимости устройства индикации с разрядностью меньшей 10 можно использовать оба дешифратора, но лампами задействовать не все ферриты разрядного дешифратора. Кроме того, можно уменьшать количество ферритов в разрядном дешифраторе.

Предложенный принцип дешифрации для выборки цифр или разрядов предусматривает устойчивую работу в широких пределах изменения номинала напряжения (по входу подается команда индикации перед каждой выдачей числа, чем производится установка формирователя разрядных импульсов кода, по окончании индикации производится гашение этого блока).

Особенности предлагаемой схемы составляют ее применимость как к феррит-транзисторным модулям, так и к потенциальным импульсным элементам, а также работа индикаторных ламп в импульсном режиме, а не от постоянного тока (последнее увеличивает долговечность работы газоразрядных индикаторных ламп). Входные формирователи работают на частоте 50 гц для десятиразрядного индикатора.

Применение для индикаторного устройства дешифраторов обеспечивает выборку анодов каждой лампы и подачу на него импульсного опорного напряжения, одновременное преобразование кода 2 из 5 всех разрядов с повышением импульсного напряжения до потенциала, который, суммируясь с опорным импульсным потенциалом на аноде, становится достаточным для зажигания и горения индикаторных газоразрядных ламп. При этом требуется в два раза меньшая мощность выходного импульса каждого из входных формирователей благодаря применению кода 2 из 5 и достигается лучшее согласование выхода формирователя по нагрузке. В этом случае нет надобности ставить сопротивление в коллекторной цепи триодов входных формирователей, что устраняет рассеяние импульсной энергии формирователей на сопротивлениях.

Облегчается также согласование выходов еще и тем, что в применяемых малых по размеру ферритах невозможно намотать многовитковые обмотки, а в применяемых дешифраторах количество входных витков на ферритах невелико.

Устройство цифровой индикации на полупроводниковых, ферритовых элементах и газоразрядных лампах, содержащее цифровой и разрядный дешифраторы, формирователь разрядных импульсов в коде 2 из n и соединенные с ним входные формирователи кодовых импульсов цифр и разрядов, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, повышения надежности и устранения подсветки газоразрядных ламп, в нем входные формирователи кодовых импульсов цифр и разрядов соединены с входными обмотками сердечников соответственно цифрового и разрядного дешифраторов, причем две входные обмотки выбранного феррита включены согласно между собой и встречно с обмоткой подмагничивания, а входные обмотки невыбранного сердечника или включены встречно между собой, или согласно с обмоткой подмагничивания; все выходные обмотки сердечников цифрового дешифратора со стороны одноименных концов параллельно подключены к катодам всех цифровых индикаторных ламп, а другие концы объединены и соединены через диод последовательно с противоположными концами выходных обмоток сердечников разрядного дешифратора, другие выходные концы указанных обмоток соединены параллельно с анодами всех цифровых индикаторных ламп.