Устройство для индикации

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН .

4(,51) G 09 G 3 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

r1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3637497/24-24 (22) 23.08.83 (46) 30.01.85. Бюл, N 4 (72) Б.Н. Калугин, В.Т. Николаенко и В.Е . Чернявский (53) 681 .327(088.8) (56) 1. Патент ClllA Р 3840778, кл. 315-169, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 858076, кл. G 09 b 3/28, 1979 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее блок управления, соединенI ный с источником напряжений, блоки выборки по координатам Х и (ко— торые содержат транзисторы первой и второй групп, развязывающие и ограничительные диоды и резисторы, эмиттеры транзисторов первой группы соединены с соответствующими шинами газо-. разрядной индикаторной панели, с катодами развязывающих и анодами ограничительных диодов, ка годы которых соединены с базами транзисторов первой группы и коллекторами транзисторовв второй rpy ппы; базы кот орых с оединены с группой выходов блока унравления, а эмиттеры — с шиной ну-; левого потенциала, базы транзисторов

„„SU„„11 7507 А первой группы соединены через резисторы с их коллекторами, два ключа управления по координате Y и ключ управления по координате Х, выпол не нные на транзисторах,. эмиттер ключа управления по координате Х соединен с первым выходом источника напряжений и эмиттером лервого ключа управления по координате (, коллектор которого соединен с коллекторами транзисторов первой группы, а коллектор второго ключа по координате . (соединен с анодами развязывающих диодов 6J.ока выборки по координате (, базы транзисторов всех ключей соединены с соответствующими выходами блока управ- Е ления,отличающеесятем, что, с целью повышения надежности устройства, введен второй ключ управления по координате Х, выполненный на транзисторе, эмиттер которого соединен с вторым выходом источника напряжений, коллектор — с анодами развязывающих диодов блока выборки по координате Х, а база — с одним из выходов блока управления, эмиттер второго ключа управления по координате Y соединен с вторым выходом источника напряжения.

1137507

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предНаэначено для отображения информации на гаэораэрядных индикаторных панелях переменного тока (ГИП}.

Известно устройство, содержащее

ГИП, источник напряжения записи-стирания, генератор напряжения поддер— жания разряда, блок управления, реэисторно-диодные цепи выборки отдель- 10 ных электродов ГИП и транзисторные ключи (1).

Недостатком известного устройства является наличие транзисторов, управляющих резисторно-диодными цепями, последовательное включение этих цепей и транзисторов. с генератором напряжения поддержания разряда, обуславливающее необходимость гальванической развязки этих цепей с блоком упранления, большая мощность, рассеиваемая н резисторах, искаже-. ния формы импульсов стирания резистивными элементами цепей выборки и емкостными элементами ГИП, что огра- 25 ничинает зону динамического управления ГИП.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для индикации содержащее ГИП, блок управления, ЗО источник напряжений, ключи управления соответствующих координат, дополнительный ключ, блоки выборки по обеим координатам, состоящие из транзисторов, ограничительных и развязывающих диодов и резисторов, соответствующие связи f2 ).

Недостатком устройства является использование сосредоточенного гене— ратора поддержинаппцих импульсов и связанная с этим необходимость в большом числе развязывающих диодов, . подключенных к шинам ГИП, что приводит к искажениям форьы 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- 5О вающих и управляющих импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что н устройство индикации, содержащее блок упранления, соединенный с источником напряжений, бло- 55 ки выборки по координатам X и Y которые содержат транзисторы первой и второй групп, развязынающие и ограничительные диоды и резисторы, эмиттеры транэисторон -первой группы соединены с соответстнующими шинами газоразрядной индикаторной панели, d катодами развязывающих и анодами ограничительных диодов, катоды которых соединены с базами транзисторов первой группы и коллекторами транзисторов второй группы, базы которых соединены с группой выходон блока управления, а эмиттеры . — с ши— ной нулевого потенциала, базы транзисторон первой группы соединены через резисторы с их коллекторами, два ключа управления по координате Y u ключ управления по координате Х, выполненные на транзисторах, эмиттер ключа управления по координате и 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 соединен с анодами развязывающих диодов блока выборки по координате базы транзисторов всех ключей соединены с соответствующими выходами блока управления, введен второй ключ управления по координате Х, выполненный на транзисторе, эмиттер которого соединен с вторым выходом источника напряжений, коллектор — с анодами развязывающих диодов блока выборки по координате Х,а база — с одним из выходов блока управления,эмиттер второго ключа управления по координате 1 соединен с вторым ныхрдом источника напряжений.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2функциональная схема источника напряжений; на фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство содержит газоразрядную индикаторную панель (ГИП ) 1, блок

2 управления, источник 3 напряжений, первые ключи управления 4 и 5 координат Х и Y соответственно, вторые ключи управления 6 и 7 координат Х и соответственно, транзисторы 8 и

9 блоков выборки, резисторы 10, ограничительные диоды 11 и развязываю- щие диоды 12 блоков выборки, преобразователь 13, стабилизаторы 14-16 напряжений, ключи 17-19, коммутируемый выход 20, некоммутируемый выход

21 источника напряжений 3.

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 ГИП 1 °

Блок 2 управления. определяет временную программу работы блоков вы55

3 1137

На фиг. 3 приняты следующие обозначения: 22 — входное напряжение ключа 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 — входное напряжение ключа 5 в режиме стира ния; 27 — входное напряжение ключа lp

6 в режиме поддержки, стирания,28— входное напряжение ключа 6 в режиме записи; 29 — входное напряжение ключа 4 в режиме поддержки; 30 — входное напряжение ключа 4 в режиме запись, стирание; 31 — выходное напряжение блоков выборки координаты Х в релжме поддержки; . 32 -- выходное напряже ние блоков выборки координаты Y в режиме поддержки;33 — разностное 2о напряжение координат(Х-Y) в режиме поддержки; 34 — напряжение на выбранных электродах координаты X в режиме записи;35 — напряжение на невыбранных электродах координаты Х д в режиме записи; 36 — напряжение на выбранных электродах координаты в режиме записи; 37 — напряжение на невыбранных электродах координаты в режиме записи; 38 — разностное напряжение координаты (Х-Ч) выбранных электродов в режиме записи;

39 — напряжение на выбранных электродах координаты Х в режиме стирания 40 — напряжение на .невыбранных

Э

35 электродах координаты X в режиме стирания; 41 — напряжение на выбранных электродах координаты Y в режиме стирания; 42 — напряжение на невыбранных электродах координаты Y в режиме стирания; 43 — разностное напряжение координат (X — Y) выбранных электродов в режиме стирания.

Газоразрядная индикаторная панель

1 переменного тока представляет собой„, плоское матричное устройство индика.ции с системой ортогональных электродов.

507 4 борки, ключей 4-7 и источника 3 напряжений.

Источник 3 напряжений (фиг. 2) включает в себя преобразователь !3

;напряжений и три линейных стабилизатора 14-16 напряжений. С помощью ключей 17-19 на выход 20 коммутируется выходное напряжение стабилизатора 14, равное Е! (100 В) в режиме поддержки, или выходное напряжение стабилизатора 15, равное 1, 8Е1 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 р-п-р транзисторах. Ключи

4 и 5 служат для повьппения экономичности устройства индикации и облег-. чения теплового режима блоков выборки. Через них напряжение питания на транзисторы 9 блоков выборки подается только во время формирования импульсон 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.

1 (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 -t находятся

5 в выключенном состоянии. В этом режиме напряжение на выходах 20 и 21 источника 3 равно паспортному значению поддерживающего нагряжения ГИП (100 В ).

При этом ключ 7 включается на короткое время t=t„ -t =0,6 мкс, а ключ 5 находится во включенном сос-. тоянии в течение временного отрезка t t =5 мкс. 5

При включении ключей 8 (в момент времени t ) транзисторы 9 автомати 5 чески закрываются, и эквивалентная емкость ячеек ГИП 1 разряжается через открытые ключи 8 до нулевого уровня (ключи 8 остаются во,включенном состоянии в интервале t -t )

При повторении этого процесса с

I частотой 50 кГц на всех шинах ГИП 1 формируются прямоугольные импульсы

1137507 поддерживающего напряжения длительностью 1„ -t - (5 мкс), амплитудой

Аналогичным образам с помощью ключей 4 и 6 и соответствующих . 5 блоков выборки формируются импульсы поддерживающего напряжения на

I электродах координаты Y (фиг. 3, поз. 32). .Импульсы поддержки координат )(и 1 сдвинуты на М . Амплитуда этих импульсов выбирается недостаточной для вызывания разряда в ячейках

ГИП 1, но достаточной для поддержания разряда в предварительно ионизированных подожженных ячейках ГИП. >5

Временные и фазовые соотношения синхронизирующих импульсов, используемых для формирования поддерживающих импульсов, задаются блокам 2 управления. 26

В режиме записи напряжение на выходе 20 источника 3 напряжений в интервале t --t устанавливается рав 1 ным El=100 В в интервале t -t

Ф

s a напряжение повышается до значения

Е2=1,8El. Блок 2 управления в интервале ty -16 приводит в проВОдящее. состояние все транзисторы 8, кроме выбранного по координате Х и один выбранный по координате (фиг. 3, ЗО поз. 34-37). При этом,все транзисторы 9, кроме одного, выбранного по . координате У, находятся в проводящем состоянии и на всех невыбранных электродах координаты Y в интервале (фиг.З,поз.37)поддерживается

Ъ высокий потенциал. В интервале

-t< высокий потенциал (Е1) невыб5 6 ранных электродов координаты 7 частично компенсирует повышенный (1,8Е11 40 потенциал выбранного электрода координаты )(препятствуя этим поджигу ячеек ГИП, находящихся на пересечении выбранного электрода ГИП координаты К и невыбранных электродов каор-4> динаты (.

Таким образом, наличие импульса поджига, т.е. высокого потенциала (1,8E1=180 В), в интервале 1 -t 6 на выбранном электроде координаты X и о нулевого потенциала на выбранном электроде координаты Y в этом же интервале приводит к поджигу только одной ячейки,.находящейся на пересечении выбранных электродов. 55

Процесс выбора ячейки и режиме стирания аналогичен режиму записи. Импульс стирания отличается от импульса записи временным положением, длительностью (эти параметры задаются блоком 2 управления) и амплитудой

Uc = (0 â 7-Oв,9 ) E 1 °

В режиме стирания напряжение на выходе 20 источника 3 питающих напряжений устанавливается равным (О, 70,9)Е1. Блок 2 управления приводит в проводящее состояние все транзисторы 8 (кроме выбранного) по координате X и один выбранный ключ 8 по координате 9 . При этом все транзисторы 9 (кроме одного выбранного ) по ко ординате Y в интервале t„,-t„,находятся в проводящем состоянии и на всех невыбранных электродах координаты в интервале „ -t„„ (H . 3, now. 40 ) поддерживается высокий потенциал, обеспечиваемый ключом 4 от 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 К приводит к формированию стирающего импульса и соответственно к селективному гашению ячейки, находящейся на пересечении выбранных электродов по координатам Х и Y„ Высокий потенциал невыбранных электродов координаты (в интервале С „ -1 „ компенсирует высокий потенциал выбранного электрода координаты Х, препятствуя гашению ячеек ГИП, находящихся на пересечении выбранного. электрода координаты X и невыбранных электродов координаты У .

Осуществляя различные комбинации из включенных транзисторов 8 и 9 блоков выборки, можно селективно адресовать каждую из ячеек (или группу ячеек } ГИП 1.

В отличие от диодно-резисторных схем управления ГИП, где функции формирования управляющих импульсов выполняют относительно мощные ключе вые каскады, в диодно-транзисторных схемах на каждую шину ГИП работают два маломощных транзистора и небольшое число диодов и резисторов. Зто 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. формиро1137507

В схеме прототипа (базового объекта) указанный недостаток усугубляется 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, поскольку ГИП является емкостной нагрузкой для цепей выборки. нание 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. 10

Базовый ток транзистора 9 ограничен величиной резистора 10. Для получения требуемой для надежного управленйя ГИП длительности фронта импульса (t c0,3 мкс ), величину резис- 15

)тора 10 (с учетом реальной емкости

1нагрузки )необходимо выбирать не более 20 кОм. При этом суммарные потери мощности на резисторах IO исключают возможность интегрального ро 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 этом превышает I мкс.

Например, н отечественном твердотельном блоке выборки К1109KHI бКО. 348. 30 .635 ТУ из-за большой величины резистора 10 длительность фронта импульса управления t+ 7 1,4 мкс; время задержки о,„,„7< 1 мкс.

Рассеиваемая блоками выборки мощ35 ность понижена до приемлемой для интегральной технологии величины за счет ухудшения параметров (увеличения фронта и времени задержки ) импульсон управления °

Большая длительность задержки и фронтов импульсов управления является принципиальным недостатком диодно-транзисторных схем управления.

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 соот-. ветственно повышения надежности управления ГИП сосредоточенный генератор поддержинающего напряжения и связанная с ними вторая группа развязывающих диодов исключены, Устранение этих элементов снимает дополнительную емкостную нагрузку на выбранный электрод ГИП. Кроме того, введен второй ключ 7 и изменено функциональное назначение первого ключа 6 координаты . Эти ключи выполняют роль корректирующих (калибрующих) элементов, позволяющих получить фиксированное (одинаковое для всех электродов ГИП) положение начала; импульсов управления, малую величину их фронта и минимальный разброс этих параметров, определяемьN лишь разбросом величин емкостей элемен-. тарных ячеек (ГНП ).

Ключи 6 и 7 могут быть .выполнены на сильноточных, высокочастотных транзисторах, обеспечивающих формирование фронтов импульсов управления (0,2 мкс и временную .задержку начала импульса t 6 О,l мкс. Поскольку время работы (нремя включенного состояния) этих транзисторов мало t>ÄÄ =(0,5-0,6) мкс=1/40 Т,они рассеивают незначительную мощность и не ухудшают весогабаритных характеристик устройства индикации н целом.

Большая неличина эквивалентной емкостной нагрузки блоков выборки базового объекта является причиной задержки и большой длительности фронта выходных импульсов, обусловливающих низкую надежность управления ГИП.

Дополнительным фактором, отрицательно влияющим на надежность управления ГИП, при большой величине

С „ являются и кажения плоской

ИВ части выходных импульсов блоков выборки.

Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением боль1137507

9 ших импульсов токов. Они образуются токами заряда (разряда) эквивалентной емкости (С „ 1 и разрядными токами горящих ячеек ° Большая величина этих токов при конечном значе5 нии 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 промежутка и протекания разрядных токов ячей- 1

5 ки. При большой величине эквивалентной емкости величина фронта импульса поддержки возрастает до 0,4-0,5 мкс, а величина "провала" достигает

5-10Х от амплитудного значения им20 пульсов, 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 (корректирующих1

30 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 обеспе- чивает минимальные искажения формы выходных импульсов и повышение надежности управления ГИП.!

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 устройства,(по сравнению с базовым объектом 1: следует отнести 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 поддержки.

В базовом объекте блоки выборки функционируют только в режиме управления. Режим поддержки обеспечивается мощным генератором поддерживающих импульсов, весогабаритные характеристики и рассеиваемая мощность которого превьппает аналогичные . (суммарные) характеристики твердотельных блоков выборки.!

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 (25-307)уменьшение потребляемой мощности и косвенным образом повьппает надежность устройства индикации.

ll37507

ll37507

1) 37507

ИЯ ии гчЮерляи

О.ВЕ1, Е1

Ы Е1

Ы Е1

emu миЯ

Составитель Б. Калугин

Редактор Н. Киштулинец Техред Т.Дубинчак Корректор О. Тигор

Заказ 10530j38 Тираж 452 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

12ЯФ 50 7 83101512691 ФРМ1УЖ2/52524 З27МЮЮЛЛ

23

Ю.

27

28

Л СФ Е1=ПЧ8

Л ,ц jy Е1 tp с,кин записи

Я

Я fr

3Е

Х7

И и2

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

1