Устройство для индикации

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 91 (11 0 60963/2 АНИ БРЕТЕНИЙ ТВУ Т(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ,содержащее газоразрядную индикаторную панель (ГИП), последовательно соединенные покаждой из координат зарядньш и разрядныиключи, средние точки соединения которых свяикы соответственно с горизонтальными и верти-;кальными нишами ГИП, блок синхронизации,выходы которого соединены с входами блоковсогласования по координатам Х и У, выходыкоторых соединены с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам, входы питания которых соединены с шиной питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с щлью повышения его надежности путемповышения стабильности формы поддерживаю Бюл.У 45 ин, Н. П. Козловский 3843905 дсл, 315 - 169 Т,ельство СССР У 537363,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Н АВТОРСКОМУ СВ щего напряжения, оно содержит по каждой изкоординат блок формирования напряжения,входы которых соединены с выходьми разрядных ключей, первые выходы их соединены сшиной питания, второй выход блока формирования напряжения по координате Х соединенсо средней точкой соединения разрядного и зарядного ключей по координате У, а второйвыход блока формирования напряжения по координате У - со аврелией точкой соединениязарядного и разрядного ключей по координате Х.2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок формирования напряжения содержит импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого. соединен с первым выводом первого резистора и является входом блока, второй вывод первичной обмотки соединен с вторым выводом первого резистора и с шиной нулевого потенциала, пер. выл вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого рода, катод которого соединен с анодом второго диода и одними, из выводов конденсатора и второго резистора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с другими выводами конденсатора и второго резистора, и является вто. рым выходом блока, а катод второго диода является первым выходом блока.Изобретениелительиой техн относится к автоматике и вычи быть использовано инкато ике и может отображения ядные инни формарные в устройствахжащих гаэоразрременного тока(ГИП) . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому яв. ляется устройство для индикации, содержащее зарядные и разрядные ключи по каждой иэ координат, блоки сопряжения, блок синхронизации, гаэораэрядную индикаторную панель, ис гочиик питания и соответствующие связи 4. Известны устройства для индикации, содер. жащие ГИП, информационные входы которой соединены через блоки адресации с генераторами поддерживающих напряжений, а входы ра мочного поля - с соответствующими генераторами рамочных напряжений 1.Недостатком данных устройств является низкая надежность, обусловленная нестабиль. ностью формы поддерживающих напряжений, 15Известно устройство для индикации, содержа. щее ГИП, блоки сопряжения, генератор поддерживающих напряжений, блок синхронизации, селектор и генератор компенсирующих импульсов, соответствующие связи. В устройстве про. изводится коррекция формы поддерживающего напряжения на электродах ГИП, за счет чего расширяется диапазон памяти панели 2.Однако такой метод расширения диапазона памяти не эффективен, поскольку невозможно сформировать компенсирующие импульсы, совпадающие по форме и во времени с провалами на вершине поддерживающих импульсов. Кроме того, глубина провалов изменяется в зависимости от числа горящих ячеек и, следовательно, появляется необходимость автоматически регулировать амплитуду и форму компенсирующих импульсов.Известно устройство для индикации, содержащее индикаторную панель, адресные блоки, формирователи управляющих импульсов, гене. раторы поддерживающих импульсов, блок управ ления, задающий генератор, соответствующие связи. В устройстве производится коррекция частоты импульсов поддерживающего напряже 40 ния при изменении амплитуды импульсов 3.Недостатоктого устройства заключается в слабо выраженной зависимости граничных нап ряжений диапазона памяти от частоты поддерживающего напряжения, что вызывает необходимость перестройки частоты в большом диана зоне. Однако диапазон рабочей частоты современных ГИП находится в пределах 20 - 60 кГц, а изменение частоты даже в этих узких пределах вызывает значительное изменение яркости иэображешя. 50 Недостаток известного устройства - низкаянадежность, обусловленная нестабильностьюформы поддсрживающих напряжений.Цель изобретения - повышение надежностиработы устройства путем повышения стабиль.ности формы (устранение искажений) поддерживающих напряжений,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство для инцикации, содержащее газоразрядную индикаторную панель (ГИП), последовательно соединенные по каждой иэ координатзарядный и разрядный ключи, средние точкисоединения которых связаны соответственно сгоризонтальными и вертикальными шинамиГИП, блок синхронизации, выходы которогосоединены с входами блоков согласования покоординатам Х и У, выходы которых соедине.ны с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам, входы питания которых соединены с шиной питания, содержит по каждой из координат блок формиро.вания напряжения, входы которых соединеныс выходами разрядных ключей, первые выходыих соединены с шиной питания, второй выходблока формирования напряжения по координате Х соединен со средней точкой соединенияразрядного и зарядного ключей по координатеУ, а второй выход блока формирования напряжения по координате У соединен со среднейточкой соединения зарядного и разрядного ключей по координате Х.Причем блок формирования напряжения со-,держит импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен спервым выводом первого ревистора и является входом блока, второй вывод первичнойобмотки соединен с вторым выводом первогорезистора и с шиной нулевого потенциала,первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого диода, катодкоторого соединен с анодом второго диодаи одними из выводов конденсатора и второго резистора, второй вывод вторичной обмоткиимпульсного трансформатора .соединен с другими выводами конденсатора и второго резис.тора и является вторым выходом блока, а катод второго диода является первым выходомблока.На фиг. 1 представлена структурная схемаустройства; кг фиг. 2 - временная диаграммаработы устройства,Устройство содержит газоразрядную индика.торную панель (ГИП) 1, зарядный и разряд.ный ключи 2 и 3 по координате Х, а по коор.динате У ключи 4 и 5, блоки 6 - 9 согласования по координате Х, а по координате У бло.ки 10 - 13, блок 14 синхронизации, источник15 питания,. блоки 16 и 17 формирования на.пряжения по координатам Х, У соответствеи.1059604 3но, каждый блок формирования напряжения содержит импульсный трансформатор 18, первый резистор 19, первый диод 20, второй резистор 21, конденсатор 22, вход 23, второй диод 24, вход 25 блока формирования напряжения по координате Х, а по координате У вход 26, первые выходы 27 и 28 блоков формирования напряжения по координате Х а покоординате У - выходы.29 и 30, выходы 31 - 38 блока синхронизации. 10Зарядный 2 (4) и разрядный 3 (5) ключи каждой из координат работаютпо принципу заряд - разряд эквивалентной емкости ГИП 1,Совместная работа этих ключей обеспечивает формированиеимпульсов поддерживающего напряжения длительностью, например, 1/5 Т, частотой следования 50 кГц (Т = 20 мкс), амплитудой 100+20 В, Ключи 2 - 5 могут быть выполнены, например, на транзисторах о - р - и проводимости. Блоки б - 13 согласования служат для усиления по мощности управляющих сигналов, поступающих от блока 14 синхронизации, Каждый иэ зарядных 2(4) и разрядных 3(5) ключей связан с блоком 14 синхронизации через два блока согласования, Каждый из блоков 6, 8, 10 и 12 усиливает по мощности импульсы для включения соответствующих ключей 2 - 5, Назначение каждого из блоков 7, 9, 11 и 13 - формирование сигналов, способствующих быстрому выключению соответствующих ключей 2 - 5 (после окончания действия. 30 включающих импульсов) .Блоки согласования могут быть выполнены, например, на транзисторных ключах с трансфор. маторной связью.4Блок 14 синхронизации определяет временную программу работы ключей 2 - 5. В состав блока 14 входят генератор импульсов,формирующий тактовую последовательность им. пульсов, например, частотой 1 мГц, делитель частоты, состоящий из счетчиков, с помощью 40 которых частота 1 мГц делится до 50 кГц, . распределитель и формирователь пачек импульсов, который определяет временное положение синхронизирующих импульсов, поступающих через блоки б - 13 на зарядные 2(4) и разряд. 45 ные 3(б) ключи.Устройство работает следующим образом. Импульсы управления с выходных шин 31 - 38 блока синхронизации поступают через бло ки 6-13 согласования на зарядные 2, 4 и раэ. рядные 3 и 5 ключи. Этим обеспечиваетсяпоследовательное (со сдвигом на время т = 1/5 Т), периодическое (с частотой 1 = 50 кГц) включение зарядногс 2 и разрядного 3 ключей 55 координаты Х, затем зарядного и разрядного ключей координаты У. Далее процесс повторяется. аЧерез поочередно включаемые ключи 2 и 3(4 и 5) смкостная нагрузка ГИП периодически перезаряжастся от нулевого потенциальногоуровня до напряжения источника 15 питанияи от уровня этого напряжения до нулевогоуровня. В таком режиме работы энергия, запасенная в смкостной нагрузке ГИП 1, безвозвратно рассеивается в проводах и транзисторных ключах в процессе псрсэаряда: Зат.раты мощности на псрезаряд эквивалентнойемкости ГИП можно отнести к непроизводительным, т. е, вынужденным затратам мощности,В режиме управления (поджига) и последующего свечения (горения) ячеек ГИП 1 к емкостным токам добавляется значительный импульсный разрядный ток ячеек. Прохождениеуказанных токов через ключи вызывает падение напряжения на этих элементах, что приводит к искажению (характерным провалам)в форме импульсов поддерживающего напряжения и, соответственно, к снижению диапазона памяти ГИП 1 (ухудшению надежностиустройства индикации) .Для того, чтобы запасенную в емкостнойнагрузке ГИПэнергию использовать дляуменьшения искажений импульсов поддерживающего напряжения, выходы (эмиттеры)разрядных ключей 3 и 5 подключены к шиненулевого потенциала через первичные обмот.ки импульсных трансформаторов 18, блоков16 и 17, При периодическом прохождении разрядных токов через первичные обмотки трансформаторов 18, и 18, на них появляются им.пульсы напряжений, которые через диоды 2020 заряжают соответствующие накопительныеконденсаторы. 22, 22 Таким образом, блоки16 и 17 представляют собой устройство дляпреобразования энергии, периодически накапливаемой в емкостной нагрузке ГИП 1 в энерпю двух незаэемлснных источников питающихнапряжений, подключенных к переходам кол- .лектор - змиттер зарядных ключей, Эти источники совместно с диодами 24, и 24 выполняют роль токостабилиэирующих элементов,обеспечивающих минимальный импеданс участков коллектор - змиттер зарядных ключейи соответственно отсутствие искажений на вершине импульсов поддерживающего напряжения.В результате этого форма импульсов поддер.живающего напряжения ыа электродах и непосредственно на ячейках ГИП 1 будет без искажений (фиг. 2 е), что обеспечивает максимальный диапазон памяти ГИП 1,Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в газоразрядной панели. В режимезаписи (фиг, 2 ы, б, в) специальные адресую, щие блоки (на фиг. 1 не показаны) формируют управляющие импульсы (положительной1059604 5полярности О,х по первой координате Х и от. рицательной Озу координате У) длительностью т = 1,5 Т. Результирующая амплитуда этих импульсов достаточна для возникновения газового разряда в выбранной ячейке, Образовав шиеся при этом электроны и ионы, оседая на диэлектрических слоях внутренней поверхности ГИП 1, создают стеночный потенциал 3 с (на фиг. 2 в штрихпунктирная линия),. При пе. ремене полярности результирующего напряже О ния, прикладываемого к ячейке, повторный га. эовой разряд и изменение полярности стеночного напряжения происходит при соблюдении ряда условий. Основные из них: высокая крутизна фронта импульсов поддерживающего на пряжения (тф К 0,3 мкс); высокая стабильность амплитуды этих импульсов (порядка 1%) отсутствие искажений вершин импульсов под.держивающих напряжений.Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением больших импульсных токов. Они образуются токами заряда и разряда емкости ГИП (3 с) и разрядными токами горящих ячеек ГИП Ор). Величина 3 р зависит от числа (и) горящих ячеек. При и = 100% 25 величина импульсного тока достигает 2 А. Вели. чина емкостного тока определяется емкостной нагрузкой ГИП и суммарной емкостью Ск пере ходов коллектор - эмиттер зарядных 2(4) и разрядных 3(5) ключей. При величине эквива. лентной Сэ = Ск + Сп = 5000 пФ и частоте импульсов поддерживающего напряжения 1 = 50 кГц Зс = 1 АБольшая величина импульсных токов, прохо. дящих через ключевые каскады, и конечное значение сопротивления насыщения транзистор. ных ключей приводят к появлению характерных искажений (провалов) на вершине импульсов поддерживающего напряжения, совпадающих во времени с протеканием разрядных токов горящих ячеек ГИП. Наличие емкостных токов при. водит к увеличению фронта импульсов поддерж ки, а действие разрядных токов - к появлению искажений плоской части импульсов в ви. де провала. Наличие провала эквивалентно уменьшению напряжения, приложенного к ячей. 45 ке в момент протекания основного внутреннего процесса ГИП 1, - пробоя газового промежутка и прохождения разрядных токов в ячейке.В реально работающих устройствах величи. 50 на провала достигает 5 - 10% от амплитудного эначения импульсов поддержки, что эквива.лентно 5 - 10% уменьшения питающего напря.жения. Это совершенно недопустимо особенно для ГИП с большим числом электродов и ма лыми межзлектродными расстояниями, Провал уменьшает память ГИП, что может привести к искажению изображаемой информации, само. произвольному гашению ранее зажженныхячеек на экране ГИП,Основная причина возникновения указанныхискажений - , конечное значение сопротивленияучастка коллектор - эмиттер зарядных ключей при малых значениях действующего междуколлектором и эмиттером напряжения. Процесс прохождения разрядных токов (времявозникновения провала) сдвинут относительнфронта импульсов поддерживающего напряжения на время т = 0,3 - 0,5 мкс, В этот временной отрезок напряжение, действующее между коллектором и эмиттером зарядного клю.в, близко к нулевому значению и соответственно значение внутреннего сопротивления насыщенного транзисторного ключа велико.Для достижения минимальных искаженийфронтов и вершин импульсов поддержки це- .пи заряда емкости ГИП должны иметь мини.мальные импедансы, Кроме того, элементы,работающие в этих цепях, должны обладатьбольшим быстродействием (1 раб,50 кГц)и решать задачу развязки высоковольтныхцепей от низковольтных (согласующих), Наи.более подходящими с этой точки зрения ключевыми элементами являются насыщенныетранзисторы.Для уменьшения импеданса зарядных це.пей в устройство введены блоки 16 и 17 фор.мирования напряжения, входы которых подключены к выходам разрядных ключей, а выходы - к зарядным ключам противоположныхкоординат. Эффект уменьшения импедансазарядной цепи (сопротивление учаспса коллектор - эмиттер зарядного ключа) достигаетсяэа счет включения параллельно указанномуРучастку токостабилизирующего элемента - блоков 16 и 17 выполняющих функции низковольтного источника питания с напряжениемОвых, = 10 - 12 В, При этом источник не тре.бует для своего функционирования внешних(дополнительных) источников энергии, Пери.одический подэаряд накопительных емкостей22 22, происходит при протекании разряд.ных токов через первичные обмопси трансформаторов 1818 э блоков 16 и 17,еПолярность дополнительныхисточников инаправление включения развязывающих дйодовф24, и 24 э:выбраны таким образом, что ониоткрываются только на время формированияплоской части импульса поддерживающего напряжения (открытого состояния зарядногоключа), Дополнительный эффект уменьшениясопротивления зарядной цепи создает шунтирующее действие диодов 24, и 24 э. Они оказываются включенными параллельно участкамколлектор - эмиттер зарядных транзисторовпри включенном состоянии последних.За счет подключения к зарядным ключам, выполенных на транзисторах токостабилизируюших элементов (блоков формирования напряжения) величина выбросов (провалов) на вершине импульсов поддерживающего напряжения уменьшилась с 10 до 1 В. Это позволло увеличить диапазон амплитуд импульсов поддерживающего напряжения (диапазон памяти) с 8 до 15 В, т. е. почти в два раза. Расширение диапазона памяти позволяет исполь 1059604зовать относительно низкостабильные источники питающих напряжений, т. е. упростить устройство индикации, значительно расширить тем. пературный диапазон, в котором сохраняется работоспособность устройства по сравнению с базовым объектом, Кроме того, становится воз- . можным построение схем с пониженными амплитудами управляющих импульсов, что новы. шает эксплуатационные характеристики и надежность устройства.аказ сн Л й Л Я Я 7 И Составитель А. ВоронинаРедактор И. Ковальчук Техред Т,фанта Корректор А. Ильин 47/55 Тираж 488 Подп ВНИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/