Устройство для индикации

(51) О 09 28 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ первой группы соедине ры с их коллекторами, ления по координате У ления по координате на транзисторах,. эмитт ления по координате Х ны через резистодва ключа управ- и ключ управвыполненные ер ключа управсоединен с. пер напряжений им выходом источника го ключа управления У, коллектор которого екторами транзисторов а коллектор второго нате У соединен с анощих диодов блока вынате У, базы транзисэмиттером .первопо координатесоединен с коллпервой группы,ключа по коордидами развязываюборки по коордиторов всех клюветствующими в еи соединены иодами блока чающеесоотравя тем,ния, о т л ка управлениуправления пнен с вторымяжения. эмитте выходов бло коор- ыходо второго ключа динате У соед источника нап ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1. Патент США Р 3840778,кл, 315-169, опублик, 1974.2. Авторское свидетельство СССРУ 858076, кл. О 09 0 3/28, 1979(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ,содержащее блок управления, соединенный с источником напряжений, блокивыборки по координатам Х и У , ко -торые содержат транзисторы первой ивторой групп, развязывающие и ограничительные диоды и резисторы, эмиттеры транзисторов первой группы соединены с соответствующими шинами газоразрядной индикаторной панели, с катодами развязывающих и анодами ограничительных диодов, кагоды которыхсоединены с базами транзисторов первой группы и коллекторами транзисторов второй группы; базы которых соединены с группой выходов блока управления, а эмиттеры - с шиной ну-т;левого потенциала, базы транзисторов что, с целью повышения надежностиустройства, введен второй ключ управления по координате Х , выполненый на транзисторе, эмиттер которосоединен с вторым выходом источникнапряжений, коллектор - с анодамиразвязывающих диодов блока выборкипо координате Х, а база - с однимИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предНаэначено дляотображения информациина гаэораэрядных индикаторных панелях переменного тока (ГИП 1.Известно устройство, содержащееГИП, источник напряжения записи-стирания, генератор напряжения поддержания разряда, блок управления, реэисторно-диодные цепи выборки отдельных электродов ГИП и транзисторныеключи 11.Недостатком известного устройства является наличие транзисторов,управляющих резисторно-диодными цепями, последовательное включение этихцепей и транзисторов. с генераторомнапряжения поддержания разряда,обуславливающее необходимость гальванической развязки этих цепей сблоком управления, большая мощность,рассеиваемая в резисторах, искажения формы импульсов стирания резистивными элементами цепей выборки иемкостными элементами ГИП, что ограничивает зону динамического управления ГИП,Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для индикациисодержащее ГИП, блок управления,ЗОисточник напряжений, ключи управления соответствующих координат, дополнительный ключ, блоки выборки пообеим координатам, состоящие изтранзисторов, ограничительных и развязывающих диодов и резисторов, соответствующие связи 23,Недостатком устройства являетсяиспользование сосредоточенного гене -ратора поддерживавзцих импульсов исвязанная с этим необходимость вбольшом числе развязывающих диодов,, подключенных к шинам ГИП, что приводит к искажениям форка поддерживающих и управляющих импульсов иуменьшает надежность управления ГИПи соответственно надежность устройства индикации в целом.Цель изобретения - повышение надежности устройства за счет уменьшения длительности фронтов поддержи Овающих и управляющих импульсов.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство индикации,содержащее блок управления, соединенный с источником напряжений, блоки выборки по координатам М и У, которые содержат транзисторы первой ивторой групп, развязывающие и ограничительные диоды и резисторы, эмиттеры транзисторов.первой группы соединены с соответствующими шинамигазоразрядной индикаторной панели,б катодами развязывающих и анодамиограничительных диодов, катоды которых соединены с базами транзисторов первой группы и коллекторамитранзисторов второй группы, базы которых соединены с группой выходовблока управления, а эмиттеры - с ши -ной нулевого потенциала, базы транзисторов первой группы соединены через резисторы с их коллекторами, дваключа управления по координате У иключ управления по координате Х, выполненные на транзисторах, эмиттерключа управления по координате Х соединен с первым выходом источника напряжений и эмиттером первого ключауправления по координате У, коллекторкоторого соединен с коллекторамитранзисторов первой группы, а коллектор второго ключа по координате Усоединен с анодами развязывающих диодов блока выборки по координатебазы транзисторов всех ключей соединены с соответствующими выходамиблока управления, введен второй ключуправления по координате Х, выполненный на транзисторе, эмиттер которого соединен с вторым выходом источника напряжений, коллектор - санодами развязывающих диодов блокавыборки по координате Х,а база - с однимиз выходов блока управления,эмиттервторого ключа управления по координатесоединен с вторым выходом источника напряжений,На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 функциональная 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 У соответственно, вторые ключи управления 6 и 7 координат исоответственно, транзисторы 8 и 9 блоков выборки, резисторы 1 О, 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 3.3 1137На 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 - входноенапряжение ключа 5 в режиме стирания; 27 - входное напряжение ключа 1 О6 в режиме поддержки, стирания,28 -входное напряжение ключа 6 в режимезаписи; 29 - входное напряжение ключа 4 в режиме поддержки; 30 - входноенапряжение ключа 4 в режиме запись,стирание; 31 - выходное напряжениеблоков выборки координаты Х в релжме поддержки; . 32"- выходное напряже ние блоков . выборки координаты У врежиме поддержки;33 - разностноенапряжение координат(Х-У) в режимеподдержки; 34 - напряжение на выбранных электродах координаты Х в режиме записи;35 - напряжение на невыбранных электродах координаты Х дв режиме записи; 36 - напряжение навыбранньж электродах координатыв режиме записи; 37 - напряжениена невыбранных электродах координатыв режиме записи; 38 - разностноенапряжение координаты (Х-У) выбранных электродов в режиме записи;39 - напряжение на выбранных электродах координаты Х в режиме стирания 40 - напряжение на .невыбранныхЭ35электродах координаты Х в режиме стирания; 41 - напряжение на выбранных электродах координаты Ч в режиместирания; 42 - напряжение на невыбранных электродах координаты Ч в режиме стирания; 43 - разностное напряжение координат (Х) выбранныхэлектродов в режиме стирания,Газоразрядная индикаторная панель1 переменного тока представляет собой 4плоское матричное устройство индика.ции с системой ортогональных электродов.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 1Блок 2 управления. определяет временную программу работы блоков вы 507 4борки, 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, 8 Е 1 в режиме записи; или выходное напряжение Стабилизатора 16, равное 0,8 Е 1 в режиме стирания,Ключи 4-7 являются быстродействующими ключами, выполненными, например, 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 1.(фиг. 3, поз. 22, 23) одновременно включаются ключи 5 и 7 и эквивалентная емкость ячеек ГИ1 заряжается до выходного уровня источника 3: ключи 8 в интервале- находятся в выключенном состоянии. В этом режиме напряжение на выходах 20 и 21 источника 3 равно паспортному значению поддерживающего нагряжения ГИП00 В ).При этом ключ 7 включается на короткое время =1 - =0,6 мкс, а ключ 5 находится во включенном сос-. тоянии в течение временного отрезка 1-.1 =5 мкс.При включении ключей 8 (в момент времени 1 ) транзисторы 9 автомати 5чески закрываются, и эквивалентная емкость ячеек ГИП 1 разряжается че рез открытые ключи 8 до нулевого уровня (ключи 8 остаются во,включенном состоянии в интервале С) При повторении этого процесса с частотой 50 кГц на всех шинах ГИП 1 формируются прямоугольные импульсыподдерживающего напряжения длительностью С -С - (5 мкс), амплитудойАналогичным образом с помощьюключей 4 и 6 и соответствующих . 5блоков выборки Формируются импульсы поддерживающего напряжения наэлектродах координаты У ( Фиг, 3,поз. 32). Импульсы поддержки координат )( исдвинуты на М . Амплитуда 10этих импульсов выбирается недостаточной для вызывания разряда в ячейкахГИП 1, но достаточной для поддержания разряда в предварительно ионизированных подожженных ячейках ГИП. 15Временные и Фазовые соотношения синхронизирующихимпульсов, используемых для Формирования поддерживающихимпульсов, задаются блоком 2 управления, 26В режиме записи напряжение на выходе 20 источника 3 напряжений в интервале С -С устанавливается рав 1.ным Е 1=100 ю в интервалеФ5 а напряжение повышается до значения 25 Е 2=1,8 Е 1. Блок 2 управления в интерВале Су -С 6 приВодит В проВОдящеесостояние все транзисторы 8, кромевыбранного по координате ) и одинвыбранный по координате (фиг. 3, ЗОпоз. 34-37). При этом,все транзисторы 9, кроме одного, выбранного покоординате У, находятся в проводящемсостоянии и на всех невыбранных элек"тродах координаты в интервале-Са высокий потенциал (Е 1) невыб 5 6ранных электродов координаты У частично компенсирует повышенный 1,8 Е 1) 40 потенциал выбранного электрода координаты )(, препятствуя этим поджигу ячеек ГИП, находящихся на пересечении выбранного электрода ГИП координаты 1 и невыбранных электродов координаты .Таким образом, наличие импульса поджига, т.е. высокого потенциала (1,8 Е 1=180 В), в интервале С -С а на выбранном электроде координаты Х и нулевого потенциала на выбранном электроде координаты У в этом же интервале приводит к поджигу только одной ячейки,.находящейся на пересечении выбранных электродов. 55Процесс 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 Уст =(Ов 7-Ов 9)Е 1В режиме стирания напряжение на выходе 20 источника 3 питающих напряжений устанавливается равным (О,7- 0,9)Е 1. Блок 2 управления приводит в проводящее состояние все транзисторы 8 (кроме выбранного) по координате Х и один выбранный ключ 8 по координате У . При этом все транзисторы 9кроме одного выбранного ) по ко : ординате 1 в интервале 1,-С,находятся в проводящем состоянии и на всех невыбранных электродах координаты в интервале С -С (фиг. 3, поз. 409 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 Х 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 К и У, Высокий потецциал невыбранных электродов координаты Ч в интервале С-Скомпенсирует высокий потенциал выбранного электрода координаты 1, препятствуя гашению ячеек ГИП, находящихся на пересечении выбранного электрода координаты Х и невыбранных электродов координаты Т .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 ключевые 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. Формиро45В схеме прототипа (базового объекта) указанный недостаток усугубляется наличием сосредоточенного. генератора поддерживающих импульсов и связанной с ним второй группы развязывающих диодов. 50 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. вание среза импульса управления, может быть выбран достаточно большим, так как базовая цепь подключается к низковольтному (обычно пятивольтовому ) источнику питающего напряжения. 5 При допустимых для интегральной технологии затратах мощности длительность среза импульсов управления может быть получена порядка 0,3- 0,4 мкс, 1 ОБазовый ток транзистора 9 ограничен величиной резистора 10. Для получения требуемой для надежного управленйя ГИП длительности фронта импульса (140,3 мкс), величину резис тора 10 (с учетом реальной емкости нагрузки )необходимо выбирать не более 20 кОм. При этом суммарные потери мощности на резисторах 10 исключают возможность интегрального ро исполнения блоков выборки.Для получения допустимых для интегрального исполнения значений мощности, рассеиваемой ключами 9 и резисторами 1 О, величину последних 25 выбирают не менее 50 кОм.Длительность фронта импульсов управления при этом превышает 1 мкс. Например, в отечественном твердотельном блоке выборки К 1109 КН бКО. 348. 3 О .635 ТУ из-за большой величины резистора О длительность фронта импульса управления 1 3 1,4 мкс; время задержки Г , 1 мкс.Рассеиваемая блоками выборки мощ 35 ность понижена до приемлемой для интегральной технологии величины за счет ухудшения параметров (увеличения фронта и времени задержки ) импульсов управленияБольшая 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 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 функциональное назначениепервого ключа 6 координаты Х . 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, определяемый лишь разбросом величин емкостей элемен-. тарных ячеек (ГИП ).Ключи 6 и 7 могут быть выполнены на сильноточных, высокочастотных транзисторах, обеспечивающих формирование фронтов импульсов управления С 0,2 мкс и временную .задержку начала импульса 1 6 0,1 мкс. Поскольку время работы (время включенного состояния) этих транзисторов мало й=(0,5-0,6) мкс=/40 Т,они рассеивают незначительную мощность и не ухудшают весогабаритных характеристик устройства индикации в целом,Большая величина 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 Сявляются икажения плоской ИВчасти выходных импульсов блоков выборки.Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением боль113750 у 10 9ших импульсов токов. Они образуются токами заряда ( разряда) эквивалентной емкости (С) и разрядными токами горящих ячеекБольшая величина этих токов при конечном значе 5 нии сопротивления ключей и индуктивности подводящих проводников приводит к характерным искажениям формы выходных импульсов: "провалом на их вершине. Наличие "провала" эквивалентно уменьшениюнапряжения, приложенного к ячейке в момент.протекания основного внутреннего процесса ГИП-пробоя газового промежутка и протекания разрядных токов ячей5 ки, При большой величине эквивалентной емкости величина фронта импульса поддержки возрастает до 0,4-0,5 мкс, а величина "провала" достигает 5-107 от амплитудного значения им 20 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 (корректирующих 1ЭО 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. ОПроведенный 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 ): следует отнести большой диапазон памяти, широкий диапазон управляемости ГИП, обусловленные малыми искажениямивыходных импульсов блоков выборки; хорошее использованиеблоков 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 повышает надежность устройства индикации.1137507 1 2 ЯФ 5 Ь 7 8 31 ЬИ ЮОЖФ ФУ 761 УЖЗЖ 252 Ф ЗРМЮЮЛЛЮ йкои гчЮер Е 1=10 Л ЬинКорректор О. Тигор Редактор Н. Кивт писное Заказ 10530/38 ВНИИПИ Госуд по делам 113035, Моск