Устройство для индикации

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее газоразрядную Ш1дикато рную патоь (ГШ1), последовательно соединенные по каждой нз к|}орд1шат зарядный и разрядный ключи, средние точки соединения которых связаны .соответственно с го|Я1зонтальными и верти-jкальными шинами ТИП, блок синхронизации, выходы которого соединены с входами блоков согласования по координатам X и Y, выходы которых соединены с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам , входы питания которых соеданеиы с ши. ной питания, отличающееся тем, что, с орлью повыщения его надежности путем повьппення стабильности формы поддерживаю: щего напряжения, оно содержит по каждой из координат блок формирования напряжения, входы которых соединены с выходами разрядных ключей, первые выходы их соединены с щииой питания, второй выход блока формирования напряжения по координате X соединен со средней точкой соединения разрядного и зарядного ключей по координате Y, а второй выход блока формирования напряжения по коорДииате Y - со рредней точк(ж соединения зарядного и разрядного ключей по координате X.. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что блок формирования напряжения содержит импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен 8 S с nepBbiM выводом первого резистора и является входом блока, второй вьшод первичной (Л обмотки соединен с вторым вьтодом первого pie3HCTOpa и с погаой нулевого потенциала, первьш вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого шюда, катод которого соединен с анодом второго диода и одними , из выводов конденсатора и второго резистора , второй вывод вторичной обмоткн трансСП форматора соединен с другими выводами консо денсатора и второго резистора и является втоО5 рым выходом блока, а катод второго диода является первым выходом блока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Зсв G 09 G 3/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3392445/18 — 24 (22) 16.02.82 (46) 07,12.83. Бюл. Р 45 (72) Б. Н, Калугин, Н. П. Козловский и П. Н. Телень (53) 681.327 (088.8) (56) 1. Патент США У 3843905кл. 315 — 169Т, опублик. 1974.

2. Авторское свидетельство СССРЙ 537363, кл. G 09 G 3/28, 1975.

3. Патент США N 4017762, кл. 315 — 169 Т, опублик. 1977.

4. Патент ФРГ Р 2260368, кл. G 09 F 9 32, опублик. 1975 (прототип) . (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДИКАЦИИ, содержащее газоразрядную индикато1шую панель (ГИП), последовательно соединенные по каждой из координат зарядный и разрядный ключи, средние точки соединения которых свяикы соответственно с горизонтальными и верти-;. кальными шинами ГИП, блок синхронизации, выходы которого соединены с входами блоков согласования по координатам Х и У, выходы которых соединены с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам, входы питания которых соединены с ши ной питания, о т л и ч а ю щ e e c я тем, что, с целью повышения его надежности путем повышения стабильности формы поддерживаю„„SU„„1059604 A щего напряжения, оно содержит по каждой из координат блок формирования напряжения, входы которых соединены с выходьми разрядных ключей, первые выходы их соединены с шиной питания, второй выход блока формирования напряжения по координате Х соединен со средней точкой соединения разрядного и зарядного ключей по координате У, а второй выход блока формирования напряжения по координате Y — со рредней точкой соединения зарядного 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, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого диода, катод кото- Я рого соединен с анодом второго диода и одними. из выводов конденсатора и второго резис- а тора, второй вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с другими выводами конденсатора и второго резистора, и является вторым выходом блока, а катод второго диода является первым выходом блока. CO ьР

1059604

Изобретение лительиой техн относится к автоматике и вычи быть использовано ин като ике и может отображения ядные инди форма рные в устройствах жащих гаэораэр ременного тока (ГИП) .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для индикации, содержащее зарядные и разрядные ключи по каждой иэ координат, блоки сопряжения, блок синхронизации, газоразрядную индикаторную панель, ис гочиик питания и соответствующие связи (4).

Известны устройства для индикации, содержащие ГИП, информационные входы которой соединены через блоки адресации с генераторами поддерживающих напряжений, а входы ра- 10 мочного поля — с соответствующими генераторами рамочных напряжений (1).

Недостатком данных устройств является низкая надежность, обусловленная нестабильностьн формы поддерживающих HanpR>KeHHH. 15

Известно устройство для индикации, содержащее ГИП, блоки сопряжения, генератор поддерживающих напряжений, блок синхронизации, селектор и генератор компенсирующих импульсов, соответствующие связи. В устройстве производится 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, следователь- 3 но, появляется необходимость автоматически регулировать амплитуду и форму компенсирующих импульсов.

Известно устройство для индикации, содержащее индикаторную панель, адресные блоки, формирователи управляющих импульсов, генераторы поддерживающих импульсов, блок управ ления, задающий генератор, соответствующие связи. В устройстве производится коррекция частоты импульсов поддерживающего напряже40 ния при изменении амплитуды импульсов (3).

Недостаток»того устройства заключается в слабо выраженной зависимости граничных нап ряжений диапазона памяти от частоты поддерживающего напряжения, что вызывает необходимость перестройки частоты в большом диана- 45 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 изображеш я. 50

Недостаток известного устройства — низкая надежность, обусловленная нестабильностью формы поддерживающих напряжений.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства путем повышения стабильности формы (устранение искажений) поддерживающих напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для инцикации, содержащее газораз. рядную индикаторную панель (ГИП), последовательно соединенные по каждой иэ координат зарядный и разрядный ключи, средние точки соединения которых связаны соответственно с горизонтальными и вертикальными шинами

ГИП, блок синхронизации, выходы которого соединены с входами блоков согласования по координатам Х и У, выходы которых соединены с тактовыми входами зарядных и разрядных ключей по обеим координатам, входы питания которых соединены с шиной питания, содержит по каждой из координат блок формирования напряжения, входы которых соединены с выходами разрядных ключей, первые выходы их соединены с шиной питания, второй выход блока формирования напряжения по координате Х соединен со средней точкой соединения разрядного и зарядного ключей по координате

У, а второй выход блока формирования напряжения по координате У соединен со средней точкой соединения зарядного и разрядного клю чей по координате Х.

Причем блок формирования напряжения со-. держит импульсный трансформатор, первый вывод первичной обмотки которого соединен с первым выводом первого ревистора и является входом блока, второй вывод первичной обмотки соединен с вторым выводом первого резистора и с шиной нулевого потенциала, первый вывод вторичной обмотки трансформатора соединен с анодом первого диода, катод которого соединен с анодом второго диода и одними из выводов конденсатора и второго резистора, второй вывод вторичной обмотки импульсного трансформатора .соединен с другими выводами конденсатора и второго резистора и является вторым выходом блока, а катод второго диода является первым выходом блока.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; кг фиг. 2 — временная диаграмма работы устройства, Устройство содержит газоразрядную индикаторную панель (ГИП) 1, зарядный и разрядный ключи 2 и 3 по координате Х, а по координате Y ключи 4 и 5, блоки 6 — 9 согласования по координате Х, а по координате Y блоки 10 — 13, блок 14 синхронизации, источник

15 питания,. блоки 16 и 17 формирования напряжения по координатам Х, Y соответствеи1059604

3 но, 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 Y вход 26, первые выходы 27 и 28 блоков формирования напряжения по координате Х а по координате

Y — выходы.29 и 30, выходы 31 — 38 блока синхронизации. 10

Зарядный 2 (4) и разрядный 3 (5) ключи каждой из координат работают по принципу заряд — разряд эквивалентной емкости ГИП 1.

Совместная работа этих ключей обеспечивает формирование импульсов 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 и — р — и проводимости. Блоки 6 — 13 согласования служат для усиления по мощности управляющих сигналов, поступающих от блока 14 синхронизации. Каждый из 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.

Блок 14 синхронизации определяет временную программу работы ключей 2 — 5. В состав блока 14 входят генератор импульсов,формирующий тактовую последовательность импульсов, 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 6 — 13 на зарядные 2(4) и разрядные 3(6) ключи.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы управления с выходных шин 31—

38 блока синхронизации поступают через бло- 50 ки 6 — 13 согласования на зарядные 2, 4 и разрядные 3 и 5 ключи. Этим обеспечивается последовательное (со сдвигом на время t =

1/5 Т), периодическое (с частотой f = 50кГц) включение зарядногс 2 и разрядного 3 ключей 55 координаты Х, затем зарядного и разрядного ключей координаты Y. Далее процесс повторяется. 4

Через поочередно включаемые ключи 2 и 3 (4 и 5) емкостная нагрузка ГИП периодически ерезаряжается от нулевого поте щиального уровня до напряжения источника 15 питания и от уровня этого напряжения до нулевого уровня. В таком режиме работы энергия, запасенная в сМКосТНоН нагрузке ГИП 1, безвозвратно рассеивается в проводах и транзисторных ключах в процессе переэаряда: Затраты мощности на перезаряд эквивалентной емкости ГИП можно отнести к непроизводительным, т. е. вынужденным затратам мощности.

В режиме управления (поджига) и последую. щего свечения (горения) ячеек ГИП l к емкостным токам добавляется значительный импульсный разрядный ток ячеек. Прохождение указанных 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 l (ухудшению надежности устройства индикации) .

Для того, чтобы запасенную в емкостной нагрузке ГИП вЂ” 1 энергию использовать для уменьшения искажений импульсов поддерживающего напряжения, выходы (эмиттеры) разрядных ключей 3 и 5 подключены к шине нулевого потенциала через первичные обмотки импульсных трансформаторов 18, блоков

16 и 17, При периодическом прохождении разрядных токов через первичные обмотки трансформаторов 18, и 18> на них появляются импульсы напряжений, которые через диоды 20,, 20 заряжают соответствующие накопительные конденсаторы. 22„22 .. Таким образом, блоки

16 и 17 представляют собой устройство для преобразования энергии, периодически накапливаемой в емкостной нагрузке ГИП 1 в энерп ю двух незаземленных источников питающих напряжений, подключенных к переходам кол- . лектор — эмиттер зарядных ключей, Эти источники совместно с диодами 241 и 24 выполняют роль токостабилизирующих элементов, обеспечивающих минимальный импеданс участков коллектор — эмиттер зарядных ключей и соответственно отсутствие искажений на вершине импульсов поддерживающего напряжения.

В результате этого форма импульсов поддерживающего напряжения ыа электродах и непосредственно на ячейках ГИП 1 будет без искажений (фиг. 2е), что обеспечивает максимальный диапазон памяти ГИП 1.

Рассмотрим более подробно процессы, происходящие в газоразрядной панели. В режиме записи (фиг, 2а, б, в) специальные адресую, щие блоки (на фиг. 1 не показаны) формируют управляющие импульсы (положительной

1059604

5 полярности О,х по первой координате Х и отрицательной UqY координате Y) длительностью

t = 1,5 Т. Результирующая амплитуда этих импульсов достаточна для возникновения газового разряда в выбранной ячейке, Образовавшиеся при этом электроны и ионы, оседая на диэлектрических слоях внутренней поверх1

HocTN ГИП 1, co3g3loT стеночный потенциал 3с (на фиг. 2в штрихпунктирная линия),. При перемене полярности результирующего напряже- 10 ния, прикладываемого к ячейке, повторный газовой разряд и изменение полярности стеночного напряжения происходит при соблюдении ряда условий. Основные из них: высокая крутизна фронта импульсов поддерживающего на- 15 пряжения (тф C 0,3 мкс); высокая стабильность амплитуды этих импульсов (порядка 1%) отсутствие искажений вершин импульсов поддерживающих напряжений.

Физические процессы, происходящие в ГИП, связаны с прохождением больших импульсных токов. Они образуются токами заряда и разряда емкости ГИП (3с) и разрядными токами горящих ячеек ГИП g>). Величина 3р зависит от числа (п) горящих ячеек. При n = 100% величина импульсного тока достигает 2А. Величина 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- 30 лентной Сэ = CK + Сп = 5000 пФ и частоте импульсов поддерживающего напряжения f =

50 кГц Зс = 1 А

Большая величина импульсных токов, проходящих через ключевые каскады, и конечное значение сопротивления насыщения транзисторных 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 приводит к увеличению фронта импульсов поддерж ки, а действие разрядных токов — к появлению искажений плоской части импульсов в виде 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 величина провала достигает 5 — 10% от амплитудного значения импульсов поддержки, что эквивалентно 5 — 10% уменьшения питающего напряжения. Это совершенно недопустимо особенно для ГИП с большим числом электродов и ма- 55 лыми межзлектродными расстояниями. Провал уменьшает память ГИП, что может привести к искажению изображаемой информации, самопроизвольному гашению ранее зажженных ячеек на экране ГИП, Основная причина возникновения указанных искажений —. конечное значение сопротивления участка коллектор — эмиттер зарядных ключей при малых значениях действующего между коллектором и эмиттером напряжения. Процесс прохождения разрядных токов (время возникновения провала) сдвинут относительн фронта импульсов поддерживающего напряже ния на время t = 0,3 — 0,5 мкс, В этот временной отрезок напряжение, действующее меж. ду коллектором и эмиттером зарядного клю. чь, близко к нулевому значению и соответственно значение внутреннего сопротивления насыщенного транзисторного ключа велико.

Для достижения минимальных искажений фронтов и вершин импульсов поддержки це- . пи заряда емкости ГИП должны иметь минимальные импедансы. Кроме того, элементы, работающие в этих цепях, должны обладать большим быстродействием (f 6, 50 кГц) и решать задачу развязки высоковольтных цепей от низковольтных (согласующих). Наиболее подходящими с этой точки зрения ключевыми элементами являются насыщенные транзисторы.

Для уменьшения импеданса зарядных цепей в устройство введены блоки 16 и 17 формирования напряжения, входы которых подклю чены к выходам разрядных ключей, а выходы — к зарядным ключам противоположных координат. Эффект уменьшения импеданса зарядной цепи (сопротивление учаспса коллектор — эмиттер зарядного ключа) достигается эа счет включения параллельно указанному

Р участку токостабилизирующего элемента — бло ков 16 и 17 выполняющих функции низковольтного источника питания с напряжением

0вых. = 10 — 12 В. При этом источник не требует для своего функционирования внешних (дополнительных) источников энергии. Периодический подэаряд накопительных емкостей

22>, 22> происходит при протекании разрядных токов через первичные обмопси трансформаторов 18>, 18> блоков 16 и 17. е

Полярность дополнительных источников и т направление: включения развязывающих дйодов

24 и 24э .выбраны таким образом, что они открываются только на время формирования плоской части импульса подцерживающего напряжения (открытого состояния зарядного ключа), Дополнительный эффект уменьшения сопротивления зарядной цепи создает шунтирующее действие диодов 24 и 24>. Они оказываются включенными параллельно участкам коллектор — эмиттер зарядных транзисторов при 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 позвол ло увеличить диапазон амплитуд импульсов поддерживающего напряжения (диапазон памяти) с 8 до 15 В, т. е. почти в два раза. Расширение диапазона памяти позволяет исполь1059604 зовать относительно низкостабильные источники питающих напряжений, т. е. упростить устройство индикации, значительно расширить температурный диапазон, в котором сохраняется работоспособность устройства по сравнению с базовым объектом. Кроме того, становится воз- . можным построение схем с пониженными амплитудами управляющих импульсов, что повышает эксплуатационные характеристики и надежность устройства.

1059604

I7p

Р ад

Составитель А. Воронина

Редактор И. Ковальчук Техред Т.Фанта 1(орректор А. Ильин

Заказ 9847/55 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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