устройство для отображения информации на газоразрядной индикаторной панели

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ ПАНЕЛИ, содержащее три группы нагрузочных элементов на резисторах, накопительные элементы на конденсаторах, две группы ограничительных элементов на диодах, блок развертки, блок синхронизации, коммутатор, выходы блока развертки подключены к горизонтальным шинам газоразрядной индикаторной панели, вертикальные шины которой подключены к одним выводам резисторов первой группы, другие выводы которых соединены с одними выводами конденсаторов и с анодами диодов первой группы, другие выводы которых соединены с катодами диодов второй группы, аноды которых подключены к одним выводам резисторов второй группы, блок ввода информации, информационные входы которого являются информационными входами устройства, а выходы блока ввода информации соединены с управляющими входами ключей, информационные входы которых соединены с шиной нулевого потенциала, выходы блока синхронизации подключены к тактовым входам блока резвертки, блока ввода информации и коммутатора, а вход является тактовым входом устройства, отличающееся тем, что информационный вход коммутатора подключен к шине питания, а выход соединен с другими выводами резисторов второй группы, выходы ключей соединены с одними выводами резисторов третьей группы, другие выводы которых соединены с катодами диодов второй группы, катоды диодов первой группы соединены с шиной нулевого потенциала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам индикации и предназначено для построения устройств отображения информации на газоразрядных матричных индикаторах.

Известны устройства отображения информации, содержащие газоразрядный матричный индикатор, коммутаторы шин, блоки развертки и ввода информации, синхронизатор.

Формирование изображений в этих устройствах осуществляется при последовательном периодическом подключении шин одной группы и синхронном возбуждении необходимых шин второй группы. Для воспроизведения изображений с высокой надежностью возбуждение элементов отображения газоразрядного матричного индикатора в таких устройствах осуществляется сигналами с амплитудой, существенно превышающей напряжение возникновения разряда. Так как зажигание элементов отображения и поддержание в них разряда осуществляется от одного и того же источника напряжения, то при высокой вероятности зажигания элементов устройства отображения потребляют значительную мощность, которая рассеивается на резисторах, что является недостатком устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, содержащее блок развертки, выходы которого подключены к горизонтальным шинам газоразрядного матричного индикатора, его вертикальные шины подключены через первые резисторы к анодам первых диодов и первым выводам конденсаторов, вторые выводы которых соединены с катодами вторых диодов, аноды которых подключены к первым выводам вторых резисторов, блок ввода информации, выходы которого соединены с управляющими входами ключевых элементов коммутации вертикальных шин, информационные входы которых соединены с общей шиной, синхронизатор, выходы которого подключены ко входам блоков развертки, ввода информации и коммутатора, третьи резисторы, информационные входы блока ввода и вход синхронизатора являются входами устройства.

Для обеспечения требуемой надежности воспроизведения изображения в устройстве в момент подключения определенных (либо всех) горизонтальных шин на все элементы отображения, относящиеся к этой шине, подается дополнительное напряжение от источника, выполненного на основе конденсатора. При этом на индикаторном поле воспроизводятся горизонтальные линии (подсвечивается все поле), что существенно снижает качество изображения, а в некоторых случаях, например, при воспроизведении телевизионных изображений, неприемлемо. Для того, чтобы обеспечить надежное зажигание от дополнительного напряжения лишь элементов, участвующих в синтезе изображения, необходимо устройство дополнить ключевыми элементами. Очевидно, что число таких ключевых элементов должно быть равно числу вертикальных шин и, следовательно, устройство в этом случае будет достаточно сложным. Кроме того, в устройстве отображения ток вспомогательного разряда, а следовательно, и фоновая яркость зависят от емкости конденсатора. Так как обычные (не специальные) конденсаторы имеют значительные отклонения от номинальной емкости и последняя существенно зависит от температуры, то значительно отличаются и токи, протекающие через элементы отображения, т.е. и фоновая яркость.

Таким образом недостатком устройства является недостаточное качество воспроизводимых изображений.

Изобретение решает задачу повышения качества воспроизводимых изображений путем возбуждения элементов отображения от двух последовательно соединенных источников, один из которых выполнен на основе конденсатора, заряжаемого от основного источника, и поддержания разряда лишь от основного источника.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве отображения информации, содержащем блок развертки, выходы которого подключены к горизонтальным шинам матричного индикатора, его вертикальные шины подключены через первые резисторы к анодам первых диодов и первым выводам конденсаторов, вторые выводы которых соединены с катодами вторых диодов, аноды которых подключены к первым выводам вторых резисторов, блок ввода информации, выходы которого соединены с управляющими входами ключевых элементов коммутации вертикальных шин, информационные входы которых соединены с общей шиной, синхронизатор, выходы которого подключены ко входам блока развертки, ввода информации и коммутатора, третьи резисторы, информационный вход коммутатора соединен с шиной питания, а выход - со вторыми выводами вторых резисторов, выходы ключевых элементов коммутации вертикальных шин через третьи резисторы соединены с катодами вторых диодов, катоды первых диодов соединены с общей шиной.

Сопоставление известных и предлагаемого устройств отображения показывает, что соединение элементов устройства рассмотренным способом неизвестно. Схема предлагаемого устройства не является очевидной из известного уровня техники и не может быть построена путем преобразования аналогов по известным правилам. При этом в предлагаемом устройстве используются известные узлы и элементы и рассматриваемая совокупность элементов и узлов обеспечивает воспроизведение изображений более высокого качества. Таким образом, устройство является новым, имеет изобретательский уровень и практически применимо.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства; на фиг.3 - возможные варианты реализации синхронизатора, блоков развертки и ввода информации.

Устройство отображения информации содержит газоразрядную индикаторную панель (ГИП) 1, горизонтальные шины которого подключены к выходам блока 2 развертки. Его вертикальные шины через последовательно соединенные первые резисторы 3 и первые диоды 4 соединены с общей шиной. Общие точки резисторов 3 и диодов 4 соединены с одними выводами конденсаторов 5. Другие выводы конденсаторов 5 через вторые диоды 6 и вторые резисторы 7 соединены с выходом коммутатора 8 и через третьи резисторы 9 и ключи 10 коммутации вертикальных шин с общей шиной. Управляющие входы ключевых элементов 10 соединены с выходами блока 11 ввода информации. Временной режим работы узлов устройства определяется синхронизатором 12. Коммутатор 8 имеет информационный вход 13 (источник Е1), блок 11 ввода информации имеет информационные входы 14, а синхронизатор 12 имеет вход 15.

Блок 2 развертки содержит (фиг.3) счетчик 2-1, дешифратор 2-2 и ключевые элементы 2-3. Синхронизатор 12 содержит последовательно соединенные одновибраторы 12-1 и 12-2. Блок 11 ввода информации выполнен в виде регистра 11-1.

Устройство отображения информации работает следующим образом. Цикл формирования очередного фрагмента изображения начинается при поступлении очередного импульса на синхронизатор 12, который сопровождает информационный код (фиг.2, а,б). При этом информационный код записывается в блок 11 ввода информации, отключается предыдущая строка (фиг.2,в). Одновременно включается коммутатор 8, который по цепям источник напряжения Е1 - 13, резисторы 7, диоды 6, конденсаторы 5, диоды 4, общая шина обеспечивает заряд (дозаряд) конденсаторов 5 до напряжения, близкого к Е1 (фиг.2,д). В момент времени t₂ коммутатор 8 выключается и формируется напряжение возбуждения элементов отображения ГИП 1. Для этого в соответствии с информационным кодом блоком 11 ввода информации по сигналу синхронизатора 12 замыкаются необходимые ключевые элементы 10 коммутации вертикальных шин (2,е,ж). Диоды 4, соответствующие выбранным шинам, закрываются и через резисторы 9 и 3 на выбранных шинах индикатора 1 устанавливается напряжение, близкое к хранящемуся на конденсаторах 5, т.е. Е1. В момент времени t₃ управляющие сигналы от входов ключевых элементов 10 отключаются, но из-за значительной концентрации носителей при отсутствии тока через ключевые элементы 10 они остаются в открытом состоянии и на вертикальных шинах ГИП 1 сохраняется напряжение -Е1.

В момент времени t₄ блоком 2 развертки на очередной горизонтальной шине формируется сигнал с амплитудой большей, чем напряжение горения, но меньшей, чем напряжение возникновения разряда (фиг.2,г). Очевидно, элементы отображения, относящиеся к очередной строке и выбранным столбцам, оказываются под воздействием суммарного напряжения, которое больше, чем напряжение возникновения разряда, и поэтому через время задержки (t₅) они зажигаются (фиг. 2, ж). По цепям выход блока 2 развертки, зажженные элементы отображения ГИП 1, резисторы 3, конденсаторы 5, резисторы 9, ключевые элементы 10 протекают токи возникновения разряда, которые при отсутствии управляющих сигналов на входах ключей 10 вызывают их запирание (увеличение сопротивления). При этом напряжение в точках "а" (фиг.1) уменьшается, диоды 4 открываются и дальнейшее поддержание разряда в элементах отображения осуществляется по цепям: выход блока 2 развертки, резисторы 3, диоды 4.

С приходом очередных сигналов на вход устройства выходной сигнал блока 2 развертки уменьшается до нуля (фиг.2в,г), горящие элементы отображения ГИП 1, относящиеся к текущей строке, гаснут и генерируются сигналы для формирования следующего фрагмента изображения. Таким образом, в предлагаемом устройстве возбуждение элементов отображения осуществляется напряжением, превышающим напряжение возникновения разряда. После зажигания элементов отображения под воздействием тока разряда сопротивление ключей 10, через которые осуществлялось зажигание, увеличивается ("само") и поддержание разряда в элементах отображения осуществляется от источника, имеющего существенно меньшее напряжение. Очевидно, в предлагаемом устройстве изображения формируются надежно без воспроизведения сетки и/или фоновой засветки индикатора, т.е. имеют высокое качество.

Для предотвращения возможных разряда от элементов отображения одной строки к элементам отображения другой строки при задержке выключения ключей 10 блока 2 развертки между выходными сигналами блока 2 развертки целесообразно установить паузу (фиг.2, t₁-t₄). Отметим, что задержка среза выходных сигналов блока 2 развертки не повлияет на работу схемы. Более того, восстановление напряжения на конденсаторах 5 можно осуществлять и до отключения текущей строки, например, начиная с момента t_о. В этом случае, естественно, не загоревшиеся к этому времени элементы отображения уже не загорятся, но на горящие элементы это не оказывает влияния. Если срезы выходных сигналов блока 2 развертки всегда опережают начало восстановления напряжения на конденсаторах 5, то схема предлагаемого устройства может быть упрощена. В этом случае ограничение токов заряда конденсатора 5 (резистор 7) и горения элементов отображения (резистор 3) можно осуществлять одним резистором. Следовательно, резистор 7 можно исключить, подсоединив правые (по схеме) обкладки конденсаторов 5 непосредственно к вертикальным шинам индикатора 1, увеличив сопротивление резисторов 9.

В предлагаемом устройстве допустима задержка срезов импульсов управления ключей 10 коммутации вертикальных шин. Тогда зажигание может произойти при наличии на входах ключей 10 управляющих сигналов, что приведет лишь к несколько большему разряду конденсатора 5.

Отметим, что в предлагаемом устройстве энергия заряженного конденсатора 5 используется только для зажигания элементов отображения ГИП 1. Так как при возникновении тока разряда через ключи 10 конденсаторы 5 отключаются, то напряжение на нем уменьшается незначительно, и, следовательно, коммутатор 8 работает в достаточно легком режиме.

Формирование импульсов, обеспечивающих восстановление напряжения на конденсаторах 5 и замыкание ключей 10, осуществляется последовательно включенными одновибраторами 12-1 и 12-2, входящими в состав синхронизатора 12 (фиг. 3). Запись информации в регистр 11-1 блока 11 ввода информации и переключение счетчика 2-1 развертки осуществляется фронтом импульса, сопровождающего входную информацию. Этот импульс обеспечивает также формирование паузы между выходными сигналами блока 2 развертки (V-вход дешифратора 2-2). Синхронная работа блоков ввода 11 и развертки 2 обеспечивается сигналом, поступающим на R-вход счетчика 2-1.

Предлагаемое устройство исследовано экспериментально. Воспроизведение изображения осуществлялось на индикаторе ИГГ1-64х64М. Амплитуда выходных импульсов блока 2 развертки и напряжение источника Е1 200 В. Длительность подключения столбцов 30 мкс. Напряжение, прикладываемое к зажигаемым элементам отображения, 400 В. Ток, протекающий через элемент отображения, при зажигании 4 мА, при горении - 2 мА. Вероятность зажигания элементов отображения практически равна 1. Мощность, потребляемая от высоковольтного источника при полной засветке индикатора, 35 Вт. Около 70% этой мощности потребляется индикатором.

В устройстве надежное воспроизведение изображений возможно только при воспроизведении "сетки" или фоновой засветке индикатора, т.е. в предлагаемом устройстве воспроизводимые изображения имеют более высокое качество.

Отметим, что устройство, обеспечивающее надежное воспроизведение изображений без использования вспомогательного разряда и работающее в условиях, рассмотренных выше (полная засветка индикатора, амплитуда высоковольтных импульсов 400 В, ток зажигания и горения 2 мА), потребляет от высоковольтных источников 50 Вт, причем лишь 40% непосредственно индикатором. В связи с тем, что в предлагаемом устройстве при зажигании элементов отображения через них, хотя кратковременно, протекает больший ток, то в предлагаемом устройстве воспроизводимые изображения имеют большую яркость.

Таким образом исследования подтвердили, что устройство обеспечивает воспроизведение изображений с высоким качеством.