DE1814353B2

DE1814353B2 - Anzeigeanordnung

Info

Publication number: DE1814353B2
Application number: DE1814353A
Authority: DE
Inventors: Akira Yamatokoriyama Tanimoto (Japan)
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1967-12-12
Filing date: 1968-12-12
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR1594410A; GB1245785A; SE356620B; US3571655A; DE1814353C3; DE1814353A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigeanordnung zur Darstellung von in einem Register gespeicherten Informationen mit Hilfe von nacheinander durch phatenverschobene Anzeigei.npulst eingeschalteten Anfceigeröhrensystemen, in denen rMe der Information entsprechenden Symbole durch selektive Erregung einzelner Elektrodensegmente dargestellt werden.

Zur Ziffernanzeige, beispielsweise bei elektronischen Tischrechnern, sind gasgefüllte Kaltkathodenröhren bekannt (französische Patentschriften 1 391 249, 1450 185, Taschenbuch der Nachrichten-Verarbeitung von Steinbuch, 1962, Seiten 203 bis 206). Diese Anzeigeröhren haben jedoch den Nachteil, daß die anzuzeigenden Ziffern nicht in ein und derselben Ebene angeordnet werden können und daß sie außerdem eine relativ hohe Anodenspannung benötigen. Das letztgenannte Erfordernis liegt auch bei Kaltkathodenröhren vor, bei denen die darzustellenden Symbole aus einzelnen, in einer Ebene liegenden Anodenelementen zusammengesetzt werden (französische Patentschrift 1 485 958). Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man Glühkathoden-Ziffernröhren entwickelt (deutsche Auslegeschrift 1210 091 und »Electronics« vom 29. Mai 1967, Seite 212). Sie enthalten eine Glühkathode und eine Mehrzahl von mit einem Leuchtstoff überzogenen Anodenelementcn, die in einem vorbestimmten Muster angeordnet sind. Je nach dem gewünschten anzuzeigenden Ziffernwert werden bestimmte Anodenelemenle mit Hilfe einer Dekodierschaltung ausgewählt und mit einer erhöhten Spannung beaufschlagt, so daß sie die aus der Kathode austretenden Elektronen auf sich lenken und unter Bildung der gewünschten Ziffer aufleuchten.

Wenn man nun die von den Gasentladungsröhren her bekannten Schaltungen auf die Glühkathoden-Anzeigeröhren übertragen will, so ergeben sich verschiedene Schwierigkeiten, die durch die unterschiedliche Funktionsweise beider Anzeigeröhren bedingt sind und in der Praxis zu Ablesefehlern führen können. Insbesondere werden solche Fehler durch kurzzeitiges Aufleuchten von Anodenelementen hervorgerufen, die eigentlich nicht aufleuchten sollen. Diese Erscheinungen haben ihren Grund in Überschneidungen der zur Steuerung der Anzeigeröhre verwendeten Impulse. Selbst wenn man den Anodenelementen eine intermittierende Spannung zuführt, wie es von Schaltungen mit Gasentladungsröhren her bekannt ist, muß

man die Auswahl der Anodenelemente und ^c zeitliche Ansteuerung von der Anodenseite her durchführen, und die dazu erforderliche Auswahlschaltung wird sehr kompliziert. Dies gilt ganz besonders für die Verwendung einer Mehrzahl von Anzeigerohren,

ίο wo die zugehörige Schaltung dann auch räumlich recht aufwendig wird. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich dabei bei der Schaltung der Anodenanschlüsse, die sich bekanntlich mit der Anzahl der verwendeten Anzeigeröhren multipliziert. Versucht man diesen

Aufwand und die damit verbundenen Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß man in den Kathodenleitungen einen Wählschalter zum Anschalten der Betriebsspannung vorsieht, dann tritt wiederum die Schwierigkeit auf, daß man ebensoviel Heizquellen

ac benötigt, wie Anzeigeröhren vorhanden sind, wobei diese einzelnen Heizquellen außerdem noch voneinander elektrisch isoliert sein müssen, so daß der Aufwand auf dieser Seite zu hoch wird. Andererseits ist eine Umschaltung einer Heizquelle wegen der benö-

»5 tigten Aufheizzeit praktisch nicht durchzuführen.

Ferner ist aus der britischen Patentschrift 1 023 819 eine dynamische Anzeigeeinrichtung bekannt, bei welcher die Auswahl der einzelnen zum Aufleuchten zu bringenden Elektroden der Anzeigeröhre jeweils

für einen bestimmten Zeitraum erfolgt, währenddessen die betreffende Anzeigeröhre so angesteuert wird, daß das gewünschte Symbol aufleuchtet. Zwischen den einzelnen Leitern der Steuerschaltung bestehen jedoch parasitäre Kapazitäten, die eine Verlängerung

der Flankendauer der Auswahlimpulse für die Elektrodenansteuerung der Anzeigeröhre zur Folge haben. Dadurch treten in der Praxis Überschneidungen aufeinanderfolgender Ansteuerimpulse auf verschiedenen Leitungen auf. die zu Überkopplungen und Im-

pulsüberlagerungen führen. Die durch solche Überlagerungen auftretenden Impulsspitzen führen aber zu einem sehr auffälligen kurzzeitigen, überhellen Aufleuchten der von den Anzeigeröhren dargestellten Symbole.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Vermeidung dieser unerwünschten Erscheinung.

Diese Aufgabe wird bei einer Anzeigeanordnung zur Darstellung von in einem Register gespeicherten Informationen mit Hilfe von nacheinander durch phascnvcrschobene Anzeigeimpulse eingeschalteten Anzeigeröhrensystemen, in denen die der Information entsprechenden Symbole durch selektive Erregung einzelner Elektrodensegmentc dargestellt werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dauer der Anzeigeimpulse durch die Dauer einer vorgegebenen Anzahl von einem Taktimpulsgencrator gelieferter Taktimpulse bestimmt ist, welche außerdem einem Treiberverstärker zugeführt werden, um zwischen den einzelnen Anzeigezeiträumen eine Anzeige unterdrückende Austastimpulse an eine Elektrode der Anzeigeröhren, zu liefern.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung werden die Anzeigeröhren nicht nur an ihren Gittern mit den gegeneinander phasenverschobenen Anzeigeimpulsen angesteuert, sondern zusätzlich an ihren Kathoden. Bei Zuführung eines bestimmten Potentials zur Kathode der Anzeigeröhre kann diese aufleuchten, sofern an ihrem Gitter ein entsprechender Anzeigeim-

puls liegt. Durch eint ",eeignete Veränderung der Kii'.hodcnspannung wird jedoch auch hei Anliegen eines Anzeigeimpulses am Gitter die zwischen Gitter und Kathode liegende Steuerspannung so weit negativ, daß die Röhre dunkelgesteuert wird. Die Zeiten, zu denen dieses Kathodenpotential wirksam ist, sind nun so gewählt, daß in sie gerade die Zeitpunkte der Impulsüherlagerungen fallen, so daß das unerwünschte überhelle Aufleuchten infolge der überhöhten Anodenspannungsimpulse durch eine Sperrung der Gitter-Kathoden-Strecke unterdrückt wird.

In dem bereits erwähnten Buch von Steinbuch ist auf Seite 2Ü3 die Subminiaturröhre DM 160 beschrieben, deren Anzeigcfeld zwar durch eine Gitterspeivspannung völlig verdunkelt werden kann, jedoch handelt es sich hierbei nicht um eine Ziffernröhre, sondern lediglich um eine Indikatorröhre, die nur zu einer Ja-Nein-Aussage fähig ist. Derartige Röhren können lediglich aufleuchten oder nic.U aufleuchten, aber keine unterschiedlichen Symbole anzeigen. Auf Seite 205 dieses Buches ist ferner eine Ansteuerschaltung für eine Zählröhre beschrieben, bei welcher ein Elektronenstrahl räumlich impulsweise weitergeschaltet wird, wobei diese Weiterschaltung mit Hilfe eines einem Steuergitter zugeführten Schaltimpulses erfolgt. Eine Dunkelsteuerung der Röhre mit Hilfe dieses Gitters ist jedoch nicht vorgesehen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in teilweise aufgebrochener perspektivischer Darstellung den Innenaufbau einer Anzeigeröhre für die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung,

Fig. 2 das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Ansteuer- und Speiseschaltung für die Anzeigeröhre,

Fig. 3 das Blockschaltschema einer erfindungsgemäßen Anzeigeröhrenansteuerschaltung,

Fig. 4 ein Impulsdiagramm von in der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung auftretenden Steuersignalen,

Fig. 5 ein Signalverlaufsdiagramm, welches das Wirkungsprinzip einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Verhindern unerwünschter Lumineszenz veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt den inneren Aufbau einer Anzeigeröhre, wie sie bei den vorliegenden Einrichtungen verwendet werden kann. Die Röhre arbeitet mit direkt geheizter Kathode, weiche thermisch Elektronen emittiert, die beim Auftreffen auf eine Anzahl von in einer gemeinsamen Ebene angeordneten Leuchtstoffelementen Licht erzeugen.

Im unteren Teil des evakuierten Glaskolbens 1 ist eine Anzahl von Zuleitungsdrähten 2 vorgesehen. Auf der Stirnfläche einer aufrecht im Kolben angeordneten Kcramikisolierplatte 3 sind Leuchtstoffelemcnte 4 (z.B. aus ZnO) in einer Gruppierung entsprechend dem darzustellenden Zeichenmuster angebracht. An die Zuleitungsdrähte 2 im unteren Kolbenteil sind elektrisch mit den entsprechenden Leuchtstoffelementen 4 verbundene Anodenteile 15 angeschlossen. In geringem Abstand vor der Keramikplatte 3 mit den Leuchtstoffelementen 4 ist eine Gittcrelektrodenplatte 14, die zugleich als optische Maske dient und ebenfalls an einen der Zuleitungsdrähte 2 angeschlossen ist, angeordnet. In der Gitterplatte 14'sind optische Fenster 7 zur Bildung entsprechender Leuchtmuster vorgesehen. Die optischen Fenster 7 sind jeweils einem Lcuchtsloffelement 4 zugeordnet. Vorder Gitterplatte 14'ist eine elektrisch hiermit durch Befestigungsstücke 9 gekoppelte Beschleiinigungsnetzelektrode 14 gespannt. Ein thermisch Elektronen emittierender Heizfaden 13, der als direkt geheizte Kathode arbeitet, ist vor der Netzelek-

trode 14 angeordnet und an der Keramikplatte 3 durch Befestigungsstücke 11 befestigt.

Im Betrieb dieser Anzeigeröhre wird der Heizfaden 13 mit einer geeigneten Spannung gespeist, so daß er sich erwärmt und Elektronen gegen die Leucht-Stoffelemente 4 emittiert. Die Elektronen werden durch die Netzelektrode 14 beschleunigt und gestreut, so daß sie gleichmäßig und konzentriert nur auf die denjenigen Anodenteilen oder -elementen 15 entsprechenden Leuchtstoffelemente 4 unter Erregung

derselben auftreffen, denen eine Betriebsspannung zugeführt ist. Bei Verwendung von ZnO als Leuchtstotfmatcrial ist im Falle von Impulssteuerung bei einem Tastverhältnis von 1:16 eine Spannung von 50 Volt zwischen Kathode und Anode aus-

reichend.

Ein Merkmal der hier verwendeten Anzeigeröhre besteht darin, daß die Gitterelektrode und die Beschleunigungsrietzelektrode (Gitter) auf der Seite der Darstellungsfläche angeordnet sind und daß, selbst wenn die auf der Rückseite der Darstellungsfiäche angeordneten Anodenelemente r.iit beträchtlich höherer Spannung beaufschlagt sind als die Kathode, die Gitterspannung für die Lumineszenzsteuerung im wesentlichen gleich der Kathodenspannung gemacht werden kann.

Fig. 2 zeigt das Schaltungsprinzip einer Ansteuer- und Versorgungsschaltung für die Anzeigeröhren. Die Anzeigeröhre 12 hat einen Kathodenfaden 13, eine Gitterelektrode 14 und eine der Anzahl von Anodenelementen entsprechende Anzahl von Anoden 15 (im vorliegenden Fall neun). Die Kathode 13 ist an eine Wechselstromquelle V₁₁ angeschlossen, die mit ihrem einen Ende an einem negativen Potential V_n (z. B. — 50 Volt) liegt. Das Gitter 14 und die Anoden 15,, 15,... 15₉ sind jeweils über einen Widerstand an das negative Potential K_v angeschlossen. Die Verbindungspuiikte zwischen dem Gitter und den Anoden einerseits und den betreffenden Widerständen andererseits sind an die Kollektoren je eines entsprechenden Transistors 16, 17,, 17₂ ... 17_y (von welch letzteren nur einer gezeigt ist) angeschlossen. Diese Transistoren liegen mit ihren Emittern am Nullpotential V₁ und sind mit ihren Basen über ie einen entsprechenden Widerstand an ein zwischen V_n und V₁ licgendes negatives Potential (z.B. -24 Volt) angeschlossen. Die Basis des Transistors 16 und die Basen der verschiedenen Transistoren 17 sind außerdem über je eine entsprechende Diode an eine Zcitwählimpulsquciie bzw. eine Eingangssignalquellt angeschlossen.

Im Betrieb sind sowohl der Transistor 16 als auch die Transistoren 17 bei fehlendem Eingangsimpuls an ihren Basen gesperrt, da dann an den Anoden der Dioden das Nullpotential V₁ liegt, so daß die Basen der Transistoren auf Nullpotential vorgespannt werden und somit sowohl das Gitter 14 als auch die Anoden 15 negatives Potential führen und keine Elektronen von der Kathode 13 abfließen können. Werden dagegen den Basen der Transistoren 16 und 17 über die Dioden negative Impulse zugeführt, so leiten diese Transistoren, so daß ihre Kollektorspannungen und folglich die Gitter- und Anodenspannungen auf im wesentlichen NiillDotential V, ansteigen. Durch die

sich ergebende Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Anode werden Elektronen gegen die Anoden 15 beschleunigt, so daß die entsprechenden Leuchtstoffelemente lumincszieren, d.h. aufleuchten. Anschließend wird der Eingangsimpuls an der Basis einer der Transistoren 16 oder 17 entfernt, wodurch tier betreffende Transistor gesperrt wird und die Gitterspannung oder die Anodenspannung wieder auf ihren ursprünglichen negativen Wert abfällt, so daß die Elektronenemission unterdrückt und das Aufleuchten der Röhre unterbrochen wird. Die vorliegende Ansteuerschaltting arbeitet also in der Weise, daß während des Aufleuchtintervalls die Kathode auf niedriger Spannung und das Gitter sowie die Anoden auf relativ hoher Spannung gehalten sind und während des Nichtaufleuchtintervalls dem Gitter oder der Anode eine die Potentialdifferenz zwischen Kathode und Anode im wesentlichen aufhebende niedrige Spannung zugeführt ist.

Fig. 3 zeigt eine Anzeigeröhrcnansteuerschaltung für ein dynamisches Anzeigesystem. Die Anordnung enthält eine der Anzahl η der anzuzeigenden Ziffernstellen entsprechende Anzahl von Anzeigeröhren 12,, 12₂,... 12„. Den Gittern der Anzeigeröhren wird als Zeitwählimpuls sukzessive jeweils ein Impuls der von einem Ziffernzeitzähler 22 erzeugten Folge von Ziffern-Taktimpulsen T₁, 7*2... zugeführt, während den Anoden Signale P₁, P₂ ... P₉, die durch Decodieren der Information aus einem dynamischen Register 18 erzeugt werden, synchron mit den genannten Taktimpulsen zugeführt sind. Die Information des dynamischen Registers 18 (eine «-stellige binärverschlüsselte Dezimalzahl) zirkuliert unter zeitlicher Verschiebung durch eine Addier- und Subtrahiereinheit 19. Während des Anzeigezyklus erfolgt in der Addier- und Subtrahiereinheit 19 keine Rechenoperation, da der Einheit keine weitere Eingangsgröße zugeführt ist. Die Information gelangt nach Durchlaufen eines Anzeigepufferregisters 20 zur Decodierschaltung 21. Der Decodierschaltung 21 sind außerdem über das Pufferregister 20 Bit-Taktimpulse /,, t₂, t₃ und I₄, die von einem Bitzeitzähler 23 erzeugt werden, zugeführt. Die Ziffernstellen der an der Addier- und Subtrahiereinheit 19 erscheinenden Information aus dem Register 18 werden dabei so geordnet, daß auf Grund von betriebsbedingten Laufzeit- oder Verzögerungseffekten die erste Stelle (die niedrigslstellige Ziffer) mit dem Ziffern-Taktsignal T₂, die zweite Stelle mit dem Ziffern-Taktsignal T₃ und allgemein die (n — l)te Stelle mit dem Ziffern-Taktsignal T_n zusammenfällt. Die binärverschlüsselte Dezimalinformation aus dem Register 18 wird in der Decodierschaltung 21 in eine dezimale Ausgangsgröße für die Wahl der die Ziffern von »0« bis »9« bildenden Anodenelemente zur Anzeige der entsprechenden Zahlen umgesetzt. F i g. 4 gibt die zeitliche Beziehung zwischen den Ziffern-Taktimpulsen T₁, T₁ ... Γ, und den Bit-Taktimpulsen f,, t₂, I₃ und r. mieder.

Trotz der hohen Frequenz der Taktsignale kann es geschehen, daß durch schaltungseigene Verzögerungseffekte diese Impulssignale verzerrt werden und sich mil ihren Vorder- und Hinterflanken überlagern oder überlappen. Besonders wenn diese Impulsverformung dann auftritt, wenn die Anode das negative Potential V_n führt und das Gitter vom Nullpotential V₁ auf das negative Potential V_n abfällt, kann ein der dynamischen Anzeige eigentümlicher fehlerhafter Aufleuchtel'fekt eintreten.

In Fig. 5 ist die zeitliche Beziehung zwischen einem verzerrten Eingangsinformationsimpuls P, einem

ίο Zeitwählimpuls T und einem Bit-Taktimpuls I wiedergegeben Da das Zeitintervall /y, währenddessen die Hinterflanke des Eingangsinformationsimpulses sich der Vorderflanke des Zeitwählimpulses überlagert, im allgemeinen kurzer ist als eine Periode des Bit-Taktsignals, läßt sich dieser nachteilige Effekt dadurch beheben, daß man mit Hilfe des Bit-Taktimpulscs ί (speziell f,) unmittelbar nach dem Übergang oder Pcgelwechsel eines jeden Ziffcrn-Taktsignals die entsprechenden Anzeigeröhren für die Dauer des betreffcnden Bit-Taktimpulses sperrt.

Fig. 6 zeigt eine hierfür geeignete Schaltungsanordnung. Der Kollektor eines pnp-Transistors 24 ist über die Parallelschaltung eines Widerstands und eines Kondensators mit der Basis eines npn-Transistors

25 sowie außerdem über einen Widerstand mit einer negativen Spannungsquelle V_n (von z.B. -50 V) verbunden, während der Emitter des Transistors 24 an Nullpotential V₁ liegt. Die Basis des Transistors 24 ist mit der Kathode einer Diode verbunden, die anodenseitig an eine Eingangsklemme angeschlossen ist. Dem Verbindungspunkt zwischen der Basis des Transistors und der Diode ist über einen Widerstand eine Spannung zwischen V_n und V₁ (z.B. -24 Volt) zugeführt. Der Transistor 25 liegt mit seinem Emitter am negativen Potential V_n und ist mit seinem Kollektor an die Kathoden der Anzeigeröhren sowie außerdem über einen Widerstand an einen Bezugspotentialpunkt angeschlossen.

Die Arbeitsweise der Schaltung soll an Hand des in Fig. 7 dargestellten Impulsdiagramms erläutert werden. In Fig. 7 bedeuten / einen Bit-Taktimpuls, A die Kollektorspannung des Transistors 24 und B die Kollektorspannung des Transistors 25, d.h. die Kathodenspannung der Anzeigeröhre. Bei Abwes^nheit des Bit-Taktimpulses ist der Transistor 24 negativ vorgespannt, so daß er leitet und seine Kollektorspannung auf V₁ angehoben wird. Dadurch wird der Transistor 25 leitend, so daß seine Kollektorspannung V_n beträgt und !Folglich die Anzeigeröhre in Tätigkeit ist.

Wenn dagegen der Bit-Taktimpuls zugeführt ist, wird die Vorspannung des Transistors 24 entfernt und dadurch dieser Transistor gesperrt, so daß seine Kollektorspannung abfällt. Dadurch wird der Transistor 25 ebenfalls gesperrt, so daß seine Kollektorspannung und folglich die Kathodenspannung der Anzeigeröhre auf nahe Nullpotential ansteigen und dadurch die Anzeigeröhre gesperrt oder ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird, da die Anzeigeröhre lediglich für die Dauer eines bestimmten Bit-Taktimpulses zeitweilig abgeschaltet wird, das unerwünschte fehlerhafte Aufleuchten beseitigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Anzeigeanordnung zur Darstellung von in einem Register gespeicherten Informationen mit Hilfe von nacheinander durch phasenverschobene Anzeigeimpulse eingeschalteten Anzeigeröhrensystemen, in denen die der Information entsprechenden Symbole durch selektive Erregung einzelner Elektrodensegmente dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Anzeigeimpulse (T₁ ... T_n) durch die Dauer einer vorgegebenen Anzahl von einem Taktimpulsgenerator (23) gelieferter Taktimpulse (/,...r₄) bestimmt ist, welche außerdem einem Treiberverstärker (Fig. 6) zugeführt werden, um zwischen dür\ einzelnen Anzeigezeiträumen eine Anzeige unterdrückende Austastimpulse an eine Elektrode (Kathode) der Anzeigeröhren (12) zu liefern.