DE2159901B2 - Schaltung zum Betrieb eines Anzeigegeräts - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Umsetzung von Binärsignalen in Steuersignale zum Betrieb eines Anzeigegeräts mit mehreren Leuchtelementen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen aus der USA.-Patentschrift 41 543 bekannten Schaltung bestehen unterschiedliche Verzögerungen zwischen dem Eintreffen der Binärsignale auf den Eingangsleitungen am Eingang des ersten Signalumsetzers und dem Auftreten der Steuersignale auf den Anzeigeisteuerleitungen am Ausgang des zweiten Signalumsetzers. Die unterschiedlichen Laufzeiten richten sich nach der Anzahl an MOS-Feldeffekttransistoren, die in dem jeweiligen Signalpfad zwischen Eingangsleitung und Anzeigesteuerleitung enthalten sind. Die Laufzeitunterschiede führen zu teilweisen Überlappungen zeitlich aufeinanderfolgender Steuersignale, die zeitweises Flackern oder zeitweise halbhelle Darstellung einzelner Anzeigegeräte verursachen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß stets eine klare und eindeutige Anzeige gewährleistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet. Danach lassen sich die Steuersignale in denjenigen Zeitbereichen, in denen aufgrund der Laufzeitunterschiede Überlappungen auftreten können, durch das Austastsignal unterdrücken, so daß etwa eine gleichzeitige Beaufschlagung mehrerer Anzeigegeräte und das dadurch bedingte Problem eines Flackerns bzw. einer halbhellen Anzeige verhindert werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Umsetzung von Binärsignalen in Steuersignale zum Betrieb eines Anzeigegerätes,

Fig.2 eine einem Teil der Schaltung nach Fig. 1 entsprechende detaillierte Schaltung,

Fig.3 ein ImpulsJiagramm zur Erläuterung der Austastschaltung und

F i g. 4 eine Variante für einen Teil der Schaltung nach Fig. I.

Die Schaltung nach F i g. 1 dient zur Erzeugung einer sichtbaren Anzeige von Binärsignalen aus dem Schieberegister eines elektronischen Tischrechners auf einem digitalen Anzeigegerät. Das Ergebnis der jeweiligen Rechenoperation, beispielsweise eines Addierers, wird dabei in ein dynamisches Schieberegister R1 eingeschrieben. Die Information in dem Schieberegister R 1 läuft über eine zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Registers eingeschaltete Rückkopplungsschleife 1 zyklisch um und wird auf diese Weise im Register gespeichert. Die Bit-Zahl des Schieberegisters R I hängt von der Größe der zu speichernden Information ab. Sollen beispielsweise 14stellige Dezimalzahlen gespeichert werden, so sind mindestens 56 Bits erforderlich. Das Binärsignal der anzuzeigenden Ziffer wird an ein Leseregister R 2 abgegeben, das 4 Bits umfaßt und dazu dient, ein serielles Signal in ein Parallel-Signal umzusetzen. Die umgesetzten Binärsignale werden in Signalspeichern MX bis Λ/4 gespeichert. Ein erster Signalumsetzer Dl umfaßt eine Gruppe von mit den Binärsignalen beaufschlagten Eingangsleitungeni /1 bis /8, eine Gruppe von die Ausgänge dieses Signalumsetzers D1 bildenden Zeichenleitungen m 1 bis m II) sowie Kopplungseinrichtungen a 1, a 2, a 3... a 40, die auf die jeweiligen der Gruppe von Eingangsleitungen /I bis /8 zugeführten Binärsignale ansprechen und ein Zeichen-Ausgangssignal auf einer jeweils ausgewählten Zeichenleitung m 1 bis m 10 erzeugen. Jede der Kopplungseinrichtungen a 1 bis a 40 besteht aus einem Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate (MOSFET), wobei gemäß Fig. 2 die Gate-Elektrode g an eine Eingangsleitung und die Drain-Elektrode d an eine Zeichenleitung angeschlossen sind. Beispielsweise umfaßt der MOSFET at eine an die Eingangsleitung /1 angeschlossene Gate-Elektrode g und eine an die Zeichenleitung m 1 angeschlossene Drain-Elektrode d. Die Zeichenleitungen mi bis m 10 sind jeweils mit Lastwiderständen rl bis r 10 verbunden. Diese Lastwiderstände können aus MOSFETs bestehen. Wie in F i g. 1 gezeigt, sind die Eingangsleitungen /1 bis /8 des Signalumsetzers· Ol so angeschlossen, daß sie die Ausgangssignale der Speicher M1 bis Λ/4 empfangen. Diese Ausgangssignale werden einem Teil der Eingangsleitungen über jeweilige Inverter /1 bis /4 zugeführt.

Gemäß F i g. 1 umfaßt ein zweiter Signalumsetzer D 2 eine Gruppe von die Eingänge bildenden Zeichenleitungen m Γ bis m 10', die jeweils mit den entsprechenden

Zeichenleitungen m 1 bis m HD des Signalumsetzers D 1 verbunden sind, ferner eine Gruppe von Anzeigesteuerleitungen η 1 bis η S, die rechtwinklig zu den Leitungen m V bis m 10' verlaufen, sowie Kopplungseinrichtungen 61, b2... 648, die auf die Signale auf den Zeichenleitungen mV bis m 10' ansprachen und auf jeweils einer bestimmten Steuerausgangsleitung η 1 bis η S ein Steuerausgangssignal erzeugen, (ede der Kopplungseinrichtungen b\ bis 648 besteht dabei wieder gemäß Fig.2 aus einem MOSFET, der eine an die jeweilige Zeichenleitung angeschlossene Gate-Elektrode g und eine an die jeweilige Anzeigesteuerleitung angeschlossene Drain-Elektrode d aufweist. Beispielsweise ist der MOSFET b 1 mit seiner Gate-Elektrode g an die Zeichenleitung m V und mit seiner Drain-Elektrode t/an die Anzeigesteuerleitung η 1 angeschlossen. Die an die Drain-Elektroden angeschlossenen Anzeigesteuerleitungen sind jeweils mit Lastwiderständen rll bis r 18 verbunden. Ähnlich wie die mit den Zeichenleitungen verbundenen Lastwiderstände rl bis rlO können auch diese Lastwiderstände rll bis rl8 aus MOSFETs bestehen. Die Ausgangssignale von den Anzeigesteuerleitungen η 1 bis π S des zweiten Signalumsetzers D2 werden jeweiligen Steuerkreisen B 1 bis BS zugeführt, die den Eingangsklemmen PV bis PS' eines Anzeigegerätes TBetriebsspannungen zuführen.

Das Anzeigegerät Tumfaßt acht Leuchtsegmente Pi bis PS in der gezeigten Anordnung. Durch selektive Erregung dieser Leuchtsegmente läßt sich jede der Ziffern von O bis 9 anzeigen, Es sind mehrere derartige Anzeigegeräte vorgesehen, deren Anzahl der Stelle.izahl oder der Größenordnung der in dem Schieberegister Ri zu speichernden Größe entspricht. Soll beispielsweise eine Hstellige numerische Größe angezeigt werden, so sind 14 Anzeigegeräte vorhanden. Die Umschaltung für diese Anzeigegeräte erfolgt über eine Steuerschaltung C 2.

Die soweit beschriebene Schaltung arbeitet folgendermaßen. Bei Empfang eines anzuzeigenden Signals mit den jeweiligen Binärstellen 1, 2, 4 und 8 des Leseregisters R 2 werden die Signale der einzelnen Bits in den jeweiligen Signalspeichern vorübergehend gespeichert. Zum leichteren Verständnis wird im folgenden angenommen, daß in den Signalspeichern A/l, A/2, Ai3 und A/4 die Binärsignale »1«, »0«, »1« bzw. »0« gespeichert sind, die die Dezimalziffer »5« darstellen. Werden der Wert »1« durch eine Spannung von — V und der Wert »0« durch eine Spannung von 0 dargestellt, so werden in den jeweiligen Signalspeichern die Spannungen — V, 0, — V bzw. 0 gespeichert. Bei diesen Signalspannungen liegt an den Eingangsleitungen /1, /4, /5 und /8 eine Versorgungsspannung von — V, während an den Leitungen 12, 13, /6 und /7 die Spannung 0 liegt. Diese Spannung auf den Leitungen 12, 13, 16 und 17 macht die jeweils mit diesen Leitungen verbundenen MOSFETs a 21, a 22, a 23 und a 24 nichtleitend, wodurch die Spannung auf der Zeichenleitung /7j6 auf einem negativen Wert gehalten wird. Mit anderen Worten bilden die Eingangsleitungen /2, /3, /6 und /7 eine ODER-NICHT-Eingangsschaltung für die Zeichenleitung m6. Die auf den Eingangsleitungen /1, /4, /5 und /8 herrschende Spannung - Verzeugt auf allen Zeichenleitungen außer der Leitung m% eine Ausgangsspannung 0. Der erste Signalumsetzer D1 ist also derart gebaut, daß er entsprechend den auf seinen Eingangsleitungen /1 bis /10 herrschenden Eingangssignal-Spannungen auf nur einer der Zeichenleitungen m 1 bis m 10 eine Ausgangsspannung erzeugt. Werden dem Register R 2 die Binärsignale »0«, »0«, »0« und »0« zugeführt, so wird eine Ausgangsspannung nur auf der Zeichenleiluiig m\ erzeugt; sind die Binärsignale »1«, »0«, »0« und »1«, so wird nur auf der Zeichenleitung m\o

^r> eine Ausgangsspannung erzeugt Bei Auftreten einer Signalspannung — Vauf der Leitung /n6 werden die in dem zweiten Signalumsetzer D2 in der Matrixschaltung vorgesehenen MOSFETs 621. b22, b23, 624 und b25 leitend, wodurch an den entsprechenden Ausgangsklemmen PV, P3', P4', Pd und PS' der entsprechenden Steuerkreise erzeugt werden. Diese Ausgangsspannungen bewirken, daß die Segmente PX, P6, PS, P3 und P4 des Anzeigegerätes T aufleuchten und somit die Ziffer »5« anzeigen.

Da es möglich ist, sämtliche Schaltungselemente der oben beschriebenen Einrichtung zur Umsetzung von Anzeigesignalen aus MOSFETs aufzubauen, läßt sich die Einrichtung ohne weiteres als integrierte Schaltung auf einem Halbleitersubstrat fabrizieren.

Eine Austastschaltung dient dazu, die Zeit zur Zuführung der Steuersignale an das Anzeigegerät zu steuern bzw. zu überbrücken. Handelt es sich bei dem Anzeigegerät um den Typ, bei dem Leuchtsegmente durch Ausgangssignale auf dem leitenden Pegel (0 Volt)

2-3 aus dem zweiten Signalumsetzer D 2 betrieben werden, so besteht die Abtastschaltung gemäß Fig. 1 aus MOSFETs el bis elO, die an die jeweiligen Zeichenleitungen des ersten Signalumsetzers D\ angeschlossen sind. Werden andererseits die Leuchtseg-

JIi mente des Anzeigegerätes T mit Ausgangssignalen des nichtleitenden Pegels (— V Volt) aus dem zweiten Signalumsetzer D2 betrieben, so besteht die Austastschaltung aus den ebenfalls in Fig. 1 gezeigten MOSFETs f\ bis /8, die an die jeweiligen Anzeigesteu-

Γ) erleitungen des zweiten Signalumsetzers D 2 angeschlossen sind.

Die Arbeitsweise eines Ausführungsbeispiels für die Austastschaltung wird im folgenden anhand von Fig. 3 beschrieben. Die den verschiedenen Anzeigegeräten über die Steuerschaltung C2 zugeführten Leucht- oder Betriebsspannungen werden auf der Basis der Zeitaufteilung mit den in den Kurven (a) bis (d) der F i g. 3 gezeigten Phasen verteilt. Ferner werden die Signale zur Aussteuerung des ersten, zweiten, dritten ... n-ten Anzeigegerätes über den jeweiligen Steuerkreis B' während der Zeitperioden i4, /5, /6... tK den jeweiligen Anzeigegeräten nacheinander zugeführt. Während der Zeitperiode f 1 zeigt daher das erste Anzeigegerät hauptsächlich eine dem zugehörigen

w Steuersignal entsprechende Ziffer an. Infolge der Zeitverzögerung bei der Übertragung des Signals in den Signalumsetzern werden die Steuersignale für die Anzeigegeräte jedoch mit einer Verzögerungszeit f3 zugeführt; daher werden in der Zeitperiode i3 die

Vi Anzeigegeräte gezwungen, andere Ziffern anzuzeigen, als sie eigentlich anzeigen müßten, was zu der Verdunkelung des Sichtbildes führt. Beispielsweise zeigt das zweite Anzeigegerät die jeweils darzustellende Ziffer über eine verhältnismäßig lange Periode sowie außerdem die Ziffer, die in dem ersten Anzeigegerät dargestellt werden soll, während der sehr kurzen Periode i3, wodurch die in dem zweiten Anzeigegerät dargestellten Ziffern flackern und die jeweils angezeigte Ziffer schwierig zu lesen ist. Um dies zu verhindern, wird

6^r> das in Kurve (e) der F i g. 3 gezeigte Austastsignal Vtp einer Austast-Eingangsleitung q 1 (vgl. Fig. 1) zugeführt, die bewirkt, daß das Licht an den Anzeigegeräten während der Periode f2 des Austastsignals erlischt;

dadurch wird ein Flackern oder ein dunkles Leuchten der Anzeigegeräte vermieden.

Das beschriebene Flackern oder dunkle Leuchten der Anzeigegeräte wird durch die Zeitverzögerung bzw. den Zeitunterschied zwischen der Zuführung der Spannung an das jeweilige Anzeigegerät über die .Steuerschaltung C2 und die anschließende Zuführung der Signalspannung an die Anzeigegeräte aus den Slcucrkreisen B' verursacht. Dieses Phänomen tritt daher auch dann auf, wenn die dem jeweiligen Anzeigegerät über die Steuerschaltung C2 zugeführte Spannung verzögert ist und die Zeitverzögerung der Signalspannungen in den Signalumsetzern durch Einbau der folgenden Kompensationsschaltung kompensiert worden sind. Auch in diesem Fall ist die oben beschriebene Austasttechnik zur Vermeidung der besagten Mängel anwendbar.

Fig.4 zeigt eine Kompensationsschaltung für die Verzögerungszeit der Signalumsetzer, die aus in die Steuerkreise des zweiten Signalumsetzers D 2 eingeschalteten Torschaltungs-MOSFETs Λ 6 und Signalspeicher-MOSFETs h 7 aufgebaut ist. Werden die Torschaltungs-MOSFETs Λ6 durch den an ihren Gate-Elektroden auftretenden Taktimpuls CP2 leitend gemacht und werden die Ausgangssignale auf den Leitungen /1 bis / 8 zur Erzeugung der beschriebenen Signale und zum Einspeichern dieser Signale in die Signalspeicher-MOS-FETs h 7 invertiert, so ist es möglich, an die Steuerkreise b\ bis bS unabhängig von der Zeitverzögerung reguläre Steuerausgangssignale anzulegen. Die Steuer schaltung C2 führt den Schaltvorgang durch einen ihi zugeführten Taktimpuls aus und gibt an das erste

ί zweite, dritte ... n-te Anzeigegerät Versorgungsspan nungen Vt 1, Vt 2, Vt 3... bzw. Vt η ab. Der dei Steuerschaltung Cl zugeführte Taktimpuls ist mit derr der Gate-Elektrode der MOSFETs /?6 zugeführter Taktimpuls CP2 synchronisiert. Bei Bedarf können ir

to Serie mit den Speicher-MOSFETs Λ 7 Austast-MOS FETs Λ 8 geschaltet werden, die die Austastung besorgen. Eine mit einer derartigen Speicherung versehene Signalumsetzer-Einrichtung eignet sich insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit einerr

r> Anzeigegerät, das mit schnellen Digital-Anzeigen oder Halbleiter-Leuchtdioden als Leuchtelementen arbeitet.

Die Austastschaltung kann auch als Zeichen-Unter

drückungsschaltung verwendet werden. Soll die Anzei ge einer Ziffer einer bestimmten Größenordnung verhindert werden oder sollen die unnötigen Nullen ir den Stellen vor der höchsten Ziffer einer anzuzeigender ganzen Zahl unterdrückt werden, so wird mindesten« während derjenigen Periode, in der das Anzeigegerä über die Steuerscnaltung C2 Spannung erhält, beispiels

2^r) weise mindestens während der Periode 11₁ an die die Austastschaltung bildenden MOSFETs ein Austastsigna gelegt, das die Steuersignale für die Anzeigegeräte unterbricht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Umsetzung von Binärsignalen in Steuersignale zum Betrieb eines Anzeigegeräts mit mehreren Leuchtelementen, umfassend einen ersten Signalumsetzer mit einer Matrix aus MOS-Feldeffekttransistoren, deren Gate-Elektroden an mit den Binärsignalen beaufschlagte Eingangsleitungen angeschlossen und deren Source- oder Drain-Elektroden mit Zeichenleitungen verbunden sind, sowie einen zweiten Signalumsetzer mit einer Matrix aus weiteren MOS-Feldeffekttransistoren, deren Gate-Elektroden an die Zeichenleitungcn angeschlossen sind und deren Source- oder Drain-Elektroden die Steuersignale über Anzeigesteuerleitungen den Leuchtelementen des Anzeigegeräts zuführen, g e kennzeichnet durch eine Austastschaltung, die bei Empfang eines Austastsignals (Vtp) das Auftreten von Steuersignalen auf den Anzeigesteuerleitungen (n I... η 8) verhindert.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastschaltung eine Gruppe von MOS-Feldeffekttransistoren (e 1 ... e 10) umfaßt, daß an jede Zeichenleitung (m 1... m 10) die Source- oder Drain-Elektrode eines dierser MOS-Feldeffekttransistoren (e 1... e 10) angeschlossen ist, und daß die Gate-Elektroden aller dieser MOS-Feldeffekttransistoren (e 1... e 10) gemeinsam mit einer das Austastsignal (Vtp) führenden Leitung (q 1) verbunden sind.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastschaltung eine Gruppe von MOS-Feldeffekttransistoren (fi ... fS) umfaßt, daß an jede Anzeigesteuerleitung (n\... η 8) die Source- ^ oder Drain-Elektrode eines dieser MOS-Feldeffekttransistoren (71... /8) angeschlossen ist und daß die Gate-Elektroden aller dieser MOS-Feldeffekttransistoren (fi... fS) gemeinsam mit einer das Austastsignal (Vtp) führenden Leitung (q 2) verbunden sind.