DE2159901C3 - 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.

Bei einer derartigen aus der USA.-Patentschrift 41 543 bekannten Schaltung für ein einziges Anzeigegerät bestehen unterschiedliche Verzögerungen zwischen dem Eintreffen der Binärsignale auf den Eingangsleitungen am Eingang des ersten Signalumsetzers und dem Auftreten der Steuersignale auf den Anzeigesteuerleitungen 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 ge- «j nannten Art so weiterzubilden, daß stets eine klare und eindeutige Anzeige gewährleistet ist.

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

Aus dem Buch von Reiß, Lisdl, Spichall: Integrierte Digita'bausteine — kleines Praktikum, 1970, S. 244—247, ist eine Decodierschaltung bekannt, die eine getaktete Codierung verwendet, wenn während des Wechsels von einem Codewort zum nächsten zwischenzeitlich einer der Ausgänge unerwünschtes Potential annehmen kann.

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 Impulsdiagramm zur Erläuterung der Austastschaltung und

F i g. 4 eine Variante für einen Teil der Schaltung nach Fig. 1.

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 R 1 eingeschrieben. Die Information in dem Schieberegister R1 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 1 hängt von der Größe der zu speichernden Information ab. Sollen beispielsweise Hstellige 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 M\ bis MA gespeichert. Ein erster Signalumsetzer Di umfaßt eine Gruppe von mit den Binärsignalen beaufschlagten Eingangsleitungen /1 bis /8, eine Gruppe von die Ausgänge dieses Signalumsetzers D1 bildenden Zeichenleitungen m 1 bis m 10 sowie Kopplungseinrichtungen a 1, a 2, a 3... a 40, die auf die jeweiligen der Gruppe von Eingangsleitungen /1 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 F i g. 2 die Gate-Elektrode g an eine Eingangsleitung und die Drain-Elektrode d an eine Zeichenleitung angeschlossen sind. Beispielsweise umfaßt der MOSFET a 1 eine an die Eingangsleitung /1 angeschlossene Gate-Elektrode g und eine an die Zeichenleitung m 1 angeschlossene Drain-Elektrode d Die Zeichenieitungen in 1 bis m 10 sind jeweils mit Lastwiderständen r 1 bis r 10 verbunden. Diese Lastwiderstände können aus MOSFETs bestehen. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Eingangsleitungen /1 bis /8 des Signalumsetzers D1 so angeschlossen, daß sie die Ausgangssignale der Speicher M1 bis M4 empfangen. Diese Ausgangssignale werden einem Teil der Eingangsleitungen über jeweilige Inverter /I 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

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Zeichenleitungen mi bis in 10 des Signalumsetzers D1 verbunden sind, ferner eine Gruppe von Anzeigesteuerleitungen η 1 bis η 8, die rechtwinklig zu den Leitungen m V bis m 10' verlaufen, sowie Kopplursgseinrichtungen b\, b2... b48, die auf die Signale auf den Zeichenleitungen m V bis m 10' ansprechen und auf jeweils einer bestimmten Steuerausgangsleitung η 1 bis w& ein Srtuerausgangssignal erzeugen. Jede der Kopplungseinrichtungen b\ bis Ö48 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 d an die Anzeigesteuerleitung η 1 angeschlossen. Die an die Drain-Elektroden angeschlossenen Anzeigesteuerieitungen sind jeweils mit Lastwiderständen r 11 bis r 18 verbunden. Ähnlich wie die mit den Zeichenleitungen verbundenen Lastwiderstände r\ bis rlO können auch diese Lastwiderstände rll bis /-18 aus MOSFETs bestehen. Die Ausgangssignale von den Anzeigesteuerleitungen π 1 bis η 8 des zweiten Signalumsetzers D 2 werden jeweiligen Steuerkreisen Bi bis B8 zugeführt, die den Eingangsklemmen PV bis PS' eines Anzeigegerätes TBetriebsspannungen zuführen.

Das Anzeigegerät Tumfaßt acht Leuchtsegmente P1 bis P 8 in der gezeigten Anordnung. Durch selektive Erregung dieser Leuchtsegmente läßt sich jede der Ziffern von 0 bis 9 anzeigen. Es sind mehrere derartige Anzeigegeräte vorgesehen, deren Anzahl der Stellenzahl 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 Mi, M2, M 3 und M 4 die Binärsignale »1«, »0«, »1« bzw. »0« gespeichert sind, die die Dezimateiffer »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, 14, /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, /6 und /7 macht die jeweils mit diesen Leitungen verbundenen MOSFETs a 21, a 22, a 23 und a 24 nichtleitend, wodurch die Spannung auf der Zeichenleitung m 6 auf einem negativen Wert gehalten wird. Mit anderen Worten bilden die Eingangsleitungen 12,13, /6 und /7 eine ODER-NICHT-Eingangsschaltung für die eo Zeichenleitung m6. Die auf den Eingangsleitungen /I₁ /4, /5 und /8 herrschende Spannung — Verzeugt auf allen Zeichenleitungen außer der Leitung m6 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

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65 dem Register R 2 die Binärsignale »0«, »0«, »0« und »0« zugeführt, so wird eine Ausgangsspannung nur auf der Zeichenleitung ml erzeugt; sind die Binärsignale »1«, »0«, »0« und »1«, so wird nur auf der Zeichenleitung mw eine Ausgangsspannung erzeugt Bei Auftreten einer Signalspannung — V auf der Leitung m 6 werden die in dem zweiten Signalumsetzer D 2 in der Matrixschaltung vorgesehenen MOSFETs 621, i>22, 023, b24 und b25 leitend, wodurch an den entsprechenden Ausgangsklemmen P V, P3', P4', PS und P8' der entsprechenden Steuerkreise erzeugt werden. Diese Ausgangsspannungen bewirken, daß die Segmente Pi, PS, Pi, 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) aus dem zweiten Signalumsetzer D 2 betrieben werden, so besteht die Austastschaltung gemäß F i g. 1 aus MOSFETs el bis e 10, die an die jeweiligen Zeichenleitungen des ersten Signalumsetzers Di angeschlossen sind. Werden andererseits die Leuchtsegmente des Anzeigegerätes Γ mit Ausgangssignalen des nichtleitenden Pegels (— V Volt) aus dem zweiten Signalumsetzer D 2 betrieben, so besteht die Austastschaltung aus den ebenfalls in F i g. 1 gezeigten MOSFETs /1 bis /8, die an die jeweiligen Anzeigesteuerleitungen des zweiten Signalumsetzers D 2 angeschlossen sind.

Die Arbeitsweise eines Ausführungsbeispiels für die Austastschaltung wird im folgenden anhand von F i g. 3 beschrieben. Die den verschiedenen Anzeigegeräten über die Steuerschaltung C 2 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 ... /j-ten Anzeigegerätes über den jeweiligen Steuerkreis B' während der Zeitperioden i4, i5, t6... tK den jeweiligen Anzeigegeräten nacheinander zugeführt. Während der Zeitperiode il zeigt daher das erste Anzeigegerät hauptsächlich eine dem zugehörigen 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 f3 die 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 f 3, wodurch die in dem zweiten Anzeigegerät dargestellten Ziffern flackern und die jeweils angezeigte Ziffer schwierig zu lesen ist. Um dies zu verhindern, wird das in Kurve (e) der F i g. 3 gezeigte Austastsignal Vtp einer Austast-Eingangsleitung qi (vgl. Fig. 1) zugeführt, die bewirkt, daß das Licht an den Anzeigegeräten während der Periode t2 des Austastsignals erlischt;

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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 Spar;-nung an das jeweilige Anzeigegerät über die Steuerschaltung C2 und die anschließende Zuführung der Signalspannung an die Anzeigegeräte aus den Steuer- ,m kreisen B'verursacht. Dieses Phänomen tritt daher auch

dann auf, wenn die dem jeweiligen Anzeigegerät über die Steuerschaltung C 2 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 Mangel anwendbar.

Fig.4 zeigt eine Kompensationsschaltung für die Verzögerungszeit der Signalumsetzer, die aus in die Steuerkreise des zweiten Signalumsetzers D 2 eingeschalteten Torschaltungs-MOSFETs h 6 und Signalspeicher-MOSFETs h 7 aufgebaut ist Werden die Torschal· tungs-MOSFETs Λ 6 durch den an ihren Gate-Elektroden auftretenden Taktimpuls CP 2 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 1 bis b 8 unabhängig von der Zeitverzögerung reguläre Steuerausgangssignale anzulegen. Die Steuerschaltung C2 führt den Schaltvorgang durch einen ihr zugeführten Taktimpuls aus und gibt an das erste, zweue, dritte... fl-te Anzeigegerät Versorgungsspannungen VfI, Vt2, Vt3... bzw. Vtπ ab. Der der Steuerschaltung C 2 zugeführte Taktimpuls ist mit dem der Gate-Elektrode der MOSFETs Λ 6 zugeführten Taktimpuls CP2 synchronisiert Bei Bedarf können in 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 einem Anzeigegerät, das mit schnellen Digital-Anzeigen oder Halbleiter-Leuchtdioden als Leuchtelementen arbeitet

Die Austastschaltung kann auch als Zeichen-Unterdrückungsschaltung verwendet werden. Soll die Anzeige einer Ziffer einer bestimmten Größenordnung verhindert werden oder sollen die unnötigen Nullen in den Stellen vor der höchsten Ziffer einer anzuzeigenden ganzen Zähi uniefdrücki werden, so wird mindestens während derjenigen Periode, in der das Anzeigegerät über die Steuerschaltung C 2 Spannung erhält, beispielsweise mindestens während der Periode 11, an die die Austastschaltung bildenden MOSFETs ein Austastsignal gelegt, das die Steuersignale für die Anzeigegeräte unterbricht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltung zur Umsetzung von Binärsignalen in Steuersignale zum Betrieb von Anzeigegeräten auf der Basis der Zeitaufteilung, wobei jedes Anzeigegerät mehrere Leuchtelemente enthält, umfassend einen ersten Signalumsetzer (D 1) mit einer Matrix aus MOS-Feldeffekttransistoren (a), deren Gate-Elektroden an mit den Binärsignalen beaufschlagte Eingangsleitungen (1) angeschlossen und deren Source- oder Drain-Elektroden mit Zeichenleitungen (m) verbunden sind, sowie einen zweiten Signalumsetzer (D 2) mit einer Matrix aus weiteren MOS-Feldeffekttransistoren (b), deren Gate-Elektroder an die Zeichenleitungen (m) angeschlossen sind und deren Source- oder Drain-Elektroden die Steuersignale über Anzeigesteuerleitungen (n) den Leuchtelementen (P) jedes Anzeigegeräts (7} zuführen, gekennzeichnet durch eine Austastschaltung, die bei Empfang eines Austastsignals (Vtp) das Auftreten von Steuersignalen auf den Anzeigesteuerleitungen (n 1 ... π S) verhindert und die eine Gruppe von MOS-Feldeffekttransistoren (e 1 ... e 10; /1 ... /8) umfaßt, wobei an jede Zeichenleitung (m\ ...m 10) oder jede Anzeigesteuerleitung (n 1... η 8) die Source- oder Drain-Elektrode jeweils ernes dieser MOS-Feldeffekttransistoren angeschlossen ist und die Gate-Elektroden aller dieser MOS-Feldeffekttransistoren (ei ... e 10; /1 ... /8) gemeinsam mit einer das Austastsignal (Vtp) führenden Leitung (q 1; q 2) verbunden sind.