DE2332905A1 - Anordnung zum betaetigen von anzepgevorrichtungen - Google Patents

Description

Dipl-ing. W&m

6 Franldaii a. M. I
paikeiraße 13

7322

Burroughs Corporation, Detroit, Michigan, VSTA

Anordnung zum Betätigen von Anzeigevorrichtungen.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Betätigen von mit Elektrodensegmenten versehenen Anzeigevorrichtungen, die auf einen Schwellenwert von ihnen zugeführten Wählsignalen ansprechen und Gasentladungs-Anzeigeröhren und -Anzeigetafeln enthalten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Adressieren bzw. Auswählen von mehrstelligen Gasentladungsvorrichtungen unmittelbar von integrierten Halbleiterschaltungen und dergleichen aus und zum Antreiben von Anzeigeelementen derselben, ohne die Spannunpsgrenzen an den verwendeten Schaltungen zu überschreiten.

In den letzten Jahren sind verschiedene Anzeigevorrichtungen mit Elektrodensegmenten bzw. -elementen zur Verwendung als Ableseindikatoren für elektronische Rechner und dergleichen entwickelt worden. Eine derartige Vorrichtung ist die unter dem Namen PANAPLEX-TM bekannte Anzeigetafel, die eine mehrstellige Gasentladungsvorrichtung mit einer Mehrzahl von zugeordneten Anodenelektroden darstellt. Diese Anzeigetafeln enthalten gewöhnlich mehrere Gruppen von Kathodensegmenten, von denen gleiche Segmente der verschiedenen Gruppen untereinander verbunden sind, und zu jeder Gruppe von Kathoden eine zugehörige Anodenelektrode.

Bei einer kürzlich entwickelten Form der Anzeigetafel PANAPLEX sind die Kathodenelemente längs der Vorderseite einer polierenden Grundplatte aufgetragen oder ausgebildet und ebene Anodenelektroden in engen Abstand über

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den Kathoden vorgesehen. Hierbei ist eine verhältnismässig grosse Potentialdifferenz zwischen einer Anode und einer oder mehreren Kathoden erforderlich, um anfangs eine Stelle der Anzeigetafel zu ionisieren, während dann ein geringeres Potential zwischen ihnen die Entladung unterhalt. Eö' wurde jedoch festgestellt, dass entweder die Anoden oder die Kathoden derselben, wenn beide geeignet vorgespannt sind, durch Signale betätigt werden können, die die höchsten Spannungsanstiege nicht überschreiten, die an den Ausgängen mancher integrierter Schaltungen mit Metalloxidhalbloitern (MOS) zulässig sind.

Derartige integrierte MOS-Schaltungen sind erhältlich in der Form von Rechnerschaltkreisen, Dekodierschaltkreisen, Zählern, Registern und dergleichen. Wesentliche Ersparnisse würden erzielt, wenn die Stellen dieser Anzeigevorrichtungen entweder adressiert■oder gewählt werden könnten direkt von MOS-Schaltkreisen mit einem Mindestaufwand an Zwischenschaltungen für Verstärkung oder Kopplung.

Eine Bedingung, die der Anwendung derartiger Niederspannungssignale vorausgeht, ist die, dass die Elektroden der Anzeigevorrichtung zur Entladung hin so weit wie möglich vorgespannt werden, ohne wilde Entladungen zu verursachen. Höhere Spannungen sind auch an einem Satz der Elektroden vorzusehen für die anfängliche Ionisation und erneute Ionisation, ohne die zulässigen Spannungswerte an den Metalloxidhalbleitern oder einer anderen niedergespannten Signalquelle zu überschreiten.

Das Gesamtpotential, das zur anfänglichen Ionisation und zur wiederholten Ionisation der Anzeigestellen in Gasentladungs-Anzeigetafeln erforderlich ist, ändert sich jedoch mit dem Gasdruck und der Betriebstemperatur. Es kann sich auch von Röhre zu Röhre beträchtlich ändern. Ein Satz von Vorspannungen, der es ermöglicht, die Elektroden eines Postens dieser Vorrichtungen mit kleinetmöglichen Signalspannungen zu adressieren oder anzutreiben, kann nicht ausreichen oder das erforderliche Potential übersteigen, um einen anderen Posten von Röhren derselben allgemeinen Type zu betreiben. '

In diesem Sinne bezweckt die Erfindung eine Vereinfachung und eine Kostensenkung für das Adressieren und Antreiben von mehrstelligen Anzeigevorrichtungen oder -tafeln.

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Hierzu sieht die Erfindung eine Anordnung vor zum Betätigen der Anzeigeelektroden von mehr3!eiligen Anzeigevorrichtungen und zum Adressieren derselben direkt von niedergeapannten Signalquellen ohne Überschreitung der Spannungsgrenzen an der Signalquelle. Das Potential zum Antreiben der Kathoden wird an einem Kondensator entwickelt, der allen Kathoden gemeinsam ist und ein mit den Kathodenantrieben gekoppelter Regelkreis steuert die Spannung derart, dass die Vorrichtung mit der vorbestimmten Ionisationsverzögerung zündet. '

Ein grösserer Teil der Spannung, die an die Anzeigekathoden in diesem System angelegt wird, wird zwischen den Anzeigeperioden gespeichert, um an die gewählten Kathoden in den nachfolgenden Perioden angelegt zu werden. Dieses gespeicherte Bezugspotential und demzufolge die Betriebsspannung werden automatisch eingestellt, um Unterschiede in den Potentialechwellenwerten verschiedener Einheiten und Schwellenwertänderun;en zu kompensieren, die durch Änderungen in der Temperatur oder der Betriebsweise verursacht werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der. Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise, veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen»

Fig. 1 eine vergrösserte auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer mit Elektrodensegmenten versehenen Anzeigetafel.

Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema einer Anordnung zum Betätigen einer derartigen Anzeigetafel}

Fig. 5 ein Diagramm von elektrischen Kurvenformen, die beim Arbeiten der Anordnung auftreten und

Fig. 4 und 5 elektrische Schalteehernen anderer Aueführungsformen von Antrieben für die Anzeigeelektroden einer Anzeigetafel.

Die hier beschriebenen Anzeigetafeln sind dünne, glatte, blattartige Gebilde, die im wesentlichen irgendeine Form und Grosse besitzen können und im weoßntlichen irgendeine Anzahl von Zeiohenanzeigestellen aufweisen können . Die Tafeln können ein geeignetes ionisierbares Gas, wie Neon, Arpon,

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Xenon usw. enthalten, einzeln oder in Kombination, mit einem Dampf eines Metalls wie Quecksilber, der gewöhnlich in dem Gas vorgesehen ist, um die Kathodenzerstäubung möglichst niedrig zu halten. Ein weiter Bereich von Gasdrucken kann angewendet werden, von etwa 20 Torr bis etwa 250 Torr bei Umgebungstemperatur, wobei etwa 70 bis 120 Torr einen allgemein üblichen Druckbereich darstellen.

Gemäss Fig. 1 bis 3 umfasst eine erfindun^sgemässe Anzeigevorrichtung 10 eine isolierende Grundplatte 20 aus Glas, Keramik oder dergleichen, wobei ein billiges Glas geeignet und zu bevorzugen ist. Mehrere leitende Verbinder oder Leiter 3OA bis 3OG sind an der Oberseite der Isolierplatte ausgebildet. Die Leiter 30 sind zueinander parallel und zur wSgerechten ' Achse "der Grundplatte ausgerichtet. In der Zeichnung sind sieben solder Leiterstreifen 3OA bis 3OG gezeigt} jedoch können mehr oder weniger vorgesehen sein, wobei ihre Anzahl durch die Gesamtzahl und die Type der anzuzeigenden Zeichen bestimmt ist. Die Leiter 30 können durch ein Verdampfungsverfahren, ein Netzdruck- oder Seidensiebdruck-Verfahren, ein unelektrisches bzw. chemisches Plattierungsverfahren oder dergleichen gebildet werden oder sie können als einzelne Metallstreifen ausgebildet sein, die an der Isolierplatte 20 durch Wärmeanwendung aufgeschweisst, durch Plasmazerstäubung oder in anderer Weise befestigt werden. Ein Seidensiebdruck-Verfahren ist besonders geeignet, weil es schnell, wirksam und reproduzierbar ist.

Eine zweite dünne Schicht 40 aus Isoliermaterial, wie Glas oder Keramik, wird auf den Leiterstreifen 30 ausgebildet, vorzugsweise durch ein Seidensiebdruck-Verfahren, und diese zweite Schicht 40 weist mehrere Gruppen von Durchbrüchen oder Öffnungen 5OA bis 5OG auf, von denen jede Öffnung einen der Leiterstreifen 3OA bis 3OG freilegt. Somit umfasst jede Gruppe von Öffnungen eine Öffnung 5OA über dem Leiter 3OA, eine Öffnung 5OB über dom Leiter 3OB, eine Öffnung 5OC über dem Leiter 3OC usw. Vier derartige Gruppen von Öffnungen sind in der Zeichnung dargestellt. Die Tafel 10 besitzt eine Gruppe von Kathodenelektroden 60A bis 60G für jede Gruppe von Öffnungen 50. Die Kathoden sind im allgemeinen längliche Stäbe oder Segmente, und diese sind gewöhnlich netzartig in einem 8-förraigen Muster angeordnet, wie es in der Technik bekannt ist. Die Kathoden 60 können auf der Isolierschicht 40 mittels eines Seidensiebdruck-Verfahrens ausgebildet sein, bei dem eine leitende Paste wie Palladium-Gold, Platin-Gold, Palladium-Silber oder dergleichen verwendet wird. Jedes Kathodeneleme-nt steht in Berührung mit einem der Leiterstreifen 30, der durch eine der Durchbrüche oder Öffnungen 50 freiliegt, und füllt im wesentlichen die öffnung 50 aus und bedeckt einen

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■Peil der Schicht 40, um die gewünschte Form und Grosse zu erhalten.

Die Kathoden 6OA, 6OB usw. können auch aus einzelnen Metallstreifen bestehen, die vorzugsweise an .einen Leiterstreifen JO angelötet sind, mittels einer Masse von Lötmaterial, die in jede der Öffnungen 50 in der Isolierschicht 40 eingetragen ist. Das Lötraaterial selbst kann durch ein G-,idensiobdruck-Verfahren aufgetragen werden. Ein geeignetes Lötmaterial ist eine Gold-Germaniura-Substanz, die unter der Bezeichnung PORMON bekannt ist

und von der Firma E.I. DuPont de Nemours & Co. in den Handel gebracht wird. Die Kathoden können auch auf irgendeine andere geeignete Weise ausgebildet werden, etwa durch elektrolytisches oder chemisches Plattieren von Nickel oder dergleichen oder mittels Lichtbogen-Plasmazerstäubung durch eine geeignete Maske bzw. Schablone hindurch.

Somit sind die Kathoden 60 vorzugsweise dünne, ebene Gebilde, die über die Isolierschicht 40 nicht um ein beachtliches Mass vorstehen.

Die Tafel 10 enthält Anodenelektroden 90, für die Gruppen von Kathodenelektroden 60. Die Anodenelektroden sind dünne, transparente leitende Filme aus Gold, NESA oder dergleichen, die an der Unterseite 95 der Vorderplatte oder Sichtplatte 100, die aus Glas hergestellt ist, ausgebildet sind. Die Anodenfilme sind in der Gröasenordnung von einigen Angström dick und praktisch in einer Ebene liegend mit der Unterseite 95 der Vorderplatte. Somit ragen die Anoden, für alle praktischen Zwecke, nicht in den Gasentladungsraum der Tafel hinein. Die Anodenfilme sind im allgemeinen rechteckig oder haben eine andere Form, je nach der Ausrichtung bzw. Ausbildung der Kathoden. Die Anoden 90 sind so bemessen und angeordnet, dass sie den gesamten Flächenbereich überdecken, der von der zugehörigen Gruppe von Kathodenelektroden eingenommen wird. Gegebenenfalls kann jede. Anode 90 etwas schmäler und kürzer sein als die durch ihre Kathoden festgelegte Fläche, wie in der Zeichnung gezeigt ist, aber in jedem Fall muss die Anode mit einem ausreichenden Teil jeder ihrer Kathoden in Überdeckung und in betrieblicher Wechselwirkung stehen. Andere geeignete Anodenformen können verwendet werden, je nach der Zeichen- und Symbolform der zu betreibenden Kathoden.

Vorzugsweise sollte der- Abstand zwischen jeder Anode 90 und ihrer Gruppe von Kathoden 60 in der Grössenordnung von 20 bis 25 Tausendstel Zoll etwa o,5 his 0,6 mm liegen, und der Abstand zwischen jeder Anode und der benachbarten Gruppe von Kathoden sollte von der Grössenordnung von 5

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40 Tausendstel Zoll ■ etwa 0,75 bis 1 mm sein. Mit diesem Verhältnis und bei dem üblichen Druckbereich befindet sich jede Anode in einer für den Betrieb günstigen Lage in bezug auf ihre eigenen Kathoden, ist jedoch ausreichend entfernt von der benachbarten Gruppe von Kathoden, so dass die Tttfel über einen zweckmässigen weiten Bereich von Potentialen betrieben werden kann, ohne Querzündungen zwischen benachbarten Gruppen von Elektroden entstehen zu lassen. Ein anderer Faktor, der dazu.beiträgt, Querzündung zu verhindern ist die Anordnung der Anoden in im wesentlichen koplanarer Beziehung mit der Oberfläche der Glasdeckplatte und ohne in den Gasraum hineinzuragen, in dea das Kathodenglühen stattfindet.

Ein weiterer Vorteil des engen Abstands jeder Anode zu ihrer Gruppe von Kathoden und des damit verbundenen dünnen Gasvolumens ist der, dass metastabile Atome, die in dem Gas während der Entladung erzeugt werden, zu diesen dicht benachbarten Oberflächen diffundieren und an diesen schnell neutralisiert werden. Ausserdem werden erregte oder geladene Teilchen schnell durch die Anoden-Kathoden-Strorabahn abgeführt. Die Neigung zum Entstehen von Querzündung wird durch diese beiden Paktoren auf ein Mindestmass herabgesetzt.

Die Deckplatte 100 aus Glas ist im wesentlichen von derselben Länge wie die Isolierschicht 40 und die Bodenplatte 20 und wird von der Grundplatte 20 im Abstand gehalten durch einen rechteckigen Glasrahmen 110, der zwischen der Glasdeckplatte 100 und der Isolierschicht 40 angeordnet ist. Der Rahmen 110 kann ein integrierender Teil der Deckplatte und/oder der Bodenplatte sein. Der rechteckige Rahmen dient somit dazu, den gewünschten Abstand zwischen jeder Anode und ihrer zugeordneten Gruppe von Kathodenelektroden vorzusehen. Die Glasdeckplatte 100 ist auch vorzugsweise geringfügig weiter bzw. breiter als die Isolierschicht 40 und die Grundplatte 20, so dass ein Rand, etwa der obere Rand, über die übrige Tafel vorsteht und zugänglich ist, um die Verbindung von Leitern 140 zu jedem der Anodenfilme zuzulassen. Die drei Glasteile 20, 100 und 110 sind in geeigneter Weise aneinander abgedichtet, beispielsweise mittels einer Versiegelung 120, die aus einer Glasschmelze oder dergleichen gebildet ist.

Der Anschluss an die Leiterstäbe 30 kann, als Beispiel, mittels L-förmiger Stifte oder Kontakte 144 erfolgen, die in die Versiegelung 120 an einer oder an beiden Enden der Tafel eingebettet sind.

Die Tafel 10 kann mit der gewünschten Gasathomsphäre durch einen Rohrstutzen

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150 gefüllt -werden, der an der Grundplatte 20 befestigt ist und mit Je<n Innern der Tafel durch ein Loch 154 in der Platte 20 und der Schicht 40 in Verbindung steht. Dabei wird im allgemeinen Quecksilber aus einer Glaskapsel (nicht dargestellt) eingeführt, die in den Rohrstutzen gehalten und in geeigneter Weise gehandhabt wird in dem gewünschten Stadium des Zusammenbauverfahrens.

Die Erfindung beziehi- sich auf tafelartige Segmentanzeigevorrichtungen, die mehrere Gruppen von Kathod'enelektroden enthalten, die l'inj;] iche Stäbe oder Segmente, nach einem Netzmuster angeordnet, aufweisen, so dass die Kathoden jeder Gruppe wahlweise erregt werden können, um ein Zeichen anzuzeigen. Aus Gründen der Ersparnis haben sich entsprechende Elektroden in jeder Gruppe, gewöhnlich die Kathoden, eine gemeinsame Zuleitung. Die Anoden sind getrennt erregbar, und die Tafel wird in einem Multiplex- bzw. Vielfachverfahren betrieben. Bei dieser Betriebsweise wird das Betätigungspotential an ausgewählte Kathodenleiter zur Zeit t angelegt und damit an ausgewählte Kathoden-

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Segmente, und die erste Anode wird errept und ein erstes Zeichen wird durch die ersten Kathodensegmente in der ersten Gruppe angezeigt. Zur Zeit t, wird Betätigungspotential an dieselben oder andere Kathodenleiter und an die zweite Anode gelegt und ein zweites Zeichen wird durch die zweite Gruppe von Kathoden angezeigt. Der gleiche Vorgang wird für jeden Zeichenst,elle durchgeführt und er wird kontinuierlich längs der ganzen Anzeigetafel mit einer geeigneten Frequenz wiederholt, so dass stehende, aber veränderliche Zeichen angezeigt werden können.

Geraäss Fig. 2 ist die verbesserte Anordnung zum Betätigen einer mehrstelligen Anzeigevorrichtung 10 mit mehreren Gruppen von Kathodensegmenten oder -elementen 60k bis 60D, die durch Kathodenleiter 30A bis 30D untereinander verbunden sind, und eine Mehrzahl von zugeordneten Anodenelektroden 90 versehen. Fin digitaler Wähl- oder Adressierschalter 200 ist zwischen einen Anschluss 190 für eine Spannung V und jede der Anodenelektroden 90 eingeschaltet. Die Anodenschalter sind alle identisch und nur einer von ihnen ist im einzelnen dargestellt.· Der Kathodenkreis enthält Stromantriebe 25OA bis 25OD, die mit den entsprechenden Kathodenelektroden 6OA bis 6OB durch Leitungen 290 und mit einem Kondensator 175 eines Vorspannungsschaltkreises durch eine Sammelleitung 170 verbunden sind. Der Kondensator 175 ist andererseits mit dem Spannungsanschluss I90 verbunden und liegt elektrisch in Reihe mit dem Emitterwiderstand I67 eines Transistors I65, dessen Kollektor mit einem Anschlusr 150 für eine negative Spannung -V₁₁ verbunden ist. Der Transistor 165 die als Du^chgangsgiled eines Vorspannungsregelkreises, der

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die Rückführunpssammelleitung 16O enthält, und ist mit dem Kondensator gekoppelt, der das Vorspannungspotential auf der Sammelleitung 1?0 für die Kathodenantriobe aufrechterhält.

Die Spannungsschalter 200 für das Adressieren der Anoden 90 und damit das Wählen einer digitalen Anzeigestelle in der Tafel 10 werden sämtlich durch einen Metalloxidhalbleiter (MOS)-Transistor 210 gesteuert, der eine Toroder Ausgangselektrode 205 besitzt. Diese MOS-Transistoren 210 können alle auf demselben Träger für integrierte MOS-Schaltungen ausgebildet sein und können Bestandteil einer komolexen integrierten Mehrzweckschaltung sein. Ebenso können die Transistoren 210 der Anodenschalter Feldeffekt-Transistorglieder (FET-Glieder) oder andere geeignete Niederspannungseinheiteri nein. Die Quell- bzw. Zuflusselektroden der Transietoren 210 sind mit dem Arschluss 190 für die Spannung V verbunden. Die Ausgangs- ocer Abflusselektroden

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215 sind direkt mit den Anodenelektroden der Anzeigevorrichtung verbunden. Ein Vorspannungswiderstand 215» der die Anode gewöhnlich unter dem Betätigungspotential hält, und eine umgekehrt vorgespannte Klemmdiode liegen zwischen der Anode und einem Vorspannungsanschluss 240. Die Anoden kennen so den vollen Spannungsaus schlag von der Spannungsquelle V zu der am

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stärksten negativen Spannung, die an den Anschluss 240 angelegt -werden kann, aufnehmen, ohne die zulässigen Spannungsgrenzen an den MOS- oder FET-Transistoren 210 zu übergehreiten.

Der Kathodenkreis besteht aus Segmentetrora&ntrieben 250A bis 25OD und einem Vorspannungsregler, der den Transistor 165 in Reihe mit dem Kondensator 175 einschliesst, der die Vorspannung für die Antriebe speichert. Die Kathodenantriebe 25O und der Transistor 165 wirken zusammen als Rückführungsschleife, um eine Vorspannung am Kondensator 175 zu entwickeln, durch Ableiten von Strom vom Kondensator über den Kollektor-Smitter-Xreia des Transietors I65, bis die zugehörige Anaeigevorrichtung aktiviert wird.

Die Stromantriebe 250 für die Kathoden werden durch MOS-Transistoren 260 oder dergleichen gesteuert, die ebenfalls Bestandteil einer komplexen integrierten Schaltung, etwa einer Rechnerträgereinheit oder dergleichen sein können. Ferner können die Kathodeneing&ngstransistoren 260 auf demselben integrierten Schaltungsträger wie die Anodenschaltertrensistorers 210 ausgebildet sein, auch wenn die Anoden und Kathoden selbst bai verschiedenen Spannungspegeln betrieben werden, die die .zulässigen £par,r!un_tjagrenz,"'ri von

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gebräuchlichen integrierten Schaltungen überschreiten. Kondensatoren 265 koppeln die Kathodeneingangsschalter 260 mit den Kathodenstromantrieben 285, während sie sowohl die Anodenschalter 210 als auch die Kathodenein gangsschalter 260 von den Spannungspegeln an den Kathodenantrieben isolieren. Die Anodenschalter 210 und die Kathodeneingang3schalter 260 werden so von demselben Vorspannungspunkt (Anodenspannungspegel V ) betrieben und

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können auf demselben integrierten Schaltungsträger ausgebildet sein.

Die Quellelektroden 3er Eingangstransistoren 260 für die Kathodenantriebe sind mit dem Anschluss 19O für die Spannung V verbunden. Ihre Abfluss- j elektroden sind an der Verbindungsstelle 262 mit den Emitterelektroden der Kathodenantrieb-Transistoren 2Θ5 über die Kondensatoren 265 und mit dem Anschluss 2Θ0 für eine negative Spannung V über Widerstände 275 verbunden. Die Emitterelektroden der Antriebtransistoren 285 sind ferner ar. die Spannungssammelleitung 170 über Dioden 270 angeschlossen. Die Kollektorelektroden sind durch Leitungen 290 mit den Leitern 3OA bis 5OD der Kathodenelektroden 6OA bis 6OD der Anzeigevorrichtung verbunden sowie an vorspannungserhöhende Widerstände 295 angeschlossen, die die Kathoden gewöhnlich über ihrem Arbeitspotential halten. Mit ihren anderen Enden sind die Widerstände 295 an eine Sammelleitung 180 angeschlossen, die mit dem. Anschluss 190 der Sjpannung V über eine umgekehrt vorgespannte Zenerdiode 185 ge-

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koppelt ist. Die Basiselektroden der Kathodenantripb-Transistoren 285 sind an die Sammelleitung 16O angeschlossen, die zur Basiselektrode des Transistors 165 des Vorspannungsreglers verläuft.

Diese Anordnung ermöglicht ein direktes Adressieren oder Wählen der Anoden einer Anzeigevorrichtung von den Transistoren 210 einer integrierten MOS-Sehaltung oder dergleichen und hält den Spannungsausschlag an den digitalen Ausgangsklemmen 215 der integrierten Schaltung streng innerhalb der gewöhnlich vorgeschriebenen Spannungsgrenzen für diese. Häufig liegen die an diesen Schaltungen zulässigen Spannungsgrenzen zwischen 20 oder 25 Volt und etwa 50 Volt und mehr. Die Anordnung wird auch durch Leerlauf- bzw. negativ gerichtete Wählsignale für die Kathodensegmente betrieben,' die im Fall von MOS-Datenquellen Eingangs- bzw. Steuersignale bei offenem Abfluss bedeuten.

Die Kathodenantriebe 25OA bis 25OD werden wahlweise eingeschaltet, wenn die gewöhnlich leitenden Transistoren 260 der MOS-Datenquelle geöffnet (ausgeschaltet) werden. Hierdurch wird die Eingangsseite des Kopplungakondensators 265 freigegeben, der negativ geladen wird über den Widerstand ^275» wie aus dor Kurvenform 300 In Fig. 3 zu ersehen ist, während er pnwöhnlich ?'.uf

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der Spannung V über diesen Transistor gehalten wird. Dieser in den Wider-

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stand 275 eintretende Sicnalstrom erscheint als Emitterstrom in dem Antriebstransistor 285 über den Kopplungskondensator 265 und ist beträchtlich größer äIs der Kollektorladostrom über die Kathodenvorspannungswiderstände 295« Die Kollektoren werden daher zunehmend negativ während der Ionisationsverzögerung, bis die Transistoren 285 gesättigt werden, wie durch die' Kurvenform 350 in Fi;;. 3 angegeben ist. Der grösste Teil des Emitterstroms der Transistoren 285 wird dann von ihren Basiselektroden abgezogen und fli·sst über die Sammelleitung 16O und den Regler I65. Die Summe der Basisströme aller gewählten Kathodensegmentantriebe 25OA bis 25OD wird über den Widerstand 155 und die Basis des Transistors 165 geleitet und verursacht eine proportionale Stromerhöhung im Emitterwiderstand I67 und eine mehr negative Ladung des Kondensators 175·

Das Verhältnis zwischen dem Emitterwiderstand 167 und dem Rückfi'hrungswiderstand 155 des Reglertransistors 165 bestimmt das ungefähre Verhältnis zwischen der Reionisationsverzögerung bzw.-dauer und der digitalen Anzeigeperiode, bei der die Anordnung stabilisiert wird* Unter gebräuchlichen Anzeigeverhältnissen mit einer dif italen Anzeigeperiode von 200 Mikrosekunden ist eine Reionisationszeit von zum Beispiel etwa 20 bis 40 Mokrosekunden allgemein üblich. Wach dem Zünden der Vorrichtung gelangt der Transistor 285 aus .!ei Sättigungszustand und der grösste Teil seines Emitterstroms wird dann von der zugeordneten Kathode über den Leiter 30 und den Kollektor des Transistors zum Kopplungskondensator 265 abgeführt. Die Widerstünde 275 .' begrenzen den so von der Anzeigevorrichtung abgeleiteten Strom und die Kondensatoren 265 werden dabei entladen. Die Spannung an dem Vorspannungsspeicherkondensator 175 ändert sich geringfügig, sobald der Durchschlag in der Anzeigevorrichtung erfolgt, da der Rückführungsstrom zum Regler 165 von den Basiselektroden der Antriebe 285 etwas fällt, wenn diese aus der Sättigung gelangen.

Wenn der Kathodeneingangs transistor 260 wieder geschlossen (eingeschaltet) wird, leitet er Strom von Anschluss 190 der Spannung V zum Wiederaufla-

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den des Kopplungskondensators 265 über die Diode 27O, wobei auch der Vorspannungskondensator 175 auf seine ursprüngliche Spannung entladen wird. Wenn jedoch die Vorspannung am Kondensator 175 zu klein gewesen war, um die Anzeigevorrichtung zu zünden, fährt der Reglertransistor 165 fort, seine Ladung während der ganzen Anzeigeperiqde zu ergänzen. Der Wiederaufladeetrom im Kopplungskondensator 265 wird dann kleiner sein un d der Kon-

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densotor 175 wird somit nicht εο stark entladen, w,ie er geladen wurde, sondern -wird stattdessen negativ vorspannende Ladung speichern, bis die Vorrichtung zündet.

Diese durch Rückführung gesteuerte Spannung ist stabil, sobald die Anzeigevorrichtung 10 aktiviert wird, da das Laden des Kondensators 175 in erster Linie durch die Reionisationsverzögerung gesteuert wird, die abnimmt, wenn die Spannung stärker . gativ wird, und zunimmt, falls sie zu positiv ist. Das Verhältnis zwischen dem Rüc'kführungswiderstand 155 und dem Emitterwiderstand 167 des Reglertransistors 165 bestimmt diesen Arbeitspunkt und legt die Vorspannung fest, die am Kondensator 175 gespeichert wird. Auf diese Weise wird die Betätigungsvorspannung geregelt um die Ionisationsverzögerung auf einem bestimmten Bruchteil der digitalen Anzeigeperiode zu halten. Dies ermöglicht ein Arbeiten mit kleineren Signalen, als sie für eine schnellere Ionisation erforderlich wären, gewährleistet jedoch, dass eine Ionisation an allen gewählten Kathoden auftritt.

Die Anordnung reagiert wirksam auf das Arbeiten der Anzeigevorrichtung, weil der Kondensator 175 geladen wird, um das Antriebspotential für die gev.ihlten Kathoden zu erhöhen, bis die Vorrichtung zündet, und zwischen den Entladungs- bzw. Anzeigeperioden um einen Betragentladen wird, der nur.der Anzahl der Segmente die gewählt wurde, proportinal ist.

Das Potential am Kondensator 175 wird den Kathodenantrieben 250 durch die Sammelleitung 170 als Vorspannungspotential zugeführt. Dies ist das Potential, auf das der Kopplungskondensator 265 der Kathodenantriebe zwischen den Anzeigeperioden wiederaufgeladen wird, und demnach das anfängliche Vorspannungspotential für die Antriebe während jeder Anzeigeperiode. Dieses Potential wird durch den Regeltransistor I65 geändert, wenn das Schwellenpotential der Vorrichtung sich ebenfalls ändert. Hierdurch werden Abweichungen des Schwellenpotentials verschiedener Vorrichtungen kompensiert, das unterschiedlich-ist oder eich mit der Temperatur oder der Betriebsweise ändert.

Die in Fig. 3 wiedergegebenen Kurvenformen veranschaulichen das Arbeiten der Anordnung der Fig. 2. Die Kurve 300 zeigt die Spannungsausschläge des j Verbindungspunkts 262 am Eingang eines Kathodenantriebs 250. Zwei Periode'n 301 und 302 sind dargestellt, die beide mit dem Wert V beginnen und

θ β

schnell ins Negative abfallen über den Kondensator 175» bie der Transistor

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285 leitet, in der Schaltung verteilte Kapazitäten auflädt und dann zum Zeitpunkt t2 gesättigt wird. Die Eingangskurvenform 301 und 302 werden dann weiter negativ mit langsamerer Geschwindigkeit, wenn der Strom im Basis-Emitter-Kreis des Transactors 285 beginnt, den Xopplungskondensator während der restlichen Ionisationsdauer zu entladen, bis die Vorrichtung zündet.

Die Kurvenform 301 stellt das Arbeiten beim Gleichgewicht dar, in welchem die Ionisationsverzögerung gleich dem vorbestimmten Anteil der Anseigeperiode ist. Die Kurvenform 302 veranschaulicht das Arbeiten der Vorrichtung, wem rie Ionisationsverzögerung den vorbestimmten Bruchteil der Anzeigeperiode übersteigt. Zum Zeitpunkt tj tritt der Durchbruch in der gewählten Stelle der Anzeigevorrichtung ein, zu welchem Zeitpunkt der Kathodenantrieb 285 aus der Sättigung kommt und die Basisströme der gewählten Antriebe, die im Rückführungswiderstand 155 summiert werden, stark abnehmen. Dies verursacht eine entsprechende Spannungsänderung in den Emitterkreisen der Antriebe und im Yerbindungspunkt 262 am Eingang der Antriebe. Die Eingangskurve fällt dann weiter ab, wenn die Kopplungskondensatoren 265 entladen werden, bis zum Ende der Anzeigeperiode im Zeitpunkt t4· Die Eingangskurven steigen dann nieder auf V an.

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Pie Spannungskurven 310 und 320 erscheinen auf der Rückführungssammelleitung 16O, die mit den Basiselektroden der Kathodenantriebstransistoren 285 und mit der Basiselektrode des Reglertransistors 165 verbunden ist. Sie spiegeln den Rückführungsstrom wieder in der Basis des Durchlassgliedes und in dem Basiswiderstand 155 während der Ionisationsverzögerung zwischen den Zeitpunkten t2 und t3 und während des Arbeitens der Vorrichtung bis zum Zeitpunkt t4. Die Amplitude des Rückführungsstroms während der Periode 311 oder der Periode 312 wird davon abhängen, wie viele verschiedene Kathodensegmente angetrieben werden durch Kathodenantriebe 250 während der betreffenden Periode. Die Kurvenform 310 veranschaulicht das Arbeiten mit wenigen Kathoden und Kurvenform 320 stellt das Arbeiten mit den meisten Kathoden dar. Der Vorspannungskondensator 175 wird stärker negativ aufgeladen werden durch höhere Rückführungsströme, wird aber proportional entladen werden am Ende der Periode, wenn die entsprechende Anzahl von Kopplungskondensatoren 265 wieder aufgeladen wird von ihm.

Die Kurvenformen 330 und 340 geben die Spannungsaueschläge auf der Vorspannungssammelleitung 170 wieder, die mit dem Kondensator 175 -nd mit den

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Kopplungskondensatoren durch Dioden 270 verbunden sind. Die Kurvenform 330 veranschaulicht den Spannungsverlauf, wenn nur eine oder zwei verschiedene Kathoden angetrieben werden. Die Kurvenform 340 stellt den stärkeren Spannungsausschlag dar. wenn mehrere oder alle verschiedenen Kathodensegmente oder -elemente angetrieben werden.

Die Kurve 350 zeigt die Spannungsänderungen, die den Kathodenelektroden auf den Leitungen 290 vermittelt werden. Wenn der Antrieb 285 zu leiten beginnt, pehen sein Kollektor und die zugehörigen Kathoden ins Negative. Zum Zeitpunkt t2 erreicht der Antrieb 285 die Sättigung und sein Kollektor folßt daher dex Spannung an seiner Basis, bis der Antrieb zum Zeitpunkt t3 zündet. Die Kathodenspannung ist zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 verhältnismäßig konstant, wie der Spannungsabfall an einer gezündeten Anzeigestelle bis zum Ende der Anzeigeperiode. Diese Ausgangskurvenformen 351 und 352, die an die Kathodenleitungen 290 angelep-t werden, beginnen und enden bei einer Spannung, die durch die Widerstände 295 und die ZeneidLode 185 bestimmt ist, die zwischen diese Leitungen und den Anschluss 190 der Spannung V . eingeschaltet

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Da die Ionieationaverzögerung in·segmentierten Gasentladungsvorrichtungen zum Teil davon abhängt, wieviele Kathodensegmente erregt werden, kann ein besonderer Kathodenantrieb für ein einzelnes Segment erwünscht sein. Der mittlere Stab oder das mittlere Segment in einem 8-förmigen Muster wird häufig allein, als Minuszeichen beispielsweise, betätigt. In dem Kathodenstromkreis der Fig. 4 sind die Kathodenantriebe 25OA bis 25OD usw. die fleichen wie diejenigen bei der Anordnung der Pig. 2, aber der Kathodenantrieb 25OG ist unterschiedlich mit dem Reglerkreis verbunden und kann einen Kathodenwiderstand 297 von höherem Wert zwecks leichteren Antriebs besitzen, falls es erwünscht ist.

In dem Kathodenantrieb 25OG der Fig. 4 für die Kathoden 6OG sind ein'Widerstand 287 und ein Kondensator 289 in Parallelschaltung zwischen die Basis ihres Antriebstransistors 285 und die Rückführungssammelleitung I60 des Reglers eingeschaltet. Wenn dieser Transistor 285 während der Ionisationsverzögerung die Sättigung erreicht, ermöglicht der Basisstrom im Wideretand 287» dass die Basis und demzufolge der. Kollektor und die.zugehörige Kathode negativer «erden als die Rückführungssammelleitung I6O. Dies fördert die schnellere Ionisation und Entladung in der Anzeigevorrichtung. Der Kondensator 289 überträgt anfangs denselben Rückführungsbetrag vom Ka-

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thodenantrieb 25OD, wie die anderen Antriebe ihn vorsehen, um zu vermeiden, dass der Regler aus dem Gleichgewicht kommt, wenn die Ionisation schnell eintritt, wie wenn ein Kathodensegraent 6OG mit mehreren anderen in einem aus nehreren Segmenten bestehenden Seichen oder Symbol erregt wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Laden und Entladen des Vorspannungsspeicherkondencators 175 etwa gleichbleibt in dem bestimmten Ion'3ati~nsverzögerungsinterväll, selbst obwohl ein besonderer Antrieb 25OG mit den anderen betätigt wird. Andernfalls würde der Kondensator unpassend aufge- ^ laden werden.

Bei dem Sonderantrieb für die Minussymbolkathode der Fig. 5 ist eine Dämpfung in der Schaltung durch einen Kondensator 277 vorgesehen, der zwischen die Abflusselektrode des Eingangstransistors 260 und den negativen Vorspannungsanschluss 280 eingeschaltet ist. Dieser dämpft anfangs die Sättigung seines Antriebstransistors 285 und seiner Rückführung zum Regler, um zu ermöglichen, dass die Ionisation in der Anzeigevorrichtung bei der kleinstmöglichen Spannung eintritt. Auch trägt er dazu bei, eine Gleichgewichtsstörung des Vorspannungskreises bei rascher Ionisation zu verhindern. Der Kopplun^skondensator 289 kann entfallen oder nicht, wie es gewünscht wird. Der Sonderantrieb 25OG für eine Minussymbolkathode der Fig. 5 gleicht im übrigen dem in Fig. 4 dargestellten.

Ferner kann eine vorwärts vorgespannte Diode 154 eingeschaltet sein zwischen die Basis des Reglertransistors 165 und einen Spannungsteiler aus 7/iderständen 152 und 182, die zwischen dem Anschluss 15O für die Spannung -V₅ und der Zenerdiode 185 beispielsweise liegen. Dies veranlasst den Transistor 165, den Änderungen in der Stromquelle -TT- zu folgen und den Kondensator 175 auf einer Mindestspannung geladen zu halten, unabhängig davon, ob die Anzeige kürzlich betätigt worden ist. Hierdurch wird ein vorübergehender Leistungsbedarf des Hegeltransistore I65 begrenzt, wenn die Anzeigevorrichtung sogleich oder erst nach einer langen inaktiven Periode betätigt wird.

Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung in den Einzelheiten beschrieben worden sind, handelt es sich hierbei selbstverständlich nur um Beispiele. Im Rahmen der obigen Darlegungen sind mannigfache Änderungen und Abwandlungen ohne weiteres denkbar, so dass eine Verwirklichung der erfinderischen Gedanken in abweichender Form als unter den Schutzumfang der Erfindung bzw. der anhängenden Ansprüche fallend zu werten ist.

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Claims (8)

1. 7332905

   Patentansprüche

   I^ Anordnung zum Betätigen von auf einen Schwellenwert ansprechenden Anzeigevorrichtungen mit mehreren Gruppen von Kathodenelektroden und einer Anodenelektrode für jede Gruppe, "bei der sich entsprechende Kathoden der einzelnen Gruppen untereinander verbunden sind, ·
   gekennzeichnet durch

   - eine Einrichtung zum Anlegen von positiv gerichteten Signalspannungen an die Kathodenelektroden unabhängig voneinander,

   - eine Einrichtung zum Antreiben von ausgewählten Kathodenelektroden mit negativ gerichteten Stromimpulsen bei gleichzeitiger Erregung der Anodenelektroden,

   - ein Kondensatorglied zum Speichern und Anlegen eines Vorspannungspotentials an jede der Antriebseinrichtungen,

   - eine mit dem Kondensatorglied und den Kathodenantrieben gekoppelte Einrichtung zum Laden des Kondensatorgliedes zwecks Regelung des Potentials an diesem, derart dass der Schwellenwert der ausgewählten Stelle in der Anzeigevorrichtung überschritten und diese erregt wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, zum Betätigen von Anzeigevorrichtungen mit Kathodensegmenten bzw. - elementen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladeeinrichtung eine Rückführung bzw. Rückkopplung von allen Kathodenantrieben aufnimmt, so daß sie das Kondensatorglied proportional zur Aktivierungsverzögerung im Antrieb und zur Anzahl der erregten Kathodensegmente auflädt, und so angekoppelt ist, daß sie durch die erregten Kathodenantriebe entladen wird.

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   _ ₁₆ _ 7337905
3. 3. Anordnung nach. Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet, daß alle Kathoden- und Anodenantriebe mit einer Bezugspotentialklemme bzw. -quelle gekoppelt sind und ein zweites Kondensatorglied die Signal ohne die Potentialpegel mit den Elektroden der einen Art Jcoppelt, wobei das zweite Kondensatorglied geladen wird während der Erregung der Elektroden und entladen wird, nachdem die Anzeigevorrichtung Strom führt. -
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 zum Betätigen von Anzeigevorrichtungen mit Kathodensegmenten bzw, - elementen, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Kathodenantriebe eine erste Stufe, die gemeinsam mit den Anodenantrieben von einer Bezugspotentialklemine vorgespannt ist, eine zweite Stufe, die von dem Kondensatorglied vorgespannt ist, und ein zweites Kondensatorglied aufweist, das zwischen diese Stufen zwecks G-leichstromsperrung gelegt ist. ;
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4j
   dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Laden eine Rückführung bzw. Rückkopplung von allen Kathodenantrieben aufnimmt, um das erste Kondensatorglied proportional zur Aktivierungsverzögerung und zur Anzahl der erregten Kathoden zu laden, wobei das erste Kondensatorglied wenigstens teilweise entladen wird durch Aufladen des zweiten Kondensatorgliedes, nachdem die Anzeigevorrichtung Strom führt.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung von den Kathodenantrieben zur Ladeeinrichtung an eine Impedanz angekoppelt ist, die ein bestimmtes Verhältnis zur Verstärkung bzw. Aufnahme und zur Impedanz der Ladeeinrichtung hat, um ein Vorwähliritervall für die Aktivierungsverzögerung in der Anzeigevorrichtung zu gewährleisten»

   3 Π 9 3 B B / Γ L

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7. 7. Anordnung zum Betätigen von mehrstelligen Anzeigevorrichtungen mit mehreren Gruppen von Kathodenelementen und einer jeder Gruppe zugeordneten Anode in einer Gasatmosphäre, gekennzeichnet durch

   - eine Einrichtung zum Anlegen einer Signalspannung an jede einzelne der Anoden, und

   - eine Einrichtung zum wahlweisen Antreiben der Kathodenelemente,^- enthaltend einen mit jedem der Kathodenelemente gekoppelten Stromantrieb, einen mit dem Stromantrieb gekoppelten Vorspannungsspeicher und einen zwischen eine Spannungsspeiseklemme und den Vorspannungsspeicher geschalteten Regler, der mit einem Rückführungskanal von den Stromantrieben versehen ist, um die Vorspannung an den Schaltern automatisch als Punktion der Potentialschwelle der Anzeigevorrichtung auf eine vorbestimmte Ionisationsverzögerung einzustellen, wenn sie betätigt wird.
8. 8. Anordnung zum Betätigen von auf einen Schwellenwert ansprechende Anzeigevorrichtungen mit mehreren Gruppen von Kathodenelementen und einer jeder Gruppe zugeordneten Anode in einer Gasathmοsphäre,

   gekennzeichnet durch

   - eine Einrichtung zum Anlegen eines digitalen Wählsignals an jede der Kathoden wahlweise und in rascher Folge, und

   - eine Einrichtung zum Antreiben der Kathodenelemente wahlweise in elektrischer Reihenschaltung mit einer Impedanz, enthaltend einen mit jedem der Kathodenelemente gekoppelten Stromantrieb, einen mit jedem der Stromschalter gekoppelten Vorspannungsspeicher und einen zwischen eine Spannungsspeiseklemme und den Vorspannungsspeicher geschalteten Regler, der > mit einem Rückführungskanal von den Stromantrieben versehen ist, um die Vorspannung an den Schaltern automatisch einzustellen als Punktion der lonisationsverzögerung, wenn die Anzeigevorrichtung betätigt wird.

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