DE2636188C3

DE2636188C3 - Ansteuerschaltung mit steuerbaren Halbleitergruppen für eine mehrstellige Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2636188C3
Application number: DE2636188A
Authority: DE
Inventors: Iwao Miyazaki Hamasaki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1975-08-13
Filing date: 1976-08-11
Publication date: 1985-07-11
Also published as: JPS6246876B2; DE2636188A1; JPS5222433A; CA1067224A; US4091376A; DE2636188B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die sich gut zur Ansteuerung eines Anzeigefelds mit Gasentladungs-Anzeigeelementen für die zeitunterteilte Parallelanzeige ₄₍, einer mehrstelligen Information eignet.

Bei solchen aus der US-PS 38 92 957 bekannten Ansteuerschaltungen für Gasentladungs-Anzeigefelder oder -tafeln müssen die den Anodenelektroden zugeordneten Schaltelemente in der Lage sein, eine relativ _4S hohe Sperr- oder Durchbruchspannung aushalten zu können. Aus diesem Grund wird der Schaltungsaufbau relativ teuer und kompliziert und benötigt zudem räumlich relativ viel Platz. Insbesondere wenn solche Ansteuerschaltungen aus Feldeffekttransistoren oder ^₁, Bipolartransistoren aufgebaut sind, kommen nur Halbleiterbauelemente mit sehr hohen Durchbruchspannungen in Frage. Tritt aus irgendwelchen Gründen eine Ober der Durchbruchspannung liegende Spannungsspitze an diesen Transistoren auf, so ist in der Regel eine _ss Beschädigung, d. h. ein Ausfall dieser Schaltelemente die Folge.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine insbesondere zur Ansteuerung von Gasentladungs-Anzeigetafeln für eine Vielzahl von Ziffernstellen geeigne- _W) te Ansteuerschaltung zu schaffen, bei der die aufgezeigten Nachteile, insbesondere die Gefahr des Durchbrechens einzelner Schaltelemente nicht mehr auftreten.

F.inc crfindungsgcmJlße Ansteuerschaltung ist gekennzeichnet durch die im Patentanspruch 1 angegebe- _(Λ nen Maßnahmen, Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert und/oder in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Diese Ansteuerschaltung eignet sich besonders zum Einbau in elektronische Rechner und Kleinrechner, die mit einer mehrstelligen Gasentladungs-Anzeigeeinheit ausgerüstet sind. Die Informationsdarstellung erfolgt in Zeitmultiplex- bzw. in zeitunterteilter PsraJIeldarstellung als numerische und/oder alphanumerische Information. Mit der erfindungsgemäßen Schaltung wird vor allem verhindert, daß sogenannte Segmentsignale auf die Segment- oder Kathodenelektroden der Gasentladungs-Anzeigeeinheit während einer oder mehrerer Ziffemstellen-Totzeiteii gelangen, die innerhalb einer Ein-Wort-Periode oder aus anderen Gründen vorgesehen sind. Mit der neuen Schaltungsmaßnahme lassen sich Beschädigungen der Schaltkreiselemente in der Ansteuerschaltung, beispielsweise die Beschädigung von Schalttransistoren vermeiden, die den Ziffernstellenelektroden oder Anodenelektroden des Anzeigefelds zugeordnet sind-

Aus der Zeitschrift FUNK-TECHNIK 1971. Nr. 5, S. 157, ist es für eine digitale Frequenzanzeige bei Rundfunkempfängern zwar bekannt, die Zuführung von l-'requenzanzeigewerten zur Digitalanzeige während der Sendereinstellung und Frequenzmessung durch ein Sperrsignal zu bloiAieren. um ein Flackern der Anzeige zu verhindern. Es handelt sich dort jedoch nicht um eine in Zeitunterteilung angesteuerte Anzeigevorrichtung, so daß auch nicht das Problem besteht, die Ausblendung der Frequenzanzeige in Abhängigkeit von einer bestimmten Taktfolge und unter Berücksichtigung der /iffernstellen der Anzeige vorzunehmen.

Als wesentliches Merkmal der Erfindung ist daher die Ausbildung einer Steuer- und Überwachungseinheit innerhalb der Ansteuerschaltung anzusehen, die verhindert, daß die Segmentsignale während einer oder mehrerer Totzeitperioden, also Zeitperioden, die nicht Anzeigezwecken dienen, auf c?^:s Segment- oder Kathodenelektroden des Gasentladungs-Anzeigefelds gelangen. Auf diese Weise wird bei der Ansteuerung des Anzeigefelds erreicht, daß bei eventuell zwischen den Emitter-Kollektor-Strecken der anodenseitigen Schalttransistoren (Feldeffekttransistoren oder Bipolartransistoren) die Durchbruchspannung übersteigenden Spannungswerten eine Sperrung erfolgt, so daß eine Zerstörung der Schaltelemente ausgeschlossen ist.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer herkömmlichen Ansteuerschaltung für Anzeigeeinheiten, insbesondere solche mit Gasentladungselementen,

Fig. 2 das Zeitfolgediagramm hinsichtlich von Zeitoder Taktsignalen, die bei der Schaltung nach Fig. 1 auftreten,

F i g. 3A, 3B und 4A, 4B vereinfachte Schaltbilder zur Erläuterung des Grundgedankens der Erfindung und

F i g. 5 das logische Verknüpfungsschaltbild für eine Steuerschaltung mit erfindungsgemäßen Merkmalen.

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, werden zunächst die Durchbrucherscheinungen erläutert, die bei herkömmlichen Ansteuerschaltungen der hier diskutierten Art auftreten.

Bei der schematischen Schaltung nach F i g. 1 werden die Inhalte Xo bis X_n (anzuzeigender Informationsinhalt Xo bis Xm mit n> m) eines Anzeigeregisters 1 über ein Zwischenspeicher- oder Pufferregister 2 mit den Stellen B\ bis Bi in einen Dekoder 3 überschrieben. Die Inhalte Xo bis X_n des Anzeigeregisters 1 werden rezirkulierl, also erneut eingeschrieben und synchron zu Taktsigna-

len 7o bis T_n bereitgehalten. Die Ausgangssignale des Dekoders 3 oder die sogenannten Segmentsignale Si' bis S_q gelangen in eine Ansteuerschaitung, d.h. sie beaufschlagen die Basen von zugeordneten Schalterelementen Tri bis Tr q auf der Kathodenseite einer gasgefüllten mehrstelligen Anzeigetafel.

Die mehrstellige Gasentladungs-Anzeigetafel zur Anzeige einer Aufeinanderfolge von numerischen oder alphanumerischen Symbolen enthält Ziffernstellen-Anzeigeeinheiten P] bis P_m die jeweils einen einzigen Anodenanschluß A (A] his A_n,) und eine bestimmte Anzahl von Segmenten zugeordneten Kathodenanschlüssen K] bis fCq aufweisen. Den Anodeaanschlüssen A sind Schalttransistoren T_T\ bis T_rm' und den Kathodenanschlüssen K\ bis K_q Schalttransistoren TY bis Tr q zur Ansteuerung zugeordnet

Den anodenseitigen Schalterelementen T_r\ bis T_rm' werden basisseitig die in F i g. 2 dargestellten Taktsignale_ zugeführt Eine vollständige Folge dieser Taktsigrale T] bis T_n legt eine Ein-Wort-Zeitperiode fest. Wie auf dem Gebiet der elektronischen Rechner bekannt ist umfaßt dabei eine Anzeigefolge oder Anzeigesequenz die Perioden 7j bis Tm, während die restlichen Zeitperioden T_n,+ ] bis T_n anderen Zwecken dienen, beispielsweise zur Verarbeitung eines Übertrags, zur Verarbeitung von negativen Vorzeichen oder Negativergebnissen für Abrundungsprozesse usw, die während der Rechenoperation erforderlich sind. Diese letztgenannten Taktzeitperioden T_n,+1 bis T_n können hinsichtlich der Anzeige als »Totzeiten« bezeichnet werden. In anderen Worten: Die eigentliche Informationsanzeige erfolgt während der Symbolsteuerperioden T₁ bis T_m, jedoch nicht während der Totzeitperioden T_n,+ -, bis TZ obgleich während der letztgenannten Zeitperioden Rechenprozesse ablaufen. Als Beispiel für diese Anzeigetechnik, wie sie insbesondere für die Anwendung bei Rechnern bekannt ist sei auf die bereits erwähnte US-PS 38 92 95/. insbesondere Spalte 5, Zeile 35 ff. hingewiesen.

Soll das Gasentladungs-Anzeigefeld P] bis P_m auf Anzeige geschaltet werden, so wird der Spannungspege! an den Anodenanschlüssen A vom Potential Vcla (etwa 100 V) auf V_F(etwa 200 V) geändert, während die Spannungspegel an den Kathodenanschlüssen K] bis K_q vom Potential V_Clk (etwa 100 V) auf das Potential V_C( (0 V. Masse) abgesenkt werden. Damit tritt eine Gasentladung zwischen dem Anodenanschluß A und den Kathodenanschlüssen K] bis K_qaui.

Wird beispielsweise dem Schalterelement 7V das speziell«: Taktsignal ΤΊ zugeführt, so schaltet dieses Schaltelement 7V durch, während alle übrigen Schalterelemente 7V bis T_rm' gesperrt bleiben Zu diesem Zeitpunkt gelangt das Ausgangssignal Si' vom Dekoder 3 auf die Basis des Schalterelements 7"_ri auf der Kathodcnseitc, so daß hinsichtlich des Kathodenanschlusses K] eine Gasentladung auftritt.

Unter dieser Betriebsbedingung bleiben die Anodenan.SLhlui.se Ai bis A_1n auf das Potential V_LLA geklemmt [(V>— Vcla)< Vce worin mit Vendie Emitter-Kollektor-Durchbruchspannung der Schalterelemente 7>i' bis T_rm' bezeichnet ist] derart, daß keine Möglichkeit für eine Beschädigung der Schalterelemente Τ_Λ' bis T_rm' entsteht.

Andererseits befinden sich während der Totzeitperioden, d. h. während der Perioden T_n,+1 bis T_n, die nicht für Anzeigezwecke zur Verfügung stehen, alle Schalterelemente 7V bis T_n,,' mi* Steuerung der Anodenanschlüsse A] bis A_1n im Sperrzustand. Falls nicht zur Anzeige bestimmte Information in den Abschnitten X_m+ 1 bis X_n des Anzeigeregisters 1 gespeichert ist, wird diese über den Dekoder 3 weiterverarbeitet und dann der Basis eines bestimmten Schalterelements T_r\ bis T& s auf der Kathodenseite angeboten, so daß dieses Element in den Zustand EIN schalten würde.

Bei dieser Schaltungsanordnung entsteht durch die Kapazität zwischen den Anodenanschlüssen und den Kathodenanschlüssen eine Differenzierschaltung. Wie

in sich aus der. Fig.4A und 4B ersehen läßt, ist den Spannungspegeln an den Anodenanschlüssen Ai bis A_m ein Differentiationssignal überlagert, dessen Spitze etwa Vgc beträgt Damit liegt zwischen den Emittern und Kollektoren der Schalterelemente T_T\ bis T_rm' eine

i' Spannung, die höher sein kann als die Durohbrucnspannung, so daß die genannten Schalterelemente leicht beschädigt werden können und tatsächlich häufig ausfallen.

Die F i g. 3A bzw. 3B verdeutlichen eir 2 Äquivalenz-

2» oder Ersatzschaltung und Signalverläufe in_der Schaltung während der Anzeigezeitperioden 7Ί bis T_n, während die Fig.4A bzw. 4B die entsprechenden Verhält isse während der Totzeitperioden T_m+\ bis T_n wiedergeben.

2< Die soweit beschriebene bekannte Ansteuerschaltung erfordert aus den dargelegten Gründen Transistoren mit hohen Durchbnichspannungs-Kenriwerten, so daß sich das besondere Problem stellt, daß handelsübliche, vergleichsweise preisgünstige Feldeffekttransistoren als

in Schalterelemente nicht in Frage kommen.

Um besser zu verhindern, daß die Schalterelemente Tr]' bis T"_rmmit einer Durchbruchspannung beaufschlagt werden, ist eine erfindungsgemäße Ansteuerschaltung mit einer Kontrolleinrichtung versehen, die während

ti der Totzeitperioden die Erzeugung von Segmentsignalen an den Kathodenanschlüssen verhindert, so djß die Kathodenschalterelemente Τ_Γ] bis T_rq in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Dekoders auch dann nicht in den EIN-Zustand schalten, wenn eine

4(1 Information in den Bereichen X_n, ₊ 1 bis X_n des Registers Λ'während der Totzeitperioden enthalten ist

Das in F i g. 5 dargestellte Ausführunf sbeispie! einer Überwachungsschaltung gemäß der Erfindung umfaßt auf die Ausgangssignale S] bis 5,' des Dekoders 3

4> ansprechende UND-Glieder a·, bis aq. Die anderen Eingänge der UND-Glieder β] bis a, sind durch Taktsignale TA (T₁ + T₂... T_m) beaufschlagt.

Die Ausgangssignnle Si bis 5,,der UND-Glieder a·, bis a_q gelangen auf die Basen der Kathoden-Schalterele-

Mi mente 7_r, bis T_rn> Unter dem Eingang TA wird dabei die lojisciie Summe der Taktsignale T] bis T„ während der Anzeigeperiode ausschließlich der Taktsignale 7"_m+i bis T_n während der Totzeitperioden verstanden.

Selbst dann, wenn das Anzeigeregister 1 in seinen

s~ nicht zur Anzeige bestimmten Ziffernpositionen^m»! bis X_n während d?^r Totzeitperioden T_m+\ bis T_n eine Informat'on enthält, wird den UND-Gliedern ai bis a_q während dieser Zeitpenoden nicht die logische Summe TA der Taktsignale, d.h. das Signa! (Ti + T₂... T_n)

do zugeführt. Die Tore werden auf geschlossenen Zustand geschaltet bzw. in diesem Zustand gehalten, und die Ausgangssignale S\ bis S₀ gelangen nicht auf die Schalterelemente T_r\ bis Τ_Γφ In anderen Worten: Die Ausgangssignale der UND-Glieder a\ bis a, entstehen

i,5 nur während der Perioden Γι bis T_n.

Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung entstehen während der Tc*zeitperiodon T_m+i bis T_n keine Differenzierglieder durch die Kapazitäten zwi-

sehen den Anodenanschlüssen und den Kathodenanschlüssen, so daß auch zwischen den Emittern und den Kollektoren der Schaltertransistoren T_r\ bis T_rm' keine Spannungsspitzen auftreten, die die Durchbruchspannung übersteigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

in

25

30

40

-IS

Claims

Patentansprüche.

1. Ansteuerschaltung mit steuerbaren Halbleiterschaltergruppen zur zweitunterteilten Ansteuerung s der Elektroden einer mehrstelligen alphanumerischen Anzeigevorrichtung, mit der m Symbolstellen entsprechend einer in einem Speicher enthaltenen /7-steIligen Information (m < n) während zeitlich aufeinanderfolgender Symbolstellenperioden Ti bis in T_m darstellbar sind, wobei die Symbolstellenperioden um eine oder mehrere nicht für Anzeigezwecke bestimmte Totzeitperioden T_n,+ , bis T_n ergänzt sind und Symbolstellen-Zeitsignale die Steuerelektroden der Halbleiter der einen Gruppe und die Speicherausgangssignale die Steuerelektroden der Halbleiterschalti"-der anderen Gruppe beaufschlagen, g e kennzeichnet durch eine Sperr- und Freigabeschaltung (ai bis a,), die auf die den Symbolstellenperioden (Ti bis T_n,) zugeordneten Zeitsignale anspricht, während dieser Symbolstellenperioden (Ti bis T_n,) die Speicher-Ausgangssignale an die Steuerelektroden der entsprechenden Gruppe der Halbleiterschalter (Tr, bis Tr„) freiscnaltet und während der Totzeitperioden Ττ,»ι bis T_n) die Weitergabe der :s Speicher-Ausgang&signale an die Steuerelektroden dieser Gruppe der Halbleiterschalter sperrt.

2. Ansteverschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperr- und Freigabeschaltung (ai bis a₍₎) die logische Summe der den Symbol- in Stellenperioden (7"i bis Tr,) zugeordneten Zeitsignale erfaßt.