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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Fehlimpulsen in Entladungseinheiten einer quer zueinander verlaufende Leiterreihen aufweisenden Gasentladungstafel, bei der eine kontinuierliche Wechselspannung als Stützspannung den Entladungseinheiten zugeführt wird und bei der das Ein- und Ausschalten der auszuwählenden Entladungseinheiten durch Impulse stattfindet, die von einer Adressierschaltung abgegeben, in einem Impulsgenerator verstärkt und zur Stützspannung addiert werden, wobei die für die quer zueinander verlaufenden Leiterreihen vorgesehenen Impulsgeneratoren in Serie mit einer Entladungseinheit und der Stützspannungsquelle geschaltet sind.
Ziel der Erfindung ist es, eine besonders wirksame Lösung des Problems des Nebensprechens oder des fehlerhaften Pulsierens von Entladungseinheiten in einer Gasentladungstafel vorzuschlagen.
Mehrfachanzeige- und/oder Speicherfelder in Gasentladungstafeln von der Art, bei denen die Erfindung anwendbar ist, enthalten ein gasförmiges Medium, gewöhnlich eine Mischung von zwei Gasen, welches bzw. welche sich unter einem verhältnismässig hohen Druck in einer schmalen Gaskammer bzw. einem schmalen Gasraum zwischen einem Paar von gegenüberliegenden dielektrischen Speicherelementen befindet, hinter denen Leiterreihen angeordnet sind, wobei die jedem dielektrischen Element hinterlegten Leiterreihen quer zueinander verlaufen, um eine Vielzahl von gesonderten Ladungsräumen zu begrenzen und eine Entladungseinheit zu bilden.
In manchen Fällen können die Entladungseinheiten zusätzlich durch körperliche Gebilde, wie perforierte Glasplatten u. dgl., begrenzt sein oder die körperlichen Barrieren und Isolationselemente brauchen nicht vorhanden zu sein. In beiden Fällen werden Ladungen (Elektronen und Ionen), die auf Grund einer Isolierung des Gases bei einer ausgewählten Entladungseinheit oder einem ausgewählten Leiterkreuzpunkt erzeugt werden, wenn geeignete, abwechselnd wirkende Potentiale an ausgewählte Leiter derselben bzw. desselben gelegt werden, auf den Oberflächen des Dielektrikums an spezifisch definierten Stellen gesammelt und bilden ein elektrisches Feld, das dem elektrischen Feld entgegengesetzt ist, welches sie erzeugte.
Auf Grund des geringen Abstandes (von ungefähr 0, 76 mm von Leitermitte zu Leitermitte) zwischen den Leitern von Leiterreihen, welche die Entladungseinheiten definieren, kann die an einen ausgewählten Leiter angelegte Energie aus hohen Impulsspannungen kapazitiv an benachbarte Leiter gekoppelt werden und Nebensprech- und/oder Fehlsignale auf Entladungseinheiten verursachen.
Dieser Nachteil wird gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Impulsgeneratoren zur Herabsetzung ihrer Impedanz mit Schaltvorrichtungen verbunden sind, die durch Fehlspannungen wahrnehmende Fühler steuerbar sind.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung ist also so ausgebildet, dass sie auf ungewollte Spannungsimpulse anspricht, um für in Leitern von Leiterreihen einer Gasentladungstafel fliessende Ströme eine niedrige Impedanz in solcher Weise vorzusehen, dass an bestimmte Leiter kapazitiv gekoppelte Impulsenergie absorbiert oder verbraucht und daher Nebensprechen unterdrückt oder ungewolltes Zünden oder Einschalten von ausgewählten Entladungseinheiten vermieden wird.
Eine vorzugsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Impulsgeneratoren einen Impulstransformator enthält, dessen Sekundärwicklung mit der Stützspannungsquelle verbunden und dessen Primärwicklung zu einer Schaltvorrichtung zur Herabsetzung der Impedanz des Impulsgenerators parallelgeschaltet ist.
Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. In diesen zeigen die Fig. lA und 1B Darstellungen einer Gasentladungstafel, bei der die Erfindung anwendbar ist, Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung und Fig. 3 ein Schema zur Erklärung des erfindungsgemässen Prinzips, wie es bei einer Gasentladungstafel angewendet wird.
In den Zeichnungen veranschaulichen die Fig. 1A und l B eine ein Anzeige- und/oder Speicherfeld enthaltende Gasentladungstafel, in welcher Glastragelemente--10 und 11-an ihren einander gegenüberliegenden Flächen Leiterreihen--12 bzw. 13--aufweisen. Dielektrische Bauteile oder Überzüge --14 und 16--besitzen Flächen-17 bzw. 18--, welche Ladungsflächen zum Speichern von Ladungen (Elektronen und Ionen) bilden, die auf die Entladung (Ionisation) von einzelnen Entladungseinheiten hin erzeugt werden.
Die Flächen--17 und 18--der dielektrischen Elemente--14 und 16-sind durch einen
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bilden. Die gläsernen Tragelemente sind hinreichend stark ausgeführt, um dem Druck des Gases innerhalb des Raumes--20--und dem Umgebungsdruck unter einem Minimum an Durchbiegung zu widerstehen.
Bei dem geoffenbarten Anzeige- und/oder Speicherfeld sind in der Gaskammer keine physikalischen Hemmnisse oder Gebilde vorhanden und auf Grund des Druckes kann eine Vielzahl von gesonderten Entladungen innerhalb der Kammer--20--ohne schädliche Beeinflussung der Anzeige- oder Speicherfunktionen der einzelnen Entladungseinheiten stattfinden, obwohl die Leiter--12-1, 12-2,12-n und 13-1, 13-2.... 13-n-- der Leiterreihen in einem Mitte zu Mitte Abstand voneinander angeordnet sind, der nicht grösser als 0, 76 mm ist.
Es ist verständlich, dass die Erfindung mit gleicher Leichtigkeit und gleichen Ergebnissen auf Anzeige- und/oder
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Speicherfelder (Gasentladungstafeln) von der Art anwendbar ist, wo perforierte Platten, Bienenwaben oder andere körperliche Gebilde verwendet werden, um jede einzelne Entladungseinheit räumlich zu begrenzen.
Das Gas kann für den lonisierungsprozess durch Anlegen eines Anfangszündpotentials an ein ausgewähltes Paar von Leitern für hinreichende Zeit konditioniert (z. B. mit einer Zufuhr von freien Elektronen versehen) werden, um eine Anfangsentladung in einem gesonderten Gasraum wie z. B. einer Entladungseinheit zu bewirken, die aus dem Kreuzungs- oder Schattenbereich der Leiter--12-1 und 13-1--, dem Dielektrikum auf jenen Leitern an jenen Kreuzungs- oder Schattenbereichen und der gesonderten, dazwischen befindlichen Gasmenge besteht, wobei die Gasmenge eine photonische Verbindung zwischen allen Entladungseinheiten jenen Photonen erlaubt, welche die dielektrischen Oberflächen beaufschlagen und die Freigabe von Elektronen verursachen.
Wahlweise kann das Gas durch Vorsehen einer äusseren ultravioletten Strahlungsquelle zur Erzeugung freier Elektronen durch photoelektrische Emission für den 10nisierungsprozess oder durch Eingeben von radioaktivem Material in den Glas- oder Gasraum konditioniert werden, welches Material in gleicher Weise das Vorhandensein von genügend freien Elektronen innerhalb des Gasraumes für die Ionisierung bei gleichbleibendem Potential für ein vorgegebenes Gas, einen vorgegebenen Gasdruck, einen vorgegebenen Feldaufbau usw. bewirken kann. Auf jeden Fall wird die Erfindung weiter in Verbindung mit einem Gasvolumen (das durch eine Waben- oder Zellenstruktur begrenzt sein kann oder nicht) beschrieben, das für den lonisierungsprozess konditioniert wurde.
Einzelne Entladungseinheiten können durch Spannungen vieler verschiedener Wellenformen, von denen die einfachste die sinusförmige Spannung ist, eingeschaltet (wobei eine Reihe von Momentanentladungen auf abwechselnden Halbwellen eines angelegten Wechselspannungspotentials zustande kommt, die einer Anfangsentladung folgen) und ausgeschaltet werden (durch Beendigung der Folge von Momentanentladungen).
Die einzige Bedingung ausser der Wellenform der Spannung ist grundsätzlich, dass die Entladungseinheit so konditioniert wird, dass sie auf die angelegte Spannung anspricht.
Die Impulsgeneratorschaltung zum Adressieren eines Leiters einer einzelnen Entladungseinheit ist in Fig. 2
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--32-- über--34-- von ungefähr 4 V und einer Dauer von ungefähr 100 Nanosekunden wird an die Basis-30-angelegt. Dieser Transistor--Ql--arbeitet als Emitterfolger und sein Ausgang ist vom Emitter --32-- weg
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schaltet der Transistor--Q2--aus ; dadurch wird der Stromfluss in der Primärwicklung --40-- des Transformators-Tl-beendet. Ein zweiter Spannungsimpuls auf der Sekundärseite --42-- des Transformators wird durch eine Diode--Dl--verhindert. Die Diode--Dl--entfernt den negativen Anteil der Schwingung und macht aus ihr einen Einweg-Ausgangsimpuls.
Diese Diode--Dl--dient ausserdem zum
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ist als die halbe Periode, um der gespeicherten Transistorladung Rechnung zu tragen, welche die Ausschaltzeit des Transistors nach Entfernung des Eingangssignals verzögern kann. Die logische Adressierungschaltung - ist-wenn sie auch kompliziert ist-in herkömmlicher Weise aufgebaut und kann aus einer
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--34-- zu vorbestimmtenin Serie geschaltet und die Leitung (ein Leiter der Leiterreihe) wird so adressiert, dass die beiden Spannungen addiert werden. Um die gegenseitige Beeinflussung auf ein Minimum herabzusetzen, werden die Resonanzfrequenz des Stützgenerators und die Resonanzfrequenz des Impulsgenerators vorzugsweise verschieden gewählt, um die Energieableitung herabzusetzen und ein möglichst grosses Signal zur Anlegung an das Anzeigeund/oder Speicherfeld vorzusehen.
DerEin-Aus-Impuls ist auf ungefähr eine Mikrosekunde Dauer eingestellt und die Stützsignalperiode beträgt zirka 10,uses, wobei die Schaltung jedoch nicht auf diese besonderen Zeitwerte beschränkt ist.
Das Anzeigefeld benötigt ein an alle Leitungen angelegtes kontinuierliches Signal welches als Stützsignal
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bzw. Stützspannung bezeichnet wurde. Unter kontinuierlichem Signal ist zu verstehen, dass die Spannung periodisch ist, in der Weise, dass sie als einfache Sinusspannung oder als Spannung mit komplizierter Wellenform für kurze Zeitintervalle und periodisch wiederholt angelegt werden kann. Die gleiche Stützspannung ist an alle "X"-Leitungen angelegt und eine ähnliche Spannung ist an alle"Y"-Leitungen angelegt, jedoch ist diese Spannung um 1800 phasenverschoben. Diese Spannungen, die an die Leiterreihen auf dem Anzeige- und/oder Speicherfeld angelegt sind, sind in bezug auf Erde bzw. Masse abgeglichen, um die Adressierung einer einzelnen Entladungseinheit innerhalb des Anzeige- und/oder Speicherfeldes zu erlauben.
Um die Wirkung der variablen kapazitiven Last auf den Stützspannungsgenerator-29-zu verringern, kann eine Kapazität--45-- (Fig. lA) zum Anzeige- und/oder Speicherfeld parallelgeschaltet sein, wobei eine grössere Feldkapazitätsänderung, wie sie beim Einschalten mehrerer Entladungseinheiten zustande kommt, durch eine grössere parallelgeschaltete Kapazität ausgeglichen wird.
Wie aus Fig. lA ersichtlich, ist jede Leitung auf dem Leiter einer Leiterreihe mit einem Impulsgenerator --60- (z. B.-60-12-1.... 60-12-n und 60-13-1.... 60-13-n--) versehen, welcher einen Kippeingang (logischen Impuls--34--) aus der Adressierschaltung--61--empfängt. Zum Beispiel wird, wenn es erwünscht ist, die Entladungseinheit, die durch die Kreuzung von zwei Leitern--13-1 und 12-1-begrenzt ist, zu adressieren oder einzuschalten, gleichzeitig ein logischer Impuls an die Impulsgeneratorschaltung-60-13-1 und 60-12-1--angelegt, so dass Gleichstromimpulse zu den ausser Phase liegenden Spannungen vom Stützspannungsgenerator--29--addiert werden.
Eine Synchronisierverbindung--90-ist zwischen dem Stützgenerator--29--und der logischen Adressierschaltung--61--vorgesehen, so dass die logischen Impulse - -34-- in bezug auf die Stützspannung aus dem Stützspannungsgenerator --29-- zu geeigneten Zeiten auftreten.
Wird eine Sinusspannling bei einer Entladungseinheit in ihrer Grösse auf das Durchbruchsniveau (Zündpotential) angehoben, so entlädt sich die Entladungseinheit. Wird die Amplitude des angelegten Potentials
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angelegte Wechselspannung geringer als die Durchbruchs- oder Zündspannung aber grösser als die Grund- bzw.
Stützspannung ist, die Entladungseinheit in einem einzigen Zündzustand bzw. Brennzustand verbleibt. Diese Differenz zwischen dem "Ein"- und dem "Aus"-Spannungspegel wird als elektrischer Speicher verwendet und wie oben festgestellt, ist es dem abwechselnden Speichern von Ladungen auf den Oberflächen --17 und 18-der dielektrischen Elemente--14 und 16--zuzuschreiben, dass sich eine Entladungseinheitsvorspannung oder Speicherspannung bildet. Wenn die Entladungseinheiten in horizontalen Reihen und vertikalen Spalten angeordnet sind, die durch horizontale und vertikale Leiterreihen beaufschlagt werden, ist es wichtig, den Zustand einer Entladungseinheit ändern zu können ohne den Zustand der ändern zu beeinträchtigen.
Darüber hinaus ist es aus Einfachheitsgründen wünschenswert, ein Sinussignal zu verwenden, das am oder geringfügig über dem Stützspannungspegel liegt, um an bestimmten Leitern Zusatzspannungen zu verwenden und den Zustand von ausgewählten Entladungseinheiten zu verändern.
Um eine ausgewählte Entladungseinheit auszuschalten (z. B. eine den Einschaltzustand darstellende Reihe von Entladungen zu beenden) müssen die gespeicherten Ladungen (welche eine Entladungseinheitsvorspannung bilden) beseitigt oder in der Weise abgeändert werden, dass die Amplitude der angelegten Spannung, welche von den Stützspannungen --72a und 72b-- (s. Fig. 3) mit konstanter Amplitude gebildet ist, unzureichend ist, um eine Entladung zu bewirken. Der Ausschaltimpuls ist mit dem Einschaltimpuls identisch, und es wurde gefunden, dass die Zeit der Anlegung des Ausschaltimpulses in bezug auf die Stützspannung eine Ausschaltung einer Entladungseinheit bewirken kann, wenn er (1) zeitlich in der Weise synchron angelegt wird, dass der Impulsscheitel zum Zeitpunkt einer normalen Entladung auftritt, z.
B. zum Zeitpunkt --70-- (s. Fig. 3) oder angelegt wird, um (2) den Verlauf der auf die letzte Ladung folgenden Ladung zu verändern oder (3) angelegt wird, indem man den Verlauf des Impulses und der angelegten sinusförmigen Spannung kombiniert, um zum Zeitpunkt der letzten Entladung einen Verlauf der Spannung nahe der Null-Linie zu bewirken.
Somit wird, wann immer eine Zündspannung (oder eine Spannung zur Beendigung der Entladung) zusätzlich zur Stützsignalgeneratorspannung auf der Sekundärseite --42-- des Transformators induziert wird, um eine ausgewählte Entladungseinheit zu zünden, eine solche hohe Spannung an das ausgewählte Leiterpaar der Reihen--12 und 13--bei einer ausgewählten Entladungseinheit angelegt. An benachbarte Leiter wird die hohe Spannung nicht direkt angelegt, und benachbarte Leiter können über kapazitive Kopplung eine ansteigende Spannung von hinreichender Grösse aufnehmen, um ein ungewolltes Zünden von nicht ausgewählten Entladungseinheiten zu bewirken.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist, weist eine Diode-D2-- und
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über die parallelgeschaltete Diode--Dl-einen Pfad niedriger Impedanz vor, und diese niedrige Impedanz wird als niedrige Impedanz zur Primärwicklung transformiert.
In der Primärwicklung --40-- induzierte Spannungen, welche als positive Potentiale am oberen Ende --77-- dieser Wicklung auftreten, spannen die Diode--Dl--in Sperrichtung vor, welche dann für solche
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vorspannt. Der Kollektor--87--des Transistors--Q4--könnte an das untere Ende--76--der Primärwicklung --40-- angeschlossen werden, um einen Parallelkreis für die Primärwicklung --40-- zu bilden. Doch ist aus Gründen des Wirkungsgrades und derHöhenleistung der Transistor--Q3--zusammen mit dem Transistor --Q4-- als eine PNPN-Einrichtung verwendet.
Somit ist der Kollektor--81-des Transistors - -Q3-- direkt an die Basis--82--des Transistors--Q4--und der Kollektor--87--des Transistors - direkt an die Basis --83-- des Transistors --Q3-- und der Emitter --80-- des Transistors
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auftretende Sperrspannung tritt auch am Emitter 86-Basis-82-Kreis des Transistors--Q4--auf, um die Transistoren--Q3 und Q4--wegen der oben beschriebenen PNPN-Verbindungen stark leitend zu machen. Der Leitungszustand des Transistorpaares bewirkt eine sehr niedrige Impedanz auf der Primärwicklung--40--, welche zur Sekundärwicklung --42-- transformiert wird.
Daraus ergibt sich, dass in bezug auf an die Sekundärseite --42-- angelegte Spannungen oder Ströme, welche Spannungen auf der Primärseite induzieren, eine sehr niedrige Impedanz zustandekommt und daher tritt an der Sekundärseite ein geringer Spannungsabfall auf.
Die Nützlichkeit dieser Schaltung in Verbindung mit einem Gasentladungsfeld der oben beschriebenen Arten, ist in Fig. 3 veranschaulicht. In Fig. 3 ist ein Gasentladungsfeld mit einem strichpunktierten Rechteck angedeutet. Dieses weist Leiterreihen--12 und 13--und Kreuzungsstellen von Leitern --12-- mit Leitern --13-- auf, die eine bestimmte Entladungseinheit in dem Entladungsfeld festlegen und begrenzen. Die um
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bzw. GrundspannungsquellenT13-2.... T13-n--, von denen jede der in Fig. 3 dargestellten Sekundärwicklung --42-- entspricht. Die Schalter--S12-1, S12-2.... S12-n und S13-1, S13-2....
S13-n-- entsprechen jeweils dem Schalttransistor - -Q2-- (Fig. 2) und werden in Übereinstimmung mit logischen Impulsen --34-- aus der Adressierschaltung - wahlweise betätigt, wobei einer der Schalter--S13-1, S13-2.... S13-n-- und einer der Schalter S12-1, S12-2.... S12-n-- gleichzeitig betätigt werden, um eine ausgewählte Entladungseinheit oder einen ausgewählten Kreuzungspunkt zu bestimmen und elektrisch zu bedienen. Die mit--V--bezeichneten Batterien entsprechen jeweils der Gleichstromquelle--V2-- (Fig. 2) wobei verständlich ist, dass eine einzige Gleichspannungsquelle verwendet wird und die gesonderten Batterien nur zum Zwecke der Erläuterung dargestellt sind.
Ein kurzzeitiges Schliessen irgendeines Schalters verursacht in der Primärwicklung des zugehörigen Transformators einen Stromstoss, der in der Sekundärwicklung des zugehörigen Transformators einen
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welche durch den Kreuzungspunkt der Leiter--12-2 und 13-2--definiert ist. Der Schalter--S12-2--und der Schalter--S13-2--werden gleichzeitig für kurze Zeit geschlossen, wobei das Schliessen der Schalter durch die Adressierschaltung--61--bewirkt wird. Die Stromstösse durch die Primärwicklungen der Transformatoren - -T12-2 und T13-2-- induzieren in ihren Sekundärwicklungen Spannungsimpulse, welche zu den Stützspannungen addiert werden, um die Entladung an der Stelle-X-zu zünden oder zu steuern.
Wegen des geringen Abstandes zwischen den Leitern--12-1 und 12-n--zum Leiter-12-2--und wegen des geringen Abstandes der Leiter--13-1 und 13-n-- zum Leiter --13-2-- können Fehlspannungsimpulse sowohl in diese benachbarten als auch in andere Leiter durch die verteilten Kapazitäten zwischen den Leitern eingekoppelt
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und Abfühl-und Schaltkreise-113-1, 113-2.... 113-n-- erfassen die in den Primärwicklungen der Transformatoren-T12-1, T12-2.... T12-n und T13-1, T13-2.... T13-n-- induzierte Spannungen und bewirken einen Schaltvorgang, der sie gegenüber den induzierten Spannungen als niedrige Impedanzen erscheinen lässt, welche niedrige Impedanzen zur Sekundärseite des Tranformators transformiert werden.
Auf diese Weise erzeugt jede an einen benachbarten Leiter angekoppelte Spannung in jeder Sekundärwicklung nur einen geringen Spannungsabfall, der selbst dann, wenn er bei einem vorgegebenen Leiter zur Stützspannung addiert wird, nicht gross genug ist, um eine Entladung oder Steuerung an einer nichtausgewählten Entladungseinheit zu bewirken. Die in Fig. 3 dargestellten Abfühl- und Schaltkreise --112 und 113-enthalten Dioden-Dl und D2--und Transistoren-Q3 und Q4--.
Ausser der Bildung einer niedrigen Impedanz für Fehlimpulsspannungen bewirkt die Schaltung auch eine Herabsetzung der Transformatorimpedanz in bezug auf durch Stützspannungen--Vg < -hervorgerufene Ströme. In Fig. 2 sind typische Bauteildaten, Transistor- und Diodentypen für gezeigte Spannungswerte beispielsweise angegeben.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Unterdrückung von Fehlimpulsen in Entladungseinheiten einer quer zueinander verlaufende Leiterreihen aufweisenden Gasentladungstafel, bei der eine kontinuierliche Wechselspannung als Stützspannung den Entladungseinheiten zugeführt wird und bei der das Ein- und Ausschalten der auszuwählenden Entladungseinheiten durch Impulse stattfindet, die von einer Adressierschaltung abgegeben, in einem Impulsgenerator verstärkt und zur Stützspannung addiert werden, wobei die für die quer zueinander verlaufenden Leiterreihen vorgesehenen Impulsgeneratoren in Serie mit einer Entladungseinheit und
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