DE2218597C2

DE2218597C2 - Schaltung zum Betreiben einer Gasentladungsanzeigetafel

Info

Publication number: DE2218597C2
Application number: DE2218597A
Authority: DE
Inventors: Leonard Michael Budzynski; Donald Derwood Toledo Ohio Leuck
Original assignee: Owens Illinois Inc
Current assignee: OI Glass Inc
Priority date: 1971-04-19
Filing date: 1972-04-17
Publication date: 1982-09-02
Also published as: IT957611B; FR2139242A5; US3665401A; CA931638A; GB1385525A; JPS5329972B1; DE2218597A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betreiben einer Gasentladungsanzeigetafel mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angeführten Merkmalen.

Eine derartige Schaltung ist Gegenstand des älteren Patents gemäß der DE-PS 21 36 412.

Der Aufbau von derartigen Gasentladungsanzeigetafeln ist bekannt (US-PS 34 99 167). Zum Ansteuern der Entladungszellen ist bei der vorgeschlagenen Schaltung jede der Reihen- bzw. Spaltenelektroden mit einem Matrixauswahlelement verbunden, das zwei Dioden und einen Widerstand aufweist, die in einem gemeinsamen Knotenpunkt enden. Dabei ist zwischen der Wechselspannungsquelle und dem dem Knotenpunkt abgekehrten Ende des Widerstandes ein Widerstandsimpulsgeber und zwischen der Wechselspannungsquelle und der einen Diode ein Diodenimpuisgeber geschaltet Die Aufschaltung der Impulsspannung auf den Widerstand erfolgt beispielsweise durch einen Transformator, dessen Verwendung insbesondere bei den hohen zur Anwendung gelangenden Frequenzen wegen der höheren Verlustleistung nachteilig ist.
ίο Es ist ferner bei Gasentladungsanzeigetafeln, welche durch in Zeilen und Spalten matrixförmig angeordnete, mit dielektrischen Schichten versehene Elektroden . begrenzte Entladungszellen aufweist, bekannt (US-PS 35 73 542), zum Zünden und Löschen der Entladungszellen einer die Entladung aufrechterhaltenden Wechselspannung Spannungsimpulse aufzuschalten. Dabei werden die Spannungsimpulse und die Wechselspannung in Halbleiterschaltungen erzeugt, wobei die Wechselspannung über die Wicklungen eines Transformators in die Adressierkreise übertragen werden. Die bekannte Schaltung weist keine Matrixauswahlelemente mit jeweils zwei Dioden und einem Widerstand auf.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht

darin, die gattungsgemäße Schaltung so auszubilden, daß sie mit einer höheren Wiederholungsfrequenz und mit einer kleineren Verlustleistung betrieben werden kann.

Diese Aufgabe ist bei einer Schaltung der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnendeh Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Mit dieser Schaltung sind wesentlich höhere Wiederholungsfrequenzen und kleinere Verlustleistungen mög-Hch als bei Schaltungen mit Transformatoren oder mit aktiven Festkörperimpulsschaltungen. Ferner läßt sich die Polarität der erfindungsgemäßen Schaltung leicht umkehren, um negative oder positive Impulsspannungsschaltungen herzustellen. Insbesondere werden mit der Erfindung Transformatoren für hohe Spannungen in den Adressierkreisen vermieden, da der Transistor in einfacher Weise über einen Koppeltransformator mit niedriger Leistung oder durch eine andere logische Anordnung mit Stromkreistrennung angesteuert werden kann. Auch ist es möglich, den Transistor in einer Matrix mit schwebendem Potential zu verwenden. Damit werden die Abmessungen verkleinert und die Anforderungen an Größe und Kernwerkstoff sowie Kapazitäten verringert. Außerdem sind die Wellenformen der Impulsspannungen problemfrei in bezug auf induktive Rückkopplung und Transformatorinduktionen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
Fi g. 1 ein Matrixauswahlelement mit Adressier- und Ansteuerkreis,

F i g. 2A eine vereinfachte Darstellung einer Gasentladungsanzeigetafel mit je einer Matrixauswahl- und Adressierschaltung für die Zeilen- und Spaltenelektroden,

Fig.2B eine Matrixauswahlschaltung in Verbindung mit Adressierschaltungen für eine Anzahl von Reihenoder Spaltenelektroden,

Fig.3A und 3B je einen positiven und negativen Thyristor-Impulsgeber für die Dioden der Matrixauswahlelemente,

Fig.4A und 4B je einen positiven und negativen Transistor-Impulsgeber für die Dioden der Matrixaus-

wahlelemente,

F i g. 5A und 5B je eine Transistorschaltung für die an ein Matrixauswahlelement zu führende Impulsspannung.

In F i g. 2A besteht eine Gasentladungsanzeigetafel P aus Platten RS und CS auf denen Reihenelektroden 50 und Spaltenelektroden 51 aufgebrach', sind, die jeweils mit dielektrischen Schichten 52 bzw. 53 versehen sind. Die Platten sind in einem kleinen Abstand voneinander durch dichtende Abstandsstücke 54 miteinander verbunden und bilden einen dünnen Gasentladungsraum, der mit einem Gas von einem bestimmten Druck gefüllt ist Die Reihen- und Spaltenelektroden werden von je einer Matrixauswahl- und Adressierschaltung 62 bzw. 63 angesteuert

Zum Ansteuern der Reihenelektroden 50 ist eine Matrixauswahlschaltung 60 und zum Ansteuern der Spaltenelektroden 51 eine Matrixauswahlschaltung 61 vorgesehen, die jeweils von einer Wechselspannungsquelle 10Ä bzw. IOC mit entgegengesetzter Polarität (±y_sy) gespeist wird, deren andere Pole miteinander verbunden sind und auf Massepotential liegen.

In F i g. 2B ist eine Matrixauswahlschaltung 60 näher dargestellt, deren einzelne Matrixauswahlelemente D1, D2 und R jeweils mit einer Reihenelektrode X11 ... XNM verbunden sind. Ferner sind in F i g. 2B Ansteuerschaltungen 90, 91 für die Dioden der Matrixauswahlschaltung 60 und Ansteuerschaltungen 92, 93 für die Widerstände in der Matrixauswahlschaltung 60 dargestellt Die einzelnen Widerstände R bzw. Dioden D1 der Matrixauswahlelemente sind über Sammelleitungen A 1 ... AM bzw. Bt... ß/Vmiteinander verbunden.

In der in Fig. 1 dargestellten Schaltung hat das aus dem Widerstand R1 und den Dioden D1 und D 2 bestehende Matrix-Auswahlelement den gleichen Schaltungsaufbau wie in der DE-PS 21 36 412. Ebenso erfolgt die Auswahl und Adressierung von Elektroden X durch Impulsspannungen, die der Spannung einer Wechselspannungsquelle 10 (V_s) aufgeschaltet werden. Die Wechselspannungsquelle liefert rechteckförmige, sinusförmige, trapezförmige, also irgendwie geformte periodische Wellenformen. Die Spannung der Wechselspannungsquelle 10 kann nur die Hälfte der zum Betreiben der Anzeigetafel erforderlichen Spannung betragen, wenn die verbleibende Hälfte um 180° phasenverschoben oder von entgegengesetzter Polarität den anderen Elektroden zugeführt wird. Somit werden beispielsweise die Zeilenelektroden mit der einen Hälfte de'' Spannung und die Spaltenelektroden mit der anderen um 180° phasen verschobenen Spannung gespeist.

Der Widerstand Al und die Dioden Ol und D2 jedes Matrixauswahlelements sind in einem Knotenpunkt Nzusammengeschaltet. Für jede Elektrode X der Anzeigetafel ist ein Matrixauswahlelement vorgesehen, wobei die Elektrode jeweils an den Knotenpunkt N angeschlossen ist (Fig.2B). Das dem Knotenpunkt N abgewandte Ende des Widerstandes R 1 ist an eine Impulsspannungsquelle angeschlossen, deren Spannungsimpuls in Verbindung mit der Wechselspannung ausreicht, um den Entladungszustand der von einer Zeilen- und Spaltenelektrode begrenzten Entladungszelle zu ändern. Die Impulsspannungsquelle besteht aus der mit Vp bezeichneten Gleichspannungsquelle und dem Transistor Ti, wobei deren positiver Pol über eine Sammelleitung G mit dem Kollektor des Transistors T1 verbunden ist, während der Emitter mit der Sammelleitune A 1 verbunden ist. an die die einzelnen Widerstände der Matrixauswahlelemente angeschlossen sind. Der negative Pol der Gleichspannungsquelle Vpist über die Sammelleitung α mit der Wechselspannungsquelle 10 (V₁) verbunden. Gemäß Fig.2B ist die Impulsspannungsquelle an die Widerstände der ersten Spalte über die Sammelleiter A 1 und an die Widerstände der zweiten Spalte über die Sammelleitung A 2 usw. angeschlossen.

Die Transistoren Π sind normalerweise nichtleitend und werden durch einen Impuls e>nes transformatorischen Ansteuerkreises 20, 21 in den leitenden Zustand versetzt, wobei die Spannung an der Sekundärwicklung 205 des Transformators 20 am Widerstand 21 auftritt und über die Basis-Emitter-Strecke am Transistor Ti anliegt, so daß der leitfähig wird. Im leitenden Zustand des Transistors T\ liegt die volle Impulsspannung der Impulsspannungsquelle am Widerstand R 1. Fehlt am Knotenpunkt N eine niedrige Impedanz, so wächst die Spannung am Knotenpunkt N auf das Impulspotential an und wird auf die Elektrode X übertragen. Dabei ist die Diode D1 so gepolt, daß sie für die Impulsspannungsquelle eine niedrige Impedanz darstellt.

In dem Leitungsweg zwischen der Diode D1 und der Wechselspannunjsquelle 10 ist eine nichtinduktive Schaltungsanordnung vorgesehen, die entweder eine hohe Impedanz oder eine sehr kleine Impedanz aufweist, um dadurch die Addition der am Knotenpunkt N auftretenden Spannung mit der Wechselspannung zu ermöglichen, die auf der Sammelleitung /x zugeführt wird. Diese Sammelleitung ist für die Anoden aller Dioden D 2 gemeinsam. Die Funktion der auch als Umgehungsdioden bezeichneten Dioden D 2 ist in der DE-PS 21 36 412 erläutert.

Zwischen die Sammelleitung B für die Kathoden aller Dioden D1 und die Sammelleitung α können unterschiedliche Schaltkreise geschaltet sein, die in den F i g. 3A, 3B, 4 \ und 4B gezeigt sind, wobei der Schaltkreis gemäß Fig. 3B dem Schaltkreis von Fig. 1 entspricht.

Die Anode des Thyristors SCR ist mit der Sammelleitung B und die Kathode mit der Sammelleitung λ verbunden. Ein Ansteuerschaltkreis weist einen Spannungsteiler mit den Widerständen RA und /?ßauf, deren Verbindungspunkt / mit der Steuerelektrode C des Thyristors verbunden ist. Parallel zum Widerstand RA liegt ein Kondensator C.

Steigt die Spannung am Knotenpunkt N, wenn der Transistor T\ leitet, so beginnt die gleiche Spannung auch auf der Sammelleitung ßzu wachsen und wird über den Widerstand RA und den Kondensator C an die Steuerelektrode des Thyristors geführt. Der kleine Potentialanstieg reicht zum Durchsteuern des Thyristors aus, so daß er durchlässig auch für starke Ströme wird und die Spannung am Knotenpunkt N nicht weiter ansteigt, so daß auch kein Spannungsanstieg an der Elektrode X erfolgt. Damit jedoch die am Knotenpunkt A/auftretende Spannung nicht gleichzeitig mit oder kurz vor (aber nicht nach) dem Durchschalten des Transistors Ti auf Null abfällt und deshalb nicht der ausgewählten Elektrode X zugeführt werden kann, wird die Steuerelektrode des Thyristors mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt, damit er nicht leitfähig wird. Da die Steuerelektrode des Thyristors durch diesen Spannungsimpuls vorgespannt ist, wird die am Knotenpunkt Nauftretende Spannung auch auf die Elektrode geführt. In diestni Zeitpunkt wird die am Knotenpunkt N auftretende Spannung der Spannung der Wechseispannungsquelle 10 hinzuaddiert. Ein Auswahlsignal wird

dabei über einen Transformator 25 von einer Ansteuerschaltung 90 bzw. 91 (Fig.2B) der Thyristorschaltung zugeführt, wobei die mit der Sekundärwicklung 255 in Reihe geschaltete Diode D 3 hinsichtlich der Polarität unerwünschte Signale von der Steuerelektrode des Thyristors fernhält.

Alle anderen Dioden Dl, deren Kathoden an die Sammelleitung B angeschlossen sind, werden in entsprechender Weise vorgespannt, so daß beim Auftreten von Impulsen an den Widerständen R I₁ wie bereits erläutert, die Spannung an den Knotenpunkten in Übereinstimmung mit der Summe der Impulsspannung und der Spannungen von der Wechselspannungsquelle 10 in diesem Zeitintervall ansteigt. Die Potentiale der Wechselspannungen könnten synchron mit dem Anlegen der !mpulsspap.nungen an die Transistoren Tl bzw. die Thyristoren SRC gesteuert werden, obwohl dies nicht dargestellt ist.

Abgesehen von der Polarität ist die in Fig.3B dargestellte Schaltung schaltungsgleich mit der in F i g. 3A dargestellten Schaltung. Die Dioden D1 und D 2 sind umgekehrt gepolt und die Anode des Thyristors ist an die Sammelleitung λ angeschlossen, während die Kathode an die Anode der Diode D1 angeschlossen ist.

Anstelle der in den Fig.3A und 3B vorgesehenen Thyristoren können auch die in den Fig.4A und 4B dargestellten Transistoren 70 Verwendung finden. F i g. 4A zeigt einen Transistor zur negativen Impulsgabe und Fig.4B zeigt einen Transistor für positive Impulsgabe. In Fig.4A ist der Emitter des Transistors 70 an die Anode der Diode D1 und der Kollektor an die Sammelleitung λ angeschlossen. Eine Vorspannungsquelle 71 hält den Transistor normalerweise in leitfähigem Zustand, wobei die Vorspannung über die Sekundärwicklung 25Sdes Transformators 25 und einen kleinen Strombegrenzungswiderstand 72 ansteht. Zur Auswahl der Sammelleitung B wird eine Impulsspannung in der Sekundärwicklung 25Swie in der Schaltung nach F i g. 3A induziert, um die Vorspannung Vw, der Spannungsquelle 71 zu überwinden und den Transistor 70 zu sperren, so daß sich an der Sammelleitung B und allen an diese angeschlossene Dioden Dl eine hohe Impedanz einstellt, wodurch das an dem Knotenpunkt anstehende Potential an die mit diesem verbundene Elektrode geführt wird. Wie die Schaltkreise mit den Thyristoren, so sind auch die Schaltungen mit den Transistoren reversibel, wodurch es möglich ist, NPN-Transistoren zu verwenden. Beide Schaltungsarten wirken als isolierte nichtinduktive Schalter. Die in den F i g. 5A und 5B dargestellten Impulsschaltungen für negative und positive Impulse sind ebenfalls schaltungsgleich, wobei in beiden Schaltungen NPN-Transistoren vorgesehen sind, die auch PNP-Transistoren oder gemischte Transistoren in komplementären Schaltungen sein können, um die negativen und positiven Spannungsimpulsgeber symmetrisch zu machen. Die Sekundärwicklungen der Transformatoren sind jedoch so gewickelt oder so geschaltet, daß sie Impulsspannungen der richtigen Polarität liefern oder induzieren, die an die Basis der Transistoren geführt werden, um diese leitfähig zu machen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zum Betreiben einer Gasentladungsanzeigetafel, welche durch in Zeilen and Spalten matrixförmig angeordnete, mit dielektrischen Schichten versehene Elektroden begrenzte Entladungszellen aufweist, mit mindestens einer Wechselspannungsquelle zum Auslegen einer die Entladung in den Entladungszellen aufrechterhaltene Wechselspannung an die Zeilen- und Spaltenelektroden, mit einer Matrixauswahl- und Adressierschaltung mit einer Vielzahl von Adressierkreisen für die Reihen- und Spalten-Elektroden zum wahlweisen Anlegen einer den Entladungszustand der Entladungszellen ändernden Impulsspannung, wobei der Adressierkreis für jeweils eine Reihen-oder Spaltenelektrode jeweils ein Matrix-Auswahlelement mit zwei Dioden und einem Widerstand aufweist, die in einem gemeinsamen Knotenpunkt enden, der mit jeweils einer der Zeilen- oder Spaltenelektroden verbunden ist, wobei die die Impulsspannung liefernde Impulsspannungsquelle zwischen dem dem Knotenpunkt abgewandten Ende des Widerstands und dem Ausgang der Wechselspannungsquelle geschaltet ist, wobei eine der Dioden direkt zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt und dem Ausgang der Wechselspannungsquelle geschaltet ist, und wobei zwischen dem Ende der anderen Diode und dem Ausgang der Wechselspannungsquelle ein von der Matrixauswahl- und Adressierschaltung angesteuerter Halbleiterschalter geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (Rt) des Matrixauswahlelements (Ru Di, D₂) über die Kollektor/Emitter-Strecke eines normalerweise nicht leitenden Transistors (Ti) mit dem einen Ausgang einer Gleichspannungsquelle (V_P) verbunden ist, deren anderer Ausgang an dem Ausgang der Wechselspannungsquelle (V* 10) angeschlossen ist, und daß für jeden Transistor (Ti) ein Ansteuerkreis (20, 21) der Matrixauswahl- und Adressierschaltung zu seinem wahlweisen Durchsteuern vorgesehen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Zeilen- bzw. Spaltenelektroden (50, 51) verbundenen Adressierkreise der Matrixauswahl- und Adressierschaltung Transistoren (Ti) desselben NPN-Typs aufweisen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerkreise einen Signalübertrager (20) für niedere Leistung aufweisen, dessen Sekundärwicklung (20S^ über die Basis/Emitter-Strecke des zugeordneten Transistors (Τ,) geschaltet ist.