DE2260368A1 - Klemm-haltespannungs-generator fuer impulsentladungs-anzeigepaneel - Google Patents

Klemm-haltespannungs-generator fuer impulsentladungs-anzeigepaneel

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Description

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OWENS-ILLINOIS, INC.
Toledo. Ohio 43601/USA 7. Dezember 1972
"Klemm-Haltespannungsgenerator für Impulsentladungs-
Anzeigepaneel"
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Haltespannungs-Generatpr und ein Speisesystem für Gasentladungs-Anzeigepaneele mit inhärentem Speicher, wobei die Haltespannungs-Generatoren die Betriebsleistung für solche Gasentladungs-Anordnungen (wie in der US-PS 3 499 167 und/ oder der US-PS 3 559 190 beschrieben),worin die Kreuzleiteranordnungen, d.h. die Zeilen- und die Spaltenleiter dielektrisch von dem Entladungsmedium isoliert sind, um nicht in leitenden Kontakt damit zu sein, und worin die Belastung des Generators im wesentlichen kapazitiver Natur ist.
Wegen der Nichtlinearität der Impedanz, die dem Generator von dem Paneel geboten wird, und wegen des impulsartigen Charakters der Entladungen im Paneel (d.h. der Laststrom hat impulsartigen Charakter) können Verzerrungen in der Haltespannungs-Wellenform die Betriebscharakteristik des Gerätes in einem solchen Maße beeinträchtigen, daß dessen
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Speicherfunktion entstellt und gestört wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rechteckwellen-Haltespannungs-Generator hoher Leistung für Gasentladungs-Anzeigepaneele, der eine geringere Verzerrung in der Wellenform der Haltespannung, die dem Paneel zugeführt wird, aufweist. Erfindungsgemäß ist ein Paar von Transistor-Schaltverstärkern in Klemmschaltung in Serie an eine Spannungsversorgungsquelle geschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen den zwei Transistorverstärkern mit den Leiteranordnungen des Paneels über irgendein Adressier- und/oder Multiplex-Netzwerk verbunden sind. Jeder solche Verstärker ist mit Klemmdioden-Netzwerken versehen, um völliges Leiten oder Sättigungsbetrieb der Transistoren zu vermeiden. Auf diese Weise kann das Ausgangssignal dem Eingangssignal über einen weiten Bereich von Impulsbreiten und Frequenzen folgen. Die Verlustleistung in den Ausgangstransisteren ist klein gehalten, und eine große Anzahl von Entladungsstellen kann vom Generator getrieben werden.
Die oben beschriebenen und andere Zielsetzungen, Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden im Lichte der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung deutlicher.
Darin zeigt:
Fig. 1 eine Blockzeichnung des Gasentladungs-Paneels, bei
dem die Erfindung angewendet wurde, Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm zur Erläuterung der
Prinzipien der Erfindung und Fig. 3 ein Schaltdiagramm das Einzelheiten des die Erfindung verkörpernden Haltespannungs-Generators erläutert.
Das Gasentladungs-Paneel in Fig. 1 ist im wesentlichen von dem in der ÜS-PS 3 499 167 erläuterten Typ und wird durch ein Paar Stützplatten 11 und 12 gebildet, auf denen Zeilen-
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leiteranordnurigen und Spaltenleiteranordnungen 14 angeordnet sind, wobei die Leiteranordnungen mit dielektrischen oder isolierenden Überzügen 15 und 16 versehen sind, so daß kein direkter Strom von den Leitern über.den dielektrischen Überzug auf das gasförmige Medium übergeht, d.h. die Matrixkreuzpunkte, die durch die kreuzenden Leiteranordnungen bestimmt sind, sind nichtleitend mit dem gasförmigen Entladungsmedium im Paneel gekoppelt. Die entsprechenden Platten sind in Abstand voneinander durch einen dichtenden Abstandshalter 17 miteinander verbunden, so daß eine dünne Gasentladungskammer gebildet wird, in der ein Ifeon-Argon-Gasgemisch (vorzugsweise 99,9 i° Neon und 0,1 fo Argon)angeordnet sein kann, wie es in der I1R-PS 2 019 723 beschrieben ist. Andere Gasentladungsmedien können gleicher Weise im Paneel enthalten sein,, aber die durch das oben erwähnte Gasgemisch ~"" erreichte Verbesserung erlaubt, daß das Paneel im 30 50 kHz-Bereich betrieben wird, ohne daß es durch, thermischen Schock zerstört wird, bei gleichzeitig guter Lichtausbeute und guten Speicherbedingungen. Zur Erniedrigung des Betriebsspannungspegels können die dielektrischen oder isolierenden Schichten mit einem Bleiüberzug (nicht dargestellt) behandelt werden.
Die einzelnen Leiter in der Zeilenleitermatrix 13 werden vorzugsweise von einer Zeilenleiterauswahlmatrix 20 betrieben, und die Spaltenleiter werden vorzugsweise von einer Spaltenleiterauswahlmatrix 21 betrieben, wobei solche Auswahlmatrizen nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden, jedoch durch Diodenwiderstands-Auswahlmatrizen gebildet werden können, die je nach Wunsch im Multiplexbetrieb betrieben werden oder nicht. Jedoch können anstelle einer auf Multiplexbasis arbeitenden Auswahlmatrix besondere Impulsscnaltungen zur Auswahl einzelner Zeilen- und Spaltenleiter benutzt werden. Die Auswahlmatrizen 20 und 21 empfangen Eingangssignale von einer nicht näher dargestellten Signalquelle, die ein Computer, ein.Tastenfeld, ein Bandleser oder eine andere
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Datenquelle sein kann.
Ein Paar Haltespannungsquellen 30 und 31 ist vorgesehen, um Haltepotentiale mit entgegengesetzter Phase oder entgegengesetzter Polarität an die Zeilenleiteranordnung 13 und die Spaltenleiteranordnung H im Paneel 10 zu liefern.
Da jeweils die eine Hälfte des Haltepotentials, das dem Paneel zugeführt wird, an die Zeilenleiter angelegt wird und die andere Hälfte des Haltepotentials an die Spaltenleiter angelegt wird, ist zu beachten, daß die Haltespannungs-Generatoren 30 und 31 einen gemeinsamen Punkt oder eine gemeinsame Klemme G (die nicht notwendig dielektrische Erde sein muß) aufweisen, so daß in der gezeigten Anordnung die in oder durch die Zeilenleiter-Auswahlmatrix 20 erzeugten Potentiale auf dem Potential der Haltespannungsquelle 30 schweben bzw. sich darauf beziehen. Auf ähnliche Weise sind die Potentiale zur Zündung und Beeinflussung der Entladungsbedingungen, die in der Spaltenleiterauswahlmaiirix 21 erzeugt werden, in Serie mit der augenblicklichen Spannung vom Haltespannungs-Generator und haben diese als Bezugspunkt. Darüber hinaus empfangen beide Haltespannungs-Generatoren 30 und 31 Steuerlogik-Eingangssignale von einer Quelle 32, die, falls gewünscht, ein Computer oder eine andere Signalquelle sein kann. Es kann also zeitweise erwünscht sein, daß Paneel zu löschen, wobei eines der Signale, die einen der Haltespannungs-Generatoren und 31 zugeführt werden, einfach weggelassen wird während eines bestimmten Zeitintervalls, um so die Gesamtlöschung jeder Information auf dem Paneel zu erlauben, oder ea kann erwünscht sein, die Haltespannungsrate durch Änderung der Haltespannungsrate vom Steuernetzwerk 32 zu ändern.
In dem Blockdiagramm der Fig. 2 ist ein Haltespannungs-Generator gezeigt, der erfindungsgemäß im wesentlichen durch ein Paar Transistor-Yerstärkerschaltungen 33 und 34 mit Potentialklemmung gebildet wird, deren Verbindungspunkt
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mit der Paneel-Zeilen- oder Spaltenleiter-Auswahlmatrix zum Einspeisen von Haltespannungs-Potentialen an die entsprechenden Zeilen- oder Spaltenleiter auf dem Paneel verbunden ist. Jede Transistor-Yerstärkerschaltung 33 und 34 ist mit damit verbundenen Steuersignal-Koppelmitteln 37 bzw. 38 versehen, die die Steuerschaltung 32 von den Hochspannungsschaltungen isolierenund gleichzeitig eine positive Überwachung des wechselseitigen Schaltens der Transistoren ermöglichen.
In Fig. 3 ist ein Haltespannungs-Generator für eine der Leiteranordnungen im Detail gezeigt, wobei zu bemerken ist, daß die Leiter in der Anordnung unterteilt oder gruppiert sein können mit einem Haltespannungs-Generator für jeden Teil oder jede Gruppe von Leitern auf dem in Fig. 1 gezeigten Anzeigepaneel. Das Steuer-Eingangssignal für die Steuerschaltung 37 wird durch ein Paar sogenannter "pull up"-Signalspannungsimpulse gebildet mit der in dem Wellenformdiagramm dargestellten zeitlichen Relation zu dem Paar von "pull up"-Spannungsimpulsen.
Der Kollektor des npn-Transistors Q^ ist über einen Kollektor-Widerstand 50 .mit einer Niederspannungs-Steuerquelle verbunden, und sein Emitter ist über einen Widerstand 51 mit einer Niederspannungs-Masse (die nicht dieselbe ist wie an Klemme G_) verbunden. Ein gesondertes Signal wird der Basis des npn-Transistors Q, zugeführt, dessen Kollektor in ähnlicher Weise über einen Widerstand 52 mit der Niederspannungs-Leistungsversorgung und dessen Emitter über einen Emitter-Widerstand 54 mit der Niederspannungs-Masse verbunden ist. Der Kollektor des Transistors Q.. ist direkt mit der Basis des pnp-Transistor's Qp verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 55 mit der Niederspannungs-Versorgung und dessen Kollektor über die Primärwicklung eines Transformators T. mit der Niederspannungs-Masse verbunden ist. Ein Widerstand 56 ist der Primärwicklung des Transformators T., parallelgeschaltet, um hierfür eine
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gesteuerte Wiedergewinnung zu liefern.
Auf ähnliche Weise wird ein Ausgangssignal von dem Kollektor des Transistors Q^' abgenommen und der Basis des pnp-Transistors Q. zugeführt, dessen Emitter durch den Widerstand 58 mit der Niederspannungs-Versorgung und dessen Kollektor durch die Primärwicklung des Transformators T2 mit der Niederspannungs-Masse verbunden ist. Ein Widerstand 59 ist der Primärwicklung des Transformators T2 parallelgeschaltet, um dafür eine gesteuerte Wiedergewinnung zu liefern. Die Polaritätsbeziehung zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung der Transformatoren T1 und T2 verhält sich wie durch die Punkte angedeutet ist.
Das untere Ende der Sekundärwicklung des Transformators T1 ist mit einem gemeinsamen Punkt 70 am unteren Ende der Sekundärwicklung des Transformators T2 verbunden, wobei beide Enden mit der Emitterelektrode eines Transistors Q^ verbunden sind, der der Schalt- und Last-Transistor ist. Jedoch ist das obere Ende der Sekundärwicklung des Transformators T2 über eime Diode D1 mit der Basiselektrode des Transistors Q,- verbunden und - über die Klemmdiode D2 mit der Kollektorelektrode des Transistors Q1-. Das obere Ende der Sekundärwicklung des Transformators T1 ist über die Diode D, mit der Basiselektrode des Transistors Qc verbunden. Ein niederohmiger Widerstand 60 ist zwischen die Basis- und die Emitterelektrode des Transistors Q1-eingeschaltet, und eine Stromschleife 61 ist angebracht, um einen Meßpunkt für den Stromfluß zum Kollektor zusammen mit einem Wärmeableiter (nicht dargestellt) vorzusehen. Der Kollektor des Transistors Q^ ist dann mit der Vorspannungsquelle T (von ungefähr 150 V) über eine Diode DA verbunden,
CC T-
die verhindert, daß der Transistor Q^ in einem Invers-Betrieb eingeschaltet wird. Die Überbrückungsdiode D,- hat den Zweck, einen Rückkehrpfad für die Ladeströme zum Paneel vorzusehen, wenn der Generator umgesteuert wird. Wenn diese Dioden D,-, D.
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nicht vorhanden wären "bzw. wenn diese Sperrung und Überbrückung nicht vorgesehen wäre, könnte, die Aufladung des Paneels oder der Last den Transistor Q,- zum Durchbruch bringen (spike Q1-- on).
Me Dioden D. und Dp klemmen den Transistor Q,- an und bilden eine Klemmschaltung. Demgemäß versetzen diese Diodenschaltungen den Schalttransistor Q1- in den leitenden Zustand, so daß starkes Leiten oder ein völliger Sättigungsbetrieb dieses Transistors vermieden wird. Die Anstiegsund Abfallzeiten der Rechteckspannung, die am Ausgang erzeugt wird, ist daher viel schärfer, und es wird,ein schnelles Ansprechen auf Steuersignale dadurch erreicht. Die Transistoren Q1 und Q2 liefern über dem Transformator T1 hohe Bas is-Stromimpulse an den Transistor Q1-, die diesen Transistor "während der Periode, in der die Entladung stattfindet, in die Sättigung bringen. Die Transistoren Q* und Q^ bieten über den Transformator Tp der Basis des Transistors Qc- eine Ansteuerung über die Diode D.. dar, die durch die Kollektoren geht, wenn die Schaltung gesättigt ist und die darauf gerichtet ist den Transistor Q1- abzuschalten. Wenn es einmal dazu kommt, wird Strom durch die Diode Dp und D1 aufgenommen, um nur die Basis-Aussteuerung zu liefern, die benötigt wird, um den Transistor Q5 aus der Sättigung zu halten, ihn jedoch stets befähigt den Strom zu liefern, den der Kollektor benötigt.
Die Diode D, ist vorgesehen, um eine hohe Impedanz für die Sekundärwicklung des Transformators Tp zu bilden, und so zu verhindern, daß die Sekundärwicklung vom Transformator T. die Signale von der Sekundärwicklung des Transformators Tp kurzschließt, d.h. die Diode D, isoliert die Basisansteuerung, so daß der Impuls auf der Sekundärwicklung des Transformators Tg an der Basis des Transistors Qc- wirksam ist.
Dadurch, daß im Transistor Q1- die tiefe Sättigung verhindert wird durch den Gebrauch der oben beschriebenen Dioden-
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Klemmschaltung, wird der Effekt der Ladungsspeicherung im Transistor Q^ reduziert, der für die Wellenform an das Paneel gelegt wird, nachteilig ist. Darüber hinaus ist die Empfindlichkeit und die Reaktionsfähigkeit gegenüber Eingangssignalen an den Basen der Transistoren Q1 und Q, erheblich verbessert.
Me untere Hälfte der Schaltung, d.h. die sogenannte "pull down"-Hälfte, die durch die Transistoren Q1', Q?' > Q* ' > Q.' gebildet wird, ist im wesentlichen identisch mit der Arbeitsweise der Steuerschaltung 37· In diesem Fall ist - da Transformatoren T1 und T2 nicht nötig sind - die Diode D, überflüssig. D.h. der Transistor Q2 stellt in sich eine hohe Impedanz für den Ausgang von Transistor Q. dar, so daß das Ausgangssignal des Transistors Q, direkt an die Basis des Transistors Qc-' angelegt wird. Es ist zu beachten, daß beide Transistoren Q2 1 und Q,1 den selben Kollektor-Widerstand benutzen, der dem Widerstand 60 in der oberen ("pull op"-) Schaltung entspricht.
Die beschriebene Schaltung ergibt die Flexibilität des Ausgangssignals indem sie dieses dem Eingangssignal naturgetreu folgen läßt, ergibt eine verringerte Verlustleistung und nähert sich der idealen Rechteck-Wellenform in einer wesentlich besseren Näherung als bisher. Zusätzlich erlaubt die Schaltung den Betrieb mehrerer Entladungsstellen durch einen einzigen Generator. Die Ausgangs-Rechteckspannung dieses Haltespannungs-Generators folgt dicht den kombinierten, an die Basen der Transistoren Q1, Q, und Q1', Q,1 angelegten Eingangsspannungen über einen weiten Bereich von Impulsbreiten und -Frequenzen. Die offenbarte Klemmschaltung ist so ausgebildet, daß die Ausgangstransistoren nur für einen Teil der Periode gesättigt, für die verbleibende Zeit jedoch ungesättigt sind. Dieses Herausziehen aus der Sättigung wird durch den Widerstand Rg0 erreicht, der die Ladung aus der Basis des Transistors Qs- zieht, während der gesamte Sekundärstrom von T2 durch die
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Diode Dp fließt. Das Wesen der Erfindung besteht also im Gebrauch einer modifizierten Klemmschaltung, um so tiefe Sättigung des Ausgangstransistors eines Haltespannungs-Generators zu vermeiden, zwecks Anlegen einer Rechteck-Ausgangs spannung an eine große kapazitive Last, wie sie durch ein Gasentladungspaneel des in der US-PS 3 499 beschriebenen Typs gebildet wird.
Es leuchtet ein, daß viele Änderungen und Anpassungen der Erfindung für den Fachmann auf der Hand liegen werden,, und der Rahmen der folgenden Ansprüche soll solche offensichtlichen Modifikationen und Änderungen einschließen.
PATENTANSPRÜCHE - 10 -
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Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Rechteck-Haltespannungs-Speiseanordnung für ein Gasentladungs-Anzeigepaneel mit Reihen-Zeilenleiteranordnungen, deren Matrixkreuzpunkte nichtleitend mit einem Gasentladungsmedium im Paneel gekoppelt sind, gekennzeichnet durch ein Paar Rechteck-Haltespannungs-Generatoren, einen für die Zeilenleiteranordnung und einen für die Spaltenleiteranordnung, wobei jeder Haltespannungs-Generator ein Paar in Serie geschalteter abwechselnd leitender und beziehungsweise nichtleitender Transistorverstärker, Mittel, die einen Zwischenpunkt zwischen den Transistorverstärkern mit den Leitern in einer Leiteranordnung verbinden, für jeden Transistorverstärker eine Diodenschaltung, um die Transistorverstärker ungesättigt zu halten, falls nicht für Spitzen-Lade- und Entladeströme erforderlich, und Steuermittel enthält, die mit den Eingangsschaltungen der Transistorverstärker verbunden sind, um wechselweise deren Leitbedingungen zu steuern.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Diodenschaltung im Stromkreis zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors Dioden einschließt, um Spitzen-Lade- oder Entladeströme an das Paneel abzuleiten.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden ein Paar rückwärts geschalteter Dioden mit einem Anschlußpunkt dazwischen sind, wobei die Basis des Transistorverstärkers mit dem einen Ende einer dieser Dioden verbunden ist zum Empfang einer Steuerspannung und das andere Ende dieser Diode angeschlossen ist zum Empfang des anderen Steuersignals.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel für einen Transistor eines Paares ein Eingangstransistor-Paar zum Empfang logischer Signale sowie ein Transformator-Paar enthalten
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mit Primärwicklungen, die an die Eingangstransistoren angeschlossen sind, Sekundärwicklungen, einem gemeinsamen Ausgang zum Einspeisen eines Steuersignals in den Transistorverstärker, und mit im Sekundärwicklungskreis wirksamen DiοdeηanOrdnungen zur Bildung eines Sperr-Widerstandes für eine der Sekundärwicklungen.
5. Anordnung zum Einspeisen von Rechteck-Haltepotentialen in quer zueinander angeordnete Leiteranordnungen in einem als kapazitive Last wirkenden Gasentladungs-Anzeigepaneel, worin die Kreuzungspunkte der Leiteranordnungen eine Mehrzahl von Entladungsstellen im Paneel räumlich festlegen,mit einer Quelle hoher Gleichspannung, die ein Paar Ausgangsklemmen aufweist, einem ersten Paar abwechselnd leitender Transistoranordnungen, die in Serie an eine Quelle hoher Gleichspannung angeschlossen sind und deren Verbindungspunkt an eine der Leiteranordnungen angeschlossen ist, einem zweiten Paar abwechselnd leitender Transistoranordnungen, die in Serie an die Quelle hoher Spannung angeschlossen sind und deren VerMndungspunkt an die andere Leiteranordnung angeschlossen ist, und mit Steuermitteln zur Steuerung der abwechselnden- Leit- und Sperrbedingungen der Transistoren zu ausgewählten Zeitpunkten, derart, daß Rechteck-Haltespannungspotentiale nacheinander an die Leiteranordnungen angeschlossen werden, um diese mit einem Ladestrom zu speisen sowie an die den Quellen gemeinsamen Bezugspotentiale, um die Leiteranordnungen zu entladen, wobei die Steuermittel für jeden Transistor eine gesonderte Steuerschaltung zur Steuerung der Zeitdauer jeder Rechteckschwingung sowie Mittel zum Anschluß jeder Steuerschaltung zum Empfang einer Logikspannung mit niedrigem Pegel von einer Quelle, dadurch gekennzeichnet, daß jede abwechselnd leitende Transistoranordnung durch wenigstens eine Transistorschaltung mit Potentialklemmung gebildet wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
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jede Transistoranordnung wenigstens einen Transistorverstärker umfaßt, wobei zwischen den Kollektor und die Basis eines jeden Transistorverstärkers eine Dioden-Klemmschaltung angeschlossen ist.
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Leerseife
DE19722260368 1971-12-22 1972-12-09 Elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Haltespannungen rechteckiger Form für eine Anzeigetafel Expired DE2260368C3 (de)

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US21086471 1971-12-22

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