5.1.2.Гип с самосканированием (гипс)

Другими недостатками ГИПП являются: сложность управления, а также отсутствие равномерной по индикаторному полю предваритель­ной ионизации газа. Эти недостатки отсутствуют в ГИП с самосканированием.

Конструкция ГИПС показана на рис.5.5. Скани­рующая часть содержит аноды сканирования, изготавливаемые из тонкой проволоки, катодную систему электродов, общую для всех анодов сканирования. Катодная система изготавливается из тонких металлических полосок, расположенных перпендику­лярно анодам сканирования, объединенных в катодные группы с помощью разводящих шин и одного нулевого катода. В точках скрещения анодов индикации и катодов имеются отверстия. Та­ким образом, сканирующая часть ГИПС представляет собой совокупность декатронов с линейным расположением электродов.

.

Рис.5.5.Элементы конструкции ГИПС

Для подключения ГИПС к электрической схеме от сканирующей части отводятся три вывода групп катодов К₁ -К₄, один вывод от К₀ и один вывод от анодов сканирования, объединенных через резисторы.

Индикаторная часть ГИПС содержит аноды индикации, также изготовленные из тонкой проволоки, и диэлектрическую пластину с отверстиями. Аноды индикации проходят вдоль оси распо­ложения отверстий в катодах и диэлектрической пластине

Принцип работы панели для простоты покажем на примере функционирования одной строки, показанной на рис.5.6. Анод сканирования (АС) через R_ас подключен к источнику Е_ас, напряжение которого пре­вышает U₃ для ячеек сканирования. Катоды ГИПС подключены к коллекторам транзисторов VI—V4, напряжение питания которых Е_к. Резистор в коллекторной цепи должен обеспечивать допустимый ток транзистора и необходимый ток подготовитель­ного разряда. Анод индикации (АИ) подключается к коллектору V5, смещенному с помощью стабилитрона (С), либо дополнительного источника напряжения. Резистор в коллекторной цепи R_аи выби­рается исходя из режима работы индикаторной ячейки.

При открытом ключе V1 и закрытых V2 — V4 на К₀ за­жигается разряд. Зажигания разряда между анодом сканирова­ния и другими катодами не произойдет, поскольку разность потенциалов между ними на Е_к меньше. Кроме того, для умень­шения U_з нулевой катод выполнен со специальным штырем, уменьшающим расстояние между анодом сканирования и К₀ . После зажигания разряда через нулевую ячейку протекает ток, создающий область ионизации вблизи ячейки сканирования, под­ключенной к первому катоду К₁.

По окончании импульса сброса приходит первый импульс, открывающий транзистор V2. Тран­зистор V1 закрывается и разряд на К₀ гаснет. Разность потенци­алов между катодами первой группы (К₁, K₄, К₇ и т.д.) и анодом сканирования АС достаточна для зажигания разряда. Од­нако, поскольку вблизи К₁ область повышенной ионизации, под­готовленная разрядом на К₀, то произойдет разряд на К₁, напря­жение упадет до U_п и другие ячейки этой катодной группы не возбуждаются.

Рис.5.6.Схема электрического включения ГИПС

С приходом второго импульса VT3 откры­вается, a VT2 запирается. Разряд переходит на К₂, расположен­ный вблизи К₁ и, наконец, с приходом импульса на V4, разряд переходит на К₃. В дальнейшем цикл подачи импульсов на V2 — V4 повторяется, но вспомогательный разряд будет переме­шаться по ячейкам К₄ — К₆ и т. д.

Таким образом, при соединении большого числа катодов в группы и подаче на соответствующие шины тактирующих им­пульсов, следующих друг за другом, происходит направленное перемещение вспомогательного разряда вдоль строки, что напо­минает развертку по одной строке в ТВ-индикаторе.

Поскольку отверстия в катодах малы, свечение сканирующего разряда не видно на лицевой панели индикатора. Для формирования изображения синхронно с разверткой сканирующе­го разряда подаются импульсы на аноды индикации. В схеме на рис.5.6 запирается V5 и на анод индикации подается напряжение, достаточное для пробоя основного газоразрядного промежутка между анодом индикации и катодом. Поскольку соответствующая ячейка строки подготовлена к зажиганию на­личием вспомогательного разряда, то разряд как бы вытяги­вается на переднюю панель индикаторного устройства через отверстие в катоде и диэлектрической пластине. Для устойчивой работы импульс индикации должен иметь амплитуду, обеспечивающую зажигание в ячейке, подготовленной вспомогательным разрядом, и не за­жигаться в других ячейках строки:

U_в> U₃ (подготовленной ячейки);

U_в< U₃ (неподготовленной ячейки).

Вывод информации на панель ГИПС, как следует из принципа его работы, производится по столбцам. Для получения немигаю­щего изображения необходима регенерация с частотой выше f_кчм. Следовательно, В_cр и t_в будут зависеть от числа столбцов панели, т. е.:

,

,

и информационная емкость ГИПС ограничена допустимыми па­раметрами В_ср и t_в, обеспечивающими, соответственно, необхо­димый контраст изображения и устойчивое зажигание ячеек. Основные параметры ГИПС отечественного производства и производства фирмы BURROUGHS (США) представлены в табл.5.3 [1,2].

Таблица 5.3

Тип индикатора	Число ячеек	Размер ячейки, мм	Яркость, кд/м2	Угол обзора	Uскан, В	Uиндик, В	I, мА	Контраст
ГИПС 16×1	111×7 (16×1)	1	140	90о	250	150	1,4	50
ИГИПС1 222×7	222×7 (32×1)	0,6	140	90о	250	150	2	50
S110120- 0039 (США)	280×7 (40×1)	0,9	до 200	150о	250	150	3	30

Главным образом ГИПС используются для воспроизведения буквен­но-цифровой информации в виде одной или нескольких тексто­вых строк.

5.1.3. ГИП переменного тока

Отличительными признаками панелей переменного тока явля­ются:

• наличие систем электродов, изолированных от плазмы раз­ряда слоем диэлектрика;

• наличие режима внутренней памяти;

• использование импульсного переменного напряжения под­ держания разряда средней или высокой частоты.

Режим памяти является важнейшей особенностью ГИП пе­ременного тока, поскольку в этом режиме отсутствует зависимость средней яркости свечения от информационной емкости панели. Кроме того, если скорость поступления информации меньше ско­рости записи ее на панели, схема управления не требует буферной памяти.

Конструктивно панели переменного тока можно разделить на две группы:

— с механически изолированными электродами;

— с механически неизолированными электродами.

Базовая конструкция ГИП переменного тока с механическим разделением системы электродов представлена на рис.5.7.

Рис.5.7. Элементы конструкции ГИП переменного тока

Панель содержит стеклянные пластины (1,6), на внутреннюю поверхность кото­рых нанесены системы перпендикулярно расположенных метал­лических электродов (5), изолированных диэлектриком (7) со стабилизи­рующим покрытием (4). Для ограничения области разряда и меха­нического разделения электродов между ними помещена диэлект­рическая матрица (2) с отверстиями (3). Диэлектрическое покрытие электродов создает в каждой ячейке ГИП структуру, подоб­ную емкости, и через ячейку может протекать только перемен­ный ток. Стабилизирующее покрытие предназначено для сни­жения напряжения возникновения разряда U_з, напряжения под­держания U_п и стабилизации этих параметров при эксплуатации. Разработаны конструкции цветных ГИП переменного тока, в которых в зоне разряда или вблизи ее наносится слой люми­нофора [2].

Принцип действия ГИП переменного тока в режиме памяти поясняется диаграммами на рис.5.8.

Рис.5.8. Диаграммы импульсов: напряжений управления и тока в ячейке

На все электроды одновременно подается знакопеременное напряжение смещения U_см, амплитуда которого недостаточна для зажигания газоразрядного промежутка, но достаточна для поддержания возбужденного состояния ячейки индикации. За­пись информации осуществляется путем подачи на электроды (вертикальный и горизонтальный) выбранной ячейки импульсов записи, суммарная амплитуда которых превышает напряжение зажигания разряда (U_зап>U_з). При пробое газоразрядного про­межутка протекает импульс тока, заряжающий емкость ячейки до напряжения U_c1. После этого газоразрядный промежуток возвращается к непроводящему состоянию, благодаря чему нап­ряжение на емкости сохраняется до следующего импульса поддер­живающего напряжения. При приходе отрицательного импульса U_см внутреннее поле складывается с внешним (U_c1 + U_см), что дает возможность повторного пробоя газового промежутка. Ток будет протекать в обратном направлении, перезаряжая емкость индикаторной ячейки до противоположной полярности. При этом изменение напряжения на емкости будет ΔU_с. Далее процессы повторяются через каждые полпериода поддерживающего напря­жения.

Для стирания информации подается импульс стирания (U_стир) полярность и амплитуда которого достаточны для пробоя газо­разрядного промежутка и компенсации заряда на диэлектрике, но не обеспечивают перезаряд ячейки. После импульса стирания напряжение на емкости ячейки становится равным нулю и напря­жение U_см уже не обеспечивает повторного зажигания разряда.

Оптимальная частота поддерживающего напряжения лежит в диапазоне 40-50кГц. Выбор U_см, U_зап и U_сmиp производится по перезарядной и динамической характеристикам ГИП перемен­ного тока [1], представленных на рис.5.9а,б соответственно. Перезарядная характеристика позволяет определить измене­ние напряжения на емкостях ячеек ГИП в результате протекания импульса разрядного тока:

.

Стационарный режим перезаряда емкости ячейки соответству­ет условию:

.

Это уравнение соответствует прямой линии, тангенс угла наклона которой в осях (ΔU_с, U) равен 2. При известном U_см, прямая пересекает перезарядную характеристику в точках α, β, γ. Как видно из рис.5.9а, при U_см<U_см.min устойчивая разрядная серия не может существовать независимо от начального импульса записи. При U_см>U_см.max разрядная серия существует независимо от наличия напряжения U_c, т. е. ячейка становится неуправляе­мой. Управляемый режим работы ГИП переменного тока соот­ветствует прямой, проходящей через точки α, γ, β при под­держивающем напряжении U_см. Для записи информации в ячейку необходимо подать импульс U_зап ≥ U_зап.min, создающий на емкости ячейки напряжение больше U_c.miт. Рабочая точка тогда перейдет из α в устойчивое состояние β, соответствующее режиму «памяти».

Для стирания ячейки подается импульс, уменьшающий U_c таким образом, чтобы U_c + U_см<U_зап.min , тогда рабочая точка перейдет в область левее а и, в результате переходного процесса, разряд прекратится (ΔU_с = 0 точка γ).

Рис. 5.9. Перезарядная и динамическая характеристики ГИП

По перезарядной характеристике можно построить динамиче­скую характеристику панели, на которой ограничены области устойчивой работы и по которой удобно выбирать U_зап и U_стир. Основные конструктивные и электрические параметры отечествен­ных и зарубежных индикаторов ГИП переменного тока приве­дены в табл.5.4 [2].

Таблица 5.4

Тип индикатора	Число ячеек	Размер ячейки, мм	Цвет свечения	Яркость, кд/м2	Угол обзора	Есм, В	Uзап	Uстир
ГИПП 6384	128×128	0,5	оранж.-красный	100	120о	100	80	50
ИГПВ1 512×512	512×512	0,5	оранж.-красный	100	120о	100	80	50
FPG9HRUD (Fujitsu, Япония)	512×512	0,42