DE2242000A1 - Amplituden-raum-umformergeraet, insbesondere fuer ein dynamisches anzeigensystem auf matrize - Google Patents

Amplituden-raum-umformergeraet, insbesondere fuer ein dynamisches anzeigensystem auf matrize

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Description

PATENTANWÄLTE Dr. Andrej ewski Dr. - I η g. H ο nk e
Dipl.-Ing. Gesthuysen Essen, d. 25. August 1972 43 Essen, Theaterplatz 3 Telefon 223994
L'EQUIPEMENT ET LA CONSTRUCTION ELECTRIQUE E.C.E., in Paris (Seine) Frankreich
Amplituden-Raum-Umformergerät, insbesondere für ein dynamisches Anzeigesystem auf Matrize.
Priorität : Frankreich, vom 28. September 1971
Der technische Sektor der Erfindung ist derjenige der elektrotechnischen Elemente und insbesondere derjenige der Fernsichtanzeiger von Grossen.
Mit Hilfe einer Kathodenstrahlröhre ist es möglich, Darstellungen verschiedenartiger Erscheinungen anzuzeigen, wie zum Beispiel die Änderung einer beliebigen Grosse, umgesetzt in Form einer elektrischen Spannung, und zwar insbesondere in Abhängigkeit von der Zeit.
Die Verwendung einer Kathodenstrahlröhre erfordert eine platzraubende und schwere Hilfsausrüstung, wobei derartige Nachteile noch zu denen der Röhre selbst kommen, und zwar insbesondere su ihrer Zerbrechlichkeit und zu ihrem Raumbedarf.
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Es ist daher schwierig, wenn nicht unmöglich, derartig verfügbare Sichtanzeigen zum Beispiel an Bord von Luftfahrzeugen zu verwenden, wo die Kriterien der Haltbarkeit, der geringen Masse und des geringen Raumbedarfes entscheidend sind.
In der gegenwärtigen Halbleitertechnik sind Leuchtdioden und insbesondere solche mit Arsen, Phosphor und Gallium bekannt, und es ist erwogen worden, derartige Dioden zur Bildung von Anzeigematrizen zu verwenden, in denen die genannten Dioden nach Linien, in Reihen und Kolonnen, an jedem Kreuzungspunkt von zwei Reihen entsprechender Leiter an-.geordnet sind, die sich entlang der genannten Linien erstrecken.
Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zur Aufgabe, eine Anordnung zur Erregung der somit zu einer Matrize zusammengefassten Dioden zu schaffen, wobei diese Anordnung eine leichte Elektronik hoher Leistung zum Einsatz bringt.
Diese Elektronik bildet einen Amplituden-Saum-Umformer, der zwischen einen Eingang, an den eine für eine anzuzeigende Veränderliche repräsentative Spannung angelegt wird, und die Linieneingänge einer Matrize geschaltet' ist.
Gemäss einer Aueführungsform der Erfindung ist einer Reihe von Zeilen einer derartigen Matrize eine elektronische Einheit zugeordnet, die einen Interface und einen Sekundärentschlüssler umfasst, wobei dieser Entschlüssler mit den Ausgängen eines Paares von verriegelbaren Ubergabespeichern verbunden ist, die nachstehend mit "latche" in Reihenschaltung bezeichnet werden, deren erster durch einen einen Binärzähler bildenden Verschlüssler angeschlossen ist, dessen letzter Ausgang mit dem zweiten latch verbunden ist, um auf diesen ein Signal nur dann zu übertragen, wenn der genannte Binärzähler seine maximale Zählkapazität erreicht hat, wobei der genannte Zähler durch einen Taktgeber gesteuert wird und einen Primärentschlüssler speist, dessen Ausgang mit einem der Eingänge eines Komparators verbunden ist, während der andere
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Eingang das elektrische Signal erhalt, das eine Grosse wiedergibt, die angezeigt werden soll, und der Ausgang des genannten Komparators mit einem Steuereingang des ersten latch verbunden ist.
Selbstverständlich kann für eine zweite Grosse, die durch eine Korrelation mit der ersten verbunden ist, ein identisches System für die andere Linienkategorie der betrachteten Matrize verwendet werden.
Wenn diese zweite Grosse die Zeit ist, so kann ein Taktgeber, zum Beispiel unter Zwischenschaltung eines Zeit-Spannung-Umsetzers, verwendet werden.
Bei einer derartigen Anordnung ist also eine Amplituden-Raum-Umformung realisierbar, denn einer gegebenen Signalamplitude entspricht eine Stellung des Zählers und also eine Linie, gleichgültig ob es sich dabei auf der betrachteten Matrize um eine Kolonne oder um eine Zeile handelt.
Die Einführung eines doppelten latch zwischen dem Verschlüssler und dem Sekundarentschlussler ermöglicht die Speicherung des Wertes des anzuzeigenden Signales in binärer Form, der auf der Matrize nur für die Dauer der Zeit der Suche des Ranges der folgenden Linie sichtbar wird, woraus sich ergibt, dass die Erregungsdauer von der Amplitude des anzuzeigenden Signales unabhängig bleibt.
Alle anzeigbaren Signale, deren Periode wenigstens gleich oder grosser ist als die Umwandlungs- und Ansprechzeit der verschiedenen elektronischen Einheiten, sind daher verwendbar und können auf einer leichten und groben ebenen Leuchtdiodenmatrize erscheinen, wobei die genannte Matrize entweder diskrete Dioden umfassen oder zu integrierten Schaltungen gehören kann.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein derartiger Amplituden-Raum-Umformer mit Hilfe von Doppelkomparatoren zugeordneten Wideretandsketten verwirklicht.
Die Anwendungen der Erfindung können in den unterschiedlich-
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sten Gebieten liegen, die dasjenige der Bordausrüstungen auf Luftfahrzeugen umfassen, ohne sich jedoch darauf zu beschränken·
Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber erläutert.
Fig. 1 zeigt in Form eines Ubersichtsschaltplanes eine erfindungegemässe Anzeigeeinheit·
Fig. 2 zeigt eine Variante des Umformers mit Doppelkomparatoren.
Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist auf einer ebenen Tafel 1 eine Matrize von Leuchtdioden verwirklicht, die in Reihen und Kolonnen bildenden gekreuzten Linien angeordnet sind, wobei durch parallel angeordneten Leiter 2, 3 die Leiter der beiden Serien in der Nähe jedes ihrer Kreuzungspunkte mit den genannten Leuchtdioden verbunden sind, das heisst Photonen abgeben, wenn an die beiden Elektroden der Diode Spannungen angelegt werden, die eich für diese Betriebsart der fraglichen Dioden eignen. Der Übersichtlichkeit wegen wurde keine eigehende Darstellung derartiger Dioden gegeben. Wenn die Richtungen der Leiter 2 und 3 orthogonal liegen, so definiert die Matrize eine Darstellungefläche mit rechtwinkligen Koordinaten. Die Zeilen und Kolonnen können in beliebiger, gleicher oder ungleicher Anzahl vorhanden sein.
Bei dem Umformersyetem wird, wie aus dem Diagramm oben linke in Fig. 1 hervorgeht, die Änderung einer Gröese in Fora einer elektrischen Spannung V in Abhängigkeit von der Zeit £ wiedergegeben. Die veränderliche Spannung V wird an einen der Eingänge eines Komparators K1 angelegt. Der zweite Eingang dieses Komparators K1 ist mit dem Ausgang eines Analog-Binärentschlüsslers D1 verbunden.
Ein Taktgeber H, der elektrische Impulse in Form von in dem mittleren Diagramm links in Fig. 1 erscheinenden Rechtecksignalen abgibt, speist einen Binärverschlüssler C1, dessen binäre Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen des vorgenannten Entschlüssler D1 verbunden sind.
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Dieser Entschlüssler D1 liefert eine elektrische Spannung in Treppenform, die in dem Diagramm in Fig. 1 links daneben dargestellt ist.
Andererseits sind die binären Ausgänge des Verschlüsslers 01 mit den entsprechenden Eingängen einer Einheit von bistabilen und verriegelbaren, mit "verriegelbarer tJbergabespeicher" oder "latch L11" bezeichneten Multivibratoren verbunden, wobei diese Einheit einen mit dem Ausgang des Komparators KI verbundenen Auslöseeingang besitzt.
Die Ausgänge des ersten latch L11 sind mit den Eingängen eines zweiten analogen latch L12 verbunden, der mit einem Auslöseeingang versehen ist, welcher mit dem Detektor für die maximale Kapazität des Zählers C1 verbunden ist.
Die Ausgänge des zweiten latch L12 sind mit den Eingängen eines zweiten Binär/Dezimal-Entschlüsslers D11 verbunden, dessen Dezimalausgänge mit den homologen Eingängen einer Interface 111 genannten Verstärkereinheit verbunden sind, und die Ausgänge dieses Interface sind jeweils an die Leiter der Linien 2 angeschlossen, wobei die Linien 2 in diesem Beispiel Reihen bilden.
Die Arbeitsweise einer derartigen Einheit ist folgende :
Bei dem Betrieb des Taktgebers H steuert der Binärzähler C1 einerseits den Primärentschlüssler D1, an dessem Ausgang die vorgenannte Treppenspannung anliegt, und andererseits den ersten latch L11.
Der Komparator KI liefert an seinem Ausgang eine Auslösespannung für den latch L11, wenn das von D1 kommende Signal gleich oder grosser ist als der Wert der elektrischen Spannung V, die am ersten Eingang des Komparators K1 anliegt und dem Wert entspricht, der auf der Matrize 1 angezeigt werden soll.
In dem Augenblick, in dem die Gleichheit der Spannungen auf den beiden Eingängen des Komparators K1 erreicht ist, wird der Inhalt des Zählers C1 in den ersten latch L11 eingespeichert und erscheint ebenfalls an den Ausgängen desselben.
stangen desselben.
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Der somit eingespeicherte Binärwert wird an den zweiten latch L12 in dem Augenblick weitergegeben, in dem der Zähler C1 den Höchstwert seiner Kapazität erreicht, das heisst in dem Augenblick, in dem sein letzter Auslöseausgang gespeist wird, was der Speisung des Auslöseeinganges des zweiten latch L12 und der Bückführung des Zählers C1 in seine ursprüngliche Zählstellung entspricht.
Im gleichen Augenblick erscheint also der Binärwert an Ausgang dieses zweiten latch L12 und, unter der Einwirkung des Sekundärentschlüsslers D11 wird die entsprechende Reihe 2 erregt.
Diese Erregung hält alsdann wenigstens für die Dauer an, während welcher der Zähler C1 einen seiner Zählzyklen durchführt·
Die Amplituden-Saum-Umformung ist somit verwirklicht, denn einer gegebenen Amplitude des Signales V auf dem ersten Eingang des !Comparators K1 entspricht eine bestimmte Stellung des Zählers C1 und infolgedessen eine bestimmte Reihe 2 auf der Matrize 1.
Die Bolle der beiden latchs L11 und L12 besteht darin, die Aufrechterhaltung der Speicherung des Wertes des anzuzeigenden Signalee in binärer Form z'u ermöglichen. Auf diese Weise bleibt die Dauer der Erregung einer Linie 2 unabhängig von der Amplitude des anzuzeigenden Signales.
Jede Änderung dieser Amplitude zwischen zwei Abtastungen des Zählers C1 bewirkt eine andere Wahl des Inhaltes des genannten Zählers C1, eine andere Stellung der latchs L11 und L12, Stellung, die ebenfalls eingespeichert bleibt, und eine andere Binärentschlüsslung in dea zweiten Entschlüssler D11, also die Erregung einer unterschiedlichen Seihe 2 mit einer Erregung, die merklich für die gleiche Dauer beibehalten wird.
Für die Erregung der Kolonnenleiter 3 kann eine analoge Schaltung verwendet werden, wobei man zum Beispiel von demselben Taktgeber ausgeht, um den Zähler C1 und einen anderen Binärzähler C21 in Parallelschaltung zu speisen, dessen Ausgänge ihrerseits zugleich mit einem
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primären Binarentschluesler D21 und einem primären latch L21 verbunden sind. Ein anderer Komparator K2 ist durch einen ersten Eingang mit dem Umsetzer einer zweiten zu betrachtenden Veränderlichen V1 und durch einen zweiten Eingang mit dem Ausgang des entsprechenden primären Entschlüsslers D21 verbunden.
Hierdurch kann auf der Matrize" 1 die Darstellung der Korrelation der beiden Veränderlichen unabhängig von der Zeit angezeigt werden, wobei die Verbindungskette zwischen den Eingängen der Leiter 3 ebenfalls einen zweiten latch L22, einen zweiten Binär/Dezimal-Entschlüssler D22 und einen Interface 122.umfasst.
Soll eine einfache Darstellung einer in der Zeit verlaufenden Erscheinung erreicht werden, so kann die Schaltung vereinfacht werden, und es genügt, den zweiten Zähler C21 unmittelbar durch seinen Eingang mit dem Ausgang des Maximalkapazitätsdetektors des ersten Zählers C1 zu verbinden. In diesem einfachen Fall können der Komparator K2, der Entschlüssler D21, die latchs L21 und L22 wegfallen und die Ausgänge des Zählers C21 unmittelbar mit den entsprechenden Eingängen des Entschlüsslers D22 verbunden werden·
Die Gesamtheit dieser Dispositionen ermöglicht die gleichzeitige und synchrone Speisung der gewählten Leiter der Reihen 2 und der Kolonnen 3» um im gemeinsamen Abtastrhythmus der Zähler C1 und C21 die Dioden der Kreuzungspunkte der betrachteten erregten Leiter zu erregen.
Bei diesem Rhythmus der Bildabtastung, bei dem das Anhalten der Netzhautreizungen genutzt wird, kann man auf der Matrize 1 die dynamische Darstellung der Variationen in Korrelation der beiden betrachteten Veränderlichen erscheinen, lassen.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel können alle Komparatortypen verwendet werden. Desgleichen kann ein einen Entschlüssler bildendes Netz der unter der Bezeichnung R2R bekannten Bauart Komparatoren der unter der Bezeichnung "Typ μ Α 711" bekannten Bauart zugeordnet
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«erden.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind derartige Komparatoren durch zwei in Reihe geschaltete Wideretandeketten 5 und 6 polarisiert, wobei die Widerstände untereinander identisch und diese beiden Ketten in Parallelschaltung Bit einer Gleichstromquelle der Spannung X liegen. Jede Vergleichszelle 7 iat ait einea ersten Eingang versehen, der mit einer Verbindung zwischen einea Widerstand 5 des Sanges η und einea Widerstand des Ranges (n+1) und einea zweiten Eingang verbunden ist, der an einer Verbindungsstelle awischen einea Widerstand 6 des Ranges η und einea Widerstand des Ranges (n-1) angeechloesen ist«
Der Ausgang dieses Koaparators kann unmittelbar oder mittelbar ait einer Matrisenlinie 1£ verbunden werden.
Die Schaltungen der anderen Koaparatoren aind bis auf den Rang der Widerstünde und der Matrieealinien identisch.
Die dritten Eingänge 8 dieser Doppelkoaparatoren sind in Parallelschaltung mit einem nicht dargestellten Leiter verbunden, an dea die für die Qröeee der anzuzeigenden Veränderlichen repräsentative elektrische Spannung V anliegt*
In jeder Kette sind IT Widerstünde 5 oder 6 angeordnet, die ebensovielen Linien auf der Hatrise 1a und ebensovielen Koaparatoren 7 entsprechen f die Klemmenspannung jedes Widerstandes beträgt E/N, wobei E das an die Kette angelegte Potential ist·
Auf diese Weise besitzt jeder Komparator 7 «in Empfindlichkeitsfenster von gleich E/N für ein an seine Steuerelektrode angelegtes Signal.
Der Komparator entspricht demjenigen, der zwischen den Widerständen des Ranges (n+1) und η in der ersten Kette und zwischen den Widerständen dee Ranges η und (n-1) in der zweiten angeechloesen ist, und liefert also an seinem Auegang eine Spannung, um die daran angeschlossene Linie der Matrize 1a zu erregen, wenn die Spannung ν an seiner Steuer-
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elektrode einen Wert zwischen den Verhältnissen -~ und — erreicht, was folgendermaaae» geschrieben werden kann :
Bn * v * B (nt D
Selbstverständlich könnte die Schaltung in Fig· 2 andere zwischengeschaltete !Elemente von der Art derjenigen umfassen, die in Fig. 1 erscheinen, wenn dieselben Vorteile der Unabhängigkeit zwischen den Erregungen der Matrizenlinien und den Grossen der anzuzeigenden Veränderlichen sowohl hinsichtlich der Werte der genannten Grossen als auch der Erregungszeiten erreicht werden sollen·
Ss versteht sieh von selbst, dass, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Modifikationen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können·
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Claims (1)

  1. 22Λ2000
    PATENTANSPRÜCHE
    fi.jAmplituden-Raua-Umformergerät, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine Koaparatorvorrichtung umfasst, die einen ersten Eingang aufweist, an den eine für die Qrösse einer Veränderlichen repräsentative elektrische Spannung angelegt wird, und wenigstens einen zweiten Eingang, der eine stufenförmig veränderliche Spannung aufnimmt, sowie einen Ausgang, der ein Signal abgibt, das selektiv an eine Linie einer Anzeigematrize gegeben wird, auf der Leuchtdiodenelemente zusammengefasst sind, wobei die Linie auf derselben Stufe liegt wie diejenige, tür welche die an den zweiten Eingang angelegte Spannung wenigstens gleich der an dem ersten Eingang anliegenden Spannung wird·
    2· Qerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang des !Comparators mit dem Ausgang eines ersten Binär/Dezimal-Entschliisslere verbunden ist, dessen Eingänge zugleich mit den Ausgängen eines Dezimal/Binär-Verachlüeslers und den Eingängen eines verriegelbaren übergabespeichers oder ersten "latch" verbunden sind, wobei Aw Eingang des genannten Verschlüssler an einen Taktgeber angeschlossen ist, die Ausgänge des genannten ersten "latch" mit den entsprechenden Eingängen eines zweiten "latch", ein Auslöseeingang des ersten "latch" mit dem Ausgang des !Comparators und ein Auelöseeingang des genannten zweiten "latch" mit einem Ausgang für den Abtastechlues des genannten Verschlüssler, die Ausgänge des zweiten "latch" mit den entsprechendem Eingängen eines zweiten Binär/Dezimal-EntsohlUsslers verbunden sind, dessen Ausgänge durch Zwischenschaltung eines Interface mit den Eingängen der entsprechenden Linien einer Matrize verbunden sind.
    3· Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei Amplituden-Raum-Umformer umfasst, die jeweils mit zwei Linienarten, Reihen oder Kolonnen, einer Matrize verbunden sind·
    k. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Amplituden-Raum-Umformer identisch sind, wobei die ersten Kompa-
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    ratoreingänge unabhängig voneinander für die Grossen der Veränderlichen repräsentative Spannungen erhalten und die Matrize die Korrelation zwischen diesen Grossen sichtbar macht·
    5* Gerät nach Anspruch ht dadurch gekennzeichnet, dass ein selber Taktgeber für die Steuerung der beiden Eingangsverschlüssler verwendet wird·
    6. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Darstellung der nur von der Zeit abhängigen Variation einer Veränderlichen eine der Linienarten der genannten Matrize durch einen Amplituden-Raum-Umformer gespeist bleibt und die andere Art für ihre Speisung einen zweiten Binär/Dezimal-Verschlüssler umfasst, der einen Eingang besitzt, der mit den Ausgang für die Detektion der Erreichung der Maximalen Kapazität des Binär/Deziaal-Verschlüeslers des genannten Amplituden-Baua-Umformers verbunden ist, wobei die Ausgänge des genannten zweiten Verschlüssler unmittelbar an die Eingänge eines zweiten Binär/Dezimal-Entschlüsslere angeschlossen sind, dessen Ausgänge mit den Eingängen eines zweiten Interface verbunden sind, dessen Ausgänge an die Eingänge der anderen Linienart der Matrize angeschlossen sind·
    7* Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Reihe von Doppelkomparatoren umfasst, die einer doppelten Kette gleicher Widerstände emgeordnet sind, die in Jeder Kette in gleicher Anzahl vorhanden sind, wobei die Ketten auf eine selbe Bezugsspannung gebracht werden, die beiden Eingänge jedes Doppelkomparators mit den Widerständen verbunden sind, deren Rangordnung um eine Einheit in den beiden Ketten verschoben ist, ein erster Eingang jedes Doppelkomparators mit einem einzigen Leiter verbunden ist, an den die für die Grosse der anzuzeigenden Veränderlichen repräsentative Spannung angelegt wird und der Ausgang jedes !Comparators unmittelbar oder mittelbar mit einer Linie der genannten Matrize Verbunden ist. ' "
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    Leerseite
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