Образовательный сайт - Конспекты, лекции, рефераты - Средства отображения информации. СРЕДСТВА ВВОДА И ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

Наиболее распространенными устройствами ручного ввода знаковой информации являются клавишные устройства. Они состоят из двух основных частей: набора клавиш, соответствующих набору знаков алфавита и функций редактирования, и устройств кодирования для преобразования сигнала нажатой клавиши в параллельный код обмена информацией.

Для кодирования нажатой клавиши используются два способа адресации – линейный и двухкоординатный.

При линейной адресации к каждой клавише S1 – SN_a подсоединяется один провод, как показано на рис. 7.1. Количество клавиш N_a соответствует основанию кода алфавита плюс набор функциональных клавиш, необходимых для редактирования вводимой информации. Номер нажатой клавиши определяется путем организации сканирования, осуществляемого с помощью мультиплексора М, счетчика Сч, генератора тактовой частоты ТГ. Мультиплексор обеспечивает коммутацию из N_a в одно направление в соответствии с кодом на адресных входах Al – Am. Разрядность адресных входов должна удовлетворять условию m ≥ [log₂N_a]. Такую же разрядность должен иметь счетчик Сч. Сигнал с выхода мультиплексора через схему подавления дребезга (СПД) управляет логическим вентилем, через который поступают счетные импульсы тактового генератора на вход счетчика Сч. Схема подавления дребезга предназначена для устранения помех, возникающих при вибрации механических контактов при их замыкании. При кодовой комбинации на выходе счетчика, соответствующей номеру нажатой клавиши, на выходе мультиплексора появляется сигнал единицы, которым запирается вентиль и прекращается счет импульсов. Через некоторое время задержки, необходимое для установления информации на выходе Сч, код номера нажатой клавиши с помощью ПЗУ преобразуется в требуемый код обмена информацией. В частном случае код номера клавиши может соответствовать коду обмена. В этом случае в схеме отсутствует ПЗУ. Если при нажатии одной клавиши нажимают и другую, то изменений не произойдет до тех пор, пока вызвавшая остановку клавиша не будет отпущена. Значит, эту схему можно считать и схемой кодирования приоритета.

Недостатком линейной адресации является большое количество проводов, выводящих информацию с клавиатуры, и большое количество коммутируемых мультиплексором направлений, усложняющее его реализацию.

Схема кодирования с двухкоординатной (матричной) адресацией клавиш показана на рис. 7.2. Каждая клавиша находится в узле матрицы проводников, состоящей из m_Х столбцов и m_Y рядов, количество которых выбирают из условия

Общее количество выводов с матрицы клавиш m_X+ m_Y намного меньше, чем при линейной адресации. Действительно, при N_а=256 линейная адресация требует 256 выводов, матричная – 32.

К информационным входам мультиплексора подключены m_Х выводов столбцов матрицы, к его адресным входам – d младших разрядов счетчика Сч (d = [log₂m_X]), старшие q разрядов Сч (q = [log₂m_Y]) – ко входам дешифратора, с помощью которого выбираются последовательно ряды матрицы клавиатуры.

Для предотвращения ошибочного занесения данных при одновременном нажатии трех клавиш, расположенных Г–образно, в цепь столбца каждого переключателя следует ввести диод.

Количество клавиш можно уменьшить вдвое, если каждой соответствуют два знака, относящиеся к разным регистрам, например регистрам русского и латинского алфавитов. Клавиша регистра непосредственно воздействует на старший разряд ПЗУ.

Промышленность выпускает однокристальный контроллер клавиатуры К536ИВ1 ручного ввода данных, обеспечивающий кодирование 90 клавиш (матрица 10x9). Подавление дребезга осуществляется регулируемой временной задержкой от 5 до 40 мс. Кодирование осуществляется в кодах КОИ-8 и КОИ-7 с контрольным разрядом в прямом или инверсном коде.

Клавиатура имеет в своем составе контактные или бесконтактные ключи S.

Контактная клавиатура имеет малое переходное сопротивление в замкнутом и высокое – в разомкнутом состояниях. Основной недостаток – малый срок службы, обусловленный наличием большого количества механических движущихся частей, а также подгоранием контактов. Для увеличения срока службы часто применяют герметизированные контакты – герконы, представляющие собой пару упругих магнитных контактов, помещенных в герметизированную стеклянную колбу, заполненную инертным газом. Под действием внешнего магнитного поля контакты деформируются и замыкаются. Очень часто внешнее магнитное поле создается постоянным магнитом, расположенным на оси клавиши и перемещающимся при нажатии на нее.

Бесконтактная клавиатура включает в себя бесконтактные преобразователи механических воздействий в электрические сигналы. Различают два вида бесконтактных преобразователей: с механическим перемещением и сенсорные, срабатывающие от прикосновения. Преобразователи с механическим перемещением преобразуют механическое перемещение в изменение светового, магнитного потоков, индуктивности, взаимоиндукции, емкости, сопротивления и т. д. Затем это изменение преобразуется в электрический сигнал. Отсутствие контактов резко повышает надежность клавиатуры.

Сенсорные клавиши обеспечивают формирование сигнала прикосновением оператора к пластинам-сенсорам. Их принцип действия основан на изменениях емкости электрической цепи или сопротивления высокоомных делителей при прикосновении оператора пальцем к сенсору, что приводит к изменению частоты или срыву автоколебаний, к задержке импульсного сигнала или изменению уровня сигнала.

Недостатком сенсорных переключателей является зависимость параметров (емкости или сопротивления) участков между сенсором и концами пальцев оператора от внешней среды и его индивидуальных свойств. Наличие статического электрического заряда на пальцах может привести к пробою электронной схемы. Кроме того, отсутствие тактильных ощущений движения клавиши снижает скорость ввода информации и повышает вероятность ошибок.

Бесконтактная клавиатура с механическим перемещением свободна от указанных недостатков. При конструировании бесконтактной клавиатуры широко используется эффект Холла. Функцию магнитоуправляемого электронного ключа выполняет микросхема КБ116КП1. В качестве магниточувствительного элемента в ней используется интегральный элемент Холла. Кроме того, в схему входят дифференциальный усилитель, триггер Шмидта и выходной каскад. Управляющее магнитное поле создается малогабаритным постоянным магнитом, расположенным на подвижной части клавиши. Время включения »0,25 мкс, а выключения »0,5 мкс.

Под дискретным индикатором понимают прибор, информационное поле которого состоит из отдельных фиксированных в пространстве элементов отображения (ЭО), а изображение создается одним ЭО или их совокупностью. Каждый ЭО представляет собой неделимую конструкцию, управляемую извне.

В основу классификаций дискретных индикаторов положим две группы признаков: назначение, которое в основном задается формой, расположением и числом ЭО, и физические процессы, определяющие действие прибора. Следует отметить многообразие физических процессов, используемых в дискретных индикаторах.

По назначению различают следующие категории индикаторов: мнемосхемы; фиксированные надписи; одноразрядные буквенно-цифровые индикаторы, отображающие одно знакоместо; многоразрядные буквенно-цифровые индикаторы, содержащие множество фиксированных знакомест в одной или нескольких текстовых строках; экраны-индикаторы с информационной емкостью не менее 10 000 элементов отображения, не содержащие фиксированных знакомест; индикаторы-модули, конструктивное исполнение которых обеспечивает создание из них составных экранов с большей площадью индикации (в ряде случаев последние представляют собой непрерывное индикаторное поле с постоянным расстоянием между ЭО в любой точке, в том числе на границах модулей); шкальные индикаторы, предназначенные для отображения информации в виде светящейся точки или светящегося столбика с положением или высотой, меняющимися в зависимости от входного сигнала; цифроаналоговые индикаторы, представляющие собой объединение шкального и многоразрядного буквенно-цифрового индикаторов.

По виду ЭО буквенно-цифровые индикаторы делятся на знакосинтезирующие и знакомоделирующие. Знакосинтезирующие индикаторы могут выполняться как матричные с точечными ЭО в местах пересечения электродов строк и столбцов, мозаичные (каждый ЭО может включаться или выключаться независимо) и сегментные, ЭО которых представляют собой полоски-сегменты, сгруппированные в знакоместа.

В знакомоделирующих (с целостным представлением информации) индикаторах ЭО выполняются в виде набора готовых знаков. Знаки, отображаемые с помощью знакомоделирующих индикаторов, имеют более привычные для глаза начертания, чем в случае знакосинтезирующих. В то же время ЭО в знакомоделирующих индикаторах обязательно должны быть расположены в различных плоскостях, что приводит к взаимной их экранировке. В знакосинтезирующих индикаторах изображение создается из элементов, расположенных в одной плоскости, и угол обзора больше, однако, схемы для формирования из таких ЭО знаков зачастую сложнее, чем в знакомоделирующих индикаторах.

Знакосинтезирующие и знакомоделирующие индикаторы могут выполняться как в виде одноразрядных (одно знакоместо), так и в виде многоразрядных (несколько фиксированных знакомест) приборов.

Наиболее широко используемой группой дискретных индикаторов являются буквенно-цифровые приборы. При отображении ограниченного количества знаков они позволяют построить более простую, экономичную, имеющую лучшие массогабаритные показатели и потребляющую меньшую мощность аппаратуру, чем на основе ЭЛТ. В последнее время при отображении больших массивов буквенно-цифровой и графической информации конкурировать с ЭЛТ стали и плоские экраны. Они отличаются от буквенно-цифровых индикаторов прямоугольной формой информационного поля, содержащего не менее нескольких тысяч ЭО, а также отсутствием на этом поле фиксированных знакомест. Экранные индикаторы используют мозаичный или матричный варианты расположения ЭО.

Если требуется аналоговое представление информации, применяют шкальные индикаторы, ЭО в которых располагаются таким образом, чтобы из них можно было создать криво- или прямолинейную полоску переменной длины или же изменять положение светящегося ЭО относительно начала шкалы.

По принципу действия индикаторы делятся на две основные группы: активные, в которых электрическая энергия непосредственно преобразуется в свет, и пассивные, которые только модулируют внешний световой поток. Основными преимуществами активных индикаторов являются высокое быстродействие, способность работать при малой освещенности окружающей среды и большой угол обзора. По этим параметрам пассивные индикаторы уступают активным, но зато сохраняют контраст при высокой освещенности и потребляют значительно меньше электрической энергии.

В группу активных индикаторов входят полупроводниковые, электролюминесцентные, вакуумные люминесцентные, газоразрядные, накаливаемые вакуумные. К пассивным индикаторам относятся жидкокристаллические, электрофорезные, электрохромные, а также сегнетокерамические.

Принцип действия вакуумных люминесцентных индикаторов (ВЛИ) основан на использовании явления люминесценции, возникающей в катодолюминофорах при возбуждении их электронным пучком. В отличие от высоковольтной катодолюминесценции, используемой в ЭЛТ, в ВЛИ имеет место низковольтная люминесценция. Этим устраняется один из главных недостатков ЭЛТ – высокое ускоряющее напряжение.

Катодолюминесценция возникает при достижении электронами вполне определенной энергии ∙U_L, где U_L– потенциал начала катодолюминесценции. У большинства материалов, образующих группу высоковольтных катодолюминофоров, применяемых в ЭЛТ, U_L исчисляется сотнями вольт.

Более 60 лет назад был обнаружен ряд веществ, у которых потенциал начала катодолюминесценции составляет единицы вольт (для ZnS U_L = 6–7 В, для Zn,CdS U_L = – 4–5 В). Однако отсутствие практической потребности в таких материалах долгие годы не стимулировало детального изучения низковольтной катодолюминесценции.

Если при высоковольтной катодолюминесценции электроны проникают вглубь вещества, то при малой энергии электронов свет излучается из поверхностного слоя, толщина которого составляет несколько атомных слоев. Вместе с этим ввиду миграции свободных носителей в глубинные слои зона люминесценции оказывается существенно обширнее.

С увеличением энергии первичных электронов число порождаемых электронно-дырочных пар пропорционально увеличивается. Максимальная теоретическая яркость катодолюминесценции составляет 1600 кд/м² при плотности тока 1 мА/см², энергии электронов 20 эВ, энергетическом выходе 25–30 %.

Малая глубина проникновения первичных электронов обусловливает высокую локальную плотность возбуждений в поверхностных слоях люминофора. Это может привести к нелинейной зависимости яркости от плотности тока и даже насыщению. Возможны также перегрев люминофора и температурное гашение люминесценции.

Люминофор для ВЛИ должен удовлетворять ряду требований:

1. Ширина запрещенной зоны ΔW – не более 3–4 эВ. В противном случае условный квантовый выход становится слишком малым.

2. Высокая электропроводность. Согласно оценкам, сопротивление слоя не должно превышать единиц - килоом. Именно по этой причине большинство люминофоров, применяемых в ЭЛП, не годится для ВЛИ, поскольку они являются или изоляторами, или полностью компенсированными полупроводниками. Необходимое значение электропроводности можно обеспечить использованием люминофоров на проводящей основе (ZnO:Zn; SnO₂:Eu; (Zn_1-_X, Cd_X)S : Ag, Al); смешанных люминофоров (ZnS : Ag + In₂O₃; ZnS:Cu + ZnO; Y₂O₂S... Eu + SnO₂) и легированных люминофоров ZnS : Ag, Zn, Al.

3. Низкий потенциал начала катодолюминесценции. Даже при малом сопротивлении слоя люминофора он оказывается непригодным для использования во ВЛИ, если U_L = 10–12В.

4. Высокая светоотдача. В ходе исследования свойств смесей люминофоров с проводящими порошками было обнаружено, что цвет свечения многих таких композиций зависит от анодного напряжения. Например, у смеси SnO₂ : Eu и ZnS:Cl, Al цвет свечения при изменении U от 20 до 60 В меняется с оранжевого на желто-зеленый. Определенное влияние имеет соотношение масс компонент.

При длительной бомбардировке люминофора яркость его свечения изменяется, причем в этом процессе можно выделить три этапа:

Первый этап вызван установлением стационарного состояния поверхности люминофора. Критерием длительности второго этапа является снижение яркости до 50–70 % от начального значения. Яркость свечения на этом этапе уменьшается в связи с действием различных химических процессов в люминофоре, приводящих, в частности, к восстановлению ZnO до металлического Zn.

Факторы, обусловливающие этап выраженного старения, таковы: изменение поверхностных потенциальных барьеров и электропроводности слоя, химическое воздействие напыленных материалов, возникновение поверхностных безызлучательных центров, поглощение излучения в почерневшем поверхностном слое люминофора. Особенно быстро чернеет поверхность люминофора при повышении температуры катода.

Вакуумные люминесцентные индикаторы выпускаются в цилиндрических и плоских баллонах. Первые бывают как одноразрядными, так и многоразрядными, вторые – только многоразрядными.

Основа одноразрядного ВЛИ – стеклянная или керамическая плата, на которой закреплены все остальные детали индикатора (рис. 7.3). В углублениях платы, выполненных в виде сегментов, находится проводящий слой, соединенный с контактами. Каждый сегмент имеет отдельный вывод. Проводящие слои сегментов полностью покрыты люминофором. На передней стороне платы в направлении считывания устанавливается плоский металлический экранирующий электрод. Отверстия в этом электроде расположены напротив соответствующих сегментов, покрытых люминофором. На небольшом расстоянии от экранирующего электрода натянута управляющая сетка. В свою очередь, на малом расстоянии от плоскости сетки, примерно параллельно оси лампы, расположен прямонакальный оксидный катод. Вся эта система помещена в цилиндрическую стеклянную колбу, которая изнутри покрыта прозрачным проводящим слоем.

В исходном состоянии для надежного запирания электронного тока и предотвращения нежелательного свечения люминофора к сетке прикладывается отрицательное напряжение смещения – несколько вольт по отношению к катоду.

При положительном напряжении на управляющей сетке электроны ускоряются в направлении анодных сегментов. Задача управляющей сетки состоит еще и в том, чтобы обеспечивать возможно более равномерное распределение плотности потока электронов на поверхности анода индикатора.

Экранирующий электрод имеет тот же потенциал, что и управляющая сетка. Электроны попадают на сегменты, имеющие в данный момент положительный потенциал; возникает низковольтная катодолюминесценция – нанесенный на анодный сегмент люминофор начинает светиться. Яркость свечения в зависимости от применяемого люминофора достигает значений 300–700 кд/м² и более.

Развитием цилиндрического ВЛИ явилась конструкция индикатора в плоском баллоне (рис. 7.4).

Кроме 7-сегментных плоских ВЛИ разработаны также 14-сегментные индикаторы – ВЛИ, знакоместо которого выполнено в виде точечной матрицы 5x7 или 7x12 элементов, матричные, аналоговые и цифроаналоговые.

Первые два типа индикаторов обеспечивают представление всех букв, цифр и большого числа символов. Матричные ВЛИ состоят из большого числа светоизлучающих элементов. Такой индикатор позволяет отображать буквенно-цифровые сообщения, графики и даже несложные движущиеся изображения.

Обычно в матричном индикаторе одна сетка покрывает один столбец светоизлучательных элементов (рис. 7.5, а). Управление индикатором осуществляется по сеточным цепям. При работе яркость свечения отдельного элемента непостоянна по площади, а снижается к краям (рис. 7.5, б) поскольку на них попадает меньше электронов, чем на центральную часть элемента. В этом проявляется влияние соседних сеток, имеющих отрицательный потенциал. С целью устранения этого недостатка разработана усовершенствованная конструкция матричного ВЛИ. В нем каждая сетка покрывает 2 столбца излучающих элементов (рис. 7.6, а). Управление осуществляется как по сеточным, так и по анодным цепям. Такая структура особенно успешно применяется при высокой внешней освещенности индикатора.

Управляющее положительное напряжение одновременно подается на две соседние сетки и два расположенных под ними анода. В результате яркость свечения элементов оказывается равномерной (рис. 7.6, б). Другие достоинства этой конструкции состоят в том, что число управляющих сеток уменьшено на половину (может быть понижена скважность) и обеспечивается большая яркость за счет одновременного излучения света двумя столбцами элементов.

Перспективным является использование ВЛИ для создания индикаторов коллективного пользования как одноцветных, так и полицветных. Для этих целей применяются индикаторы следующих типов: матричный «столбик», т. е. диод, имеющий прямонакальный катод и семь светоизлучающих элементов-анодов. Из таких «столбиков» может быть набрана матричная строка высотой 7 элементов и любой длины; матричное «знакоместо» формата 5x7 элементов, предназначенное для набора строк. Такие индикаторы могут быть двух- и трехцветными, при этом светоизлучающие элементы различных цветов располагаются парами или триадами, сохраняя общий формат знакоместа; «элемент матричного поля», т. е. ВЛИ цилиндрической формы с торцевым выходом излучения, из которых формируется уже не строка, а матричное поле любого размера. Отдельные индикаторы могут быть одноцветными (с различным цветом свечения, располагаемые парами или триадами) или двух- и трехцветными.

Несмотря на широкое применение цифровой индикации, в целом отдавалось и отдается предпочтение аппаратуре с аналоговой индикацией. Для этого используются аналоговые ВЛИ, основными конструктивными типами которых являются линейно-полосовой и концентрически-полосовой. Такие индикаторы имеют дискретный анод, состоящий из большого числа отдельных элементов (штрихов), расположенных вдоль прямой линии или по окружности. В последние годы наблюдается тенденция сочетать цифровую и аналоговую формы индикации, что обусловило появление цифро-аналоговых ВЛИ.

Наиболее удобный в работе и одновременно дешевый люминофор – это окись цинка, активированная цинком ZnO : Zn, дающий интенсивное сине-зеленое свечение. Для повышения контраста целесообразно покрывать ВЛИ нейтральными фильтрами.

Светофильтр, близкий к оптимальному для ВЛИ, который сохраняет доминирующую длину волны излучения и увеличивает насыщенность цвета без существенного снижения яркости, должен удовлетворять следующим требованиям: цветность 0,2<х<0,35; 0,57<у<0,75; максимальный коэффициент пропускания в диапазоне длин волн 0,526– 0,542 мкм, 35–50 % при L = 250–500 кд/м².

Каковы возможности создания ВЛИ с иным, кроме сине-зеленого, цветом свечения?

Во-первых, с помощью светофильтров можно получить цвет от синего до красного при использовании ZnO : Zn. Яркость этих цветов оказывается достаточной, если яркость исходного свечения составляет приблизительно 1000 кд/м². Во-вторых, использованием люминофоров других цветов свечения (табл. 7.1). Таким образом, можно создать ВЛИ с различным, но одним цветом свечения. Полицветный индикатор реализуют за счет конструктивных изменений и специфических способов управления.

Таблица 7.1
Характеристики цветных люминофоров для ВЛИ

Цвет свечения	Состав люминофора	Длина волны, соответствующая максимуму спектральной характеристики, мкм	Цветовые координаты
Цвет свечения	Состав люминофора		Х	У
Синий	ZnS:Ag + In₂O₃	0,4500	0,16	0,12
Сине-зеленый	ZnO:Zn	0,5100	0,25	0,44
Зеленый	(Zn, Cd)S:Ag ZnS:Cu	0,5250 0,5300	0,28 0,33	0,59 0,60
Лимонный	ZnS:Au, Al + In₂O₃	0,5500	0,39	0,56
Желтый	ZnS:Mn + In₂O₃	0,5850	0,52	0,47
Красный	(Zn, Cd)S: Ag + In₂O₃	0,6260	0,67	0,33

Например, двухцветный индикатор можно получить, если удвоить число сегментов и покрыть их люминофорами выбранных цветов (рис. 7.7, а). Правда, при этом увеличивается число выводов, а символ при изменении цвета смещается. Управление осуществляется по анодной цепи.

Полицветный индикатор с сеточным управлением несколько отличается расположением светоизлучающих элементов (рис. 7.7, б). Однако конструкция его сложнее, поскольку кроме общей сетки в прибор еще вводятся сетки, соответствующие светоизлучающим элементам каждого из цветов. Изменением потенциалов сеток можно менять цвет свечения. Очевидно, что упомянутыми способами реально можно создать трехцветные индикаторы, особенно если одновременно необходимо обеспечить высокую разрешающую способность. Наконец, как уже отмечалось, цвет свечения ряда люминофоров зависит от анодного напряжения, что позволяет создавать полицветные ВЛИ простой конструкции с электрическим переключением цветов.

Завершая рассмотрение люминофоров разных цветов, отмечаем, что ZnO : Zn и сейчас остается единственным люминофором, обеспечивающим высокую яркость по сравнению с другими. Однако необходимости добиваться непременного равенства яркости свечения люминофоров разных цветов нет. Это объясняется особенностью зрения, заключающейся в том, что глаз воспринимает как равнояркие излучения синего L_B, красного L_R и зеленого L_G люминофоров при соотношении яркостей:

Что касается выбора режимов работы ВЛИ, то они определяются в основном требованием к яркости свечения индикатора и допустимыми значениями токов, напряжений, длительности импульсов, подаваемых на анод и сетку, и их скважности.

Возможность дальнейшего повышения разрешающей способности матричных и аналоговых ВЛИ определяется главным образом технологией нанесения светоизлучающих элементов на стеклянную или керамическую плату. Прогнозируется достижение разрешающей способности до 25 эл./см на матрице размером около 250x250 мм.

Кроме повышения разрешающей способности разработчики ВЛИ стремятся решить еще несколько задач.

Во-первых, понизить управляющие напряжения, что приведет к повышению коэффициента полезного действия и возможности управления индикатором с помощью низкопороговых микросхем. Для решения этой задачи основные усилия направляются на улучшение технологии изготовления материалов для ВЛИ. Во-вторых, уменьшить потребляемую мощность. Очевидно, что во ВЛИ большую часть потребляемой мощности составляет мощность, потребляемая цепью накала. Снизив эту составляющую, например, за счет уменьшения потерь на катоде, можно добиться существенного выигрыша. Другим способом является синтез люминофоров с повышенной светоотдачей и низким управляющим напряжением. В-третьих, уменьшить габаритные размеры ВЛИ, точнее, более эффективно использовать пространство в колбе индикатора.

В настоящее время выпускается значительное количество типов ВЛИ: одноразрядные, многоразрядные, сегментные в цилиндрических и плоских баллонах, матричные, аналоговые и др.

Большинство индикаторов выпускается вместе с хорошо организованной схемой управления и питания. Потребляемая мощность у 10-разрядного ВЛИ 1,33 Вт, у 40-разрядного 2,66 Вт, высота знаков – от 5 до 15 мм, ударная прочность 100 g, цвет свечения – сине-зеленый, изменяющийся до синего, зеленого или желтого с помощью ацетатных или акриловых фильтров. На основе матричных ВЛИ также разработаны и выпускаются модули.

Развитием этих устройств является ряд универсальных модулей с индикаторами различных размеров, наибольшие из которых имеют 256x256 элементов, что обеспечивает индикацию на площади 167,5x167,5 мм². Способ управления такими индикаторами предполагает увеличение числа выводов, управляющих напряжений, он одновременно позволяет повысить яркость до 700 кд/м² и светоотдачу люминофора до 5,2 лм/Вт.

Для управления индикатором использовалась матрица из полевых МДП-транзисторов. В этом же устройстве, по-видимому, впервые для ВЛИ был реализован режим с внутренней памятью. Использовалась хорошо известная схема, содержащая для каждого светоизлучающего элемента два транзистора и один конденсатор. Такая схема позволяет сохранить на низком уровне как площадь элемента изображения, так и потребляемую управляющей схемой мощность. Была достигнута яркость до 17 000 кд/м² при U_a – 30 В. Получение таких огромных значений яркости открывает возможность создания малого проекционного индикатора, работающего при низких напряжениях.

Отечественная промышленность выпускает более 50 типов ВЛИ: одно- и многоразрядные сегментные, аналоговые, аналого-цифровые, матричные, зеленого цвета свечения и полицветные. Дальнейшее совершенствование ВЛИ должно идти по пути создания полицветных ВЛИ разных типов, мнемонических и, главное, матричных индикаторов с большим числом светоизлучающих элементов (или знакомест). Особо выделены разработки, направленные на создание ВЛИ, совмещенных со схемой управления, которые, как предполагается, будут преобладать в следующем поколении таких индикаторов.

Длительное время полупроводниковые приборы развивались совершенно самостоятельно, что нашло отражение и в терминологии. До сих пор в ходу термины «оптоэлектронный прибор», «светодиод», «светоизлучающий диод (СИД)» и т. д. По ГОСТ 15133–77 регламентируется употребление следующих терминов.

Оптоэлектронный полупроводниковый прибор – прибор, излучающий или преобразующий электромагнитное излучение, или чувствительный к этому излучению в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра, или использующий подобное излучение для внутреннего взаимодействия его элементов.

Полупроводниковый излучатель – оптоэлектронный полупроводниковый прибор, преобразующий электрическую энергию в энергию электромагнитного излучения в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра.

Светоизлучающий диод (СИД) – полупроводниковый прибор отображения информации, представляющий собой диод.

Полупроводниковый знаковый индикатор – полупроводниковый прибор отображения информации, состоящий из полупроводниковых излучающих элементов, предназначенный для представления информации в виде знаков и организованный в один или несколько разрядов. При этом под излучающим элементом понимается часть прибора, состоящая из излучающей поверхности и контактов для подключения к схеме.

Полупроводниковая шкала – полупроводниковый прибор отображения информации, состоящий из полупроводниковых излучающих элементов, предназначенный для представления аналоговой информации.

Полупроводниковый экран – прибор, состоящий из светоизлучающих диодов, расположенных вдоль одной линии, и содержащий несколько строк диодов.

Как видно, эти термины находятся в определенном противоречии с понятиями, принятыми в технике отображения информации (ГОСТ 25066–91). В то же время представляется оправданным использование укрепившегося термина светоизлучающий диод по отношению к отдельному, точечному прибору.

Светодиоды имеют ряд достоинств, делающих их перспективными для СОИ. К ним относятся: работа при низком напряжении, обеспечивающем возможность непосредственного взаимодействия с полупроводниковыми логическими схемами; малые габаритные размеры; большой срок службы; высокая пиковая яркость и возможность мультиплексной адресации. Излучение может находиться в видимой или инфракрасной области спектра в зависимости от свойств используемого полупроводникового материала.

Излучение в светодиоде возникает в результате рекомбинации электронов и дырок при их инжекции под действием прямого напряжения на р-n–переходе. При этом длина волны излучения в микрометрах определяется

Поскольку спектр видимого излучения лежит в диапазоне длин волн 0,4–0,7 мкм, то ширина запрещенной зоны исходного полупроводника, используемого для излучателя видимого света, должна находиться в пределах 1,75< ΔW <3,15 эВ.

Эффективность преобразования электрической энергии в излучение определяется материалом полупроводника, коэффициентом полезного действия инжекции неосновных носителей, оптическими потерями в полупроводнике и другими факторами.

В настоящее время имеется несколько материалов, из которых можно формировать управляемые р-n–переходы с надлежащей шириной запрещенной зоны. Часть материалов является полупроводниками с прямой запрещенной зоной, часть – с непрямой зоной. Для получения светоизлучающих р-n–переходов ведутся исследования также некоторых других соединений группы A^IIIB^V, таких, как арсенид алюминия и нитрид галлия.

При изучении системы из фосфида арсенида галлия вида GaAs_i_-_xP_x было замечено, что с ростом х от 0 до 1 ширина запрещенной зоны изменяется от 1,44 эВ для чистого GaAs, обеспечивающего излучение в ближней инфракрасной зоне, до 2,8 эВ для GaP. Наличие примесей, естественно, изменяет энергетические уровни, а тем самым и длину волны излучаемого света. Выбор присадок соединений A^IIIB^V производится обычно из доноров V группы – теллура, селена и серы – и из акцепторов III группы – цинка, кадмия и магния.

Замена фосфора азотом приводит к получению примесных центров, которые захватывают электроны, что обеспечивает прямую рекомбинацию в полупроводниковых материалах с непрямой запрещенной зоной. В результате значительно увеличивается эффективность системы GaAs_i_-_xP_x: N для значений х, превышающих 0,5, т. е. для соединений, излучающих свет в оранжевой, желтой и зеленой областях. Это дает возможность изготовления СИД с излучением желтого и зеленого цветов, эффективность которых имеет такой же порядок, как у красных СИД.

Высокоэффективные СИД с красным свечением были созданы на основе гетероструктур AlAs-GaA.

Особый класс СИД кроме приборов с прямыми и непрямыми переходами представляют так называемые преобразователи частоты вверх на основе арсенид-галлиевых ИК диодов и антистоксового люминофора. Такие приборы характеризуются сравнительно высокой эффективностью в видимом диапазоне, обусловленной ИК возбуждением от высокоэффективных СИД на основе GaAs : Si. В зависимости от применяемого люминофора можно получить очень широкую гамму цветов.

В приборах с преобразующим люминофором используется процесс многоквантового возбуждения редкоземельных ионов в кристаллах. Для получения зеленого света необходимо двухфотонное ИК возбуждение люминофора, а для генерации излучения голубого цвета – трехфотонное. Для эффективного возбуждения люминофора требуется значительная плотность ИК мощности. Увеличение выхода ИК излучения достигается применением оптоотражающих покрытий и согласующих сред для увеличения внешнего квантового выхода или использованием кристалла сложной формы для уменьшения потерь от полного внутреннего отражения излучения на границе кристалл–среда. Однако более предпочтительным является использование плоского кристалла, позволяющего увеличить плотность мощности излучения при уменьшении размера кристалла. Излучение может выводиться в торец и через верхнюю поверхность кристалла, причем для сбора бокового ИК излучения, имеющего наибольшую плотность, кристалл помещается в фокусе параболического отражателя. Согласующей средой кристалл–воздух является в этом случае композиция люминофора и связующего, нанесенная на кристалл.

При использовании приборов планарной конструкции на основе GaAs : Si общий КПД достигает 6 %, а светоотдача – 0,35 лм/Вт. В качестве зеленого люминофора применяется, например, трехфтористый лантан, легированный эрбием (активатор) и иттербием (сенсибилизатор). Введение иттербия способствует увеличению сечения захвата ИК фотонов люминофором, а поглощенная энергия в результате двухступенчатого процесса преобразуется в видимое излучение зеленого цвета (от атомов эрбия). Стимулированное видимое излучение от трехфтористого лантана имеет максимум при λ = 0,54 мкм.

Возможности изменения цвета свечения у СИД достаточно широки и достигаются следующими способами:

1. Смешением двух или нескольких цветов. Для этого полупроводниковый прибор должен содержать хотя бы две р-n – структуры, генерирующие излучение разных цветов, и быть прозрачным в заданном диапазоне длин волн.

2. Изменением тока однопереходной двухполосной р-n–структуры. При увеличении тока цвет свечения изменяется благодаря насыщению одного цвета и увеличению интенсивности другого цвета.

3. Включением встречно-параллельно двух диодов с разным цветом свечения. При изменении полярности питающего напряжения меняется излучаемый цвет.

4. Использованием антистоксовского люминофора для преобразования ИК излучения. В этом случае, например, красный цвет может создаваться излучением GaAs_0,6 P_0,4, а зеленый – излучаться люминофором NaYF₄ : Y_B, Eu, преобразующим ИК излучение GaAs : Si.

Для изготовления цифровых и цифробуквенных полупроводниковых индикаторов используются технологические методы, широко применяемые в производстве интегральных микросхем. В зависимости от размеров ППИ изготовляются по полупроводниковой и по гибридной технологии. В первом случае – это интегральный блок светодиодов, выполненный на одном полупроводниковом кристалле. Так как размеры кристалла ограничены, то полупроводниковые индикаторы имеют малые размеры. Во втором случае излучающая часть индикатора представляет собой сборку дискретных СИД на миниатюрной печатной плате. Гибридный вариант является основным для средних и больших ППИ.

Светодиод – миниатюрный твердотельный источник света. У него отсутствует вакуумная оболочка, время готовности равно нулю, он стоек к механическим ударам и вибрациям. Простейший СИД имеет плоскую конструкцию (рис. 7.8, а). Такой диод не сложен в изготовлении и соответственно имеет малую стоимость. Однако здесь используется узкий пучок излучения, который ограничен электродами, и имеют место большие потери излучения из-за полного внутреннего отражения на границе полупроводник – воздух. Потери излучения плоского СИД из-за полного внутреннего отражения можно несколько уменьшить, если на поверхность полупроводника нанести полусферическое покрытие из материала, имеющего коэффициент преломления, промежуточный между воздухом и кристаллом (рис. 7.8, б).

Лучшие светотехнические характеристики имеет полусферическая конструкция СИД (рис. 7.8, в). В ней n-области полупроводника придается форма полусферы. В результате угол выхода излучения существенно расширяется, и резко снижаются потери, связанные с полным внутренним отражением, поскольку световые лучи подходят к границе раздела полупроводник–воздух практически перпендикулярно. Эффективность полусферической конструкции примерно в десять раз превышает эффективность плоской конструкции, однако она намного сложнее в изготовлении и дороже.

Типичные размеры светодиода малы, поэтому для увеличения масштаба светоизлучающего кристалла используют линзы, рефлекторы, фоконы (рис. 7.8, г, д). Применение таких устройств позволяет также повысить контраст изображения. Размеры знаков – от 3 до 50 мм, что дает возможность визуально контролировать изображение на расстоянии до 10 м. На ППИ могут быть реализованы все известные типы (цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, аналого-цифровые, матричные) знакосинтезирующие индикаторы.

В настоящее время выпускаемые промышленностью светодиоды в основном изготавливаются на основе твердых растворов фосфида и арсенида галлия GaAsP и фосфида галлия GaP.

С использованием GaAsP разработаны гибридный и полупроводниковый индикаторы, в которых на одной подложке сформированы матричные (5x7) знакоместа, а для индикации буквенно-цифровой и графической информации – ППИ с числом элементов 30 x 114 и размерами 12,7 x 50,8 мм. Последнее достигалось посредством формирования на кристалле размерами 12,7х 12,7 мм матрицы из 30x36 элементов и последующей сборки четырех подобных матриц в горизонтальный ряд. Размеры светоизлучающих элементов и шаг между ними 125x125 и 350 мкм соответственно.

Полупроводниковый индикатор, в котором используется GaAsP, имеет ряд преимуществ, однако по мере увеличения числа светоизлучающих элементов и размеров поля изображения возрастают потери энергии. Имеется сообщение о том, что в индикаторе, описанном выше, максимальный размер одного кристалла, вероятно, 25,4x25,4 мм. К тому же полагают, что полупроводниковыми могут быть сделаны индикаторы малых размеров, а индикаторы больших размеров целесообразно делать в гибридном исполнении.

Примерами индикаторов, созданных по гибридной технологии с использованием GaAsP, могут служить индикаторы с полем изображения 50,8 x 50,8 мм, в которых на керамической подложке расположены 64 х 64 светодиодных элементов из GaAsP с красным свечением. Сила света этого индикатора при токе 10 мА на элемент составляет 0,3 мкд/элем.

В светоизлучающих диодах красного цвета GaAs_0,6 P_0,4 в качестве подложки использован арсенид галлия GaAs. На основе СИД этого типа изготавливаются ППИ для отображения букв и цифр, размеры которых не превышают 4 мм. Эти элементы имеют КПД люминесценции, равный 0,2 % при плотности тока (10 А/см²), и широко используются в портативных калькуляторах, наручных часах. Светодиоды оранжевого цвета с λ = 0,635 мкм имеют максимальный КПД люминесценции 0,4 (при 10 А/см²), у СИД желтого цвета с λ = 0,59 мкм среднее значение КПД 0,15 % (при 20 А/см²).

Индикаторы на основе GaAsP, как правило, имеют красное свечение, но можно изготовить их с оранжевым и желтым свечением.

С использованием фосфида галлия созданы светодиоды красного цвета, имеющие высокую яркость, большой КПД и сравнительно малый рабочий ток. На основе таких СИД разработаны и широко применяются различные полупроводниковые индикаторы.

Например, разработан индикатор больших размеров 19,5x38,1 мм с числом элементов 16x32, состоящий из модулей, и схемой управления. Описан компактный матричный индикатор с высокой линейной плотностью элементов, составляющей 2,5 СИД на миллиметр. Этот индикатор имеет размеры 3,2x38,4 мм и содержит 8x96 светоизлучающих диодов, сгруппированных в 12 модулей. Площадь каждого модуля 3,2x3,2 мм и 8x8 СИД.

Матричные индикаторы на основе СИД красного цвета свечения имеют относительно малый разброс яркости от диода к диоду. С использованием GaP разработаны также диоды с зеленым цветом свечения. На основе таких диодов созданы полупроводниковые индикаторы с числом элементов 96x64, собранные на пластине из окиси алюминия. На стадии испытаний находится индикатор с эффективным полем изображения 130x90 мм и числом диодов 160x112. Изготовлены матричные ППИ зеленого цвета, пригодные для приема телевизионных изображений с высоким разрешением.

На эффективность излучения диодов зеленого цвета свечения на основе GaP большое влияние оказывают дефекты кристалла. Поэтому разброс по яркости сгруппированных на одной пластине модулей велик по сравнению с СИД красного цвета свечения.

Общие свойства. Сравнительно высокое рабочее напряжение (сотни вольт) газоразрядных индикаторов предопределяет применение этих приборов в аппаратуре с сетевым электропитанием. В то же время аморфность газовой среды делает возможным создание приборов больших размеров, а ее свойства позволяют строить функциональные индикаторы, в которых адресация информации по индикаторному полю или ее запоминание осуществляются внутри индикатора.

По принципу действия и конструкции газоразрядные индикаторы делятся на три группы: знаковые (большей частью цифровые); индикаторные тиратроны; газоразрядные индикаторные панели.

Практически все типы газоразрядных индикаторов представляют собой комбинацию диодных промежутков. Обычно ток в таком промежутке ограничивается резистивной нагрузкой (рис. 7.9, а).

В этом случае рабочая точка прибора определяется пересечением нагрузочной прямой с вольт-амперной характеристикой (рис. 7.9, б). Если это пересечение приходится на горизонтальный участок характеристики, в приборе устанавливается нормальный тлеющий разряд, если на возрастающий – аномальный. Для возникновения разряда необходимо, чтобы

Из формул видно, что для выбора статического режима работы газоразрядных индикаторов важны следующие параметры; U_В и U_П – напряжения возникновения и поддержания разрядов, I_П – ток перехода от нормального к аномальному тлеющему разряду (этот переход соответствует полному покрытию катода свечением).

Основные динамические характеристики газоразрядного промежутка иллюстрируются рис. 7.10, показывающим возникновение в газоразрядном промежутке тока i под действием напряжения u. Так как время запаздывания возникновения разряда обусловлено появлением у холодного катода индикатора электронов, что является статистическим процессом, то оно характеризуется средним значением τ_СТ и его дисперсией. Для уменьшения и одновременно стабилизации этого времени с помощью вспомогательного разряда у катода создают начальную концентрацию электронов. После появления начального электрона нарастание лавин в промежутке и установление тока также требует определенного времени формирования τ_Ф. Для возвращения промежутка в первоначальное состояние после окончания импульса анодного напряжения заряженные частицы должны рекомбинировать, на что уходит время деионизации τ_Д.

Перечисленные динамические параметры τ_СТ, τ_Ф, τ_Д газоразрядных индикаторов определяют минимальные длительности управляющих импульсов, подаваемых на прибор, и предельную частоту его работы.

Излучателем в газоразрядных индикаторах часто является отрицательное тлеющее свечение – область, непосредственно примыкающая к отрицательному электроду (катоду) прибора. В качестве газового наполнения, как правило, применяют инертный газ, слабо реагирующий с деталями внутренней структуры и мало поглощаемый, чем обеспечиваются высокий срок службы и малая скорость деградации характеристик. Достаточно высокую яркость свечения в видимой области спектра дают только неон и его смеси с другими инертными газами (до 10 000 кд/м² и выше). Так как основные линии излучения неона лежат в оранжево-красной части спектра, то ею и ограничивается цвет свечения многих газоразрядных индикаторов.

Знаковые индикаторы. Наиболее простые по конструкции и принципу действия знаковые (цифровые) индикаторы содержат множество катодов, окруженных общим анодом. Электродная структура знакомоделирующего цифрового индикатора, показанная на рис. 7.11, содержит набор из десяти катодов (2), каждый из которых имеет форму цифры, окруженной, со всех сторон анодным (3) электродом. Для вывода излучения верхняя часть анода (1) выполнена в виде оптически прозрачной сетки. Прибор работает в режиме слабо аномального тлеющего разряда, т. е. при токах, чуть превышающих ток полного покрытия катода свечением I_П. Так как давление газа в приборе составляет несколько тысяч паскаль, то свечение тлеющего разряда образует тонкую (толщиной в десятые доли миллиметра) область, плотно окружающую катод. В связи с этим область свечения имеет форму, достаточно близкую к контуру катода, т. е. отображаемой цифры.

Знакомоделирующие индикаторы были широко распространены благодаря привычности начертания символов. Но постепенно начали проявляться их недостатки, связанные с тем, что экранирование одних символов другими затрудняло наблюдение, а большая толщина катодного пакета уменьшала угол обзора и ограничивала число используемых знаков (длину алфавита).

Поэтому в последующих разработках знакомоделирующие индикаторы заменены знакосинтезирующими, которые выполнялись многоразрядными. Конструктивно такие индикаторы напоминают вакуумные люминесцентные, однако в отличие от последних они имеют не три, а два электрода. В газоразрядных индикаторах на месте анодов вакуумного люминесцентного индикатора располагаются холодные катоды, а на месте сеток – аноды, выполняемые путем напыления прозрачного проводящего покрытия на внутреннюю поверхность лицевой части прибора.

Газоразрядные знаковые индикаторы применяются в основном для отображения символов больших размеров.

Индикаторные тиратроны. Индикаторные тиратроны отличаются малой управляющей мощностью, наличием нескольких входов, что позволяет эффективно организовать матричную адресацию, и внутренней памятью.

Электродная структура типичного индикаторного тиратрона ТХ19А и распределение потенциала в его рабочем пространстве по оси изображены на рис. 7.12. Подготовительный разряд на подкатод ПК существует постоянно и плазма ПЛ этого разряда, примыкающая к первой сетке C₁ и второй сетке С₂, образует так называемый плазменный катод ПЛ.

Управление возникновением основного разряда на вспомогательный анод А₁ и анод индикации А₂ осуществляется с помощью сеток C₁ и С₂, которые воздействуют на потенциал плазменного катода (последний определяется наиболее положительной из сеток, а если потенциалы сеток одинаковы – сеткой, ближайшей к анодам). При положительном потенциале хотя бы на одной из сеток C₁, С₂ между плазменным катодом ПЛ и катодом К возникает тормозящее электрическое поле, препятствующее прохождению электронов в пространство К–A₁, А₂ (сплошная линия на рис. 7.12, б). Напротив, если и C₁ и С₂ находятся под потенциалом, близким к катодному, то электроны проникают в промежуток К–A₁, А₂, в котором становится возможным возбуждение разряда (пунктир на рис. 7.12, б).

Распределение потенциала после возникновения разряда на А₁, А₂ (штрихпунктирная линия на рис. 7.12, б) показывает наличие еще одной плазменной области – положительного столба ПС, примыкающего к анодам. Ультрафиолетовое излучение положительного столба возбуждает люминофор Л, излучающий видимый свет.

Из сказанного следует, что для возникновения разряда в индикаторном тиратроне необходимо иметь низкие уровни напряжения на его сетках при высоких уровнях на анодах А₁ и А₂.

По включению тиратрон может работать как четырехвходовая схема совпадения. Однако низкие значения управляющих напряжений получаются только по C₁ и С₂, по А₁ и А₂ они значительно выше, так что большей частью используют сеточное управление. Удобство сеточного управления связано и с тем, что входы C₁ и С₂ почти независимы, а изменение напряжений на них после включения не влияет на яркость ЭО.

Индикаторные тиратроны обладают способностью запоминать информацию, т.е. анодный разряд в них сохраняется, пока есть напряжение хотя бы на одном из анодов, А₁ или А₂, даже если на C₁ и С₂ – запирающее напряжение.

Важной особенностью индикаторных тиратронов является то, что для управляющих сеток они представляют собой источник тока, направление которого меняется в зависимости от состояния тиратрона. При возбуждении разряда на А₁, А₂ потенциал пространства (штрихпунктир на рис. 7.12, б) выше потенциала сеток и на них собираются ионы. В отсутствие разряда сетки коллектируют электроны и принимают электронный ток.

Индикаторные тиратроны применяются как единичные элементы отображения при создании матричных полей большого размера. Так как размер баллона прибора составляет около 10 мм, то получить индикаторное поле с высокой разрешающей способностью на их базе не удается. Кроме того, каждый элемент отображения присоединяется к схеме с помощью шести выводов, что создает большие конструктивные и технологические трудности.

Для устранения этих недостатков созданы тиратронные матричные индикаторы, содержащие в одном баллоне несколько однотипных ячеек, а также встроенных резисторов R_П_K.

Индикаторные панели. Газоразрядные индикаторные панели (ГИП) называют также матричными индикаторами, так как они представляют собой множество светоизлучающих элементов, образуемых на пересечениях ортогональных электродов. ГИП делятся на три основные подгруппы:

Конструкция ГИП постоянного тока с внешней адресацией изображена на рис. 7.13. Образующиеся в местах пересечения анодов и катодов светоизлучающие ячейки электрически и оптически изолированы друг от друга с помощью диэлектрической матрицы, отверстия в которой совмещены с местами пересечения электродов. Пространство между подложками заполнено газом.

Простейшая схема включения ГИП постоянного тока с внешними резисторами в цепях столбцов, источниками смещения Е_СМ, возбуждения строк U_C и возбуждения столбцов U_C_Б показана на рис. 7.14. Одновременное включение ячеек, у которых один из электродов (на рисунке электроды, расположенные по столбцу) подключен к общему резистору, невозможно. Действительно, после возникновения в одной из таких ячеек разряда напряжение на общем электроде падает до напряжения поддержания U_П, которое всегда меньше напряжения возникновения разряда U_B, и другие ячейки пробиться не могут. Напротив, ток в ячейках, подключенных к одной строке, ограничивается разными резисторами, и они могут включаться одновременно.

ГИП постоянного тока, как и большинство других матричных индикаторов, не обладают внутренней памятью и должны работать в режиме с регенерацией изображения при кадровой частоте f_K выше критической частоты мельканий f_КЧМ. В общем случае можно записать для режима регенерации

Наиболее часто используется построчный режим выборки ячеек, когда одновременно адресуются все ЭО одной строки и последовательно включается строка за строкой. В этом случае

где N_С – число строк, по которым производится развертка.

Нормальное формирование изображения в схеме рис. 7.14 обеспечивается, когда при совпадении импульсов по строке и столбцу промежуток пробивается, т. е.

а при подаче импульса только по строке или по столбцу разряд в нем не поддерживается:

Заметим, что напряжение возникновения разряда U_B нарастает с уменьшением времени выборки ЭО t_B.

Большим N_С соответствуют малые t_В, что приводит к росту U_В и, следовательно, U_И. Кроме того, t_В может оказаться сравнимым с τ_СТ, что вызывает нестабильность возникновения разряда. Для уменьшения τ_СТ и его стабилизации в ячейках ГИП создается небольшая предварительная ионизация либо с помощью так называемого рамочного разряда (вспомогательного разряда на периферии индикаторного поля, где ячейки не видны наблюдателю), либо разряда в виде координатной сетки, при котором возбуждена часть ячеек индикаторного поля по вертикальным и горизонтальным линиям, либо в виде слабого разряда по всему индикаторному полю. Для создания предыонизации также используют повышение кадровой частоты регенерации изображения.

Существенным недостатком ГИП постоянного тока является ограничение информационной емкости из-за падения яркости. При строчной адресации кажущаяся яркость определяется формулой

где – импульсная яркость свечения. Так как практически не удается неограниченно увеличивать путем увеличения тока из-за насыщения излучения разряда и люминофора, то можно принять максимальное значение = 10 000 кд/м². Если необходимо =50 – 100 кд/м², то максимальное число строк для ГИП с внешней адресацией оказывается равным 100 – 200. В связи с указанным ограничением основное применение ГИП постоянного тока нашли либо в качестве экранов индивидуального пользования с ограниченной информационной емкостью (ГИП 10 000), либо в качестве элементов большого экрана (ИГПП-32х32).

ГИП постоянного тока присуща нестабильность возникновения разряда из-за отсутствия достаточной по величине и однородной по индикаторному полю предварительной ионизации. Этот недостаток удалось устранить в ГИП с самосканированием.

ГИП с самосканированием. Электродная структура ГИП с самосканированием показана на рис. 7.15. На рисунке введены обозначения: 1 – аноды сканирования; 2 – электроды дежурного разряда; 3 – катод сброса; 4 – диэлектрическая матрица с отверстиями; 5 – аноды инъекции; 6 – переднее стекло; 7 – отверстия связи; 8 – катоды сканирования; 9 – стеклянная пластина; 10 – канавки. Работа ГИП иллюстрируется рис. 7.16, на котором изображена принципиальная схема включения одной строки прибора, и рис. 7.17, на котором даны диаграммы напряжений на электродах.

Катоды групп К1, К2 и К3 подсоединены к трем шинам схемы управления с напряжениями U_К1, U_К2 и U_К3. При включении источника питания Е_А возникает постоянный разряд в системе дежурных электродов, который используется как источник начальной ионизации, подготавливающий возникновение разряда на катод сброса КС.

В интервале времени t1–t2 подается импульс на катод сброса, определяющий начало кадра. Затем последовательно подаются импульс на катодную шину К1 в интервале времени t2–t3, импульс на катодную шину К2 в интервале времени t3–t4, импульс на катодную шину К3 в интервале времени t4–t5. Эти импульсы приводят к последовательному перемещению разряда по катодам: сначала на К1₁, расположенный ближе всего из своей группы к катоду сброса КС, затем на К2₁, расположенный ближе всего из своей группы к К1₁ и, наконец, на К3₁, расположенный ближе всего из своей группы к К2₁. Дальнейшее продвижение разряда происходит аналогичным образом. В цепь каждого анода системы сканирования включен резистор, и поэтому одновременно разряд существует только на одном из катодов строки.

Можно сделать вывод, что при соединении любого числа катодов в S-группы (S≥3) и подаче на соответствующие шины системы S-фазных тактовых импульсов происходит направленное шаговое перемещение разряда вдоль строки. Такое движение напоминает развертку по одной строке в ЭЛТ. Обратному ходу луча соответствует сброс разряда на КС.

Из-за малых размеров отверстий в катодах свечение сканирующего разряда не видно оператору. Для формирования изображения используется индикаторный разряд, возникающий в отверстиях диэлектрической матрицы при подаче положительных импульсов U_АИ на аноды индикации. Выборка ЭО основана на том, что разряд возникает в ячейке, если совпадают два события: на анод индикации поступает импульс U_АИ, а разряд сканирования находится в том же столбце, что и данная ячейка индикации. В системе индикации, так же, как и при сканировании, разряд одновременно происходит только на один катод.

В целом ГИП с самосканированием представляет собой многострочный прибор, причем все его строки присоединены к источникам питания через отдельные резисторы, что делает возможным независимый параллельный ввод информации.

Информационная емкость ГИП с самосканированием ограничена теми же принципиальными факторами, что и ГИП с внешней адресацией. Благодаря подготовительному разряду τ_СТ в ГИП с самосканированием значительно меньше, чем в ГИП с внешней адресацией, и легко выполняется условие τ_СТ << t_В, поэтому даже при N_СБ= 200 ячейки ГИП с самосканированием зажигаются надежно, однако, дальнейшее увеличение N_СБ лимитируется падением . Необходимо подчеркнуть, что использование встроенной системы развертки позволяет заметно упростить схему управления ГИП с самосканированием по сравнению со схемой управления ГИП с внешней адресацией. Большей частью ГИП с самосканированием представляют собой вытянутые по горизонтали структуры с ограниченным числом строк и большим числом столбцов. Наиболее широко они применяются для воспроизведения буквенно-цифровой информации в виде одной или нескольких текстовых строк.

ГИП с внешней адресацией и ГИП с самосканированием представляют собой экраны, работающие в режиме регенерации изображения, что ограничивает информационную емкость индикаторного поля. Информационную емкость можно увеличить, использовав ГИП, ячейки которых обладают свойством запоминать информацию и после снятия сигналов выборки. Наиболее распространенным типом такого прибора являются ГИП переменного тока, также имеющие матричную структуру, образованную взаимно перпендикулярными электродами. Эти приборы отличаются от ГИП постоянного тока тем, что их металлические электроды покрыты тонким слоем диэлектрика.

Каждая ячейка ГИП переменного тока представляет собой структуру металл – диэлектрик – газ – диэлектрик – металл (МДГДМ). Из-за наличия емкостей через ячейку может протекать только переменный ток.

В рабочем состоянии между системами вертикальных и горизонтальных электродов приложено знакопеременное поддерживающее напряжение Е_П, меньшее напряжения возникновения разряда. Возбуждение разряда в ячейке («Запись») производится подачей на вертикальный Y и горизонтальный X электроды полуимпульсов записи U_Y, U_X, суммарная амплитуда которых достаточна для пробоя. В результате протекания тока i емкости структуры МДГДМ заряжаются до напряжения U_C₁, значение приложенного к газовому промежутку напряжения U_Г падает и первый импульс разрядного тока прекращается. После этого газовый промежуток возвращается к непроводящему состоянию, благодаря чему на емкостях сохраняется накопленное напряжение U_C₁. В следующий временной интервал к промежутку прикладывается положительное поддерживающее напряжение. В сумме с напряжением U_C₁, сохранившимся на емкостях, оно достаточно для повторного возбуждения разряда. Протекание в интервале импульса тока приводит к перезарядке емкости до напряжения U_C₂ противоположной полярности. При этом изменение напряжения на ячейке равно ΔU_C₂. Таким образом, пока к ГИП приложено поддерживающее напряжение, в ячейке, возбужденной импульсами записи, существуют серии разнополярных импульсов тока разряда. Наличие емкостей в структуре МДГДМ каждой ячейки обеспечивает электрическую развязку и возможность параллельного существования разряда в любом числе ячеек. Однако в ГИП переменного тока, как и в любой матричной системе, выборка одновременно может осуществляться только для ограниченного числа ЭО (например, ЭО строки или столбца).

Для прекращения разряда на данную ячейку (т. е. на ее строку и столбец) подаются импульсы «Стирание» U_Y, U_X с амплитудой меньшей, чем при записи. Импульсы вызывают более слабую перезарядку емкостей ячеек, чем при записи, так что конечное значение напряжения на емкости U_C_ОСТ оказывается близким к нулю. В результате очередной импульс поддерживающего напряжения не может вызвать повторного пробоя и серия разрядов в ячейке прекращается.

Качественное описание процессов, происходящих в ячейке, можно развить, использовав так называемую перезарядную характеристику (рис. 7.18). Она позволяет определить изменение напряжения на емкостях ячейки ΔU_C в результате протекания импульса разрядного тока в зависимости от приложенного к газоразрядному промежутку в момент пробоя напряжения.

Изменение заряда ячейки (при условии постоянства емкостей в структуре МДГДМ ΔU_C пропорциональна этому заряду) определяется суммой внутреннего (накопленного на диэлектрических слоях) и внешнего (поддерживающего, записывающего или стирающего) напряжений, существующей на ячейке к моменту начала развития разряда в газе.

Изменение напряжения на емкостях в два раза больше начального напряжения на емкостях, так как именно тогда новое значение напряжения на емкостях по модулю оказывается равным старому:

Уравнение (7.1) позволяет найти рабочую точку на перезарядной характеристике. Прямая А, проведенная на рис. 7.18, пересекает перезарядную характеристику в точках α, β. Любая параллельная А прямая в области между В и С, касательными к перезарядной характеристике, также удовлетворяет условию (7.1). Легко видеть, что при Е_П< Е_П_min устойчивая разрядная серия не может существовать независимо от того, какое начальное U_C было на ячейке. При Е_П > Е_П_max разрядная серия существует всегда независимо от наличия или отсутствия на ячейке U_C, т. е. ячейка перестает быть управляемой. Таким образом, перезарядная характеристика позволяет определить диапазон поддерживающих напряжений, при котором обеспечивается нормальная работа ячейки.

Отметим, что из двух точек, где выполняется условие (7.1), только одна, а именно β, является устойчивой.

Перезарядную характеристику можно использовать и для анализа переходных режимов работы, в частности перехода от записи к запоминанию.

Хотя перезарядная характеристика чрезвычайно удобна для понимания процессов, происходящих в ГИП переменного тока, однако, анализировать ее не очень просто. Кроме того, для выбора режимов работы надо иметь характеристику не одной, а всего массива ячеек. Поэтому для выбора режима используют динамическую характеристику (рис. 7.19).

Диапазон памяти ограничивается линиями Е_П_min и Е_П_max. Если напряжение поддержания Е_П лежит внутри диапазона памяти, то ячейки в ГИП не включаются без импульсов записи и не выключаются без импульсов стирания. После задания Е_П амплитуды импульсов записи и стирания выбираются внутри соответствующих областей, как это показано на рисунке.

Перезарядная и динамическая рабочая характеристики сильно зависят от параметров поддерживающего напряжения и управляющих импульсов: частоты повторения, длительности, крутизны фронтов. Оптимальная частота повторения поддерживающего напряжения составляет 40–50 кГц, при уменьшении или увеличении этой частоты сужается диапазон поддерживающих напряжений из-за стекания емкостных зарядов. Нарастание фронтов поддерживающих напряжений должно происходить за десятые доли микросекунды, в противном случае разряд в ячейке формируется как слаботочный, из-за чего емкости заряжаются меньше, чем обычно. Этому случаю соответствует более пологая перезарядная характеристика, которая в соответствии с проведенным анализом дает более узкий диапазон поддерживающих напряжений.

Как и в других типах ГИП, в панелях переменного тока для стабилизации используется подготовительный разряд в виде рамки по краю индикаторного поля, который должен быть сфазирован во времени с импульсами записи.

В результате взаимодействия света с пассивным индикатором происходит модуляция света. При этом могут быть изменены амплитуда, фаза и длина волны, плоскость поляризации, направление распространения света. Оптическими показателями, наличие которых приводит к модуляции света по одному из параметров, являются: коэффициенты поглощения, отражения и рассеяния, оптическая разность хода, спектральное пропускание или отражение, оптическая анизотропия, изменение показателя преломления, оптическая активность.

Пространственное распределение перечисленных параметров материала пассивных индикаторов является естественным свойством или может быть получено в результате различных внешних воздействий на индикатор. Желательно, чтобы собственные оптические показатели были распределены по поверхности индикатора равномерно, а изменения вводились извне. Результат этих изменений, обусловленных целенаправленным воздействием, представляет собой запись информации. Источником и носителем информации чаще всего бывают электрическое и магнитное поля, звуковые волны. Под воздействием электрического поля происходит значительное число электрооптических эффектов и в жидких, и в твердых кристаллах. Электрическое поле и ток стимулируют и ряд эффектов неэлектрического характера.

В противоположность активным приборам жидкокристаллические (ЖК) индикаторы не генерируют свет, а только управляют его прохождением, что обусловливает чрезвычайно малую потребляемую ими мощность. Преимуществом ЖК-икдикаторов является также малое управляющее напряжение, позволяющее непосредственно согласовывать их с цифровыми интегральными схемами.

Жидкокристаллическое вещество представляет собой анизотропную жидкость, т. е. обладает обычными свойствами жидкости: текучестью, поверхностным натяжением и вязкостью и необычным для жидкости свойством – упорядоченностью ориентации. В результате такие макроскопические параметры, как диэлектрическая проницаемость ε и показатель преломления n_ПР, зависят от ориентации.

Для жидкокристаллического вещества характерна анизотропная геометрия молекул. В большинстве случае они имеют вытянутую сигарообразную форму. Упорядоченность структуры создается относительно слабыми силами взаимосвязи между молекулами или между молекулами и граничными поверхностями. Так как эти силы малы, то при повышении температуры ЖК превращается в обычную изотропную жидкость. При понижении температуры кристалл переходит в твердое состояние и теряет свойства жидкости. Пока структура кристалла остается жидкой, она легко перестраивается под действием механических, электрических или магнитных полей.

Типичная молекула ЖК-вещества, изображенная на рис. 7.20, состоит из двух фениловых колец Ф, к которым присоединены короткие полярные группы в виде алкидных цепочек R – CN.

Ориентация отдельной молекулы ЖК-вещества подвергается непрерывным тепловым флуктуациям, однако в любой точке жидкости существует средняя ориентация, характеризуемая единичным вектором, называемым директором D. В зависимости от направления директора и взаимного положения центров тяжести молекул различают три основные фазы: смектическую, нематическую и холестерическую. Расположение молекул в этих фазах показано на рис. 7.21. В наиболее упорядоченной смектиче

ской фазе молекулы ориентированы параллельно, а их центры тяжести лежат в одной плоскости (рис. 7.21, а).

Если параллельная ориентация сохраняется, но центры тяжести молекул располагаются произвольно, то возникает нематическая фаза (рис. 7.21, б), в холестерической фазе имеет место закручивание директора, так что в результате создается винтовая структура (рис. 7.21, в).

Когда ЖК-вещество занимает большой объем, то в последнем автоматически появляются области с независимыми ориентациями директора. Для придания одинаковой ориентации во всем рабочем пространстве ЖК-вещество заключают в узкое (толщиной в несколько десятков микрометров или меньше) пространство между подложками. В результате специфическая ориентация молекул жидкого кристалла определяется и соседними молекулами, и граничной поверхностью подложки. Ориентирующее действие достигается натиранием поверхностей подложек или напылением на них под углом тонких пленок SiO₂.

В нематической фазе ориентирующее действие подложек может приводить к возникновению:

Ориентация молекул по отношению друг к другу в первых двух случаях одинакова, однако они либо параллельны, либо перпендикулярны подложке в зависимости от ее обработки. Для создания закрученной ориентации подложки обрабатываются таким же образом, как и для создания планарной, но при сборке прибора поворачиваются относительно друг друга на угол, близкий к 90°. В результате директор внутри ЖК-слоя, заключенного между подложками, плавно поворачивается.

По своим электрическим свойствам ЖК-вещества относятся к диэлектрикам и характеризуются малой удельной электропроводностью σ_ПР=10^-6– 10^-9 См/м, зависящей от количества проводящих примесей. Так же, как и другие параметры ЖК-веществ, электропроводность обладает анизотропией, в связи с чем различают компоненты и в направлении, параллельном и перпендикулярном D.

Важным параметром ЖК, позволяющим управлять его оптическими свойствами с помощью электрического поля, является диэлектрическая анизотропия:

где и - параллельная и перпендикулярная D составляющие относительной диэлектрической проницаемости.

Значение и знак в значительной степени определяются постоянными диполями внутри молекул. Если группа с большим постоянным дипольным моментом (–CN) расположена вдоль оси молекулы, то велико и положительно (положительная диэлектрическая анизотропия), если же она расположена перпендикулярно оси, то велико и отрицательно (отрицательная диэлектрическая анизотропия).

Оптические характеристики ЖК-веществ определяются разными показателями преломления для света с различными по отношению к D направлениями поляризации. Обычно задаются показателем преломления n₀ для света с поляризацией, перпендикулярной директору (обыкновенный луч), и показателем n_е для света с поляризацией, параллельной директору (необыкновенный луч). Оптическая анизотропия характеризуется разностью показателей преломления:

При этом для нематической фазы >0 и достигает значений ~ 0,3, что значительно больше, чем почти во всех обычных одноосных кристаллах.

Оптическая анизотропия приводит к возникновению эффекта двулучепреломления, который заключается в том, что падающий на ЖК луч разделяется на два, причем обыкновенный луч отклоняется сравнительно слабо, а необыкновенный – сильно. Если учесть, что направление директора может существенно изменяться при приложении к ЖК-веществу электрического поля, то отсюда вытекают широкие возможности электрооптического управления светом.

Рассмотрим влияние электрического поля на слой нематического вещества с положительной диэлектрической анизотропией и гомогенной ориентацией (рис. 7.22). На левой границе слоя молекулы ориентированы строго параллельно подложке, так как здесь на них сильнее всего действуют ориентирующие силы со стороны подложки. По мере удаления от подложки действие поверхностных сил ослабевает, и под влиянием внешнего электрического поля молекулы стремятся повернуться таким образом, чтобы вектор их поляризации совпал с электрическим полем (рис. 7.22, б).

Ориентация молекул может меняться не только под действием поля, но и в результате различных электрогидродинамических эффектов, обусловленных протеканием даже небольшого тока. Если ячейка работает на постоянном токе, ток в ЖК возникает в результате инжекции электронов с катода. Присоединяясь к нейтральным молекулам, эти электроны образуют отрицательные ионы. При их смещении освободившиеся места занимают нейтральные молекулы, что приводит к общему движению жидкости в направлении, противоположном потоку ионов. Необходимость поддержания непрерывности приводит к тому, что возникает обратный поток. Пороговое напряжение возникновения гидродинамической нестабильности при постоянном напряжении составляет больше 10 В, т. е. значительно выше, чем в случае эффекта поля.

Типы индикаторов. ЖК-индикатор был создан на эффекте динамического рассеяния, являющемся токовым эффектом. Работа такого индикатора иллюстрируется рис. 7.23. В ячейке, заполненной нематиком с отрицательной диэлектрической анизотропией, при планарной ориентации в отсутствии или при малом напряжении на электродах вещество однородно и прозрачно (рис. 7.23, а). При приложении к ячейке порогового напряжения, не зависящего от толщины слоя и слабо зависящего от температуры, возникает волнистая доменная структура – своеобразный рисунок, обусловленный упорядоченным изменением направления директора (рис. 7.23, б). При превышении порогового напряжения доменная структура превращается в ячеистую (рис. 7.23, в). При напряжениях, значительно превышающих пороговое, в жидкости возникает вихревое движение. В результате возникновения вихрей ЖК полностью теряет оптическую однородность и рассеивает свет во всех направлениях. Этот электрооптический эффект и называется динамическим рассеянием.

В настоящее время наиболее распространены индикаторы, использующие полевой твист-эффект (закручивание). Работа ячейки со скрещенными поляризатором П и анализатором А показана на рис. 7.24. В отсутствие напряжения молекулы в ней закручены приблизительно на 90° благодаря ориентирующему действию подложек (рис. 7.24, а). В этом случае свет, падающий на ячейку сверху, поляризуется таким образом, что его вектор поляризации совпадает с направлением директора D у верхней подложки. При прохождении сквозь слой ЖК-вещества плоскость поляризации света вращается и при попадании в нижнюю подложку оказывается перпендикулярной плоскости чертежа. В результате свет свободно выходит через анализатор и попадает к наблюдателю.

При наложении на ячейку напряжения, создающего поле значительно выше порогового, вещество с положительной диэлектрической анизотропией стремится повернуться по электрическому полю и его директор D приобретает вертикальное направление (рис. 7.24, б). Теперь уже ЖК-ячейка не вращает плоскость поляризации, а анализатор не пропускает свет.

ЖК-индикаторы на твист-эффекте имеют преимущества по сравнению с индикаторами на эффекте динамического рассеяния, в несколько раз меньшие рабочие напряжения (3–10 вместо 15–40 В), большую долговечность, обусловленную меньшими рабочими токами (плотность тока 1–3 мкА/см² вместо 10 мА/см²). К недостаткам ЖК-индикаторов на твист-эффекте относится меньший, чем у индикаторов на эффекте динамического рассеяния, угол обзора, что связано с узкой диаграммой направленности света при твист-эффекте и влиянием поляризаторов. Путем повышения управляющего напряжения до 5–6 В этот угол можно увеличить до ±45° для управления постоянным напряжением, однако при использовании импульсных напряжений угол обзора заметно снижается. Еще одним существенным недостатком твист-индикаторов является необходимость использования поляризаторов, что приводит к потерям свыше 50 % света, повышает стоимость индикатора и уменьшает его долговечность.

Индикаторы без поляризаторов могут быть созданы на основе эффекта «гость–хозяин», который иллюстрируется рис. 7.25. Стержневидные дихроические молекулы красителя (гость), которые введены в ЖК-вещество, стремятся ориентироваться параллельно осям его молекул. Так как молекулы красителя поглощают свет с поляризацией вдоль длинной оси молекул и пропускают свет с перпендикулярной ориентацией, то, управляя ориентацией ЖК, можно регулировать прохождение света.

В качестве основного электрооптического эффекта в таком ЖК можно использовать переход из холестерического в нематическое состояние. Для начального холестерического состояния вещество имеет спиральную структуру, и свет с любым направлением поляризации поглощается (рис. 7.25, а). При наложении достаточно сильного электрического поля ЖК-вещество переходит в нематическое гомеотропное состояние, в котором все молекулы красителя ориентированы вертикально, а падающий нa ячейку свет свободно проходит сквозь нее (рис. 7.25, б). Описанная система перспективна, так как позволяет получить почти черное позитивное изображение на белом фоне при высокой яркости и достаточно широком угле обзора.

Создание матричных ЖК-индикаторов с информационной емкостью, достаточной для построения графических СОИ или телевизионных экранов, затруднено тем, что ЭО в них реагируют на действующее значение приложенного напряжения. Отношение этих значений напряжения на включенном и выключенном ЭО с ростом числа строк, по которым производится развертка, падает. В связи с этим ЖК-экраны строят, используя комбинированную термическую и электрическую матричную адресации или вводя в каждый ЭО интегрированные схемные элементы, обеспечивающие переход от матричной адресации к однокоординатной.

Схема фазовых переходов, происходящих в жидкокристаллическом веществе при комбинированном тепловом и электрическом воздействиях, показана на рис. 7.26. При повышении температуры, происходящем в результате нагрева строки матричного экрана, вещество переходит из упорядоченного смектического состояния в беспорядочное изотропное (стрелка 3). При охлаждении характер фазового перехода зависит от того, наложено ли на жидкий кристалл электрическое поле или нет. Без электрического поля вещество переходит в смектическую фазу, для которой характерны макронеоднородности, вызывающие сильное рассеяние света (стрелка 1). Когда охлаждение ведется в электрическом поле, то в промежуточном нематическом состоянии происходит ориентация молекул по полю (стрелка 2). В конечной смектической фазе возникает упорядоченная ориентация и вещество оказывается оптически прозрачным.

В матричном индикаторе строчные электроды выполняются как омически нагреваемые резистивные полоски, а столбцы – как прозрачные полоски. Развертка изображения ведется по строкам, а на столбцы подаются информационные импульсы. Время ввода информации в одну строку равно 50 мкс, так как количество нагреваемого жидкокристаллического вещества и его тепловая инерция невелики. После охлаждения состояние вещества (прозрачное или рассеивающее свет) сохраняется, т. е. индикатор запоминает информацию.

Для работы ЖК-индикатора важное значение имеет способ его подсветки. В твист-индикаторах применяют три системы подсветки:

В отражательной системе подсветки (рис. 7.27) внешний свет в ЖК-ячейку попадает только после прохождения левого поляризатора ЛП. Если на сегменты ячейки СЯ не подано напряжение, то свет после поворота вектора поляризации на 90° проходит через правый поляризатор ПП и отражается рефлектором Р (рис. 7.27, а). При обратном проходе свет снова поворачивается на 90° в слое ЖК-вещества и свободно выходит наружу. Около тех сегментов индикатора, на которые подано напряжение, ЖК-вещество не способно вращать вектор поляризации, вследствие чего лучи света задерживаются правым поляризатором (рис. 7.27, б). В таком индикаторе видны темные сегменты на светлом фоне.

В просветной - источник света располагается позади одного из поляризаторов. В качестве источника можно использовать миниатюрную лампу накаливания с диффузором или люминесцентный источник с радиоактивным возбуждением.

Просветно-отражательная система, в которой отражатель частично пропускает свет, идущий сзади, а частично отражает свет, падающий спереди, является наиболее универсальной.

Отражательные индикаторы применяются при достаточной, а просветные – при низкой освещенности окружающей среды.

Характеристики индикаторов. Так как ЖК-индикаторы относятся к классу пассивных, то основным их оптическим параметром является не яркость, а контрастность

(для просветных индикаторов вместо контрастности часто пользуются коэффициентом пропускания, который определяют как отношение интенсивностей выходящего света к падающему).

Вольт-контрастная характеристика жидкокристаллического индикатора зависит не от амплитудного, а от действующего значения приложенного напряжения.

Типичные вольт-контрастные характеристики твист-индикатора для углов наблюдения 0 и 45° показаны на рис. 7.28. Для параметрического задания кривой можно взять напряжения, соответствующие 5, 10, 50 и 90 % контраста.

Динамические параметры ЖК-индикаторов определяются временами реакции τ_РК и релаксации τ_РЛ. Кривая изменения контраста при наложении импульса напряжения имеет следующие участки: задержку включения, время нарастания (в сумме они равны времени реакции), задержку выключения (обычно очень малую) и время спада (две последние составляющие в сумме дают время релаксации). Температурный диапазон работы ЖК-индикатора часто ограничивается τ_РК и τ_РЛ, типичные значения которых составляют десятки миллисекунд при комнатной температуре и существенно возрастают при ее снижении. Времена τ_РК, τ_РЛ пропорциональны вязкости ЖК-вещества, которая зависит от температуры.

Изменение температуры с 250 до 300 К меняет вязкость вещества в 11–50 раз. Поэтому, даже если при снижении температуры рабочее вещество остается в жидком состоянии, индикатор может оказаться неработоспособным из-за плохих динамических параметров. Приборы, рассчитанные на работу при низких температурах окружающей среды, должны быть заполнены смесью ЖК-веществ, имеющей при этой температуре малую вязкость.

Для повышения срока службы ЖК-индикаторов их питают переменным напряжением, исключая этим направленный характер электрохимических процессов. Чтобы даже небольшая составляющая постоянного напряжения не попадала на ЖК, используют ту же тонкую пленку SiO₂, что и для пассивации.

Внедрение СОИ на дискретных индикаторах во многом ограничивается не самими индикаторами, а схемами управления, сложность которых в данном случае обусловлена необходимостью электрической проводной коммутации большого числа ЭО, входящих в состав индикаторного поля.

Дискетные индикаторы могут работать в двух режимах:

1) статической индикации, когда состояние ЭО меняется только при обновлении воспроизводимой информации, т.е. с частотой , причем все выбранные ЭО работают одновременно; статическая индикация может быть непрерывной q = 1 (рис. 7.29, а) или импульсной q > 1 (рис. 7.29, б);

2) динамической индикации (рис. 7.29, в), характеризуемой тем, что разные элементы или группы ЭО, образующие индикаторное поле, включаются в разные части периода кадра Т_К. При этом пока воспроизводимая информация остается неизменной, фаза и длительность включенного состояния ЭО внутри периода кадра сохраняются, т.е. Т_0БН≥ Т_К. Для получения не мелькающего изображения должно выполняться условие Т_0БН≥ Т_КЧМ, а за период кадра Т_К необходимо адресовать все элементы, составляющие изображение, поэтому скважность оказывается обратной числу групп элементов отображения.

Такой режим с регенерацией изображения характеризуется следующими соотношениями для яркости:

где q_υ – скважность импульсов излучения; L_KA_Ж – кажущаяся (усредненная во времени) яркость; L_И – мгновенная яркость;

Из–за инерционности индикатора обычно q ≤ q_υ.

Те же соотношения можно использовать для режима статической индикации, если вместо f_К подставить T_ОБН, причем либо q_υ = 1 (рис. 7.29, а), либо q_υ > 1 (рис. 7.29, б).

Прежде чем перейти к конкретным схемам управления индикаторов, рассмотрим основные системы адресации, выделив из них наиболее важные: однокоординатной адресации; двухкоординатной матричной адресации.

Система однокоординатной адресации отличается тем, что каждый ЭО имеет два независимых от других ЭО входа, к которым и прикладываются сигналы со схемы возбуждения. Очевидно, независимость ЭО друг от друга по управлению сохраняется и тогда, когда для уменьшения числа соединений их вторые управляющие входы объединяются (рис. 7.30).

Иначе обстоит дело с инерционными индикаторами, подобными жидкокристаллическим или накаливаемым вакуумным. Электрооптическая характеристика ЖК–индикатора зависит не от амплитудного, а от действующего значения приложенного напряжения. Для построчного способа адресации при f_K = 50 Гц и N_C= 5, получим t_B = 4 мс. Так как τ_РК и τ_РЛ превышают 100 мс, то они практически всегда оказываются больше длительности возбуждающего сигнала t_B. Те же результаты получаются для накаливаемых вакуумных индикаторов.

Так как реакция индикатора зависит не от мгновенного, а от действующего значения приложенного напряжения, выбор оптимального режима адресации ячеек отличается от рассмотренного случая малоинерционных индикаторов.

При построчной адресации на строки индикатора последовательно во времени подаются импульсы положительной полярности U_C, a на столбцы, совпадающие по фазе с импульсом строки, информационные импульсы –U_ИНФ, если ячейка на их пересечении должна быть возбуждена (1), и импульсы +U_ИНФ, если ячейка на их пересечении не должна быть возбуждена (0) (рис. 7.34). Соответствующие диаграммы напряжений показаны на рис. 7.34. Ячейки, к которым приложена в такте развертки по строке сумма U_C + U_ИНФ, должны быть во включенном состоянии, а ячейки, к которым приложена разность U_C – U_ИНФ – в выключенном состоянии.

Для нормальной работы индикатора должны выполняться условия (см. п. 7.6, рис. 7.28):

Таким образом, для выполнения условия требуется более крутая характеристика ЖК–индикатора.

Из изложенного следует, что хотя двухкоординатная матричная адресация и позволяет значительно уменьшить число выводов индикатора и выходов схем управления по сравнению с однокоординатной адресацией, ее существенные недостатки – это уменьшение t_В, L_КАЖ и K_{ОБР ДМ} при увеличении N_C. Кроме того, увеличение скважности q возбуждающих сигналов, происходящее при увеличении N_C, приводит к необходимости использования более мощных формирователей.

Для уменьшения влияния этих недостатков обычной двухкоординатной матричной адресации можно разделить индикаторное поле на части и адресовать каждую из них независимо. Например, разделение на две части позволяет одновременно адресовать две строки. Для таких матричных систем подставляется N_C/К_М, где К_М – число частей матрицы.

На практике в виде монолитных приборов реализуются системы с К_М= 2, для чего в прямоугольном индикаторе достаточно посередине разрезать столбцы и обеспечить подвод к ним напряжений и токов с разных сторон индикаторного поля (рис. 7.35). Большие значения К_М легко получить, создавая экран из субблоков, например, на основе ГИП постоянного тока ИГПП–32х32.

При использовании ЭО с внутренней памятью, примерами которых являются индикаторные тиратроны или ячейки ГИП переменного тока, обеспечивается значительное уменьшение скважности в двухкоординатной матричной системе адресации. Поэтому благодаря «памяти» после возбуждения ЭО остается включенным в течение всего интервала времени Т_ОБН до записи новой информации.

Для этого случая скважность определяется как

Ранее рассматривались ЭО, состояние которых полностью определяется одним сигналом – напряжением, приложенным между входами. Напомним, что при однокоординатной адресации потенциал изменяется только на одном входе, а другой, как правило, присоединен к общей шине схемы (см. рис. 7.30). При двухкоординатной матричной адресации для изменения напряжения используется изменение потенциалов обоих входов (см. рис. 7.31). Если возбуждение ЭО определяется только одним параметром – напряжением на электродах, такие системы адресации назовем одноуровневыми. Практически во всех типах индикаторов, у которых ЭО содержат два электрода (полупроводниковых, электролюминесцентных, вакуумных накаливаемых, газоразрядных цифровых, жидкокристаллических), использована одноуровневая адресация.

В более сложных приборах, подобных индикаторным тиратронам и вакуумным люминесцентным индикаторам, содержащим больше двух электродов на ЭО, использована многоуровневая система управления, при которой состояние ЭО определяется сигналами, подаваемыми на несколько независимых управляющих входов.

При рассмотрении систем матричной адресации считалось, что включение ЭО происходит на максимальное время выборки, что позволяет получить только черно–белые изображения без градаций яркости полутонов.

Очевидно, что для создания полутонов требуется не просто включение ЭО, а регулировка его кажущейся яркости. При ЭО без внутренней памяти для получения полутоновых изображений применяют амплитудно–импульсную, широтно–импульсную и амплитудно–широтно–импульсную модуляции. На рис. 7.36 показано получение с помощью этих видов модуляции в трех последовательных кадрах Т_К1, Т_К2 и Т_К3 различных кажущихся яркостей с отношениями 0,5:0,7:1,0. При широтно–импульсной модуляции меняется только длительность импульса t_И при неизменной его амплитуде (рис. 7.36, а). При этом необходимо, чтобы длительность t_И, соответствующая минимальной яркости, была значительно больше времен τ_РК, τ_РЛК индикатора, а также их разбросов, что ограничивает диапазон модуляций.

При амплитудно–импульсной модуляции меняется только амплитуда, а длительность светового импульса остается постоянной (рис. 7.36, б). Диапазон регулирования здесь ограничивается насыщением электрооптической характеристики. Наиболее широкий диапазон изменения яркости получают с помощью комбинированной амплитудно–широтно–импульсной модуляции (рис. 7.36, в).

7.8. Структурные схемы малоразрядных цифровых и буквенно-цифровых средств отображения информации

К группе малоразрядных цифровых и буквенно-цифровых СОИ относятся средства отображения информации, воспроизводящие одну или несколько текстовых строк, каждая из которых содержит до 100 знакомест сегментного или точечно–матричного формата. Такие СОИ широко применяются в цифровых часах, калькуляторах, разнообразных электронных измерительных приборах, микропроцессорных системах управления и т. п.

Как уже указывалось, для отображения цифровой информации при трех–четырех разрядах часто используется система однокоординатной адресации. В простейшем случае она содержит счетчик Сч, знакогенератор ЗГ, преобразующий код счетчика в код индикатора, формирователь Ф, превращающий сигналы цифровой логики с выхода дешифратора в сигналы, необходимые для возбуждения ЭО индикатора (рис. 7.37, а). Конкретная реализация блока ЗГ определяется типом использованного счетчика и конфигурацией синтезируемой цифры из ЭО.

В схеме рис. 7.37, а при смене данных в счетчике одновременно и в том же темпе меняются показания индикатора, что ухудшает условия работы оператора. Для устранения этого недостатка систему модифицируют введением регистра–фиксатора Рг между счетчиком и знакогенератором (рис. 7.37, б). По сигналу записи Зп в Рг фиксируются текущие показания счетчика, причем частоту подачи этого сигнала выбирают в соответствии с пропускной способностью оператора или же заданным темпом обновления информации. Модифицированную схему часто выполняют таким образом, чтобы по сигналу запрета ЗАПР, подаваемому на блок формирователя (или знакогенератора), индикатор выключался. Тем самым исключается высвечивание так называемых незначащих нулей, зарегистрированных счетчиком.

Например, если счетчики пятиразрядного цифрового вольтметра содержат число 02,310, то на индикаторе надо высветить показания только второго, третьего и четвертого счетчиков, для чего на блоки Ф (или ЗГ), управляющие старшим и младшим разрядами индикатора, подаются сигналы ЗАПР.

Как уже отмечалось, основным недостатком однокоординатной адресации является большое число выходов схемы управления и выводов индикатора, а также различных других соединений. Если все блоки выполняются в виде отдельных ИМС, то из рис. 7.37, а легко подсчитать, что для индикации одной 7–сегментной цифры понадобится n₁ + n₂ + n₃= 4+7+7= 18 соединений.

В то же время рассмотренные структурные схемы обеспечивают статический режим индикации и характеризуются стандартностью и малым числом используемых ИМС. Их преимущества лучше всего проявляются при объединении всех или части блоков Сч, Рг, ЗГ, Ф в одну ИМС, что сразу же снижает число соединений на один цифровой разряд до семи–восьми. Дальнейшая интеграция достигается путем включения в эту ИМС самого индикатора, что и делается в некоторых типах полупроводниковых, жидкокристаллических, электролюминесцентных и других индикаторов.

Схемы, показанные на рис. 7.37, можно использовать и для представления буквенной информации. При этом вместо счетчиков применяются буферные запоминающие устройства. Но так как число ЭО для синтеза буквы значительно больше, чем для синтеза цифры, то значения n₂ и n₃ чрезмерно возрастают. Из–за этого схемы однокоординатной адресации для отображения знаковой информации применяются редко.

При отображении цифр и двухкоординатной матричной адресации наиболее часто используются две системы – с поразрядной и фазоимпульсной индикациями. Структурная схема цифрового СОИ и диаграммы напряжений на его узловых точках для поразрядно индикации изображены на рис. 7.38. Эта система часто называется мультиплексной, так как в ней передача информации от опрашиваемых счетчиков к воспроизводящим ее индикаторам производится с временным уплотнением, при котором в течение периода кадра Т_К для индикации знакоместа предоставляется время Т_К/N_ЗМ.

Структурная схема содержит пятиразрядный цифровой индикатор, имеющий только выводы выборки знакомест и выводы шин, к которым подсоединены одноименные сегменты индикатора.

Динамика работы схемы иллюстрируется временными диаграммами на рис. 7.39. Каждый кадр разбивается на столько тактов, сколько знакомест содержит система. Таким образом, тактовая частота

В соответствии с двоичными кодами, вырабатываемыми на трех выходах Сч6, блок КР последовательно возбуждает с первого по пятое знакоместа индикатора. Одновременно от Сч6 коммутируется блок мультиплексора М, подключающий выходы Сч1–Сч5 ко входам ЗГ синфазно с выборкой с первого по пятое знакоместа индикатора. Выходные сигналы ЗГ поступают в формирователь Ф, где они превращаются в возбуждающие сигналы сегментов a, b, c, d, e, f, g. По диаграммам рис. 7.39 легко проследить, как в первом такте формируется цифра 5, во втором – 1, в третьем – 7, в четвертом – 3, в пятом – 5. При сохранении информации на счетчиках в следующем кадре все повторяется.

Легко видеть, что рассмотренная схема полностью соответствует системе построчной матричной адресации, описанной в п. 7.7 и

Отметим, что схема на рис. 7.38 имеет те же недостатки, что и схема на рис. 3.37, а, для устранения которых в схему вводят регистры–фиксаторы и средства гашения незначащих разрядов подобно тому, как это сделано в схеме рис. 7.37, б.

Рассмотрим теперь другую часто применяемую для отображения цифровой информации систему – фазоимпульсной индикации. Структурная схема и временные диаграммы, иллюстрирующие ее работу, представлены на рис. 7.40. Схема содержит счетчики Сч1, Сч2 – Сч5 фазоимпульсного типа.

Работает схема следующим образом. Индицируемое число от источника информации ИИ при наличии сигнала Зп через схемы & 1 вводится в счетчики Сч1–Сч5. В режиме Чт в результате параллельной подачи на эти счетчики импульсов ТГ через схему & 2 их содержимое дополняется и в момент перехода через нуль на соответствующем формирователе ФЗМ появляется сигнал выборки знакоместа. В эти моменты Сч_ВЫЧ находится в состоянии 10–Д, где Д – дополнительный код числа, записанного в данный счетчик. В результате на знакоместе, соответствующем счетчику, индицируется записанное в счетчике число Д. За десять тактов выводятся все числа, зарегистрированные счетчиками.

При фазоимпульсной индикации, так же, как и при поразрядной, применена построчная адресация, однако строки включаются не одна за другой последовательно во времени, а в зависимости от индицируемого числа, причем параллельно включаются те строки, где возбуждаются одноименные ЭО. В этом случае скважность

где N_а – длина алфавита символов. На диаграммах рис. 7.41 показана индикация числа 23 775. Выходные сигналы Сч2, Сч3 возникают после третьего, Сч1 – после пятого, Сч4 –– после седьмого и Сч5 – после восьмого импульсов. В эти моменты Сч_ВЫЧ соответственно оказывается в состояниях 7, 5, 3, 2, причем индикация второго и третьего знакомест происходит одновременно. Основным преимуществом схемы рис. 7.40 по сравнению со схемой рис. 7.38 является то, что q=N_а, т. е. не зависит от числа знакомест. Отсюда вытекает предпочтительность этой схемы для отображения цифровой информации при большом N_ЗМ, когда обеспечиваются меньшие значения q. Отметим также, что структурная схема рис. 7.40 реализуется несколько проще, чем схема рис. 7.38, так как в ней сравнительно сложный блок мультиплексирования заменен вычитающим счетчиком, а блок КР – простыми ключевыми схемами ФЗМ.

Схемы рис. 7.38 и 7.40 можно использовать для воспроизведения буквенной информации с помощью сегментных, например вакуумных люминесцентных, индикаторов. Для этого в схеме рис. 7.38 достаточно вместо счетчиков Сч1–Сч5 использовать для хранения данных БЗУ.

Для воспроизведения буквенной информации менее целесообразно использовать схему рис. 7.40, так как N_a для букв и других символов велико, что влечет за собой увеличение q и чрезвычайное усложнение всех используемых счетчиков. Вместо них целесообразно применять ЗУ с последовательным обращением.

Когда индикатор для отображения буквенно–цифровой информации имеет точечно–матричный формат, то структура схемы в значительной степени определяется необходимостью двухкоординатной матричной адресации индикаторного поля при минимальной скважности. В связи с этим переходят к развертке по строкам, а не столбцам, хотя это и связано с усложнением устройства управления. Структурная схема буквенно–цифрового СОИ такого типа изображена на рис. 7.42, а диаграммы напряжений – на рис. 7.43.

Работает схема следующим образом. Данные о каждом знакоместе занесены и хранятся в БЗУ в виде семи– или восьмиразрядных двоичных слов. В начале цикла записи (Зп) Сч : 3М и Сч : 7 сбрасываются в нулевое положение. При этом Сч : 3М адресует первую ячейку БЗУ, соответствующую старшему разряду индикатора, а Сч : 7 стробирует ЗГ таким образом, что на его выходе появляются данные только верхней строки знака. Одновременно Сч : 3М адресует регистр Рг1, куда и записывается эта информация.

После первого тактового импульса ТИ адресуется вторая ячейка БЗУ и информация о верхней строке второго знака записывается во второй регистр. После седьмого ТИ информация записывается в Рг8, и таким образом все устройство БЗУС оказывается заполненным. После этого СОИ переходит в цикл индикации (Инд).

Здесь по стробирующим входам включаются ключи блока КСБ, соответствующие ячейкам БЗУС, куда была записана информация, а также появляется напряжение на первых выходах DC и Ф (дешифрируется нулевое состояние Сч : 7). После окончания импульса Инд на СОИ поступает восьмой ТИ, возвращающий Сч : 3М в нулевое состояние и переводящий Сч : 7 в первое состояние. Аналогичным образом в БЗУС записываются данные второй строки знаков, которые затем воспроизводятся, и т.д. до седьмой строки, после чего кадр повторяется. Следует заметить, что условие Т_ЗП<< Т_ИНД обычно достаточно легко обеспечить, так как Т_ЗП определяется только быстродействием цифровых ИМС.

Приведем некоторые количественные соотношения, характеризующие работу схемы. Частота тактового генератора определяется соотношением

Основные недостатки схемы рис. 7.42 – множество каналов управления столбцами, выводов индикатора и их межсоединений.

Для усовершенствования схемы рис. 7.42 можно использовать различные средства, описанные в п. 7.7. Индикаторы с внутренней памятью позволяют обойти ограничения, связанные с большой скважностью и перейти к развертке по столбцам. Индикаторы, у которых число входов управления ЭО превышает два, а также индикаторы с самосканированием позволяют уменьшить число каналов блока КСБ и число выводов индикатора.

Средства отображения информации являются одной из наиболее быстро развивающихся отраслей современной электроники, для которой характерно широкое использование больших интегральных схем и новых типов электронных индикаторов, основанных на различных физических принципах. В разработках этих средств используется микропроцессорная техника.

Дисциплина "Средства отображения информации" завершает схемотехническую подготовку инженеров промышленной электроники и базируется на дисциплинах: "Твердотельная электроника", "Электронные цепи и микросхемотехника", "Микросхемотехника аналоговых устройств", "Микроэлектроника", "Основы микропроцессорной техники", "Электронные промышленные устройства", "Квантовая и оптическая электроника".

Целью изучения дисциплины является познание средств отображения информации, представляющих собой сочетание программных и аппаратных средств обмена информацией между человеком и различными автоматизированными и вычислительными системами.

Задачами изучения дисциплины является получение знаний по аппаратным и программным способам реализации средств отображения информации и приобретение навыков проектирования сложных систем на основе комплексного подхода, учитывающего психофизиологические особенности восприятия, методы формирования информационных моделей, фотометрических характеристик электронных индикаторов, структуры и режимы устройств управления ими.

Предлагаемое пособие состоит из семи глав. Первая глава посвящена принципам формирования и воспроизведения информационных моделей, структуре и основным параметрам средств отображения информации. Этот раздел представляет особую ценность при разработке алгоритма отображения информации, так как принципы, лежащие в основе, определяют возможную схемную реализацию системы отображения информации.

Во второй главе рассмотрены психофизиологические особенности восприятия зрительной информации, которые определяют характеристики систем отображения информации. Материалы данной главы помогут студентам при определении линейных размеров индикаторов, расчете временных и частотных характеристик проектируемого устройства.

В третьей главе определены технические параметры средств отображения информации, общая структурная схема СОИ.

Шестая глава посвящена микропроцессорным системам отображения информации и принципам построения микропроцессорных средств отображения информации. Данная глава имеет большую практическую ценность, так как весь лабораторный практикум базируется на изучении микропроцессорных устройств, применяемых для отображения информации. Детальная проработка раздела необходима для выполнения курсового и дипломного проектов.

Седьмая глава содержит сведения по принципам действия и основным характеристикам дискретных электронных индикаторов и матричных индикаторных панелей, используемых как для воспроизведения буквенно-цифровой информации, так и для отображения графической информации. Рассмотрены принципы управления дискретными индикаторами. Этот раздел незаменим при проектировании курсового проекта.

Сведения, содержащиеся в пособии, позволят студентам самостоятельно освоить дисциплину «Средства отображения информации», спроектировать курсовой проект, подготовиться к выполнению лабораторного практикума.

2. Информационная модель (типы отношений, виды ИМ, параметры ИМ).

4. Психофизиологические особенности восприятия информации: строение зрительного анализатора.

5. Основные параметры зрения человека: чувствительность, цветовая чувствительность.

6. Пространственные характеристики, временные характеристики.

7. Обобщенная структурная схема СОИ, основные параметры СОИ.

9. Классификация ЭЛТ, конструкция ЭЛТ, характеристики ЭЛТ.

10. Фокусирующие системы ЭЛТ: электростатическая, электромагнитная.

11. Отклоняющие системы ЭЛТ: электростатическая, электромагнитная.

14. Формирование знаков на экране ЭЛТ, типы растров.

15. Телевизионный растр (прогрессивная и чересстрочная развертки).

16. СОИ телевизионного типа (принцип формирования знаков).

17. Буквенно-цифровая СОИ телевизионного типа.

21. Микропроцессорные системы отображения информации (структурная схема).

22. Буферирование и селектирование сигналов.

23. КЭЛТ: функциональная схема, схема подключения, программирование КЭЛТ.

24. КПДП: функциональная схема, схема подключения, режимы работы (формат управляющего слова, словосостояние).

25. ППА: функциональная схема, режимы работы, формат УС.

26. ПИТ: функциональная схема, режимы работы, формат УС.

27. ПККИ: функциональная схема, схема подключения, программирование ПККИ, словосостояние ПККИ, режимы работы ПККИ.

28. Устройство ввода информации (клавиатура).

29. Системы адресации: однокоординатная, матричная.

30. Управление дискретными индикаторами: статическое, динамическое, фазоимпульсное.

32. Жидкокристаллические индикаторы: конструкция, принцип действия, схема включения.

33. Газоразрядные индикаторы: конструкция, принцип действия, схема включения.

34. Светоизлучающие диоды: конструкция, принцип действия, схема включения.

35. Вакуумнолюминесцентные индикаторы: конструкция, принцип действия, схема включения.

1) Яблонский Ф.М., Троцкий Ю.В. Средства отображения информации. – М.: Высш. шк., 1985. - 200 с.

2) Костюк В.И., Ходаков В.Е. Системы отображения информации и инженерная психология. - Киев: Вища школа, 1977. - 192 с.

3) Смоляров А.М. Системы отображения информации и инженерная психология. - М.: Высш. шк., 1982. - 272 с.

4) Новаковский С.В. Цвет в цветном телевидении. - М.: Радио и связь, 1988. - 288 с.

5) Каган Б.Н., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 304 с.

6) Алексеенко А.Г. Проектирование радиоэлектронной аппаратуры на микропроцессорах / А.Г. Алексеенко, А.А. Галицын, А.Д. Иванников. - М.: Радио и связь, 1984. - 272 с.

7) Шерр С. Электронные дисплеи. – М.: Мир, 1982. - 624 с.

8) Литвак И.И. Основы построения аппаратуры отображения в автоматизированных системах / И.И. Литвак, Б.Ф. Ломов, И.Е. Соловейчик. - М.: Сов. радио, 1975. - 352 с.

9) Хвощ СТ. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1987. - 640 с.

10) Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник: В 2 т. - М.: Радио и связь, 1988.