Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

при t i< t 2 . Практически это приводит к тому, что для

отпирания сегнетоэлектрика необходимо подавать до­ полнительное постоянное напряжение. Отклонение от условия (7.15) не влияет на возможность получения по­ вышенной крутизны управления и только меняет режим работы.

7.3. АМПЛИТУДНО-ФАЗОВЫЙ СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЯЧЕЙКАМИ МАТРИЧНОГО ЭКРАНА

Целый ряд управляющих элементов обладает нелинейностью цепи возбуждения. Для таких ячеек был предложен амплитудно­ фазовый способ управления, позволяющий исключить паразитную связь между ячейками матрицы. Сущность его может быть пояснена с помощью рис. 7.13. Предполагается, что управляющие элементы могут иметь два устойчивых состояния. В одном состоянии прово­ димость элемента мала и ЭЛК отключен от возбуждающего напря­ жения. Второе состояние с высокой проводимостью управляющего

элемента достигается временным повышением напряжения на ячей­ ке и затем сохраняется сколь угодно долго. В этих условиях на все ячейки должно быть подано напряжение, обеспечивающее излучение включенных ячеек и поддержание их в этом состоянии. Такой ре­ жим достигается подачей на все столбцы напряжения с амплитудой

и строку подают напряжения с той же амплитудой и определенными фазовыми соотношениями. Фаза напряжения на строке выбрана так,-

300

чтобы в сумме с напряжением столбцов оно давало напряжение, равное по модулю £/j- Напряжение на выбранном столбце имеет фазу, обеспечивающую при суммировании с напряжением строки результирующее напряжение, значительно большее Ui. На рис. 7.13 показано, что при фазовых сдвигах +60° и —60° условие неизменно­

пряжения недостаточно, то возможен другой вариант выбора ячейки (рис. 7.14). В этом варианте на выбранный столбец подается напря­ жение, равное по амплитуде U\, отличающееся от него по фазе на 180°. Напряжение на выбранной строке совпадает по фазе с основ­ ным напряжением и в два раза превосходит его по амплитуде. При этом получается тройное напряжение на выбранной ячейке без из­ менения условий на других ячейках. Можно показать в общем виде, что имеется бесконечно большое число различных комбинаций амплитуд и фаз напряжения, которые позволяют получить любое превышение основного напряжения в пределах от 1 до 3 раз.

Стереть записанную на ячейке информацию можно, если крат­ ковременное снижение напряжения до нуля переводит ячейку в не­ проводящее состояние. Понизить напряжение до нуля можно пода­ чей на выбранные строку и столбец (рис. 7.14) двух напряжений с фазой 60°. При этом напряжение на остальных ячейках будет' не больше Ui.

Рассмотренный метод имеет два недостатка. Первый — необхо­ димость управления фазой и амплитудой напряжения большой ве­ личины. Второй — длительность процесса возбуждения, который дол­ жен продолжаться по крайней мере в течение полупериода перемен­ ного напряжения. При напряжении возбуждения частотой порядка 1 кГц это время равно 500—1000 мкс. Уменьшить его нельзя, так как будут нарушены фазовые соотношения, положенные в основу этого метода. Исключением является способ выбора ячеек, показанный на рис. 7.14. Здесь благодаря сдвигу фазы на 180° возможен пере­ ход к импульсному напряжению, при котором сдвиг на 180° равно­ силен изменению полярности напряжения. Так как импульсы напря­ жения могут иметь малую длительность, то и время коммутации может быть сделано малым.

7.4. СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Основные параметры, определяющие качество схемы управления

Управляющая схема характеризуется большим чис­ лом разнородных параметров, каждый из которых влия­ ет на общую оценку возможности применения данной управляющей схемы. Наиболее важны параметры:

1)количество отдельных элементов в ячейке управ­

ления;

2)полные затраты мощности на одну ячейку управ­

ления; .

301

3)амплитуда и длительность управляющих сигналов, записывающих и стирающих световую информацию на индикаторе;

4)время хранения изображения и количество свето­ вых градаций;

5)размеры схемы управления;

6)температурный диапазон работы;

7)допустимый разброс параметров у элементов, вхо­

дящих в управляющую ячейку, и возможность получения однородных по параметрам ячеек без специального под­ бора элементов;

8)стоимость;

9)срок службы.

Первый параметр в значительной степени определяет сложность схемы, трудоемкость ее изготовления,^разме­ ры и стоимость. Поэтому для ориентировочной, обоб­ щенной оценки ячеек будет использоваться именно этот

ячеек управления. Он важен, так как определяет габа­ риты схемы управления в целом и экономичность уст­ ройства. В гл. 6 указывалось, что затраты мощности на возбуждение матричного экрана велики и могут решаю­ щим образом влиять на возможность его применения. В индикаторных устройствах затраты мощности не столь критичны, однако требуют самого внимательного анализа. Там же было показано, что необходимо учиты­ вать активные потери не только в ЭЛК, но и во всех звеньях управления.

Идеальная управляющая ячейка, состоящая из дву­ стороннего ключа без потерь, будет потреблять мощ­ ность lF3„;i= (oCL,2:,.1. Весь избыток мощности, потребляе­ мой реальной ячейкой управления, будет характеризо­ вать потери в самой ячейке, вызванные «иеидеальностью» ее характеристики. Можно указать следующие ос­ новные виды потерь:

1) потери по цепи возбуждения в работающей (ЭЛК излучает) ячейке W-рав;

2)потери по цепи возбуждения в неработающей ячей­ ке №НеР;

3)дополнительные потери в активных элементах

ячейки Wnon, вызванные протеканием постоянных токов от напряжений смещения и пр.;

4) потери по цепи управления ячейки W'ynp-

302

Наличие потерь мощности как в работающих, так и в выключенных ячейках усложняет определение суммар­ ных затрат мощности. Предположим, что в среднем на каждую работающую ячейку приходится три выключен­ ных ячейки. Тогда к затратам мощности на светящуюся ячейку следует добавить трехкратные потери в нерабо­ тающей ячейке. Окончательная формула для подсчета суммарных потерь в ячейке имеет вид

Потери по цепи управления можно оценить на осно­ ве следующих соображений. Как правило, управляющее напряжение действует в каждый момент только на одну ячейку. Поэтому цепь управления должна быть рассчи­ тана на частоты /упр= п/см, где п — общее число ячеек,

Я/см' частота смены информации на ячейках. Обычно

/уп р того же порядка, что и частота возбуждающего на­

пряжения / в. Поэтому потери по цепи управления можно рассчитывать так, как если бы в этой цепи непрерывно действовало напряжение с частотой, равной /в. Здесь нужно подчеркнуть, что некоторая условность подсчета затрат мощности по цепям управления и возбуждения не меняет конеч- .о результата.

Остальны. свойства управляющей схемы, несмотря на их важность, не входят в обобщенные параметры ячейки. Это связано с тем, что различные условия рабо­ ты индикаторов могут потребовать самых различных времен запоминания, длительности записи, количества градаций и т. п. Поэтому заранее сказать, какие значе­ ния этих параметров лучше, затруднительно. Такие ха­ рактеристики, как срок службы, температурный диапазон работы и разброс параметров элементов, часто бывает трудно указать вследствие быстрого прогресса в про­ мышленности, выпускающей материалы и элементы (осо­ бенно последние). Они будут приводиться при описании конкретных схем при наличии достоверных и достаточно «застабилизированных» данных.

Релейные схемы

Первоначальные трудности, возникшие при создании малогабаритных управляющих ячеек, заставили исполь­ зовать как временное решение механические реле. На-

3 0 3

иболее удобная схема подключения реле с самоблоки­ ровкой, обеспечивающей хранение сигнала, показана на рис. 7.15,а (она проанализирована В. С. Агаповым). На­ пряжение Uбл подбирается таким, чтобы через обмот­ ку реле Р протекал ток, меньший тока срабатывания реле, но достаточный Для его удержания во включенном состоянии. Диод препятствует попаданию положитель­ ного входного сигнала Uc в цепь источника смещения /Убл- Входной сигнал включает контакты реле, замыкая

цепь возбуждения на ЭЛК. Это состояние будет хра-

Рис. 7.1-5. Релейная схема управления (а) и ее включение в матри­

цу (б).

ниться до тех пор, пока источник смещения £Дл не будет выключен. Другие варианты релейных схем с са­ моблокировкой принципиально не отличаются от рас­ смотренной. Наличие цепей самоблокировки приводит к усложнению схемы питания: для каждой строки необ­ ходим отдельный источник питания цепи [Дл- В про­ тивном случае появляются паразитные связи через пи­ тание между строками и столбцами матрицы.

Устранение паразитных связей по цепи управления достигается подключением дополнительного диода, как показано на рис. 7.15,6. В этом случае источник сигнала подключается через прямое сопротивление диода только к реле, находящемуся на пересечении выбранных строк и столбцов. Ток в остальных реле будет ограничен высо-

304

ким обратным сопротивлением диодов и окажется недо­ статочным для включения реле (в реальных матрицах положение несколько сложнее). Таким образом, в дан­ ной схеме управления «плата за матричность» сравни­ тельно мала (один дополнительный диод). В некоторых схемах переход к матричному соединению ячеек требует более значительного усложнения схемы ячейки.

Стирание записанной информации требует кратко­ временного отключения цепи поддержки Uon. Построч­ ное стирание не усложняет матричной схемы. 'Выбороч­ ное стирание потребует матричного соединения цепей

требуется режима самоблокировки (отпадает необхо­ димость в диоде), и выбор ячейки в матрице можно про­ водить по совпадению токов, поступающих на выбирае­ мую ячейку по цепям колонки и строки (не нужен второй диод). В результате количество элементов в ячей­ ке будет равно двум (реле и ЭЛК). Однако вследствие сложности, больших габаритов и трудности создания реле с четким порогом срабатывания поляризованные реле не применяют. Мощность в цепи возбуждения ми­ нимальна и равна №эл. Для дальнейшего необходимо

имеем W3Jl= l5 мВт. Дополнительная мощность, затра­ чиваемая в цепи смещения НбЛ на самоблокировку вклю­ ченной ‘ ячейки, равна примерно 300 мВт. Согласно рис. 7.15 ток смещения проходит также через все не включенные ячейки. Поэтому суммарные потери соглас­ но формуле (7.20), равны W = W 31I + 20W311 + 3-20W3jIt t

«801ГЭЛ. Формула дает крайне низкий к. п. д. этой схе­ мы (порядка 1%).

Общая оценка. Количество, элементов 4. Затраты мощности 80Ц7ЭЛ. Амплитуда импульсов около 10 В. Дли­ тельность сигналов управления — доли секунды. Время хранения неограниченное. Число градаций 2. Размеры велики, но могут быть уменьшены при переходе к «пе­ чатным» реле. Температурный диапазон удовлетворите­ лен. Стоимость высока. Срок службы мал (число вклю­ чений реле ограничено и примерно равно 100 тысяч).