Brevet FR2000218A1 — publié le 19690829

La présente invention concerne des dispositifs d'affichage visuel, et a trait plus particulièrement à la commande d'un grand nombre de tubes à décharge à cathode froide et remplissage gazeux, dont chacun peut être allumé ou éteint, de manière à pro-5 duire un affichage visuel de la forme requise. Le type de dispositif à affichage visuel considéré ici est un dispositif dans lequel un grand nombre de tubes à décharge à cathode froide et remplissage gazeux sont disposés suivant les rangées et les colonnes d'une matrice rectangulaire, une électro-10 de de chaque tube d'une rangée étant connectée à un conducteur associé à cette rangée, et une électrode de chaque tube d'une colonne étant connectée à un conducteur associé à cette colonne, de telle sorte qu'un tube déterminé puisse être allumé ou éteint grâce à une variation des tensions appliquées au conducteur de la 15 rangée et au conducteur de la colonne appropriées Une résistance montée en série est connectée entre une électrode de chaque tube et le conducteur de la rangée ou de la colonne appropriée. On appellera, dans ce qui suit, un dispositif d'affichage visuel de ce type " dispositif du type spécifié n. 20 C'est un fait bien connu que, dans un tube à décharge à remplissage gazeux, une fois que la tension d'amorçage a été appliquée au tube, provoquant ainsi la formation d'une décharge, celle-ci se maintiendra, même si la tension aux bornes du tube est réduite à une tension " normale n. La décharge cessera si 25 l'on réduit la tension aux bornes du tube à une valeur encore plus basse dénommée n tension d'extinction n, et le tube demeurera éteint, même si la tenéion à ses bornes revient à sa valeur " normale Un but de l'invention est de fournir un appareil de 30 commande du dispositif d'affichage visuel du type spécifié. Suivant l'invention, l'appareil de commande de dispositif d'affichage visuel du type spécifié, qui comprend : a) un premier circuit générateur d'impulsions, possédant un certain nombre de sorties, dont chacune est connectée à un conduc-35 teur d'une rangée distincte de la matrice des tubes à décharge, et peut être actionné de manière à appliquer à chaque conducteur une tension fixe d'une polarité déterminée, à laquelle peut être superposée une impulsion soit de la même polarité soit de la polarité opposée; 40 b) un deuxième circuit générateur d'impulsions, possédant un 69 00268 2 2000218 certain nombre de sorties, dont chacune est connectée à un conducteur d'une colonne distincte de la matrice des tubes à décharge, et peut être actionné de manière à appliquer à chaque conducteur une tension fixe de polarité opposée à la précédente, ten-5 sion à laquelle peut être superposée une impulsion de même polarité ou de la polarité opposée; c) des moyens d'actionner de manière sélective chaque dispositif de manoeuvre, de telle sorte que la combinaison requise d'impulsions de tension soit appliquée à celui des tubes à~décharge qui 10 a été sélectionné, afin de provoquer, suivant le cas, son allumage ou son extinction, est caractérisé en ce que chaque générateur d'impulsions comprend des transformateurs d'impulsions connectés à l'intérieur d'une seconde matrice, et peut être actionné de manière à fournir la tension fixe et les impulsions requises, chaque 15 transformateur ayant son enroulement primaire connecté entre un fil de rangée et un fil de colonne de ladite seconde matrice, et les potentiels de chaque fil de rangée et de chaque fil de colonne de ladite seconde matrice étant contrôlés par un dispositif de manoeuvre différent. 20 On va maintenant décrire une réalisation de l'invention en référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, dans lesquels : - la Fig. 1 est «n diagramme schématique du dispositif d'affichage, et de son mode de commande. 25 - la Fig. 2 est un schéma d'une partie d'un dispositif d'affichage du type spécifié. - la Fig. 3 est un schéma d'une partie d'un circuit générateur d'impulsions conforme à l'invention. - la Fig. 4 représente les formes d'impulsions que l'on 30 obtient en actionnant les circuits générateurs d'impulsions. - la Fig. 5 représente les formes d'ondes servant à la commande du dispositif d'affichage; et - la Fig. 6 est une forme modifiée de la Fig. 2. , La Fig. 1 représente l'agencement du dispositif d'affi-35 chage 10 en une matrice rectangulaire ayant ses conducteurs de rangées connectés à un premier circuit générateur d'impulsions 11, et ses conducteurs de colonnes connectés à un second circuit générateur d'impulsions 12. Les deux circuits générateurs d'impulsions sont eux-mêmes commandés par les moyens d'actionnement 13. kO Si l'on se réfère maintenant à la Fig. 2, un grand nom >'.? 00268 3 2000218 bre de tubes à décharge 5, à cathode froide et remplissage gazeux, sont connectés à une matrice dont les conducteurs de colonnes sont désignés par x à x , et les conducteurs de rangées par 0 n yQ à y . Chaque tute de décharge est connecté en série avec une 5 résistance R entre un conducteur de rangée et un conducteur de colonne, coi.r.e représenté. Une extrémité de chaque conducteur de rangée et de chaque conducteur de colonne est connectée à l'un des deux circuits générateurs d'impulsion, comme on le décrira ci-après• 10 La Fig. 3 représente une partie du circuit générateur d'impulsions servant à la commande des conducteurs de colonnes de la matrice représentée Fig. 2. Le circuit générateur d'impulsions servant à la commande des conducteurs de rangées de la matrice est très semblable au précédent. 15 Une source à courant constant, représentée schématique- ment en G, fournit du courant à l'émetteur d'un transistor Z du type pnp, ainsi qu'aux émetteurs de trente-deux transistors du type pnp, à savoir les transistors de colonne TXq à TX^i* La base du transistor Z est connectée à la terre, et son collecteur est à 20 un potentiel -VS négatif par rapport à celui de la terre. Chacun des transistors TX. à TXon a son collecteur connecté à un fil de o 31 colonne séparé XQ à Xq^, et l'autre extrémité de chaque fil de colonne est connectée, par l'intermédiaire d'une résistance EX à 1 ° RX^» à un potentiel - *r V"t. La base de chaque transistor de co- 25 lonne TXQ à TX^ est connectée au collecteur d'un transistor pilote TIQ à TI^l* Le collecteur de chaque transistor de colonne est également connecté, par le moyen d'une diode DXo à DX^, dont la polarité est représentée Fig. 3» à un potentiel - V^. Trente-deux transistors de " rangée " TYq à TY^, du ty-30 pe npn, ont chacun leur collecteur connecté à un fil séparé de rangée YQ à et lTautre extrémité de chaque fil de rangée est connectée à la terre par le moyen d'une résistance RYq à L'émetteur de chaque transistor de rangée est connecté au potentiel - ^ V^, et la base de chaque transistor de rangée est connec-35 tée à me borne d'entrée IYq à lï^i" co^eoteur ^e chaque transistor de rangée est également connecté à la terre à travers une diode DYq à Bï^. L'enroulement primaire d'un transformateur d'impulsions T est connecté, en série avec une diode DT polarisée comme repré-40 senté Fig. 3» entre ion conducteur de colonne et un conducteur de 8AD ORIGINAL 69 00260 4 2000218 rangée, à chacune des 1.024 intersections. L'enroulement secondaire de chaque transformateur d'impulsions a une extrémité connectée à un potentiel - lVhf L'autre extrémité de chaque enroulement secondaire est connectée respectivement à un dés conduc-5 teurs xQ à xn de la matrice des tubes à décharge. L'autre circuit générateur d'impulsions, qui sert à la commande des conducteurs de rangées de la matrice des tubes à décharge est très semblable à celui représenté Fig. 3 et décrit ci-dessus. Les seules différences résident dans le fait que les pola^ 10 rités de tous les potentiels ainsi que des diodes sont inversées, et en ce que chaque transistor est remplacé par un autre appartenant au genre de conductivité opposée. Les valeurs de Vt et sont définies comme suit : Vht est la tension de maintien qui, quand elle est appliquée aux 15 bornes de l'ensemble tube à décharge-résistance, maintient le tube à décharge soit " amorcé ", soit " éteint Vfc, la tension de commutation, est la valeur dont on doit accroître la tension pour provoquer l'amorçage du tube, ou la tension dont on doit réduire pour faire cesser la décbû rge. 20 On va maintenant décrire, en référence aux Fig. 3 et 4» le fonctionnement du circuit générateur d'impulsions de la Fig. 3« Quand tous les transistors de colonnes TX à TX,, se o 31 trouvent bloqués, un courant I, provenant de la source C à courant constant, traverse le transistor Z, qui se comporte comme un absor-25 beur de courant. Comme aucun courant ne passe ni dans les fils de colonnes ni dans les fils de rangées, les diodes DT, montées en série avec les enroulements primaires des transformateurs se trouvent soumises à une polarité inverse par une tension ^ V^. Les diodes de fixation de niveau DX sont également soumises à une po-30 larité inverse de la même valeur. Si l'on applique un signal d'entrée à la borne IYQ, par exemple, et si ce signal suffit à saturer le transistor TYQ, le collecteur de TYQ sera maintenu au potentiel - ^ V^., Cela entraîne le passage d'un faible courant le long du fil de rangée YQ, et 35 supprime la polarité inverse des diodes DTQ à Si maintenant on applique à la borne un signal d'entrée capable de saturer le transistor pilote IX-^, un faible courant va passer le long du fil de colonne ï-^, et supprimer la polarité inverse des diodes DTi, ••• etc., connectées au conducteur de colonne X^. Si 40 l'on met à part l'élimination de la polarité inverse appliquée à 69 00268 s 2000218 ces diodes, le circuit contenant le transformateur d'impulsions se comporte comme représenté à la Fig. 4a. La Fig. 4a (i) montre l'impulsion de manoeuvre appliquée au transistor pilote et la Fig. 4a (ii) montre le courant traversant l'enroulement pri-5 maire du transformateur et fait ressortir son accroissement sensiblement linéaire jusqu'à l'instant où il atteint une valeur maximale proche du courant disponible de la source C. La tension aux bornes du primaire du transformateur, représentée Fig. 4a (iii), croît jusqu'à une valeur maximale, et conserve cette va-10 leur jusqu'à ce que le courant dans l'enroulement cesse de croître; la tension tombe alors à la valeur zéro. Quand le transistor pilote TX, est bloqué, une tension 2. inverse égale à ^ apparaît aux bornes de l'enroulement primaire du transformateur T, • Cette tension est définie par la tension * T 15 du collecteur du transistor TYQ (c'est-à-dire - ^ Vfc volts), et la tension de blocage appliquée à la diode % (c'est-à-dire - volts). Le courant traversant le primaire du transformateur décroît suivant une loi sensiblement linéaire jusqu'à zéro, quand cesse l'impulsion de tension. Le transistor TYQ peut alors être 20 bloqué. La diode BT0 est prévue pour la protection du transistor TYq. La forme d'onde de sortie X est identique à la forme d'onde de la Fig. 4a (iii). La description précédente considérait le cas où le courant du transformateur croissait jusqu'à une valeur maximale, 25 puis demeurait égal à cette valeur jusqu'à ce que le transistor fût bloqué. Les formes d'onde de la Fig. 4b montrent ce qui se passe si est bloqué aussitôt que le courant atteint sa valeur maximale, comme représenté Fig. 4b (i). La forme d'onde de la tension primaire représentée Fig. 4b (iii) montre qu'à l'im-30 pulsion initiale positive de tension succède immédiatement une impulsion négative. La forme de l'onde de sortie I est identique à la forme d'onde de la Fig. 4b (iii). La Fig. 4b (iv) représente la forme correspondante Y de la tension secondaire pour l'autre circuit générateur d'impulsions. Celle-ci est l'inverse de la for-35 me d'onde Z. Lors du fonctionnement, un circuit générateur d'impulsions ; par exemple le circuit de commande des fils de colonnes de la matrice contenant les tubes à décharge, est utilisé dans les deux modes de fonctionnement décrits ci-dessus, de sorte qu'il 40 est possible de produire à volonté l'une ou l'autre des formes 69 00268 6 2000218 d'onde X ou X. L'autre circuit générateur d'impulsions est seulement appelé à produire un type de forme d'onde, à savoir celui représenté Fig. 4b (iv). La durée des signaux d'entrée aux bornes IX détermine la forme d'onde produite» 5 Considérons maintenant le cas d'un tube à décharge à remplissage gazeux, qui nécessite, pour amorcer sa décharge, l'application d'une tension de 350 Volts à l'ensemble constitué par ce tube et une résistance montée en série avec lui. La tension normale de fonctionnement de ce tube (Y^) est de 250 Volts, et le tube peut 10 être éteint si l'on réduit cette tension à 150 Volts. La tension de commutation est ainsi de 100 Volts. La Fig. 5a montre comment on peut amorcer la décharge d'un tel tube, en appliquant la fonse d'onde X au conducteur de colonne approprié, et la forme d'onde Y au conducteur de rangée correspondant. Initialement les conduc-15 teurs se trouvent à des tensions respectives de - 125 Volts et + 125 Volts. La tension de 250 Volts appliquée à l'ensemble tube à décharge-résistance n'est pas suffisante pour provoquer l'amorçage de la décharge. Lorsqu'apparaît, à l'instant t-^, l'impulsion initiale de tension, la tension aux bornes du tube tombe à 150 20 Volts. A la fin de cette impulsion, au temps tg, la tension s'élève immédiatement à 350 Volts, et la décharge s'amorce entre les instants t^ et t^. Quand l'impulsion de tension s'achève, à l'instant tj, la tension retombe à 250 Volts, et la décharge est maintenue. 25 Si le tube avait été amorcé initialement, il se serait éteint entre les instants t^ et t£* mais se serait rallumé entre les instants tg et t^« La Fig. 5b montre comment un tube à décharge qui est amorcé peut être éteint. Dans ce cas, la forme d'onde X est rem-30 placée, comme représenté, par la forme d'onde X. A l'instant t^, la tension aux bornes de l'ensemble tube à décharge-résistance est réduite à 1§0 Volts, et la décharge est éteinte entre les instants t-^ et t^. à l'instant t2, la tension monte à 300 Volts, mais cela ne suffit pas à réamorcer la décharge, A l'instant t^, 35 bien que les tensions des conducteurs de colonne et de rangée changent, la tension globale demeure égale à 300 Volts. Finalement, à l'instant t^, la tension tombe à 250 Volts. Comme indiqué ci-dessus, le choix des formes d'onde X ou X est déterminé par la durée des signaux d'entrée du circuit 40 générateur d'impulsions. Comme l'application la plus probable tV 00268 7 2000218 d'une matrice de tubes à décharge possédant 1.048.576 points de croisement (soit : 1.024 x 1.024) sera un système de lecture de calculateur, ces signaux d'entrée seront déterminés par le calculateur lui-même. 5 Un des problèmes que pose l'emploi de circuits du type décrit ci-dessus est celui des oscillations dues aux inductances et capacitances parasites. Ce phénomène peut être considérablement réduit grâce aux modifications décrites ci-après. La Fig. 6 montre une forme modifiée d'une partie du cir-10 cuit de la Fig. 3. La modification en question comporte la connexion d'un transistor supplémentaire TC à chacun des fils de colonnes. Le transistor représenté est du type pnp; son émetteur est soumis à m potentiel - ^ V^, et son collecteur est connecté au fil de colonne X par l'intermédiaire d'une diode de blocage DC, 15 polarisée comme représenté Fig. 6. La base du transistor est connectée à une borne d'entrée IC. En utilisant le transistor additionnel pour fixer le niveau, la commande temporelle du circuit générateur d'impulsions passe des bornes d'entrée IX aux bornes d'entrée IC de blocage. 20 Chaque transistor de colonne TX, dans la matrice est commuté maintenant exactement de la même manière que ceux de l'autre circuit générateur d'impulsions, c'est-à-dire que le transistor est débloqué pendant un intervalle de temps prédéterminé, et ensuite bloqué à nouveau. 25 Si le transistor de fixation de niveau est bloqué de l'instant à l'instant tc'est la forme d'onde de sortie X de la Fig. 5a qui est produite; il en résulte qu'un tube à décharge choisi est amorcé, comme décrit plus haut. Le transistor de fixation de niveau est débloqué à l'instant t^, pour empêcher les os-30 cillations parasites. Si un tube à décharge doit être éteint, c'est la forme d'onde X qui est alors requise. Pour obtenir cette forme d'onde, le transistor de fixation de niveau TC, associé au fil de colonne requis du circuit d'impulsions, est débloqué à quelque instant 35 durant la partie positive initiale de la forme d'onde de sortie, c'est-à-dire entre les instants t^ et tg* Le transistor de fixation de niveau a pour fonction d'empêcher la forme d'onde de devenir négative d'une quantité supérieure à - ^ V^, de sorte que la forme d'onde de sortie est maintenue à - ^ Le courant dans 40 l'enroulement primaire du transformateur est maintenu par le cou c9 00268 8 2000218 rant provenant du transistor TC*. Quand, à un instant postérieur t,., le transistor TC est bloqué, la tension primaire du transfor-mateur peut tomber à - V^, valeur à laquelle elle est maintenue par la diode HK. La partie négative de la forme d'onde X de la 5 Fig. 5b est alors produite. Le transistor de fixation de niveau est débloqué à nouveau à l'instant t^, pour.empêcher les oscillations parasites, comme précédemment. Afin de réduire l'encombrement des transformateurs, on peut appliquer à chaque transformateur une polarisation de cou-10 rant.continu. Un autre agencement, qui est préférable, consiste en l'emploi, pour les transformateurs, d'un circuit magnétique pourvu d'un entrefer. Cela a pour effet de rendre l'inductance linéaire, et aussi d'accroître le nombre d'ampères-tours qui peut être utilisé avant que se produise une prédominance des effets 15 de saturationo Puisque, grâce à la réalisation modifiée de la Fig. 6# le courant traversant les transistors TX de colonne^peut atteindre une valeur limite, la source C de courant constant cesse d'être essentielle. Si on la supprime, ainsi que le transistor dfab-20 sorption Z, l'émetteur de chaque transistor de colonne TX peut être relié à la terre, ou à tout autre potentiel approprié. Dans ce casj les transistors de colonne TX présenteront une impédance de sortie plus faible que précédemment. Un autre-système de commutation fait usage seulement de 25 la forme d'onde X, au lieu des deux formes d'onde distinctes précédemment requises. L'effet requis est obtenu en appliquant la même forme d'onde aux conducteurs de rangées et aux conducteurs de colonnes définissant le tube à décharge choisi, une forme d'onde étant toutefois retardée dans le temps par rapport à l'autre. 30 Si, par exemple, la forme d'onde X est appliquée à un conducteur, par exemple au conducteur de rangée, en commençant à l'instant t^, et si la même forme d'onde est appliquée au conducteur de colonne, en commençant à l'instant alors le tube à décharge choisi s'allumera (t-^ et t^ se réfèrent aux intervalles de temps de la 35 forme d'onde X, telle que représentée Fig. 5a). Toutefois, si les formes d'ondes sont inversées, de telle sorte que la forme d'onde X soit appliquée au conducteur de colonne à l'instant t^, et au conducteur de rangée à l'instant t2, alors le tube à décharge sera éteint. L'agencement d.e commande nécessaire est plus simple que 40 celui déjà décrit, puisqu'on n'a besoin de produire qu'une seule 69 00268 9 2000218 forme d'onde, mais un élément simple de retard est requis. Toutefois, cette variante du système de commutation est nécessairement plus lente que l'agencement ~ original en raison du retard introduit» 5 Les transformateurs d'impulsions sont de préférence pourvus d'enroulements bifilaires, de tels enroulements empêchant la production d'impulsions parasites par des transformateurs situés en des points autres que le point de croisement choisi. Les nombres de rangées ou de colonnes mentionnés ci-des-10 sus pour une matrice de circuit générateur d'impulsions ou de tubes à décharge, ainsi que les divers potentiels mentionnés sont seulement donnés à titre d'exemples non limitatifs* 69 00268 10 2000218 KEVBKDIC&TIOHS 1°) Appareil de commande d'un dispositif d'affichage visuel du type spécifié, comprenant : a} un premier circuit générateur d'impulsions possédant un cer-5 tain nombre de sorties, dont chacune est connectée à un conducteur d'une rangée distincte de la matrice des tubes à décharge, et peut 8tre actionné de manière à appliquer à chaque conducteur une tension fixe d'une polarité déterminée, à laquelle peut être superposée une impulsion soit de la même polarité, soit de la 10 polarité opposée; b) un deuxième circuit générateur d'impulsions possédant un certain nombre de sorties, dont chacune est connectée à un conducteur d'une colonne distincte de la matrice des tubes à décharge, et peut être actionné de manière à appliquer à chaque conducteur 15 une tension fixe de polarité opposée à la précédente, à laquelle peut être superposée une impulsion de même polarité ou de la polarité opposée; c) des moyens d'actionnement pour commander de manière sélective chaque dispositif de manoeuvre, de telle sorte que la combinaison 20 requise d'impulsions de tension soit appliquée à celui des tubes à décharge qui a été sélectionné, pour provoquer, suivant le cas son allumage ou son extinction, caractérisé en ce que chaque générateur d'impulsions comprend des transformateurs d'impulsions connectés à l'intérieur d'une secon-25 de matrice et peut être actionné de manière à fournir la tension fixe et les impulsions requises, chaque transformateur ayant son enroulement primaire connecté entre un fil de rangée et un fil de colonne de ladite seconde matrice, et les potentiels de chaque fil de rangée et de, chaque fil de colonne de ladite seconde matri-30 ce étant contrôlés par un dispositif de manoeuvre différent. 2®) Appareil conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un desdits circuits générateurs d'impulsions peut être actionné de manière à produire l'une ou l'autre de deux formes d'ondes d'impulsions, et l'autre desdits circuits générateurs 35 d'impulsions peut être actionné de manière à produire une seule desdites formes d'onde. 3°) Appareil conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la forme de l'onde d'impulsion produite par le premier cité des circuits générateurs d'impulsions est déterminée par le 40 temps durant lequel le courant traverse les conducteurs de rangée 69 00268 11 2000218 et de colonne de ladite seconde matrice eh direction du transformateur d,impulsion choisi, 4°) Appareil conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la durée du passage du courant est déterminée par le 5 dispositif de manoeuvre connecté aux conducteurs requis. 5°) Appareil conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que la durée du passage du courant dans 1*un au moins des deux conducteurs est déterminée par un dispositif de blocage de niveau actionné par les moyens d'actionnement précités et capable 10 de limiter la variation de tension dudit conducteur. 6°) Appareil conforme à la revendication 5» caractérisé en ce que ledit dispositif de blocage de niveau est un transistor.