ГИП переменного тока

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.

Диаграммы напря­жений и токов, иллюст­рирующие работу ГИП переменного тока, при­ведены на рис. 2.19. В рабочем состоянии между системами вер­тикальных и горизон­тальных электродов приложено знакопере­менное поддерживаю­щее напряжение E_п, меньшее напряжения возникновения разряда.

Возбуждение раз­ряда в ячейке («Запись») производится подачей на вертикальный Y и горизонтальный X электроды импульсов записи U_Y и U_X (интервал (t₁-t₂)), суммарная амплитуда которых достаточна для пробоя. В результате протекания тока i емкости структуры МДГДМ заряжаются до напряжения U_сl, значение приложенного к газовому промежутку напряжения U_гпадает и первый импульс разрядного тока прекращается. После этого газовый промежуток возвращается к непроводящему состоянию, благодаря чему на ем­костях сохраняется накопленное напряжение U_сl(интервал (t₂-t₃)). В следующий временной интервал (t₃-t₄)к промежутку при­кладывается положительное поддерживающее напряжение. В сумме с напряжением U_сl,сохранившимся на емкостях, оно достаточно для повторного возбуждения разряда. Протекшие в интервале (t₃-t₄) импульса тока приводит к перезарядке емкости до напряжения U_с2 противоположной полярности. При этом изме­нение напряжения на ячейке равно ΔU_с2. Таким образом, пока к ГИП приложено поддерживающее напряжение, в ячейке, возбуж­денной импульсами записи, существуют серии разнополярных им­пульсов тока разряда (интервалы (t₅-t₆), … (t_n-t_n+1)).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 (временной интервал (t_n+2-t_n+3)) Как видно из диаграммы, такие импульсы вызывают более сла­бую перезарядку емкостей ячеек, чем при записи, так что конеч­ное значение напряжения на емкости U_с.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. 4.20). Она позволяет определить изменение напряжения на емкостях ячейки ΔU_с в результате протекания им­пульса разрядного тока в зависимости от приложенного к газо­разрядному промежутку в момент пробоя напряжения. Иными словами,

, (2.28)

где ΔU_с.m - изменение напряжения на емкости в результате про­текания m-го импульса тока; U_с.m-1-напряжение на емкости в результате протекания (m-1)-го импульса; U_вн - внешнее на­пряжение, приложенное к электродам ячейки. Выражение (2.28) означает, что изменение заряда ячейки (при условии постоянства емкостей в структуре МДГДМ, ΔU_с 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.

Из рис. 2.19 следует, что стационарный режим соответствует случаю, когда 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. Таким образом,

ΔU_с = 2U_с. (2.29)

Уравнение (2.29) позволяет найти рабо­чую точку на перезарядной характери­стике. Прямая А, проведенная на рис. 2.20 по уравнению (2.29), пересекает пере­зарядную характеристику в точках α, β, удовлетворяющих этому условию.

Лю­бая параллельная А прямая в области между В и С, касательными к перезарядной характеристике, также удовлетворяет условию (2.29). Легко ви­деть, что при Е_п < Е_п.мин устойчивая разрядная серия не может су­ществовать независимо от того, какое начальное U_сбыло на ячей­ке. При Е_п < Е_п.макс разрядная серия существует всегда, независимо от наличия или отсутствия на ячейке напряжения U_с, 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 (2.29), только одна, а именно b, является устойчивой. Действительно, в точке a выполняется неравенство

,

а в точке b -

.

В первом случае любое случайное возмущение приводит к переходу из точки a ли­бо в точку b, либо в точку пересечения с осью абсцисс (из рис. 2.20 видно, что возможен также переход в устойчивую точку g, но так как ΔU_C здесь мало, то разряд будет слаботочным, а со­стояние ячейки - близко к выключенному).

Перезарядную характеристику можно использовать и для ана­лиза переходных режимов работы, в частности перехода от записи к запоминанию. Допустим, что поддерживающее напряжение вы­брано в диапазоне (Е_п.мин-Е_п.макс) и равно Е_П. Как видно из рис. 2.19, до включения ячейки начальное значение U_с = 0. Тогда можно ут­верждать, что для записи на ячейку достаточно подать импульс с амплитудой больше U_{зап.мин}, выбранной таким образом, что он создает на емкостях напряжение больше U_с.мин(см. построение на рис. 2.20). При последующем приложении поддерживающих импульсов, рабочая точка на перезарядной характеристике ока­зывается правее, а напряжение на емкостях нарастает до тех пор, пока рабочая точка не перемещается в устойчивую точку β.

Для стирания ячейки, работающей в точке β, надо уменьшить на­пряжение U_с таким образом, чтобы сумма его и Е_п обеспечивала попадание в точку левее a. Такое построение можно сделать само­стоятельно. Для вы­бора режима используют также дина­мическую характеристику (рис. 2.21). На рис. 2.21 диапазон памяти ограничива­ется линиями Е_п.мин и E_п.макс, происхождение которых объяснено ранее. 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.

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.

Основные параметры ГИП переменного тока приведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7

Срок службы современных газоразрядных индикаторов превы­шает 10 000 ч, диапазон рабочих температур для приборов, в ко­торые с целью повышения срока службы введены конденсируемые пары Hg, составляет 1-50 °С, без добавки паров - от -60 до +70 °С.

* Так как в ГИП с самосканированием развертка производится по столбцам, то в (2.24) вместо N_Снадо подставить N_сб.