Из условия экстремума

d( / )/dK_u = 0 (5.15)

найдем оптимальное:

(U_с/U_инф)_опт = . (5.16)

Подставив это значение в (5.14), получим, что

( / )_макс = . (5.17)

Допустим, что для нормальной работы индикатора должны выполняться условия

≥ U₅₀ (5.18)

≤ U₁₀. (5.18,а)

После несложных преобразований, с учетом (4.32) и (5.17), по­лучим

( / )_макс = ≥ γ₅₀₋₁₀ + 1. (5.18,б)

В табл. 5.1 показана зависимость ( / )_макс от числа строк N_с. Здесь видно, чтос увеличением N_с величина ( / ) → 1.

Таблица 5.1

Таким образом, для выполнения (5.18, б) требуется малое γ,т. е. более крутая характеристика ЖК-индикатора. В табл. 5.1 для сравнения приведены значения ( / )_макс,рассчитанные для схемы выборки 3:1 (т. е. для неоптимизированных U_с/U_инф) путем подстановки K_u = 3 в формулу (5.14). Из таблицы следует, что схема 3:1 соответствует оптимальной ситуации только при N_c = 4.

Из изложенного следует, что хотя двухкоординатная матрич­ная адресация и позволяет значительно уменьшить число выводов индикатора и выходов схем управления по сравнению с однокоординатной адресацией, но при ее использовании с увеличением N_c уменьшаются t_в, L_v.каж и K_обр.дм. Кроме того, в таком случае увели­чение скважности q возбуждающих сигналов, происходящее при увеличении N_с, 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 в (5.11), (5.18, б) можно под­ставить N_с/K_м, где K_м − число частей матрицы, что значительно облегчает его выполне­ние. На практике в виде монолитных приборов реализуются системы с K_м =2, для чего в прямоугольном индикаторе достаточно посередине рассечь провода столбцов и обеспе­чить подвод к удвоившемуся числу столбцов напряжений и токов, подаваемых с раз­ных сторон индикаторно­го поля (рис. 5.7). Боль­шие значения K_м легко получить, создавая экран из субблоков, например, на основе ГИП постоянного тока ИГПП-32×32.

Использование ЭО с внутренней памятью в двухкоординатной матричной системе адресации (например, в случае индикаторных тиратронов или ячеек ГИП пере­менного тока) дает возможность для значительного уменьше­ния скважности. Поэтому, благодаря «памяти», после возбуждения ЭО остается включенным в течение всего интервала времени T_обндо записи новой информации. Для этого случая скважность в (5.2) определяется из следующего выражения:

q = T_обн/( T_обн - t_в). (5.19)

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. При двухкоор­динатной матричной адресации для изменения напряжения ис­пользуется изменение потенциалов обоих входов. Однако достаточно сравнить (4.19) и (4.25), чтобы понять, что возбуждение ЭО в обоих случаях определяется только одним параметром − напряжением на электродах. Соответственно 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. Число управляющих входов в многоуровневых системах может быть и больше двух, например индикаторные тиратронные мат­рицы имеют до пяти независимых управляющих входов.

Системы с многоуровневой адресацией позволяют использо­вать уже не двухкоординатную, а многокоординатную адресацию. В общем случае многоуровневой адресации выражение (5.5) приобретает вид

N_у = N_в = N_в.эо [ ], (5.20)

где N_в.эо − число управляющих входов одного ЭО. Из зависимостей N_у = N_в = = f(N_эо), определенныхдля различных значений N_в.эо, следует, что увеличение числа N_в.эоэффективно с точки зре­ния уменьшения N_у, N_втолько начиная с определенного числа N_эо. Заметим, что формула (5.20) сохраняет смысл и при N_в.эо= 1, что соответствует однокоординатной адресации.

Дальнейшим развитием систем многоуровневой адресации являются системы адресации с самосканированием, отличающиеся тем, что управляющее воздей­ствие по одному из входов создается за счет внутренних свойств индикатора. Наиболее часто для этой цели используется зарядовая связь между выбираемым и соседним ЭО, который предварительно возбуждается. Примером такого прибора является ГИП с самосканированием. Логический эквивалент ГИП с самосканированием изображен на рис. 5.8.

Каждый ЭО можно рассматривать как трехступенчатую логическую схему 2ИЛИ−2И−2И. Сигнал на выходе каскада ИЛИ появляется тогда, когда есть выходной сигнал на входе элемента ИЛИ одного из соседних ЭО (в ГИП с самосканированием это соответствует перемещению разряда сканирования в соседний ЭО). Сигнал на выходе элемента ИЛИ возникает, если, при выполнении предыдущего условия, подается фазовый импульс. Сигнал на выходе каскада &2 появляется при выполнении еще одного условия − при наличии информационного импульса (в ГИП с самосканированием это соответствует подаче импульса на индикаторный анод). Под управлением фазовых импульсов обеспечивается перемещение подготовительного состояния от ЭО₁ (при условии, что в момент времени t = 0 был подготовлен ЭО₀) к ЭО₄. Каждое перемещение происходит за один такт. Чтобы произошло высвечивание подготовлен­ного ЭО в данном такте, надо также подать сигнал на информационный вход (ИНФ). Для приве­денной на рис. 5.8 последовательности сигналов высвечиваются ЭО₂ и ЭО₃. Организация самосканирования возможна с помощью любой системы m-фазных импульсов при m ≥ З.

Преимуществом системы адресации с самосканированием по сравнению с двухкоординатной матричной адресацией является уменьшение числа выводов индикатора и каналов управления. Последнее достигается с помощью встроенной в индикатор системы развертки. В то же время не следует забывать, что конструкции индикаторов с самосканированием значительно сложнее, чем обыч­ных матричных индикаторов.

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.

При широтно-импульсной модуляции меня­ется только длительность импульса t_ипри неизменной его амплитуде. При этом необходимо, чтобы длительность t_и,соответствующая ми­нимальной яркости, была значительно больше времен τ_рк, τ_р.лк индикатора, что ограничива­ет диапазон модуляции.

При амплитудно-импульсноймодуляции меняется только ам­плитуда, а длительность светового импульса остается постоянной. Диапазон регулирования здесь ограничивается на­сыщением электрооптической характеристики.

Наиболее широкий диапазон изменения яркости получают с помощью комбинирован­ной амплитудно-широтно-импульсной модуляции.

Значительно сложнее создавать полутона в индикаторе с внут­ренней памятью. В простейшем случае каждый элемент отобра­жения составляется из субэлементов, интенсивности излучения ко­торых отличаются в определенное число раз. На рис. 5.9 для интенсивностей излучения с весовыми коэффициентами 1:2:4:8 иллюстрируется получение 16 уровней яркости с помощью четырех ячеек. Однако, когда субъячейки находятся в одной плоскости, снижается разрешающая способность индикатора, при расположении в раз­ных плоскостях (друг за другом) конструкция усложняется.

Для получения полутонов в индикаторе с памятью также часто использу­ется метод разделения кадра на поля с различными двоично-взвешенны­ми длительностями. В конце каждого поля на все ЭО обязательно подается стирающий импульс U_ст. При необходимости включения одного ЭО на него в начале поля подается записываю­щий импульс U_зап. В результате интегрируемая глазом яркость L_{υ каж} оказывается пропорциональной сумме весов излучения полей.

Использование взвешенных полей не дает уменьшения разре­шающей способности, однако накладывает более жесткие, чем обычно, временные ограничения на значение времени выборки t_в.Действительно, так как обращение к ЭО должно происходить в каждом поле кадра, то (5.2) трансформируется в виде

, (5.21)

где М_пл − число полей. Например, для пятисотстрочного индика­тора при М_пл = 6 и f_к = 50 Гц формула (5.21) дает t_в − 6,6 мкс, в то время как по (5.2) t_в = 40 мкс.

Не менее существенным недостатком использования взвешен­ных полей является необходимость сохранять во внешнем ЗУ сиг­нал уровня яркости для всего индикаторного поля в течение кадра. При воспроизведении цветного телевизионного изображения это означает необходимый объем ЗУ в несколько мегабитов.