книги / Основные узлы цифровых измерительных устройств

Недостатки: требуется генератор для питания индикатора, большая потребляе­ мая мощность, малая яркость свечения.

В ЦИ на светоизлучающих диодах свечение возникает в р-n переходе из фос­ фида галлия или карбида кремния при пропускании по нему тока в прямом направ­ лении. Выпускаются однознаковые сегментные (АЛ304А) и мозаичные (АЛС357) индикаторы и многоразрядные панели (АЛС311А). Цвет индикатора - красный, жел­ тый, зеленый.

Достоинства: низкое напряжение питания (2-3 В), высокая яркость. Недостатки: большая потребляемая мощность, высокая стоимость. Катодолюминисцентный ЦИ, или вакуумные люминисцентные индикаторы,

представляет собой электровакуумную лампу, состоящую из прямонакального като­ да, управляющей сетки и анодов-сегментов, покрытых люминофором. Все электро­ ды находятся в стеклянном баллоне (ИВ-ЗА). Выпускаются также многоразрядные ЦИ, в которых одинаковые сегменты разрядов соединены и каждый разряд имеет свою сетку (ИВ-28Б). Такие индикаторы работают в динамическом режиме.

Преимущество: большая яркость при относительно низком питающем напря­ жении, простота организации многоразрядных индикаторов.

Недостатки: большая потребляемая мощность.

Различные варианты управления вакуумными люминесцентными индикато­ рами (ВЛИ), а также справочная информация по ним приведены в [20, с. 15-49]. Индикаторы, представляющие интерес для применения в ЦИУ для отображения цифро-буквенной информации, приведены в табл. 7.2.

Таблица 7.2

суммарный, мА

Основные параметры многоразрядных ВЛИ приведены в табл. 7.3.

Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) основаны на изменении оптических свойств жидких кристаллов под действием электрического поля. Выпускаются ЖКИ двух типов: с изменением показателя преломления и с изменением коэффициента поляризации жидких кристаллов. ЖКИ сострят из слоя жидких кристаллов между двумя электродами и зеркального слоя и работают в отраженном свете. Под дейст­ вием поля слой ЖК пропускает или не пропускает свет к зеркалу. Знаки синтезиру­ ются черными сегментами на светлом фоне.

Преимущество: малое управляющее напряжение (1-1,5 В), очень малая потреб­ ляемая мощность.

Недостатки: инерционность, ограниченный диапазон рабочих температур, низ­ кая контрастность.

Долговечность ЖКИ, работающих на постоянном токе, примерно на порядок ниже, чем при использовании переменного напряжения. Обычно на электроды пе­ редней и задней пластин подаются импульсы прямоугольной формы одинаковой полярности, но сдвинутые по фазе так, что управляющее напряжение представляет собой биполярный сигнал, не имеющий постоянной составляющей. ЖКИ инерцион­ ны: время включения достигает 10-20 мс, а время выключения на порядок больше. Обычно возбуждают ЖКИ двумя способами: частотным (рис. 7.4) и фазовым (рис. 7.5).

Рис. 7.4. Частотный способ возбуждения ЖКИ

К коллектору транзисторного ключа приложено постоянное напряжение, рав­ ное удвоенной амплитуде переменного напряжения возбуждения ЖКИ. На сегмент индикатора подаются прямоугольные импульсы fB036, а для ускорения гашения - им­ пульсы frauj. На общий электрод ЖКИ подаётся постоянное напряжение U/2 для компенсации постоянной составляющей возбуждающего сигнала.

Фазовый способ (рис. 7.5) позволяет снизить напряжение питания, но нельзя уменьшить время включения ЖКИ (частота вывода информации примерно 5-7 Гц). В зависимости от уровня управляющего сигнала, на сегмент ЖКИ с выхода формиро­ вателя подаются напряжения в противофазе, и сегмент возбуждается. Когда выход­ ные сигналы транзисторов, поступающие на сегмент, находятся в фазе, он не возбу­ ждается. При высоких частотах смены информации (динамической информации) целесообразно использовать частотный метод управления.

Управление ЖКИ в статическом режиме производится обычным способом. Ди­ намическое управление производится двумя способами.

В способе с последовательной выборкой знакоместа (рис. 7.6) распределитель знакомест РЗМ последовательно через формирователь ФрФп возбуждает знакомест десятичных разрядов 3]-3„, на которые синхронно с помощью коммутатора с реги­ стра памяти подаётся информация.

Рис. 7.6. Динамическое управление ЖКИ по способу с последовательной выборкой знакоместа

Такт распределителя Тр = птр, где тр - время возбуждения одного разряда, а п - число разрядов. Частота распределителя fp = 1/( птр) должна быть выше или равной некоторой критической частоте fjq,, при которой мерцание разрядов незаметно:

fP= n £ф [20].

В способе с последовательной выборкой цифры дешифратор цифры ДШЦ по­ следовательно и синхронно с генератором фазоимпульсных констант ГФК синтези­ рует цифры от 0 до 9 параллельно на всех знакоместах 3i-3n (рис. 7.7).

Информация о фазоимпульсном десятичном коде подаётся через формировате­ ли Ф)-Фп на общий электрод знакомест. Цифра высвечивается в момент совпадения входной информацией синтезируемой цифрой. Способ не имеет ограничений по разрядности, но работает при постоянной скважности 10 (цифры от 0 до 9), что не­ удобно при использовании ЖКИ с малым контрастом.

Десятичный фазоимпульсный код

Рис. 7.7.ДинамическоеуправлениеЖКИ поспособу с последовательнойвыборкойцифры

Примеры ЖКИ приведены в табл. 7.4 [20].

Вакуумные накальные ЦИ состоят из нескольких вольфрамовых накальных ни­

тей, расположенных в видесегментовзнакавнутри вакуумногостеклянногобаллона.

Преимущество: самая высокая среди ЦИ других видов яркость знака (хорошо виден при прямом солнечном свете), широкий спектр излучения, низкое напряжение

(2,5-6 В).

Недостатки: малое внутреннее сопротивление, значительное выделение тепла.

7.2. Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы Полупроводниковые знакосинтезирующие индикаторы (ППЗСИ) состоят из по­

лупроводниковых излучательных элементов, предназначены для представления ин­ формации в виде знаков и организованы в один или несколько разрядов. Это низко­ вольтные приборы, удобно совмещаемые с источниками питания и уровнями токов ИС, миниатюрные, обладающие малым временем переключения (менее 50 нс) [20, с. 85-108]. Многоэлементные полупроводниковые индикаторы выпускаются как знаковые, модули шкалы, модули экрана. Знаковые индикаторы делятся на типы по числу элементов: 1 - сегментный; 2 - девятисегментный; 3 - 35-сегментный мат­ ричный; 4 - пятисегментный.

ППЗСИ имеют очень высокую долговечность (15-30)-103 часов. Справочные

В настоящее время имеется широкая номенклатура ИС, управляющих знако­ синтезирующими индикаторами [20, с. 108-128]. В качестве типофункционапов можно привести нижеследующие:

К155ИД1 - высоковольтный дешифратор для газоразрядных индикаторов; К514ИД1 - дешифратор для семисегментного полупроводникового индикатора

с разъединёнными анодами; К514ИД2 - дешифратор для семисегментного полупроводникового индикатора

с разъединёнными катодами; К161ПР1, ПР2, ПРЗ - преобразователи кода 8-4-2-1 (2-4-2-1) в код семисег­

ментных индикаторов.

Более широкую информацию можно найти в [21].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Никонов А.В. Методические аспекты построения цифровых измерительных устройств: Учеб, пособие.- Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001.- 52 с.

2.Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, бло­ ки, 50-омная техника.- М.: Мир, 1990.- 256 с.

3, Гутников В.С. Интегральная электроника в измерительных устройствах.- Л.: Энергоатомиздат, 1988.- 304 с.

4.Расчёт элементов цифровых устройств/ Под ред. Л. Н. Преснухина.- М.: Энергоатомиздат, 1982.- 384 с.

5.Речицкий В.И. Радиокомпоненты на ПАВ.- М.: Радио и связь, 1984.- 210 с.

6.Кончаловский В.Ю. Цифровые измерительные устройства.- М.: Энергоатом­ издат, 1985.- 304 с.

7.Забродин Ю.С. Промышленная электроника.- М.: Высш. шк., 1982.- 496 с.

8.Алексенко А.Г., Коломбет Е.А., Стародуб Г.И. Применение прецизионных аналоговых микросхем- М.: Радио и связь, 1985.- 256 с.

9.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники - 5-е изд.- М.: Мир, 1998.- 704 с.

10.Баистор кремниевый КЖ102А, КЖ102Б/ А.Ф. Бобровников, Е.И. Гантман,

Е.З. Мазель и дрЛ Электронная промышленность.- 1990.- № 3.- С. 103.

11.Кауфман М., Сидман А.Г. Практическое руководство по расчётам схем в электронике/ Под ред. Ф.Н. Покровского.- М.: Энергоатомиздат, 1993.- Т. 2 - 288 с.

12.Ред Э.Т. Схемотехника радиоприёмников: Практическое пособие,- М.: Мир, 1989.-152 с.

13.Орнатский П.П. Автоматические измерения и приборы.- Киев: Вища школа, 1986.- 560 с.

14.Цапенко М.П. Измерительные информационные системы.- М.: Энергоатом­ издат, 1985.- 439 с.

15.Коломбет Е.А. Микроэлектронные средства обработки аналоговых сигна­ лов.- М.: Радио и связь, 1991.- 376 с.

16.Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы/ Под ред. С.В. Якубов­ ского.- М.: Радио и связь, 1985.- 432 с.

17.Кпикушин Ю.Н., Кривой Г.С., Ярошевский М.Б. Расчёт измерительных це­ пей на операционных усилителях: Учеб, пособие.- Омск: Изд. ОмПИ, 1981.- 79 с.

18.Будинский Я. Логические цепи в цифровой технике/ Под ред. Б.А. Калабе­ кова,- М.: Связь, 1977.- 392 с.

19.Проектирование микроэлектронных цифровых устройств/ О.А. Пятлин, П.И. Овсищер, И.М. Лазер и др.- М.: Радио и связь, 1988 - 224 с.

20.Пароль Н.В., Кайдалов С.А. Знакосинтезирующие индикаторы и их приме­ нение.- М.: Радио и связь, 1988.- 128 с.

21.Иванов В.И. Аксёнов А.И. Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектрон­ ные приборы.- М.: Энергоатомиздат, 1989,- 448 с.