NL7809081A - Matrix-stuurschakeling voor een oscilloscoopweergeef- scherm met een vloeibaar kristal. - Google Patents

Description

.Μ ' Κ * PHNL_.22.3Q________________._________________ N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Matrix-stuurschakeling voor een oscilloscoopweergeefscherm met een vloeibaar kristal

De uitvinding heeft betrekking op een matrix-stuurschakeling voor een oscilloscoopweergeefscherm met een vloeibaar kristal van het root-mean-square type, welk weergeefscherm aan een zijde is voorzien van een aantal 5 lijnvormige eerste bekrachtigingselectroden en aan de andere zijde van een aantal lijnvormige tweede bekrachtigings-electroden welke de eerste bekrachtigingselectroden kruisen en waarbij een gedeelte van het vloeibaar kristal gelegen tussen twee kruisende electroden een weergeefelement vormt, 10 welke matrix-stuurschakeling is voorzien van een rij-selectie-schakeling voor het achtereenvolgens en herhaaldelijk bekrachtigen van de eerste bekrachtigingselectroden en van een kolom-bekrachtigingsschakeling.

Matrix-stuurschakelingen van deze soort worden 15 veelal toegepast voor het weergeven van lijnvormige figuren op een weergeefscherm waarbij grote aantallen rijen en kolommen worden vereist voor het bereiken van een voldoende oplossend vermogen, bijvoorbeeld elk meer dan honderd.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een oscil-20 loscoop voorzien van een matrix-stuurschakeling volgens de uitvinding.

Een matrix-stuurschakeling van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit het artikel van Alt en Pleshko, IEEE Transactions on Electron Devices, EP-21, 1^7 (19^7)· 25 Hierbij kunnen alle met kruispunten van rijen en kolommen corresponderende weergeefelementen onafhankelijk worden aangestuurd, zonder dat voor elk weergeefelement een afzonderlijke stuurschakeling is vereist. In het aangehaalde artikel wordt aangetoond, dat het bereikbare kontrast snel 7809081 - 2 - EHN.923.CL~_______________________________________________________ afneemt indien het aantal in tijd-multiplex aan te sturen lijnen groot wordt, hetgeen blijkt uit de formule voor de verhouding van de root-mean-square (RMS) waarden van de spanningen op de elementen in de AAN- respektievelijk UIT-5 toestand:

A

Vaan _ n+1 V n-1 uit waarin n het aantal aangestuurde lijnen is. Door deze kon-trastafname is het zonder speciale maatregelen niet mogelijk meer dan ongeveer vijf lijnen aan te sturen, waarbij 10 de verhouding van de RMS-waarden ongeveer 1,6 bedraagt.

Weliswaar is het mogelijk door gebruik te maken van een twee-frequentie-sturing dit aantal op te voeren tot 100 of meer, doch dan treden een aantal andere nadelen op, zoals de noodzaak tot het toepassen van goed gestabiliseerde voe-15 dingsspanningen en omgevingstemperatuur, terwijl bovendien een verhoogd energiegebruik optreedt.

De uitvinding beoogt een matrix-stuurschakeling te verschaffen voor een weergeefscherm met een groot aantal weergeefelementen voor het weergeven van oscilloscoop-20 beelden zoals lijnvormige figuren met een voldoende oplossend vermogen en kontrast, zonder dat kostbare maatregelen worden vereist.

Een matrix-stuurschakeling van de in de aanhef genoemde soort heeft volgens de uitvinding daartoe tot ken-25 merk, dat de kolom-bekrachtigingsschakeling voor het weergeven van een beeldpunt door middel van een weergeefelement een aantal kolom-bekrachtigingspulsen toevoert aan de met dit weergeefelement corresponderende tweede bekrachtigings-electrode, steeds gelijktijdig of nagenoeg gelijktijdig met 30 door de rij-selectieschakeling aan de met dit weergeefelement corresponderende eerste bekrachtigingselectrode toegevoerde rij-selectiepulsen.

In vele gevallen zullen de kolom-bekrachtigingspulsen en de rij-selectiepulsen dezelfde polariteit hebben 78 0 9 0 8 1 - 3 - PHN 9230^____________ waardoor de spanning over een AAN-geschakeld weergeefelement nul is of althans veel lager dan de effectieve spanning over een UIT-geschakeld element. Afhankelijk van de weergave met een vloeibaar kristal met gekruiste of evenwijdige licht- : 5 polarisatoren, in reflectie of in transmissie, met lichte ; beeldpunten op een donkere achtergrond of andersom en van i het toegepaste kristaltype kan het wenselijk zijn, dat V ^ V , waarbij met V de effectieve (root-mean-square) waarde van een spanning is aangegeven.

10 Een gunstige uitvoeringsvorm van een matrix-stuur-; schakeling volgens de uitvinding heeft daartoe tot kenmerk, dat de kolom-bekrachtigingspulsen en de rij-selectiepulsen dezelfde amplitude en tegengestelde polariteit hebben.

Voor het weergeven van tijd-afhankelijke verschijn-15 selen op een oscilloscoopweergeefscherm zal de tijdschaal in het algemeen niet overeenkomen met de voor de weergave gewenste tijdvolgorde van aansturen.

Een verdere uitvoeringsvorm heeft daartoe tot kenmerk, dat de stuurschakeling een buffergeheugen voor het 20 opslaan van de weer te geven informatie bevat, waarvan adresingangen zijn gekoppeld met uitgangen van de rij-selectie-schakeling voor het synchroon met de rij-selectie uitlezen van de informatie en waarvan leesuitgangen zijn gekoppeld met de kolombekrachtigingsschakeling voor het opwekken van 25 kolom-bekrachtigingspulsen.

Veelal is een zogenaamde twee- of meer-kanaals oscilloscoop gewenst. Een andere gunstige uitvoeringsvorm heeft daartoe tot kenmerk, dat het buffergeheugen ten minste twee geheugenplaatsen per kolom bevat voor het gelijktijdig 30 weergeven van ten minste twee verschijnselen op het oscilloscoopweergeef scherm.

Een aantal bijzondere uitvoeringsvormen volgens de conclusies 3 tot en met 11 zal bij de figuurbeschrijving in detail worden besproken.

33 De verschillende uitvoeringsvormen hebben met elkaar gjemeen, dat gebruik wordt gemaakt van het feit, dat bij de 78 0 9 0 8 1 - b - PHN 9230______ weergave van lijnvormige beelden slechts een gering aantal! weergeef elementen per kolom wordt AAN-gestuurd, waarbij he|t beeld lijn voor lijn ("verticaal") in plaats van kolom voor kolom ("horizontaal") wordt afgetast. In een display met j 5 n lijnen L en k kolommen K corresponderen de lijnen met bijvoorbeeld de amplitude van een weer te geven signaal en de kolommen met een bij dit signaal behorende tijdschaal. | De lijnen worden achtereenvolgens afgetast in een periode T met pulsen ter lengte T/n en met spanning V. Als bepaalde 10 . weergeefelementen bijvoorbeeld op de kruispunten van lijnen i met-kolommen j en k, in de AAN-toestand moeten worden gebracht, wordt, gelijktijdig met de puls op lijn i, een puls aan de kolommen j en k toegevoerd met dezelfde tijdsduur en of een spanning V of een spanning -V.

15 Gedurende een periodeduur T krijgen de UIT-elementen tweemaal een puls met amplitude V en de AAN-elementen in het eerste geval een spanning 0 en in het tweede geval eenmaal een puls met een spanning 2 V .

In het eerste geval is het gemiddelde kwadraat van1 20 de spanningen ~Ψ = 0 en Ψ~~ = - . V2 , aan uit n ’ zodat de AAN-spanning en de UIT-spanning van het toe te passen electro-optische effect een willekeurige verhouding mogen hebben en V zodanig wordt gekozen dat de UIT-spanning 25 lager is dan V, V2aT.

In het tweede geval wordt "V2 = - (2V )2 = - . V2 en V* = - . V2 .

aan η n uit n Λ

Nu wordt jAa~— = w en het toe te passen electro-optische uit effect moet dus dezelfde of een kleinere aan/uit spannings-30 verhouding hebben om bruikbaar te zijn. Dit is ander meer bij getwist nematische kristallen het geval.

Wanneer p elementen van een kolom aangestuurd 7 8 0 9 0 ?* —- -------------- --------------- ’ * * - 5 ~ PHMLSL230_:_______ moeten worden voor het weergeven van bijvoorbeeld twee lijnvormige beelden of een Lissajoux figuur, dan krijgen de AAN en UIT elementen alle p-1 pulsen met spanning ïVI extra.

In het eerste geval wordt nu 5 -ψ- = 0 + (p-1)' . V2= p-1 .V2 aan η n -^2-; = 2 + (p-1) . V2 = p+1 . V2 uit η n

Er van uitgaande dat een verhouding van ongeveer 1:1,6 een voldoende kontrast oplevert, zie het aangehaalde 10 artikel, zijn waarden van p = 1, 2 of 3 nog bruikbaar zonder verdere speciale maatregelen.

In het tweede geval krijgen we op analoge wijze: -y2 = P+3 . V2 en -pi- = P+1 . V2 aan n uit n met:

Vuit V P+1 15 zodat met p=2 een verhouding van ongeveer 1:1,3 wordt bereikt, hetgeen nog juist bruikbaar is.

De uitvinding wordt thans nader toegelicht aan de hand van de tekenirig.

In de tekening toont: 20 Fig. 1 een vereenvoudigde schets van een weergeef- scherm;

Fig. 2 een matrix-beeld van de inhoud van een eenvoudig buffergeheugen;

Fig. 3 een vereenvoudigd blokschema van een matrix-25 stuurschakeling met een schuifregister-buffergeheugen;

Fig. k een tijddiagram behorende bij een schakeling volgens fig. 3;

Fig. 5 een vereenvoudigd blokschema van een matrix-stuurschakeling met kolom-tellerschakelingen als buffer- 7 8 0 9 0 ? " - 6 - PHN 9230_________ , t ! geheugen; en i ι

Fig. 6 een tijddiagram behorende bij een schakeling

volgens fig. 5· I

In figuur 1 is een weergeef scherm 1 schematisch gej- 5 toond met 1 lijnen Lq tot en met L^_1 als (horizon*3·10) ! eerste bekrachtigingselectroden 2 en k kolommen K tot en i ° : met ^ als (verticale) tweede bekrachtigingselectroden %

De kruispunten k stellen weergeefelementen i, j voor, waarbij de elementen 5» 6, 7 en 8 omcirkeld zijn om ; 10 aan te geven dat bijvoorbeeld deze elementen in een AAN-toestand dienen te worden gebracht voor het benaderd weergeven van een kromme 9·

Door een niet-getekende rij-selectieschakeling woriden de eerste bekrachtigingselectroden L een voor een in cyclische 15 volgorde bekrachtigd, terwijl een eveneens niet getekende kolom-bekrachtigingsschakeling de kolommen 10, 11 bekrachtigt tegelijkertijd met de bekrachtiging van rij 12, en de' kolommen 13» 1^ tegelijkertijd met rij 15·

Fig. 2 toont een eenvoudig buffergeheugen 21 met 20 . eenzelfde matrix-structuur als het weergeefscherm met k adresseringsingangen 22, Aq tot en met A^ en 1 bitlijnen 23, Vq tot en met in welk geheugen op elke willekeurige bitplaats Zk een "1" kan worden geschreven door tegelijkertijd de bij deze bitplaats behorende adresingang en bitlijn te 25 bekrachtigen. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door een weer te geven verschijnsel periodiek af te tasten en de daarbij gevonden amplitudes met een analoog-digitaal-omzetting naar 1 uitgangen zodanig te coderen, dat de bekrachtiging van een hoger genummerde uitgang correspondeert met een hogere ampli-30 tude en die van een lager genummerde uitgang met een lagere amplitude. Tegelijkertijd met het nemen van het eerste monster wordt de adresingang Aq bekrachtigd, met het tweede A^, enz.. Op deze wijze ontstaat op de bitplaatsen 25» 26, 27 en 28 in dit voorbeeld een "1", de overige bitplaatsen zijn een 35 "0".

Voor het weergeven van een patroon op het weergeef- 7809081 --------------------------------- -7 - • Ί» PHN 9230_______ scherm worden de bitlijnen V tot en met V, „ achtereen- ' volgens bekrachtigd, tegelijkertijd met de bekrachtiging van de respektievelijke rijen Lq tot en met waarbij op de uitleeslijnen 0 tot en met 0 een "1"-spanning verschijnt 5 voor elke "1"-bitplaats van een bitlijn. Door de uitgangen

0. te koppelen met de corresponderende kolommen K. ontstaat J J

dan het gewenste beeld op het weergeefscherm.

Voor het in de inleiding van de beschrijving genoemde

Λ A

tweede geval met Vaan^ ^uit ^an ciesSewens’*: een type buffer-10 geheugen worden gekozen met uitleeslijnen 0' tot en met 0' O JC™ 1 waarop een ”0”-spanning verschijnt voor elke "1"-bitplaats van een bitlijn. Vanzelfsprekend is het ook mogelijk het buffergeheugen met een "0" in te schrijven voor elk gewenst beeldpunt en alle overige plaatsen met een "1".

15 Alvorens een nieuwe monsterneming wordt uitgevoerd wordt het gehele buffergeheugen gecleared, dat wil zeggen alle bitplaatsen op "UIT" gezet.

De uitleesperiode zal in het algemeen een andere duur hebben dan de periode van monsters nemen.

20 De voor dit eenvoudige voorbeeld benodigde besturings- logica kan door een deskundige gemakkelijk worden ontworpen.

De feitelijke uitvoering zal daarbij een keuze zijn uit een veelheid van mogelijke variaties. Deze mogelijkheden hebben echter alle gemeen dat een groot aantal poortschakelingen 25 wordt vereist en vooral ook een groot aantal verbindingen aan het buffergeheugen.

Bij voorkeur zal echter gebruik worden gemaakt van een andere type buffergeheugen met aanmerkelijk minder adresingangen, schrijfingangen of leesuitgangen. Hiervan worden 30 vervolgens een tweetal voorbeelden uitgewerkt. De details van deze uitwerkingen zijn niet kenmerkend voor de uitvinding, wel echter de algemene structuur. Ook hier geldt weer, dat voor de uitwerking van de details uit een groot aantal op zichzelf bekende variaties kan worden gekozen.

35 Fig. 3 toont een matrix-stuurinrichting met een rij- selectieschakeling 30, een buffergeheugen 50 en een kolom- 7809081 - -- -8 - PHN 9230_________ bekrachtigingsschakeling 70.

In het voorbeeld is 1 = k = 8 gekozen in verband met de overzichtelijkheid, doch in het algemeen zullen voor; i 1 en k veel grotere waarden worden toegepast, vaak gelijk j 5 aan of bijna gelijk aan hogere machten van 2, zoals 1 = 127! en k = 256 of soortgelijk. De als voorbeeld getoonde scha- j kelingen worden dan op overeenkomstige wijze uitgebreid.

Het geheel wordt aangestuurd met een centraal klok-signaal CK aan de geleider 90, afkomstig via een keuzescha- i 10 kelaar 92 van een vaste klokoscillator 9k (CLK) of een sampling-clock- ingang 96 (sc).

Uit CK wordt door frequentiedeling een secundair kloksignaal CA^ afgeleid met behulp van een k-standen teller 98 (Tk) , in dit voorbeeld een 8-standen teller welke met 15 behulp van 3 bit-flipflops ten gevolge van opeenvolgende pulsen CK de standen "0" tot en met "7" (000 tot en met 111) in cyclische volgorde doorloopt. Het kloksignaal CK wordt toegevoerd aan een telleringang 100, het uitgangssignaal verschijnt aan een overdrachtsuitgang 102 (carry-output) van 20 de teller 98. Voor de teller kan een binaire tellerschakeling worden toegepast met een structuur zoals die van een Signetics 3^193 tellerschakeling (zie Philips Data Handbook Logic - TTL 1978> pagina 3^0).

De rij-selectieschakeling bevat in dit voorbeeld 25 een rij-teller 31 (T^) met 1 mogelijke standen, hier dus een 8-standen teller. Voor de teller 31 kan een soortgelijk type worden toegepast als voor T^. De rij-selectieschakeling bevat voorts een 1-bits schuifregister 32, hier weer 8 bits, waarvan uitgangen SLq tot en met SL^ elk zijn gekoppeld met de 30 corresponderende eerste bekrachtigingselectroden tot en met . Een ingang 33 van het schuifregister 32 is verbonden met een overdrachtsuitgang ("carry output" CA^ 3h van de teller 31· De telleringang 35 ("count-up" CU) en de klok-ingang 36 van het schuifregister 32 zijn gezamenlijk verbonden 35 met de uitgang 102 van de k-standen teller 98. De telleruit-gang 3^· is in het algemeen hoog ("1"), zodat aan het einde 78Τ9Τ8Ύ - 9 - * * EHIL_2.2.3Ö__________________, van het kloksignaal aan het eerste bit van het schuifregis-ter 37 een "1” wordt toegevoerd die bij iedere volgende klokpuls doorschuift. Alleen aan het einde van de teller- : stand 111 wordt CA^ = "0" en daarna SL^ = "0" welke waarde! 5 eveneens vervolgens doorschuift.

SL^ = "0” gedurende de tellerstand 000, en dus ontvangt een negatief gaande impuls gedurende die tijd.

SLq = "O" gedurende de tellerstand 001 enz.. In de figuur is aangenomen dat de teller in stand 110 ("6") staat, gedu-10 rende deze tijd is dus SL_ = "0” en alle overige SL. = "1".

Het buffergeheugen 50 bevat n schuifregisters waarbij n volgt uit 2Π^1.

In het gekozen voorbeeld zijn drie schuifregisters 15 voldoende voor 8 lijnen, elk schuifregister is 8 bits lang.

In steeds drie corresponderende bits,van elk der drie schuifregisters één, is de amplitude gevonden bij een monsterneming in digitale vorm aanwezig, zodat in totaal 8 amplitudes zijn opgeslagen. Zo stelt in de getekende toestand 20 de inhoud van de elementen 51» 52, 53 met het binaire getal 5 de amplitude voor van het monster M , evenzo worden de

O

monsters M (q = 1 ... 7) gevonden in de bits aangegeven Q

met S Λ tot en met S

q,0 q,2

Een uitgang 5^ van een schuifregister wordt via een 25 schakelaar 55 teruggevoerd naar de ingang 56 van dat schuifregister. Alle schuifregisters van het buffergeheugen schuiven hun inhoud door op commando van het kloksignaal aan de klok-ingang 57 van het buffergeheugen. Om der wille van de overzichten jkheid is het kloksignaal alleen getekend voor het 30 schuifregisterbit 58 (S^q), doch bestuurt in werkelijkheid alle bits gelijktijdig, zodat alle monsterwaarden van links naar rechts gaande circuleren.

Doordat de teller 98 een 8-standen teller is, circuleert de gehele inhoud precies éénmaal gedurende elke af-35 zonderlijke tellerstand van de teller 31.

Nieuwe amplitudewaarden kunnen aan de schuifregisters 78 0 9 0 8 1 “ .....

PHN 9230_____ - 10- worden toegevoerd door de schakelaars 55» 59» 60 en 92 om I te zetten. Nu kunnen op achtereenvolgende pulsen van de bemonsteringsklok 96 achtereenvolgende amplituderepresenta-ties van de monsterbufferingsingangen 61, 62 en 63 in de 5 schuifregisters worden overgenomen. De monsterbufferings-ingangen zijn hiertoe bijvoorbeeld gekoppeld met corresponderende uitgangen van een niet getekende analoog-digitaal omvormer. Na een cyclus van in dit geval 8 bemonsteringsklok-pulsen is de digitale waarde van het eerste monster Mq op de 10 bitplaatsen SA . gekomen en van het achtste monster M_ op de bitplaatsen S_ . (i = 0, 1 of 2). Daarna worden de schake-/ > 1 laars teruggezet totdat een volgende monsterneming plaatsvindt .

De uitgangen 64, 65, 66 van de meest linkse bits van 15 de drie schuifregisters, S^2 respektievelijk en vormen de leesuitgangen van het buffergeheugen.

De uitgangen 64, 65 en 66 van het buffergeheugen zijn verbonden met overeenkomstige eerste ingangen 80, 81 respektievelijk 82 van een vergelijkschakeling 83 waarvan 20 tweede ingangen 84, 85 en 86 zijn verbonden met overeenkomstige uitgangen 87, 88 respektievelijk 89 van de rij-teller 31· Een vergelijkingsuitgang 90 van de vergelijkschakeling 83 is verbonden met een signaalingang 91 van de kolom-bekrachtigingsschakeling 70.

25 Eén volledige 8-stemden slag van de buffergeheugen- schuifregisters duurt even lang als 8 klokpulsperioden van het kloksignaal CK aan de geleider 90 en dus even lang als één tellerstand van de rij-teller 31. Alle 8 monsters die in digitale vorm in het buffergeheugen zijn opgeslagen, komen 30 achtereenvolgens op de elementen S^Q, en S^2 met de uitgangen 66, 65 respektievelijk 64.

Zodra het hiermee weergegeven getal gelijk is aan de stand van de rij-teller 31 (in dit geval de stand "6")» verschijnt aan de vergelijkingsuitgang 90 van de vergelijk-35 schakeling een "1". In het getekende geval gebeurt dit na de tweede respektievelijk vierde klokpuls van de volledige 7809081 PHN 9230_______________________________________________________________ _............................................................

* · - 1 1 -

De kolom-bekrachtigingsschakeling is gevormd met een kolom-schuifregister 71 (SK tot en met SIO) en een o o aantal kolom-buffer-flipflops Ί2 (K tot en met K_).

o 7

De ingang 92 van de kolom-bekrachtigingsschakeling 5 70 is tevens de signaalingang van het kolom-schuifregister 71 aan het bit SK^.

Aan het begin van de slag is de vergelijkingsuitgang 90 een "0” zodat op de eerste van de acht klokpulsen van de slag een "O" wordt gezet in SKg. Op de tweede klokpuls wordt 10 eveneens een ”0" toegevoerd, zodat SK^ = SK^ = ”0", tegelijkertijd verschijnt nu een "6" aan de ingangen 80, 81 en 82 van de vergelijkingsschakeling 83, zodat op de derde klokpuls een ”1" wordt toegevoerd aan SK_ en SK^ = SK_ = "0".

7 o 5

Na de achtste klokpuls is de getekende stand van het kolom-15 schuifregister 71 bereikt, de met het tweede monster overeenkomende ”1" is in het bit SK^ geschreven, de met het vierde monster overeenkomende "1" in SK^ en de overige bits SK zijn "0" evenals de uitgang 90 van de vergelijkingsschakeling.

Deze "O" en "1" waarden worden op de achtste klok-20 puls welke samenvalt met de overdrachtspuls CA^. van de teller 98 aan zijn uitgang 102 overgenomen in de corresponderende kolom-buffer-flipflops 72. De kolombekrachtigingsschakeling toont deze flipflops nog met de inhoud 1000 0000 van de vorige slag, juist voor de overname naar 0101 0000. Deze overname 25 wordt voltooid aan het einde van de stand "6" van de Tijteller 31· Op de eerstvolgende klokpuls komt de rij-teller in de stand "7", in het rij-schuifregister wordt SL^ een "0", zodat gedurende de eerstvolgende slag de rij en de kolommen K.j en gelijktijdig zijn bekrachtigd voor het AAN-30 schakelen van de weergeefelementen 100 respektievelijk 101, elk de amplitude n6n voorstellend. In achtereenvolgende slagen van het buffergeheugen worden op deze wijze alle amplitude-waarden in opklimmende waarde achtereenvolgens weergegeven. Desgewenst kunnen in het weergeefscherm links en rechts 35 worden verwisseld.

Fig. k verduidelijkt de gang van zaken tijdens het weergeven met een tijddiagram van een aantal signalen, 78 0 90 8 1 - 12- PHN 9230_:____ waarbij de aanduiding van deze signalen aan de linkerzijde van de figuur overeenkomt met de signaalaanduidingen in Fig. 3· ! i

Met de pijl 102 is het tijdstip aangegeven, dat 5 correspondeert met de in Fig. 3 getekende bit-toestand.

Voor de schuifregisters kunnen een of meer stuks van het type Signetics 8273 worden toegepast, een 10-bits schuifregister, dan wel een grotere geïntegreerde schakeling met soortgelijke opbouw (zie het bovengenoemde Handbook, 10 pagina 373)· Vele andere typen kunnen echter evenzeer worden toegepast met zo nodig aanpassingen welke binnen het bereik van de deskundige op het vakgebied liggen.

In het algemeen zal het buffergeheugen worden gevuld door de uitgang van een geschikte analoog-digitaalomvormer 15 in de tijd te bemonsteren, waarbij de amplitude van het weer te geven verschijnsel in klassen wordt ingedeeld door vergelijking tegen een aantal vaste referentieamplitudes. Valt de amplitude onder de laagste referentieamplitude, dan is de uitgangscode van de analoog-digitaalomvormer "0”, ook als 20 de gemeten amplitude meer dan een klassebreedte onder de laagste referentieamplitude valt. Om die reden is de uitgang ”0" enigszins onbepaald, zodat het wenselijk kan zijn de eerste bekrachtigingselectrode Lq hetzij voor visuele waarneming af te schermen, dan wel geheel weg te laten. Dit 25 geldt te meer voor de zogenaamde stapelbare analoog-digitaal-omvormers, waarbij door het stapelen van twee of meer stuks met veel meer referentieamplitudes een groter amplitudebereik kan worden bestreken en/of een groter oplossend vermogen kan worden bereikt. Dergelijke omvormers zullen namelijk bij het 30 overschrijden van de hoogste referentiespanning óók de code "O” afgeven, welke code dan eveneens tot een beeldpunt op de rij L zou leiden.

o

In een volgende uitvoeringsvorm als gegeven in Fig. 5 is bij wijze van voorbeeld een weergeefscherm 1 schematisch 35 aangegeven waarbij de rij Lq is weggelaten. Hier zijn 1-1 rijen 2 getekend, tot en met ^, en k kolommen 3» KQ

78 0 ? · ·: ' ..............~~...........’.................."........................"......

-13- ΗΕΝ_223Ω_____________ tot en met waarbij voor dit voorbeeld aangenomen is, dat k^l is,

Bij de beschrijving van Fig. 5 behoort het tijd-diagram Fig. 6, waarin ditmaal naast de weergeefperiode ook 5 de bemonsteringsperiode is opgenomen.

In de schakeling volgens fig. 5 wordt het buffer-

J

geheugen gevormd door een aantal kolomtellers 110, welk aantal gelijk is aan het aantal kolommen indien per kolom slechts een beeldpunt behoeft te worden weergegeven, KTq 10 tot en met · Tijdens de bemonstering kunnen deze kolom tellers achtereenvolgens worden geladen, bestuurd door een kolomschuifregister 112, 114. Dit kolomschuifregister zelf wordt aangestuurd met een laadkloksignaal LCK afkomstig van een laadklokoscillator 116 in de stand S = "1" van een laad-15 keuzeflipflop 118 via de poortschakelingen 120, 121 en 122.

Een volledige laadslag omvat k pulsen LCK. Aan het einde van de slag, waarin bit = Ί moet het scluifregister niet leegschuiven, waartoe in die stand de poort 121 geblokkeerd wordt met het signaal ^, verkregen met een omkeerschake-20 ling 123 waarvan een ingang 124 is verbonden met een uitgang 125 van het bit

Voor het begin van de laadprocedure staat de flipflop 118 normaal in de stand S = ’O" en dus S' = "1" en kan dan schakelen op een flank van de weergeefklokoscillator 117 25 via de EN-poort 130 en de OF-poort 131 terwijl de EN-poort 120 door S = "0" geblokkeerd is. Indien aan de startpulsingang 133 een startpuls STS’ (laag-gaand) wordt toegevoerd aan de J -ingang 134 van de flipflop 118 zal deze op de eerstvol- 3 gende klokflank in de "1”-stand komen. De Kg-ingang 135 is 30 verbonden met de ^ uitgang 125 en is dus "0". Aangenomen is in dit voorbeeld dat flipflops, schuifregisters en tellers schakelen op een stijgende flank. Indien andere typen worden gekozen zijn corresponderende aanpassingen vanzelfsprekend. Voor de flipflop is onder meer een Signetics 5^109 bruikbaar 35 (zie het eerder aangehaald Handbook, pagina 176), voor schuif-register en tellers zijn ook hier bijvoorbeeld de eerder 78 0 9 0 8ï - 1*Η ΡΗΝ 9230_______! genoemde typen 8273 respektievelijk 5^193 toepasbaar.

Zodra S = ”1" is geworden kan S terug op de laad- ' klok LCK mits Kg = ”1”. Dit treedt dus op zodra X^ ^ = ”1": en op een stijgende LCK flank. Dit treedt op zodra een "1" 5 door het gehele register is geschoven.

De eerste "1" wordt aan het schuifregister toegevoerd vanuit de inleesflipflop 137 waarvan een uitgang 138 (Xl) is verbonden met de ingang 139 van het schuifregister. Deze flipflop is in de "0"-stand gezet met J = "1", K = "1" door-10 . dat het startsignaal STS1 werd gegeven terwijl S = "0” en dus S' = "1” via de EN-poort 140 en de OF-poort 141. Op de eerstvolgende klokpuls CLK wordt deze "1" overgenomen in het eerste bit van het schuifregister, terwijl XI wordt teruggezet daar voor de flipflop 137 nog steeds geldt J = "1", 15 K = ”1". Doordat tegelijkertijd S = "1n komt, wordt vervolgens J = "Ό", K = "1" zodat iedere volgende klokpuls de flipflop in de "0"-stand houdt.

Het schuifregister is tevoren op "O" gezet via een omkeerschakeling 1^2 respektievelijk een NOCH-poort 1^3.

20 Deze nul-stelling is gedurende normaal bedrijf in het alger meen niet nodig, maar is van belang na het eerste inschakelen van de stuurschakeling.

Zodra het schuifregister in de stand X1 2 = "1" is gekomen wordt aan het einde hiervan de flipflop XI ingelezen 25 via de ingang 1^5 van de OF-poort 141. Dit is tijdens de laadprocedure nog ongewenst, daar nu opnieuw een "1n aan Xq dreigt te worden toegevoerd aan het eind van de stand Χ-^_1 = "1", dat wil zeggen op de eerstvolgende klokpuls. Voordien wordt echter aan het begin van de stand X^ 1 = "1" 30 de NAND-poort 147 samen met LCK.S aangestuurd waardoor aan de uitgang l2t8 het signaal PLj^ ^ = "0" ontstaat. Deze uitgang 148 is verbonden met de terugstelingang 1^9 van de flipflop 137 zodat deze meteen na het ontstaan van zijn "1"-stand weer wordt teruggezet. Het schuifregister krijgt dus 35 geen volgende ”1" toegevoerd.

__ Tenslotte wordt ten gevolge van de ingang 150 van 78 0 9 0 8 1 ........... ..... ~...............“ « * - 15- ΕΗΗ_9£3Ω______:..______, de OF-poort 141, J = "1" gedurende de stand X^. 2 = "1" van het schuifregister, zodat aan het einde van deze stand XK = ”1" wordt en deze stand behoudt gedurende X^_ ^ = "1", op de klokpuls aan het eind van = "1” wordt dus wel 5 een nieuwe "1" aan X toegevoerd.

o

Gedurende deze volledige slag van het schuifregister van Xq = "1" tot en met X^^ = ”1", zijn de laadingangen 152, 148, 154, 156 van de kolom-teller-schakelingen 110 achtereenvolgens bekrachtigd via de ingangs-NAND-poorten 147 etc..

i 10 Telkens gedurende de eerste helft van een schuifregisterstand is LCK = "1" en met S = "1" dus ook LCK.S = "1"J LCK.S = "1" en X^ = ”1" geeft dus een halve klokperiode lang PL^ = "O”.

Dit is het laadcommando voor de hier toegepaste tellerscha-kelingen.

15 De laadingangen voor de data zijn vanwege de over zichtelijkheid niet getekend, maar het zal duidelijk zijn, dat de uitgangswaarde van de analoog-digitaal-omvormer ten tijde van X. = ”1” in de tellerschakeling KT. wordt overge-nomen.

20 Deze tellers tellen tijdens de laadprocedure niet, de terugtelingangen CD. (160) zijn ten gevolge van S' = "0”

J

en dus DCK.S1 = "O” geblokkeerd.

Aan het einde van de laadprocedure zijn alle teller-schakelingen KT . dus geladen met de op achtereenvolgende LCK

25 laadklokpulsen gevonden uitgangswaarden van de analoog-digitaal-omvormer. Het zal duidelijk zijn dat gedurende deze bemonsterings- en laadperiode LCK tevens de functie vervult van de oscilloscoop tijdbasis.

Doordat tijdens X^ ^ = "1" de flipflop S wordt terug- 30 gezet in de "0"-stand wordt de laadperiode afgesloten. Het schuifregister schuift op deze laatste positief gaande LCK-flank niet ten gevolge van X^ ^ = "0" waarmede de schuif-registerklok is geblokkeerd voor het gedeelte X^ tot en met X^, doordat CK2 = LCK.S. X^.

35 Het eerste gedeelte schuift echter wel op de eerst volgende flank van DCK zodra S’ = "1", doordat CK^ ^ = 78 0 S'a r -16 - PHN 9230_________ τ LCK.S.X^ ^ + DCK.S’. Xq wordt "l" waardoor via de NOCH- poort 143 het tweede deel van het schuifregister wordt ; teruggesteld waarmede dus X^_ ^ = "0” wordt.

Hiermede is de weergeefperiode begonnen. Gedurende: 5 de weergeefperiode blijft S = "O" en S = ”1" zodat aan het tweede deel van het schuifregister geen klokpulsen worden toegevoerd daar CL2 ^ = LCK.S.X^ ^ = "0".

Het eerste gedeelte X tot en met X, Λ schuift wel· o 1-1 door daar CL2 Q = DCK.S’ (+ LCK.S.X^ waarin de tweede 10 term ”0” is ten gevolge van S = ”0".

Aan het einde van de laadperiode was de XI flipflop 137 in de ”1"-stand gezet, zodat op de eerste stijgende flank van DCK.S’ een "1” in Xq wordt gezet. Op dezelfde flank wordt XI teruggesteld, zodat Xq op de volgende flanken 15 steeds "0" wordt, waarbij de ”1" doorschuift naar X^, X2, en zo voort tot X^ ^ = ”1”. Evenals hiervoor werd aangegeven, wordt aan het einde van de stand X^ 2 = "1" de flipflop 137 via de ingang 145 van de OF-poort 141 met J = "1" in de "1"-stand gebracht. Deze stand blijft nu echter gedurende 20 de stand X^ ^ = "1" bestaan, zodat aan het einde van de stand Xn .. = "1" een "1" wordt rondgeschoven naar X . Deze 1- I o cyclus blijft rondlopen zolang S' = "1", dat wil zeggen zolang geen nieuw signaal start laden STS' wordt gegeven.

Daar de uitgangen X^ tot en met X^-i zijn verbonden met de 25 overeenkomstige eerste bekrachtigingselectroden tot en met ^, worden deze eerste bekrachtigingselectroden in cyclische volgorde een voor een bekrachtigd.

Tegelijkertijd wordt nu het kloksignaal DCK.S' aan. de gemeenschappelijke klokingang 160 van alle kolomteller-.30 schakelingen toegevoerd, waarop deze op elke stijgende flank één stand gaan terugtellen.

Een teller die geladen is met de inhoud i, zal dan achtereenvolgens de waarden i-1, i-2, ..... 1, 0, 1-1, 1-2, ..... i+1» i enz.

35 gaan doorlopen.

__ De kolomtellers sturen de kolombekrachtigingsschake- 7809081 PHN 9230_____________ -17 - * ~ ling aan, welke is gevormd met telkens een EN-poort per j kolomteller KT ., 170, 172, 174, 176, enz.. De uitgangen !

J I

van deze EN-poorten zijn verbonden met de k overeenkomstige tweede bekrachtigingselectroden 3» Kq tot en met '.

5 In het geval dat 1 een macht van twee is is de hoogst bereikbare stand van een teller KT. dus 1-1 = 2m - 1

J

voor een m-bits teller met uitgangen Qq tot en met ^ (158) welke zijn verbonden met m overeenkomstige ingangen van een bijbehorende EN-poort, 172 en andere. Een verdere ingang van 10 alle EN-poorten is verbonden met de uitgang S' van de flipflop 118.

Zodra dus een teller KT. in de stand 1-1 komt wordt

J

gedurende de weergeefperiode met S' = "1” en alle Qq = "1" tot en met ^ = " 1 " de uitgang van de bijbehorende EN-15 poort "1" en dus de tweede bekrachtigingselectrode bekrachtigd.

Stel dat een teller KT. geladen was met de waarde

J

"0000" (als bij voorbeeld m = 4, 1 = 16), dan zal deze teller op de eerste klokpuls van de weergeefperiode terugtellen in 20 de stand "1111". .en de tweede bekrachtigingselectrode K^.

wordt bekrachtigd gedurende de tijd dat Xq = "1". Daar de eerste bekrachtigingselectrode Lq ontbreekt, zal dus overeenkomstig de hiervoor aangegeven wens, geen weergeefelement van deze kolom worden bekrachtigd.

25 Stel, dat echter de teller KT. was geladen met de waarde i £ 0, dan bereikt de teller KT. de stand 1-1 pas

J

na i+1 klokpulsen zodat de tweede bekrachtigingselectrode KT. wordt bekrachtigd vanaf de i+1-ste klokpuls tot aan de i3 i+2-de klokpuls van de weergeefcyclus. Dit is precies de 30 tijd gedurende welke = "1" en dus de tijd waarin de eerste bekrachtigingselectrode wordt bekrachtigd.

Het weergeefelement 180 wordt nu in de AAN-toestand gestuurd.

In het geval i = 1-1 valt de bekrachting samen met 33 die van ^ en dan zou dus het weergeefelement in 181 in de AAN-toestand zijn gebracht.

78Ο 9 0 8 1 PHN 9230________ - 18-

De "hoogte" van het aangestuurde element correspondeert dus steeds met de amplitude van het monster dat op de tijd X. = "1" via de analoog-digitaal-omvormer als j

waarde i. in de teller KT. was geladen, zodat de sturing J J

5 van het vloeibaar kristal geheel geschiedt zoals in de inleiding van de beschrijving is aangegeven. j

Het zal duidelijk zijn, dat er in de uitvoering vele variaties mogelijk zijn met behoud van hetzelfde principe. Zo is het bij voorbeeld mogelijk de tellers met de 10 inverse code van de analoog-digitaal-omvormer te laden, dat wil zeggen met de waarde 1-1-i en dan de tellers op te laten tellen in plaats van af te laten tellen. Ook kan men de tellers wel met i laden en toch op laten tellen. Het gewenste resultaat verschijnt nu ondersteboven op het weer-15 geefscherm. Dit kan worden hersteld door de eerste bekrach-tigingselectroden nu van boven naar beneden aan te sluiten in plaats van van beneden naar boven zoals in Fig. 5 getekend .

In alle gevallen geldt, dat met het oog op het root-20 mean-square gedrag van het vloeibaar kristal steeds een aantal weergeefcycli moet volgen op een laadcyclus, bij voorbeeld ca. 10 cycli minimaal. In verband met de tijdconstante van het vloeibaar kristal wordt de frequentie bij voorkeur gekozen op ten minste 10 cycli per seconde.

25 In het voorbeeld van fig. 3 wordt dus voor CA^ aan uitgang 3^ van teller 31 een frequentie van^10 Hz vereist, daardoor dus een frequentie van^10.l Hz voor CA^ aan de uitgang 102 van de teller 98 en een frequentie van^10.k.lHz voor de weergeefklokfrequentie van de klokoscillator 9^· 30 In het voorbeeld van fig. 5 wordt een frequentie van^>10 Hz verlangd voor XI aan de uitgang 138 van de flipflop 137 en een frequentie \ 10.1 Hz voor de klokingang CL„ ^ £ $ u van het schuifregister 112 gedurende de weergeefperiode en dus deze zelfde frequentie^10.1 Hz voor de DCK weergeef-35 oscillator 117· __ In beide gegeven voorbeelden mag een volgende laad- 78ÖTÖTÏ

Claims (12)

1. Matrix-stuurschakeling voor een oscilloscoopweer- geefscherm met een vloeibaar kristal van het root-mean-square type, welk weergeefscherm aan een zijde is voorzien van een aantal lijnvormige eerste bekrachtigingselectroden en aan de andere zijde van een aantal lijnvormige tweede bekrachti-30 gingselectroden welke de eerste bekrachtigingselectroden kruisen en waarbij een gedeelte van het vloeibaar kristal gelegen tussen twee kruisende electroden een weergeefelement vormt, welke matrix-stuurschakeling is voorzien van een rij-selectieschakeling voor het achtereenvolgens en herhaalde-35 lijk bekrachtigen van de eerste bekrachtigingselectroden en 78 0 90 8 1 - - - PHN 9230______ - 20- van een kolom-bekrachtigingsschakeling, met het kenmerk, dat de kolom-bekrachtigingsschakeling voor het weergeven van een beeldpunt door middel van een weergeefelement een aantal kolom-bekrachtigingspulsen toevoert aan de met dit ; 5 weergeefelement corresponderende tweede bekrachtigings-electrode, steeds gelijktijdig of nagenoeg gelijktijdig met door de rij-selectieschakeling aan de met dit weer-geefelement corresponderende eerste bekrachtigingselectrode toegevoerde rij-selectiepulsen.

2. Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de kolom-bekrachtigingspulsen en de rij-selec-tiepulsen dezelfde amplitude en tegengestelde polariteit hebben.

3· Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 1 of 2, 15 met het kenmerk, dat de stuurschakeling een buffergeheugen voor het opslaan van de weer te geven informatie bevat, waarvan adresingangen zijn gekoppeld met uitgangen van de rij-selectieschakeling voor het synchroon met de rij-selectie uitlezen van de informatie en waarvan leesuitgangen zijn 20 gekoppeld met de kolombekrachtigingsschakeling voor het opwekken van kolom-bekrachtigingspulsen.

4. Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het buffergeheugen ten minste twee geheugen-plaatsen per kolom bevat voor het gelijktijdig weergeven van 25 ten minste twee verschijnselen op het oscilloscoopweergeef-scherm.

5. Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 3 of 4, met het kenmerk, dat de rij-selectieschakeling is voorzien van een schuifregister met een aantal elementen ten minste 30 gelijk aan het aantal eerste bekrachtigingselectroden en van een lijn tellerschakeling waarvan opeenvolgende teller-standen corresponderen met opeenvolgend geselecteerde eerste bekrachtigingselectroden en waarbij een uitgang van een element van het schuifregister is gekoppeld met de corres-35 ponderende eerste bekrachtigingselectrode en door het schuif-register een signaal met een bit-lengte één doorschuift voor 78 0 90 8 1 -21 - PfflJ 9230________________ het achtereenvolgens bekrachtigen van de eerste bekrachti-; gingselectroden.

6. Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 5» met het kenmerk, dat de kolom-bekrachtigingsschakeling is voorzien 5 van een kolom-selectieschakeling en van een vergelijkscha-' keling waarvan een groep eerste ingangen is gekoppeld met de leesuitgangen van het buffergeheugen, een groep tweede ingangen is gekoppeld met uitgangen van de lijn-teller-schakeling en een vergelijkingsuitgang is gekoppeld met de 10 kolom-selectieschakeling voor het toevoeren van een bekrach-tigingspuls aan een tweede bekrachtigingselectrode wanneer de met deze tweede bekrachtigingselectrode corresponderende inhoud van het buffergeheugen gelijk is aan de stand van de lijn-tellerschakeling. 15

7· Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het buffergeheugen is gevormd met ten minste een bufferschuifregister.

8. Matrix-stuurschakeling volgens conclusies 1 of 2, met het kenmerk, dat de stuurschakeling een buffergeheugen 20 voor het opslaan van de weer te geven informatie bevat, welk buffergeheugen is gevormd met ten minste een kolom-tellerschakeling voor elke tweede bekrachtigingselectrode, welke kolom-telIerschakelingen elk zijn voorzien van een telpulsingang, een laadpulsingang, een aantal data-ingangen 25 en een aantal telleruitgangen, waarbij corresponderende data-ingangen van alle kolom-tellerschakelingen onderling zijn doorverbonden met doorverbindingsgeleiders welke inschrijfingangen van het buffergeheugen vormen en waarbij de telleruitgangen zijn gekoppeld met de kolom-bekrachti-30 gii^ schakeling.

9· Matrix-stuurschakeling volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de stuurschakeling is voorzien van een kolom-schuifregister met een aantal elementen gelijk aan het aantal kolom-tellerschakelingen, voor het achtereenvolgens 35 bekrachtigen van de laadpulsingangen van de kolom-tellerschakelingen, 78 0 90 8 1 - 22- £ΕΚ_£23Ω_____ , Η !

10. Matrix-stuurschakeling volgens conclusies 8 of 9» met het kenmerk, dat de rij-selectieschakeling is voorzien j van een rij-schuifregister met een aantal elementen ten ; minste gelijk aan het aantal eerste bekrachtigingselectrodén, 5 voor het achtereenvolgens bekrachtigen van de eerste be- ' a krachtigingselectroden. j

11. Matrix-stuurschakeling volgens conclusies 9 en 10, ’ met het kenmerk, dat het kolom-schuifregister en het rij-schuifregister zijn gecombineerd tot één enkel schuifregis- 10 ter.

12. Oscilloscoop voorzien van een oscilloscoopweergeef-scherm en een matrix-stuurschakeling volgens een van de voorgaande conclusies. 78 0 9 0 8 1 ~ ......................