Применение полупроводниковых индикаторов



Общие сведения о полупроводниковых знакосинтезирующих индикаторах

Полупроводниковые индикаторы являются одним из видов знакосинтезирующих индикаторов (ЗСИ), под которыми понима­ются приборы, где информация, предназначенная для зритель­ного восприятия, отображается с помощью одного или совокупности дискретных элементов (ГОСТ 25066-81).

ППИ являются активными знакосинтезирующими индикато­рами, в которых используется явление инжекционной электро­люминесценции. Явление электролюминесценции в полупровод­никовых материалах, т. е. излучение света р-n переходом, было впервые обнаружено и исследовано в 1923 г. О. В. Лосевым. Дальнейшие исследования отечественных и зарубежных ученых в 60 — 70-х годах позволили исследовать и определить перечень полупроводниковых материалов, обладающих высокой эффектив­ностью преобразования электрической энергии в световую. Полученные значения светотехнических параметров позволили создать ППИ, пригодные для практического применения.

Излучение генерируется либо внутри полупроводникового элемента в одноступенчатом процессе излучательной рекомбина­ции электронов и дырок, либо в результате более сложных двухступенчатых процессов генерации инфракрасного излучения внутри полупроводникового элемента с последующим возбуж­дением внешнего слоя антистоксового люминофора.


Из- за малого КПД второй способ люминесценции не получил широкого распространения при проектировании полупроводниковых инди­каторов.

Внешний квантовый выход большинства ППИ [1] изменяется в зависимости от длительности эксплуатации даже при плот­ностях токов, оговоренных в технических условиях на индикаторы. Сегодня нет четкого понимания физики происходящих рекомби-национных явлений, ответственных за основную долю деградации. Известно, что значительные внутренние напряжения, вызванные примесными включениями легко диффундируемых элементов, вызывают быструю (в течение нескольких часов работы) начальную деградацию. Это особенно заметно у ППИ с высоким квантовым выходом.

Уменьшение быстрой деградации достигается разработкой «чистых» (беспримесных) технологий производства полупровод­никовых материалов.

Средние и длительные по времени процессы деградации вызваны, вероятно, электромиграционными процессами. Суммар­ный уровень деградации квантового выхода в течение срока службы (25000 ч) по техническим условиям на индикаторы составляет 30 — 50%.

Среди различных ЗСИ (жидкокристаллических, электролю-минесцентных, вакуумно-накаливаемых, катодолюминесцентных, газоразрядных и др.) полупроводниковые индикаторы занимают особое место. Это объясняется рядом их преимуществ перед другими видами ЗСИ. Основными из них являются: во-первых, полная конструктивная и технологическая совместимость с ин­тегральными микросхемами (т. е. совместимость управляющих напряжений ППИ с амплитудами логических уровней ИМС) и, во-вторых, возможность выпуска ППИ в виде ограниченного количества унифицированных модулей.

Конструктивная и технологическая совместимость ППИ с ИМС позволила повысить интегральную надежность устройств отображения информации за счет применения в них элементной базы, полностью выполненной по полупроводниковой технологии, обеспечить устойчивость к жестким механическим и климати­ческим воздействиям с практически неограниченной долговеч­ностью.

В настоящее время созданы приборы зеленого, желтого, красного цветов свечения, а также индикаторы с управляемым цветом свечения, с возможностью электрической регулировки яркостью свечения, с высоким быстродействием (20 — 100 не), с отсутствием паралакса.


ППИ не требуют экранировки и не создают помех, у них отсутствует мерцание изображения.

Модульность конструкции полупроводниковых индикаторов обеспечивает возможность их бесшовной стыковки, т. е. без потери шага в одном (в строку) или двух (в экран) измерениях. Модульность исполнения индикаторов гарантирует также высо­кую степень ремонтопригодности устройств отображения инфор­мации.

Высокие технические характеристики полупроводниковых индикаторов обеспечили их успешное внедрение в качестве элементов индикации в различных областях народного хозяйства: в приборах индикации и управления технологическими процес­сами, в радиоэлектронной аппаратуре, в автоматике, в торговле и т. д. Применение ППИ обеспечило создание надежных, мало­габаритных устройств отображения информации с широким диапазоном функциональных возможностей.

 

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНДИКАТОРОВ

Полупроводниковые индикаторы, как, впрочем, и индикаторы, основанные на любых других принципах работы, могут быть классифицированы по виду отображаемой информации, по виду информационного поля и по способу управления.

Классификация современных полупроводниковых индикато­ров по указанным классификационным признакам приведена на рис. 1.1.

Единичные индикаторы (распространен также термин «свето-излучающие диоды» -- СИД) состоят из одного элемента отображения и предназначены в основном для представления информации в виде точки или другой геометрической фигуры.



Рис. 1.1. Классификация полупроводниковых знакооинтезирующих индикаторов

Шкальные индикаторы имеют элементы отображения в виде правильных прямоугольников и предназначены для отображения информации в виде уровней или значений величин. Отдельную группу шкальных индикаторов составляют так называемые ли­нейные формирователи изображения в высоконадежных опто-электронных регистраторах оперативной аэрокосмической ин­формации на фотопленку.

Цифровые индикаторы состоят, как правило, из элементов отображения в виде сегментов и предназначены для отображения цифровой информации и отдельных букв алфавита.



Буквенно-цифровые индикаторы предназначены для отобра­жения информации в виде букв, цифр, различных знаков. Еди­ничные элементы отображения таких индикаторов сгруппированы по строкам и столбцам.

Графические (матричные) индикаторы позволяют собирать модули из элементов экрана различного размера без потери шага. Графические индикаторы предназначены для отображения любой информации. Цифровые и буквенно-цифровые индикаторы бывают одно- и многоразрядные.

Под одноразрядным понимается индикатор, имеющий одно знакоместо, т. е. информационное поле индикатора или его часть, необходимая и достаточная для отображения одного знака. Многоразрядный индикатор имеет несколько фиксированных знакомест.

Цифровые, буквенно-цифровые, матричные и шкальные инди­каторы могут быть без управления и со встроенными схемами управления.

Для современных полупроводниковых индикаторов существу­ют две системы обозначения. Старая система в настоящее время не применяется для вновь разрабатываемых приборов, но, поскольку большое количество разработанных ранее прибо­ров имеют старую систему обозначения, необходимо ее пояснить.

Система состоит из букв и цифр.

Первый элемент обозначения указывает на вид материала излучателя: К — кремний у приборов широкого применения, 2 — кремний у приборов промышленного применения; А — соедине­ния галлия у приборов широкого применения, 3 — у приборов промышленного применения. Второй элемент обозначения (буква Л) — означает тип излучателя. Третий, четвертый и пятый элементы (цифры от 101 до 299) означают прибор видимого спектра излучения. Шестой элемент (буквы от А до Я) означает деление технологического типа на группы по параметрам.

Для всех приборов, кроме единичных, после буквы Л ставится буква С (сборка).

Пример обозначения: ЗЛ102А — фосфид-галлиевый единич­ный индикатор видимого спектра излучения, промышленного применения, технологическая группа А.

Старая система обозначения давала мало информации об индикаторе (характере отображаемой информации, цвете свечения, числе разрядов и т.


д.), поэтому была разработана новая система обозначения для всех видов знакосинтезирующих инди­каторов.

Система состоит из восьми элементов (букв и цифр), обоз­начающих: первый элемент (буква И) — индикатор; второй (буква П) — полупроводниковый; третий — вид индикатора: единичный — Д, цифровой — Ц, буквенно-цифровой — В, шкаль­ный — Т, мнемонический — М, графический (матричный) — Г; четвертый элемент — номер разработки и наличие встроенной схемы управления или ее отсутствие (от 1 до 69 — без встроен­ного управления, от 70 до 99 — со встроенным управлением). Пятый элемент обозначения указывает классификационный параметр внутри данного типа (буквы от А до Я, кроме О, 3, Ы, Ь, Ч, Ш). Шестым элементом обозначения является дробь, в числителе которой указано количество разрядов, в знаменателе для цифровых (сегментных) — количество сегментов, для буквенно-цифровых и матричных — произведение числа элемен­тов в строке на число элементов в столбце. Для мнемонических и шкальных индикаторов в знаменателе указывается число элементов. Седьмой элемент обозначает цвет свечения индика­тора: К — красный, Л — зеленый, С — синий, Ж — желтый. Р — оранжевый, Г — голубой, КЛ — двухцветный красно-зеленый. Последний, восьмой, элемент обозначения указывает на моди­фикацию бескорпусных индикаторов. (Для бескорпусных ППИ наиболее распространена модификация 5 — с контактными пло­щадками без кристаллодержателя и выводов). Для индикаторов широкого применения перед первым элементом обозначения ставится буква К.

Примеры обозначения:

ИПД04А-К — индикатор полупроводниковый, единичный промышленного применения, номер разработки 4, классифика­ционный параметр А, цвет свечения — красный;

ИПЦ01А-1/7К — индикатор полупроводниковый цифровой промышленного применения, номер разработки 1, без встроен­ного управления, классификационный параметр А, одноразряд­ный, семисегментный, красного свечения;

КИПГОЗА-8Х8Л — индикатор широкого применения полу­проводниковый, графический, номер разработки 3, технологиче­ская группа А, число элементов 8 в строке и 8 в столбце (64 эле­мента), зеленого свечения;



ИПТ06Е-8Ж - — индикатор промышленного применения полу­проводниковый, шкальный, номер разработки 6, число элемен­тов 8, желтого свечения;

ИПВ70А-4/5Х7К — индикатор промышленного применения полупроводниковый, буквенно-цифровой со встроенным управ­лением, номер разработки 70, технологическая группа А, четы-

рехразрядный с числом элементов 5 в строке и 7 в столбце (35 элементов), красного свечения.

Вопросам конструкции и технологии производства ППИ посвящен ряд фундаментальных работ [1 — 4], поэтому в сле­дующих параграфах будут рассмотрены только те вопросы, которые необходимы для лучшего понимания последующего материала.

1.1.1. Единичные полупроводниковые индикаторы

Современные единичные индикаторы по своему конструктив­ному исполнению можно разделить на три группы: в бескор­пусном исполнении, с полимерной герметизацией, в металлостек-лянных герметических корпусах.

Бескорпусные единичные индикаторы, самые малочисленные по номенклатуре, конструктивно выполнены в виде отдельного кристалла без какого-либо корпуса. Приборы находят примене­ние в герметизированной аппаратуре, а также как источник излучения в некоторых видах оптоэлектронных приборов. Широ­кого распространения бсскорпусные ППИ в системах индикации не получили. Единичные индикаторы с полимерной герметиза­цией — самые массовые типы ППИ. Широкое распространение этих индикаторов объясняется тем, что они имеют низкую стоимость, поскольку производство их легко поддается автома­тизации, высокие светотехнические параметры, достигнутые благодаря перераспределению прохождения света в корпусе, широкий диапазон диаграмм направленности.

Полимерная герметизация легко позволяет создавать приборы с самой разнообразной формой информационного поля (круглые, прямоугольные, треугольные, квадратные). Индикаторы с поли­мерной герметизацией обладают высокой устойчивостью к внеш­ним механическим воздействиям. Недостатками этих индикаторов является их критичность к воздействию влаги и циклическому изменению температуры окружающей среды.



Среди единичных индикаторов имеются приборы с перемен­ным цветом свечения (красный-зеленый) типов ЗЛС331А, АЛС331А. Первый прибор выполнен в герметичном корпусе, второй — в полимерном. Оба прибора разработаны на основе GaP на одном кристалле с двумя переходами [4]. Изменяя про­ходящий прямой ток, можно получить промежуточные цвета свечения.

Индикаторы в металлостеклянных герметичных корпусах при­меняются в промышленной аппаратуре там, где требуется высо­кая надежность и устойчивость к внешним климатическим и механическим воздействиям. Индикаторы изготовлены в спе­циальном металлостеклянном корпусе, сверху прибор герметизи­рован стеклянным окном, на которое нанесена полимерная по­лусферическая линза со светорассеивающим наполнителем.

Среди индикаторов этой группы интерес представляет при­бор ЗЛ360А, Б. Прибор изготовлен в стандартном металлостек­лянном корпусе.

Источником видимого излучения является антистоксовый люминофор, представляющий собой сложное соединение фтори­дов редкоземельных элементов, покрывающий источник ИК излучения на основе GaAs. Невидимое излучение ИК диода возбуждает люминофор, который излучает видимый зеленый свет.

Преимущества рассматриваемых приборов перед обычными в следующем: чистый зеленый цвет, не меняющийся в процессе длительной эксплуатации и при изменении температур, малое падение напряжения (1,2 — 1,7 В), примерно квадратичная зави­симость силы света от тока. Кроме того, прибор является также источником ИК-излучения с мощностью 0,2 мВт, что может найти применение в схемотехнике. Недостатками таких приборов яв­ляются сложность технологии изготовления и низкий КПД.

 

1.1.2. Шкальные полупроводниковые индикаторы

Современные шкальные индикаторы (ШИ) по своему конст­руктивному исполнению можно разделить на индикаторы в бес­корпусном исполнении, с полимерной герметизацией без свето­провода, со светопроводом, в герметичных стеклокерамических корпусах.

Бескорпусные ШИ предназначены для работы в качестве линейных формирователей изображения в устройствах для запи­си информации на фоточувствительные материалы и в системах тепловидения.



Бескорпусные ШИ просты в производстве, можно монтиро­вать их в большие информационные массивы, осуществлять раз­личные принципы организации считывания информации. Конст­руктивно все они выполнены на одном кристалле, на котором сформированы излучающие элементы с размером поверхности от 30X30 мкм до 50X50 мкм. На кристалле имеются контактные площадки, необходимые для соединения ШИ со схемой.

Приборы с полимерной герметизацией без светопровода не получили широкого распространения и представлены в настоя­щее время одним прибором типа ЗЛС317А-Г/АЛС317А-Г красно­го и зеленого цветов свечения. Приборы позволяют осуществлять бесшовную стыковку.

Шкальные индикаторы со светопроводом — самый многочис­ленный и быстро развивающийся вид ШИ. Номенклатура совре­менных отечественных ШИ превышает 60 типов.

Индикаторы выполнены по гибридной технологии. В качестве основания использованы различные виды модификации металло-керамического держателя типа ДКИ. Выбор этого вида держате­ля важен и потому, что он позволяет внешней коммутацией выбирать любую схему под­ключения плавня (последо­вательную, параллельную или смешанную). Кристалл излучателя крепится к осно­ванию с помощью токопро-водящего клея. Крышка, яв­ляющаяся световодом, изго­тавливается из пластмассы ДАИФ.

Для увеличения контрастности у ряда шкал лицевая сторона световода окрашивается в черный цвет. Для уменьшения взаим­ной засветки сегментов боковые поверхности световода покры­ваются никелем. Металлизация уменьшает взаимную засветку, но одновременно несколько уменьшает силу света.

Все элементы прибора (держатель, кристалл, соединения и крышка со светопроводом) герметизируются в неразъемную мо­нолитную конструкцию оптически прозрачным рассеивающим компаундом. Для увеличения рассеивания света ряд конструкций лицевой стороны прибора покрыт продольными цилиндрическими микролинзами. Индикаторы выпускаются красного, зеленого и желтого цветов свечения. Все ШИ этого вида позволяют осуществлять бесшовную стыковку.


Виды информационных полей шкальных индикаторов приведены на рис. 1.2.



Рис. 1.2. Вид информационных нолей шкальных индикаторов

Последней группой шкальных индикаторов являются приборы в герметичных стеклокерамических корпусах. Эти ШИ предназ­начены для применения там же, где используются бескорпусные ШИ, по требуется высокая надежность и механическая проч­ность. В качестве основания для таких ШИ взят стандартный керамический держатель. Кристалл крепится к держателю с по­мощью токопроводящего клея. Герметизация прибора осуществ­ляется плоским оптически прозрачным стеклом с помощью спе­циального клея.

 

1.1.3. Цифровые полупроводниковые индикаторы

Наиболее распространенным видом ППИ следует считать цифровые индикаторы (ЦИ), поскольку подавляющее количество информации воспроизводится в цифровом виде (часы, калькуля­торы, дальномеры, высотомеры и т. д.). В настоящее время выпускается свыше 150 типов ЦИ. Все ЦИ по своему конструк­тивному исполнению можно разделить на следующие группы: бескорпусные монолитные, монолитные в полимерной гермитиза-ции, гибридные с различными светопроводами, монолитные в стеклокерамическом корпусе.

Конфигурация информационных полей цифровых индикаторов приведена на рис. 1.3.



Рис. 1.3. Конфигурация информационных полей цифровых индикаторов

Бескорпусные ЦИ — сравнительно малочисленная группа индикаторов. Конструктивно они выполнены на монолитном кристалле с излучающими элементами и контактными площад­ками для присоединения выводов. Примером такого ЦИ является индикатор для наручных часов АЛС313А-5.

Основным технологическим преимуществом изготовления монолитных индикаторов является возможность создания любой конфигурации излучающих элементов с высокой точностью, существенным недостатком — большой расход полупроводни­кового материала при малой плотности элементов отображе­ния.

Вторым видом ЦИ являются монолитные индикаторы в поли­мерной герметизации. Это довольно ограниченная группа прибо­ров, их достоинства и недостатки таких же, как у единичных приборов в полимерной герметизации, кроме того, индикаторы требуют большого расхода излучающего материала.


Группа этих индикаторов малочисленна и в основном включает в себя прибо­ры с малым размером цифры (2,5 и 5 мм). Типичными представителями таких ЦИ являются приборы типа ЗЛС314А (АЛС314А) и ЗЛС320А-Е. Индикаторы типа ЗЛС320А-Е (АЛС320А-Е) собираются на никелевой рамке, на которую крепятся излучающие кристаллы по одному на каждый сегмент, и целиком герметизируются полимером, цвет которого совпадает с цветом, излучаемым кристаллом. Для улучшения контраста сторона, противоположная излучающей поверхности, чернится. Другой тип этой группы цифровых индикаторов — ЗЛС314А (АЛС314А) — имеет монолитный бескорпусный кристалл, гер­метизированный красным полимером.

Наиболее распространенным типом ЦИ являются приборы гибридной конструкции с использованием принципа рассеивания света. Основу конструкции составляет керамический или тексто­литовый держатель, на котором крепятся с помощью токопрово-дящего клея излучающие кристаллы.

Для получения равномерного и достаточно интенсивного излучения в настоящее время широко используются два типа светопроводов: полый светопровод с рассеивающей пленкой и светопровод с отражающими зеркальными стенками, заполнен­ный специальным полимером, в который добавляют рассеиваю­щие свет частицы (стекло, кварц).

Конструкции этих типов используются при размере цифры более 5 мм. Вариантом гибридной конструкции является индика­тор с переменным цветом свечения типа ИПЦ02А, Б-1/7КЛ. Индикатор в зависимости от схемы подключения излучает красный или зеленый цвет, что расширяет функциональные возможности систем отображения, применяющих эти индикаторы. Такие индикаторы дают не только цифровую, но и цветовую информацию. Например, красный цвет означает высоту, а зеле­ный — дальность или цифры зеленого цвета индицируют безо­пасный режим работы, красные — аварийный режим. В приборе используется двухкристальный принцип создания различных цветов, красный на основе GaAsP, зеленый — GaP. Аналогично единичному индикатору, работающему на излучателе GaAs и антистоксовом люминофоре, выпускается ЦИ типа ЗЛС359А1, Б1, имеющий те же недостатки и достоинства, что и единичные индикаторы.


Среди цифровых индикаторов имеются приборы со встроенным управлением 490ИП1 (К490ИП1) и 490ИП2 (К490ИП2).

Последней группой конструктивного исполнения ЦИ являются индикаторы полой конструкции на основе керамического держа­теля, герметизированного стеклянной крышкой. Эти приборы применяются там, где требуется высокая надежность и устой­чивость к жестким механическим и климатическим условиям эксплуатации. Типичными представителями являются приборы типа ЗЛС339А, ЗЛС348А и пятиразрядный индикатор ИПЦ06А--5/40К.

 

1.1.4. Буквенно-цифровые полупроводниковые индикаторы

Буквенно-цифровые индикаторы (БЦИ) позволяют отобра­жать цифры арабские и римские, буквы русского, латинского и греческого алфавитов и ряд других знаков и символов.

По своему конструктивному исполнению БЦИ можно раз­делить на две группы:

БЦИ монолитной конструкции со светопроводом,

БЦИ полой конструкции без светопровода.

К первой группе приборов относятся ЗЛС340А (АЛС340А) и ЗЛС357А (АЛС357А), имеющие 35 излучающих элементов (пять в строке и семь в столбце) и левую децимальную точку. Индикаторы собраны на многослойном керамическом держателе, на который с помощью токопроводящего клея крепятся излучате­ли. Вся конструкция покрывается полимерным светопроводом, заполненным светопроводящим компаундом. Второй разновид­ностью БЦИ является конструкция на керамическом держателе, который герметизируется стеклянной крышкой. Эта конструкция обладает высокой устойчивостью к внешним климатическим и механическим воздействиям. Наибольший интерес представ­ляют БЦИ в стеклокерамическом корпусе со встроенным управ­лением, к которым относятся приборы типа ИПВ70А-4/5Х7К, ИПВ71А-4/5Х7К и ИПВ72А-4/5Х7К, имеющие высоту 4,1 и 9 мм соответственно. Индикаторы позволяют осуществлять бесшовную стыковку как по горизонтали, так и по вертикали и создавать, таким образом, табло любых размеров. Наличие встроенного управления и мультиплексный режим работы позво­ляют резко сократить число выводов в схемах, а следовательно, и число паек (по сравнению с применением дискретных индика­торов) к уменьшить потребляемую мощность.


Выпускается один тип индикатора ЗЛС363А на основе излучателя GaAs и антисток­сового люминофора.

1.1.5. Графические полупроводниковые индикаторы

Графические индикаторы (ГИ) являются с точки зрения отображаемой информации наиболее универсальными и позволя­ют воспроизводить любую информацию. Конструктивно выпол­нены по гибридной технологии на держателе, состоящем из нескольких сформированных пластифицированных керамических лент, на которые металлизированной пастой наносится опреде­ленная топология рисунка электрической схемы с «посадочными» местами для светоизлучающих кристаллов. Излучатели закры­ваются крышкой со световодами, заполненными прозрачным компаундом. Выпускаемые графические индикаторы имеют 64 излучающих элемента (8X8), размещенных в корпусе размером 10X10 мм или 20X20 мм. Среди графических индикаторов имеется прибор ИПГ01А-8Х8Л, основанный на принципе двои-

ного преобразования электрической энергии (излучателя GaAs и антистоксового люминофора).

Конструкция графических индикаторов позволяет осущест­вить бесшовную стыковку, что дает возможность использовать их для создания табло, экрана или бегущей строки. Использо­вание одного графического индикатора неэффективно и нецеле­сообразно.

 

1.2. ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНДИКАТОРОВ

Для того чтобы система или устройство отображения инфор­мации с применением ППИ работала надежно и эффективно, необходимо разработчику знать полную характеристику применя­емого индикатора. Система параметров, наиболее полно описы­вающая все свойства и особенности ППИ, включает в себя:

параметры, характеризующие ППИ как элемент системы «оператор — индикатор» и определяющие качество отображения информации и надежность ее восприятия;

параметры, характеризующие ППИ как элемент электриче­ской цепи;

параметры, характеризующие возможность функционирова­ния ППИ в условиях воздействия различных эксплуатационных факторов (вибрации, ударов, температуры и т.


п.);

параметры, характеризующие надежность работы.

 

1.2.1. Светотехнические и эргономические параметры полупроводниковых индикаторов

К первой группе параметров относятся светотехнические и эргономические параметры. Основным светотехническим па­раметром для ППИ в СССР и за рубежом принята сила света, определяемая согласно [5] как световой поток, приходящийся на единицу телесного угла в направлении, перпендикулярном плоскости излучающего кристалла. Для практических целей применяются несколько понятий силы света [6], которые приве­дены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Термины и определения силы света

Термин и обозначение

Определение

Типы ППИ, для которых применяется термин

Сила света элемента Iаэ

Сила света одного эле­мента

Единичные, шкальные, цифровые монолитные

Сила света индика­тора Iс.

Сила света индикатора, равная световому потоку всех элементов отображения

То же

Средняя сила света Iа ср,

Отношение суммарной си­лы света всех элементов отображения информации ин­дикатора к их числу

Все типы многоэле­ментных индикаторов

Для контроля разброса силы света между отдельными эле­ментами ППИ для всех индикаторов, кроме единичных, применя­ется расчетный параметр — неравномерность силы света. При неравномерности, равной 2,5 и менее, она определяется отноше­нием максимального значения силы света элемента к минималь­ному (бIv = Iv.Макс/Iv.мин). При значении неравномерности более 2,5 она определяется из соотношений

                           (1.1) (1.2)


где 6Iv и 6Iv +1 — отрицательная и положительная неравно­мерности силы света индикатора; Iv,op — средняя сила света инди­катора.

Аналогично определяется неравномерность силы света между разрядами у многоразрядных индикаторов, только в этом случае берется максимальное и минимальное значения разряда и сред­няя сила света всего индикатора. Для сравнения ППИ с другими типами ЗСИ для рядя типов приводятся значения яркости и неравномерности яркости, определяемой по аналогии с неравно­мерностью силы света.


Сила света ППИ измеряется в милли- и микрокандрлах, яркость, как правило, в кд/м2.

Основной светотехнический параметр ----- сила г.ветя — зависит от двух эксплуатационных факторов: прямого тока (Постоянного и импульсного) и температуры окружающей среды. Зависимость силы света для ПНИ различного конструктив,юго исполнения, имеющих в качестве излучателя кристаллы, изготовленные из различных материалов, приведена на рис. 1.4. Характер зависи­мости практически линейный.

Аналогична зависимость от импульсного прямого тока, кото­рая приведена д.ля буквенно-цифровых индикаторов разного цвета свечения на рис: 1.5.



Рис. 1.4. Зависимость силы света от постоянного прямого тока для индика­торов:

а — ЗЛС324А красного цвета (GaAsP);6 — ИПЦ01 А-1/7К красного цвета (GaAIAs);e — ЗЛС338А зеленого цвета (GaP); г — ЗЛС358А зеленого цвета (GaP)

Существенное влияние на силу света оказывает температура. С повышением температуры окружающей среды до 85° С сила света уменьшается на 50- 70% (при типичном значении 60%). При понижении температуры до минус 60° С сила света увели­чивается в 1,5-3,5 раза (арп типичном значении — в 2,5 раза).

На рис. 1.6 приведена зависимость силы света от темпера­туры для различных значений прямого тока для индикатора ЙПГ02А-8Х8Л. Из рисунка видно, что значение прямого тока практически не влияет на характер зависимости силы света от температуры. Изменение яркости от температуры для ППИ аналогично изменению силы света. Пример зависимости яркости от температуры приведен на рис. 1.7.



Рис, 1.5. Зависимость силы света от импульсного прямого тока для инди­каторов:

а — ИПВОЗА- 1/5Х7К красного цвета (GaAIAs); б — ИПВОЗБ-1/5Х7Л зеле­ного цвета (GaP); в — ИПВОЗ-1/5Х7Ж желтого цвета (GaP)



Рис. 1.6. Зависимость силы света от температуры окружающей среды для ИПГ02А-8Х8Л при разных зна­чениях прямого тока



Рис. 1.7. Зависимость относитель­ного значения яркости от темпера­туры окружающей среды для ЗЛС314А

Проведенные исследования [7] показали, что зависимость силы света для ППИ от температуры для индикаторов разного цвета свечения определяется следующим образом:



Iv1=Iv0 еkдт,                                                                                    (5.3)

где Iv1 — сила света при определяемой температуре T1; Iv0 — сила света при исходной температуре Т0; ДТ=То — Т1; k — коэф­фициент пропорциональности, зависящий от материала излуча­теля, значения которого приведены ниже:

Цвет свечения Значение k

Красный ................................ — 0.0188

Ярко-коасный ....................... — 0,0131

Желтый ................................ — 0,0112

Зеленый ................................. — 0,0104

Расчетные значения, полученные с помощью приведенной формулы, хорошо совпадают с результатами измерений.

Среди эргономических параметров следует отметить угол обзора индикатора. Под углом обзора понимают максимальный угол между нормалью к центру информационного поля ППИ и направлением от этого центра к глазу оператора, при котором обеспечивается безошибочное считывание отображаемой инфор­мации при заданном значении силы света или контраста, внеш­ней освещенности и расстояния наблюдения. Для единичных ин-.дикаторов угол обзора совпадает с углом излучения, т. е. плос­ким углом, содержащим оптическую ось, и направлением, в ко­тором сила света равна половине его максимального значения. Для индикаторов (цифровых, буквенно-цифровых, шкальных, матричных) угол обзора необходимо устанавливать в горизон­тальном и вертикальном направлениях.

На безошибочность считывания информации влияют многие факторы. Ими прежде всего являются отношение ширины знака к высоте bзч/hзн, ширины элемента отображения к высоте знака b3/hm и шаг между знаками d,H. Исследования, проводимые различными авторами [2, 8, 9], позволили установить следую­щие оптимальные соотношения bзн/hзн — 0,6, bэл/hзн = 0,1 и dзн/hзн= 1-1,5. Высота знака является основным размером индикатора, кроме того, она играет существенную роль при опре­делении оптимального расстояния наблюдения информации. Для оператора, имеющего нормальное зрение, предельное угловое разрешение составляет примерно одну угловую минуту [2, 8].


Минимальный угловой размер знака связан с расстоянием наблюдения l соотношением аМин = 3*10-4l.

Следующим эргономическим параметром является контраст индикатора. В [3] показано, что контраст может быть рассчитан по формуле

                                           (1.4)


где K — контраст; Iv.эл — сила света элемента; SЭЛ — площадь светящегося элемента, м2; Pd — коэффициент отражения эле­мента; Е — внешняя освещенность, лм/м; Дл0,5 — ширина спек­тра излучения, нм; Ks — спектральный коэффициент засветки при лмакс, нм-1; rф — коэффициент пропускания полосового фильтра с полосой пропускания, равной Дл0.5. Оптимальное значение rф = 0,2-0,5.

Из приведенной формулы следует, что контраст у полупровод­никовых индикаторов обратно пропорционален ширине спектра излучения элемента. Поскольку ППИ, изготовленные на основе соединений AIIIBV, имеют узкий спектр излучения, они имеют существенно лучший контраст при одинаковой силе света по сравнению с другими индикаторами.

Существенное влияние на надежность восприятия имеет пре­дельно допустимая внешняя освещенность, т. е. окружающая освещенность, при которой оператор безошибочно считывает информацию с индикатора.

Ниже приведены типичные значения яркости (в кд/м2) неко­торых источников:

Поверхность солнца .................................................................... 1,6109

Лампа накаливания 60 Вт с матовым стеклом в наиболее

яркой точке ......................................................................................... 120 000

Наиболее яркие кучевые облака ............................................... 40000

Лампа накаливания 60 Вт с молочным стеклом ...................... 30000

Белая бумага под прямыми лучами солнца .... ........................ 30000

Снег под прямыми солнечными лучами .................................... 30000

Поверхность 15-ваттной люминесцентной лампы .................... 10000

Яркое безоблачное небо ............................................................. 7000



Яркие участки поверхности Луны ............................................. 7000

Белая бумага на письменном столе .......................................... 85

Телевизионный растр .................................................................. 70

Металлический волосок лампы накаливания ........................... 1,5-106;

Ночное безоблачное небо ........................................................... 10

Экран в кинотеатре ..................................................................... 5 — 20

Верхняя граница зрительной толерантности ........................... 100000

Приведенные данные, как это будет показано в разделе, посвященном надежности считывания информации, необходимы для выбора коэффициента пропускания светофильтра.

Внешняя освещенность может меняться в значительных пре­делах, что вызывает определенные трудности при восприятии информации. Особенно сложные условия освещенности в кабинах летательных аппаратов. Естественная освещенность приборной доски в кабинах летательных аппаратов меняется в зависимости от времени года, времени суток, от высоты полета, от направ­ления полета, от конфигурации и характера остекления кабины, от порядка размещения индикаторов в кабине и т. д. Уровень освещенности блоков информации в кабинах летательных аппа­ратов колеблется от 6 до 30 000 лк и выше. Различные уровни освещенности возникают также в наземной и морской аппара­туре.

Одной из важнейших характеристик ППИ является цвет све­чения. Правильный выбор цветовой гаммы индикаторов в устрой­ствах и системах индикации во многом определяет эффектив­ность работы оператора при считывании информации. Сущест­вующие стандарты четко определяют назначение каждого цвета (красный — опасность, желтый — внимание, зеленый — все в норме). Однако применение индикаторов, в том числе ППИ, различного цвета свечения с различными оттенками изменило подход к выбору цвета и его функциональному назначению. Особенно возросли требования к цвету свечения за последние годы, когда появилась большая серия ППИ, из которых соби­раются табло, элементы экрана, бегущая строка.


В таких уст­ройствах разница в оттенках цвета, которые существуют у ППИ, особенно желтого и зеленого, может привести к ошибке в считывании информации. Поэтому настоятельно необходимо при производстве проводить классификацию индикаторов по цвету. Знание характеристик, определяющих цвет свечения ин­дикатора (доминирующую длину волны, координаты цветности, эффективную длину волны в максимуме излучения, цветовую разность), необходимо при выборе фильтра, без которого при­менение ППИ не эффективно.

 

1.2.2. Электрические параметры полупроводниковых индикаторов

Ко второй группе относятся параметры, которые характе­ризуют ППИ как элемент электрической цепи, т. е. электрические параметры и их зависимости от режима применения. Перечень электрических параметров и их определения приведены в табл. 1.2.

ППИ со встроенным управлением характеризуются системой параметров, принятой для ИМС, с добавлением ряда параметров, характерных для индикатора, в частности светотехнических параметров.

 

1.2.3. Параметры, характеризующие устойчивости полупроводниковых индикаторов к действию внешних факгоров

Третьей группой являются параметры, которые характеризуют устойчивость ППИ к воздействию различных эксплуатационных факторов. Перечень этих факторов и возможные их значения приведены ниже.

Таблица 1.2. Электрические параметры

Наименование параметра, условное обо­значение, единицы измерения

Определение

Постоянный прямой ток элемента гображения Iпр, мА

Значение постоянного тока, протека­ющего через излучатель в прямом на­правлении

Импульсный прямой ток элемента отображения Iпр, мА

Наибольшее мгновенное значение прямого тока, протекающего через из­лучатель, в том числе все повторяющие-сч переходные токи

Средний прямой ток элемента ото­бражения Inp.cn, МА

Среднее за период значение прямого тока через излучатель

Постоянное (импульсное) обратное напряжение на элементе отображения U06P (Uобр.и), В

Значения постоянного напряжения, приложенного к излучателю в обратном направлении

Постоянное (импульсное) напряже­ние прямое Uпр (Uпри), В

Значение постоянного (импульсного) напряжения на излучателе при прохож­дении через него заданного постоянного (импульсного) прямого тока

Средняя рассеиваемая электриче­ская мощность излучателя Pср, мВт

Средняя за период мощность, рас­сеиваемая излучателем при протекании тока в прямом и обратном направле­ниях

Импульсная рассеиваемая мощность излучателя Ри, мВт

Наибольшее мгновенное значение мощности, рассеиваемой излучателем при подаче импульсов с заданной дли­тельностью и скважностью

Постоянный обратный ток Iобр, мкА

Постоянный ток в обратном направ­лении

Тепловое сопротивление переход-корпус RnK, °С/Вт

Отношение разности температур перехода в контрольной точке на кор­пусе ППИ к рассеиваемой прибором мощности




 

Механические воздействия

Вибрационные нагрузки:

диапазон частот, Гц ............................................................. 1 — 5000, 1 - 2000

ускорение g .......................................................................... 40, 10 — 20

Многократные ударные нагрузки с ускорением д ................... 75-150

Одиночные удары с ускорением я ............................................. 1500

Постоянное ускорение g............................................................. 500

Акустические шумы в диапазоне 50 — 10000 Гц с уровнем

звука, дБ ....................................................................................... 160, 170

 

Климатические воздействия

Повышенная температура окружающей среды, ° С ................. 70, 85

Пониженная температура окружающей среды, ° С .................. — 60

Смена температур, °С ................................................................. — 60, 4-70, 4-85

Повышенная влажность, % ........................................................ 98 (при 35° С)

Пониженное атмосферное давление, Па (мм. рт. ст.) .............. 6,66 (5)

Повышенное давление. Па (атм.) .............................................. 3039 (3)

При всех видах указанных воздействий параметры приборов практически не изменяются (за исключением температуры). На рис. 1.8 — 1.10 приведены характер изменения Iс бIv, и Unp от различных воздействующих факторов.



Рис. 1.8. Характер изменения параметров:

а — силы света; б — прямого напряжения; в — неравномерности силы света до ( — ) и после (—) воздействия одиночного удара с ускорением 1500 g для индикаторов ЗЛС366А-5



Рис. 1.9. Значение силы света для индикатора ЗЛ341В:

1 — до испытаний; 2 — после испытаний на тепло­устойчивость; 3 — после испытаний на холодоустой­чивость; О, Д. П — минимальное, среднее и макси­мальное значения



Рис. 1.10. Значение силы света для ЗЛ341Е: 1 — до испытаний; 2 — - после (испытаний) пониженного дав­ления; 3 — после повышенного давления; 4 — после одиночного удара; 5 — после постоянного ускорения; 6 — после вибро­прочности; 7 — после виброустоичивости; 8 — после проверки на герметичность; О, Л, П - минимальное, среднее и мак­симальное значения



Из приведенных зависимостей следует, что ППИ отличаются высокой устойчивостью к внешним воздействующим факторам, значения параметров практически не меняются.

 

1.2.4. Параметры надежности полупроводниковых индикаторов

Последней группой параметров, характеризующих ППИ, являются параметры надежности. Под надежностью полупро­водникового индикатора понимается вероятность того, что задача или группа задач будет успешно выполнена оператором или группой операторов при любом сочетании эргономических па­раметров (внешней освещенности, угла обзора, расстояния на­блюдения и др.) в заданных режимах и условиях эксплуатации в течение заданного времени. Подробно вопросы надежности изложены в [10].

Одним из основных параметров надежности является интен­сивность отказов. Наиболее достоверные результаты по значению интенсивности отказов можно получить при специально прово­димых испытаниях на надежность. В табл. 1.3 приведены значе­ния интенсивности отказов различных видов ППИ, рассчитанные по результатам испытаний, проведенных при Токр ср~25° С.

Интенсивность отказов ППИ находится на уровне современ­ных ИМС.

Таблица 1..3. Интенсивность отказов ППИ

Вид индикатора

Режим испыта­ний Iпр , мА

Объем испыта­ний, млн. приборо-часов,

Количество отказов

Интенсивность отказов л X 10 , 1/ч

Единичный

10

3.75

3

0,8

Шкальный

10

1 ,025

0

0,6

Цифровой

20

3,94

2

0,5

Букветш- циф­ровой

10

0.46

о

1,5

Высокую надежность ППИ подтверждают результатами испытаний на ресурс, некоторые данные о котором приведены в табл. 1.4.

Существенным фактором, который необходимо учитывать при проектировании устройств и систем отображения информации, являются степень и характер деградации светотехнических пара­метров и процессе длительной эксплуатации ППИ. Теоретически, как и у других видов полупроводниковых приборов, деградация параметров у ППИ идет медленно, в основном за счет диффу­зии легирующих примесей.



Таблица 1.4. Результаты испытаний на ресурс

Тип ППИ

Количество испытанных приборов

Наработка, ч

Количество и вид отказа

л х10-6

ЗЛС321А

170

80 000

 

0,05

ЗЛС324А

80

75 000

1 обрыв,

0,17

 

 

 

1 — бIv.> N

 

ЗЛС338А

50

50000

1 — 6Iv> N

0,27

ЗЛС339А

50

65000

1 обрыв

0,3

ЗЛС340А

40

65 000

1 обрыв

0,4

ЗЛС343-5

10

50000

1 обрыв

2,0

ЗЛС348А

50

60000

2 обрыва

0,7

ЗЛС358А

20

35 000

__

1,0

133ПП4

30

50000

__

0,46

514ПР1

10

50000

__

1,4

ЗЛ102

20

77 000

1 — бIv> N

0,65

514ИД1

20

42500



0,8

Все показатели надежности рассчитаны по полным отказам.

На практике при создании того или иного прибора с при­менением ППИ разработчика интересует, в какой степени будут изменяться светотехнические параметры в процессе эксплуата­ции. В настоящее время принято оговаривать в технической документации на ПИИ изменение силы света, равное 50% сда­точной нормы. Это обусловлено возможностями оператора уло­вить изменение силы света работающего индикатора. На прак­тике, по имеющимся экспериментальным материалам, изменение силы света в течение длительной эксплуатации значительно меньше.

Подробно вопросы деградации светотехнических и электри­ческих параметров ППИ рассмотрены в [7, 10, 11].

 

 

1.3. ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНДИКАТОРОВ

Выбор оптимального режима работы ППИ является одной из важнейших задач при проектировании индикаторных уст­ройств. Режим работы ППИ должен быть таким, чтобы обес­печивал требуемые светотехнические параметры для данного ППИ, обеспечивал необходимую надежность, долговечность и допустимую деградацию параметров. Максимально допустимые режимы работы индикатора устанавливались постепенно, исходя из теоретических исследований и большого экспериментального материала, полученного при проведении испытаний на надеж­ность как самих индикаторов, так и других видов полупровод­никовых приборов и ИМС [2, 3, 7].



Поскольку все параметры ППИ связаны между собой, то применение ППИ одновременно в нескольких предельных элект­рических и эксплуатационных режимах недопустимо, так как при работе в таком режиме не будет обеспечена требуемая надеж­ность. Нельзя работать одновременно, например, при максималь­ной рассеиваемой мощности и максимальной температуре окру-

жающей среды. В частности, при работе на максимальной мощ­ности необходимо снижать температуру. Основным фактором, влияющим на надежность работы индикатора, является темпера­тура р-n перехода, которая определяется по формуле

TП = T0 + ДT,

где T0 — температура окружающей среды; ДТ — приращение температуры за счет протекающего через переход тока,

ДT — Pср Rт = IпрUпрRт;

Rт — тепловое сопротивление «переход — окружающая среда». Значения теплового сопротивления для ряда типов индика­торов приведены ниже:

                                                          Значение                                               Значение

Тип ППИ Rc°С/Вт                                          Тип ППИ Rт,°С/Вт

AЛ307A .............................. 30 — 40                     ЗЛС358А .............................. 70

ЗЛ314А-К .............................. 200                         ЗЛС357А ............................... 60 — 75

ЗЛС331А ............................... 200                         ЗЛС347А ............................... 60 — 70

ИПДО4А-К .......................... 400              ИПВ70А-4/5Х7К ................ 65

ЗЛС320А-Д ........................... 120                         ИПВ71А-4/5Х7К ................ 25

ЗЛС317А-Д ........................... 140                         ИПГ05А-8Х8Л ................... 45

ЗЛС314А ............................... 60 — 70                   ИПТ10А-63К ........................ 40

ЗЛС321А, Б ........................... 70 — 80                  490ИП1 ................................. 70

ЗЛС324А, Б .......................... 60 — 65                   490ИП2 ................................. 60



ИПЦО1А-Г-1/7К ................. 50              514ИД1 ................................. 200

ЗЛС338А, Б ........................... 60              514ИД2 ...........-...................... 200

ЗЛС348А ............................... 90              514Г1Р1 .................................. 200

ЗЛ341А-Е ............................. 400

Таким образом, чтобы не превысить температуру перехода, следует выбирать соответствующее значение прямого тока и тем­пературы окружающей среды.

Многочисленные экспериментальные и теоретические исследо­вания показали, что температура р-n перехода у индикаторов с герметичным корпусом не должна превышать 125° С, а для приборов с полимерной герметизацией 100 — 110° С. Во всех слу­чаях температура перехода должна быть ниже критической температуры компаунда и ряда технологических процессов. Так, например, критическая температура пластмассы составляет 130° С для индикаторов ЗЛС338А, 125° С для шкальных индика­торов ЗЛС362А-Н, температура герметизации большинства инди­каторов составляет 120° С.

Для многоэлементных ППИ приращение температуры необ­ходимо умножить на количество элементов индикатора, т. е.

ДT = IпрUпрRтn,

где n — число элементов индикатора.

Для обеспечения нормального теплового режима получены экспериментальные соотношения для снижения тока при пре­дельно допустимой температуре.

Ниже приведены значения коэффициента, вводимого для амплитуд максимального постоянного прямого тока при раз­личных значениях допустимых температур, где Iпр.макс.н — значе­ние максимально допустимого прямого тока при нормальной температуре (25° С).

Коэффициент при                        Допустимая температура, ° С

Iпр.макс.н

70 ................................................. 0,42

85 ................................................. 0,32

100 ............................................... 0,23

125 ............................................... 0,15

Полупроводниковые индикаторы работают также в импульс­ном или мультиплексном режимах.


В этом случае необходимо знать значения импульсного прямого тока. Значение максималь­но допустимого импульсного тока ограничивается двумя факто­рами: максимально допустимой температурой перехода Tп.макс и амплитудой прямого импульсного тока Iпр.имп.

Значение ТП,ыакс рассчитывается по формуле

T п. макс = T корп + Iпр. максUпрIтn,

где Tкорп — температура корпуса; Iпр.макс — значение максимально допустимого постоянного прямого тока через элемент; n — коли­чество излучающих элементов в индикаторе.

Значение ТП для прямоугольных импульсов можно рассчи­тать из выражения

Tп =Tкорп + Iпр. имп UпрRтТиfиn,

где ти — длительность импульса; fH — частота следования импульсов.

Значение Unp уменьшается с повышением Т„. Величине Тп.макс соответствует строго определенное значение Uпр (при Iпр = = const), которое можно обозначить Unp.мин. Изменяя значения Iпр.макс и Iпр.имп на фиксированной частоте, строят семейство ха­рактеристик

Iпр.имп.макс/IпР.макс = f(ти; fи) для Uпр.макс = const (т. е. для Т п. макс = const).



Рис. 1.11. Зависимость отношения мак­симально допустимого импульсного прямого тока к максимально допусти­мому постоянному прямому току от длительности импульса и частоты

Зависимости отношения максимально допустимого импульсно­го прямого тока к максимально допустимому постоянному пря­мому току от длительности импульса и частоты приведены на рис. 1.11.

 

1.4. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ

Полупроводниковые индикаторы ППИ обычно являются про­межуточным звеном в системах «оператор — аппаратурный комп­лекс». Можно выделить два основных способа выработки инфор­мации: аналоговый (галетные переключатели, тумблеры, кнопки-табло и т. д.) и цифровой. Информация в цифровом виде выра­батывается обычно вычислительным устройством (ЦВМ, специ­ализированным ВУ и т. д.), выходными элементами которого обычно являются полупроводниковые приборы.

Способ выработки информации влияет главным образом на аппаратурные реализации устройств приема информации со сто­роны полупроводниковых индикаторов, поскольку для безотказ­ной работы индикаторов необходимо обеспечивать их защиту.


Это в основном относится к системам, в состав которых входят источники с аналоговым способом выработки информации для индикации.

Информация. передается от источника к потребителю по каналам связи. Оператор по предъявленной информации прини­мает решение и, воздействуя на органы управления и комму­тации, управляет режимами работы аппаратурного комплекса. Таким образом, устройства отображения информации являются обычно сложными схемно-конструкторскими изделиями, содержа­щими в своем составе приемо-передающие узлы (модули), схемы обработки, устройства индикации, командно-коммутацион­ные элементы. Возбуждение полупроводниковых индикаторов и представление на них информации являются частью сложного процесса получения, обработки и индикации информации с по­следующим вводом корректирующих значений параметров в ап­паратурный комплекс. От качества предъявления информации в большой степени зависит и качество работы оператора в комп­лексе.

В разделах, посвященных управлению цифрами и буквенно-цифровыми индикаторами, после схемных решений, обеспечива­ющих управление собственно ППИ, приведены структурные и принципиальные схемы полного цикла работы устройств отобра­жения информации от приема и индикации информации до выдачи корректирующих значений параметров в аппаратуру комплекса.

Вне зависимости от способа выработки информации она может быть передана от вычислительного устройства или дру­гого источника на схему управления в параллельном, последо­вательном и параллельно-последовательном коде. На рис. 1.12 представлены виды передачи информации от датчика информации к индикаторному устройству, где Х1, Х2, ..., Хп — разряды передаваемого символа; ДТk — разряд наличия децимальной точки.



Рис. 1.12. Виды передачи информации:

а — параллельный; б — последовательный; в — параллельно-последовательный

Выбор вида передачи информации диктуется объемом и ка­чеством передаваемой информации, а также пропускной способ­ностью канала связи, удаленностью индикаторного прибора от вычислительной части системы.


Каждый из видов передачи информации имеет свои преимущества и недостатки.

Параллельный вид передачи информации, используемый как для аналогового, так и цифрового способа ее выработки (рис. 1.12, а) требует наличия проводной связи для каждого бита ин­формации. При передаче больших объемов информации на боль­шие расстояния кабельная сеть канала связи становится неоп­равданно тяжелой и дорогой. Действительно, общее число связей при параллельном виде передачи информации составит: V = = k(n+1), где k — число передаваемых символов; n — число разрядов при передаче одного символа; 1 — связь, необходимая для передачи децимальной точки. При передаче цифровой ин­формации в двоично-десятичном виде n = 4, при передаче зна­ковой информации n — 7.

Последовательный вид передачи информации по одной линии связи (рис. 1.12,6) предусматривает наличие уплотнителя ин­формации на передающем конце канала связи и преобразователя последовательного кода в параллельный на приемном ее конце. При больших объемах передаваемой информации и высокой час­тоте ее изменений последовательный вид передачи информации вызывает необходимость использования высоких несущих частот, что в ряде случаев снижает помехоустойчивость линий связи и усложняет приемные устройства индикаторных приборов. В та­ких системах национально применять параллельно-последова­тельный (рис. 1.12, в) вид передачи информации. Общее число связей при таком виде передачи уменьшается в k раз по сравне­нию с числом связей при параллельной передаче, частота переда­чи снижается в n+1 раз по сравнению с последовательным ви­дом передачи информации.

В информационных системах с интенсивным обменом инфор­мацией следует признать рациональным осуществление передачи информации от вычислительной части системы (например, от ЦВМ) до входных устройств индикаторного прибора в виде последовательного или последовательно-параллельного кода, а передачу информации от входного устройства на схему управ­ления собственно индикатором -- в параллельном коде.

Содержание  Назад  Вперед