動態聚焦電壓幅值控制器的製作方法

2023-05-16 19:51:11

專利名稱：動態聚焦電壓幅值控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子束著屏失真校正裝置。
在陰極射線管(CRT)上顯示的圖象可能遭到畸變或失真，例如對於CRT上電子束掃描易發生的散焦或非線性。這種畸變或失真的出現是因為CRT的電子槍與屏板的距離隨電子束的偏轉而改變，例如，在水平方向上，通過以水平速率產生具有拋物線狀電壓分量的動態聚焦電壓及將該動態聚焦電壓施加給CRT的聚焦電極來動態地改變聚焦電壓可獲得當電子束在水平方向偏轉時出現的散焦的減小。已知可用水平偏轉輸出級的S整形電容器上產生的S校正電壓以水平速率驅動拋物線狀電壓分量。
電視接收機，計算機或監視器具有使用不同水平掃描頻率的偏轉電流在同一CRT上選擇顯示圖象信息的能力。當顯示根據廣播標準規定的電視信號的圖象信息時，可以經濟地使用速率為16KHz、即所謂1fH速率的水平偏轉電流。而當顯示高清晰度電視信號或顯示監視器數據信號的圖象信息時，水平偏轉速率將大於32KHz。該高速率被稱為2nfH。該值等於或大於1。
在能以多速率工作的視頻顯示監視器的水平偏轉電路輸出級中，已知使用開關變換的S電容器可改變電路內S電容器的數目。S電容器的選擇是根據所選擇的水平偏轉頻率通過可選擇的開關自動地作出的。
當使用非開關式回掃電容器時，水平回掃間隔的長度在不同水平頻率時相同。其結果是，在不同的頻率時的S校正電壓所需幅值可以不同。而動態聚焦電壓的拋物線狀電壓分量的所需幅值將需要相等。因此，希望使在不同水平頻率上動態聚焦電壓的拋物線狀電壓分量的幅值控制與S校正電壓幅值的控制方式分開。
在實施本發明的一個特徵時，在S整形電容器上產生拋物線狀水平速率電壓。拋物線狀電壓將通過受控制的可變電壓分壓器來衰減。分壓器的輸出被連接到差分放大器的輸入端，用於比較及調節拋物線狀電壓的峰峰幅值並使之等於參考電壓。該峰-峰幅值的調整是通過受控制的可變分壓器的光敏電阻的阻值控制作出的。衰減的拋物線狀電壓被高壓放大器放大。由此，使衰減變化以控制不同水平頻率下動態聚焦電壓的拋物線狀電壓分量的幅值。
在實施另一發明特徵時，拋物線狀電壓則是通過與開關連接的分壓器衰減的，及衰減的拋物線狀電壓被高壓放大器放大。衰減器的開關響應於指示所選水平頻率的開關控制信號。由此，使衰減變化以控制不同水平頻率下動態聚焦電壓的拋物線狀電壓分量的幅值。
實施本發明特徵的視頻圖象裝置包括在涉及從多個頻率中選擇的偏轉頻率上的第一拋物線信號源。第一拋物線信號具有根據所選頻率確定的幅值。包括電阻的分壓器具有與第一拋物線信號源連接的輸入端，以產生具有相應於電阻值的幅值的衰減拋物線信號。控制電路，它響應於指示第一拋物線信號幅值的控制信號並與電阻連接，用於根據控制信號改變電阻值。響應於衰減拋物線信號及與聚焦電極連接的放大器放大衰減拋物線信號並產生聚焦電極上的動態聚焦電壓。


圖1及圖2表示根據本發明特徵的水平偏轉電路輸出級及包括可控制衰減器的動態聚焦電壓發生器；及圖3表示根據本發明特徵的、圖2中衰減器的一個替換例。
圖1表示具有多掃描頻率功能的電視接收機的水平偏轉電路輸出級101。級101由產生供電電壓B+的調節電源100供電。傳統的驅動級103響應於所選水平掃描頻率nfH的輸入信號107a。驅動級103產生驅動控制信號103a，以控制輸出級101的開關電晶體104的開關操作。作為例子，n＝1的值可代表根據給定標準如廣播標準的電視信號的水平頻率。電晶體104的集電極連接到回掃變壓器T0的初級繞組T0W1。電晶體104的集電極也連接到非開關式回掃電容器105。電晶體104的集電極還連接到水平偏轉線圈LY，以形成回掃諧振電路。電晶體104的集電極還連接到傳統阻尼二極體108。偏轉線圈LY與線性電感LIN及非開關式正掃電容或S電容CS1連接。電容CS1連接在端子25及參考電位或地GND之間，以使端子25插在電感LIN及S電容CS1之間。
輸出級能夠產生偏轉電流iy。偏轉電流iy對於從2fH至2.4fH的範圍中選擇的任何所選水平掃描頻率及所選水平掃描頻率1fH具有實質相同的預定幅值。偏轉電流iy的幅值控制是通過當水平頻率增加時自動增加電壓B+來實現的，並反之亦然，由此維持偏轉電流iy的恆定幅值。電壓B+受到工作在通過變壓器反饋繞組T0W0的閉環方式的傳統調節電源100的控制。電壓幅值B+將根據具有指示電流iy幅值的整流反饋脈衝信號FB來建立。垂直速率拋物線信號E-W以未示出的傳統方式產生。信號E-W通常連接到電源100，用於電壓B+的垂直速率拋物線分量，以提供左-右失真校正。
開關電路60用於校正電子束著屏誤差，如線性度誤差。電路60選擇地僅將兩個正掃或S電容CS2及CS3中的一個與正掃電容CS1相併聯。選擇連接是根據選擇水平掃描頻率的頻率範圍確定的。在開關電路60中，電容器CS2連接在端子25及場效應電晶體(FET)開關Q2的漏極之間。電晶體Q2的源極連接到地GND。保護電晶體Q2上過電壓的保護電阻R2並聯在電晶體Q2上。
寄存器201提供開關控制信號60a及60b。控制信號60a通過緩衝器98連接到電晶體Q2的柵極。當控制信號60a在第一可選擇電平上時，電晶體Q2關斷。另一方面，當控制信號60a在第二可選擇電平上時，電晶體Q2導通。緩衝器98提供信號60a的所需電平移動，以完成上述傳統方式的開關操作。
在開關電路60中，電容器CS3連接在端子25及場效應電晶體(FET)開關Q2』的漏極之間。FET開關Q2』以類似於FET開關Q2受控制的方式受到控制信號60a的控制。因此，緩衝器98』具有類似於緩衝器98的功能。
微處理器208響應頻率-數據信號轉換器209產生的數據信號209b。信號209B具有指示同步信號HORZ-SYNC或偏轉電流iyD的頻率的數字值。轉換器209譬如包括在信號HORZ-SYNC的給定周期時對時鐘脈衝計數的計數器，並根據出現在給定周期中的時鐘脈衝數產生字信號209a。微處理機208產生控制數據信號208a，後者連接到寄存器201的輸入端。信號208a的值根據信號HORZ-SYNC的水平速率來確定。寄存器201根據數據信號208a控制信號60a及60b，後者的幅值根據信號HORZ-SYNC的頻率由信號208a確定。另一方式是，信號208a的值可由未示出的鍵盤提供的信號109b確定。
當水平偏轉電流iy的頻率是1fH時，電晶體Q2及Q2』被導通。其結果是，兩個S電容CS2及CS3為線路中電容，它們與非開關S電容CS1並聯及形成最大S電容值。當水平偏轉電流iy的頻率等於或大於2fH及小於2.14fH時，電晶體Q2被關斷及電晶體Q2』被導通。其結果是，S電容CS2從非開關S電容CS1斷接，及S電容CS3與S電容CS1連接以形成中間S電容值。當水平偏轉電流iy的頻率等於或大於2.14fH時，電晶體Q2及電晶體Q2』被關斷。其結果是，S電容CS2及CS3與非開關S電容CS1斷接，及形成最小S電容值。電容CS1，CS2或CS3中的偏轉電流iy產生S整形拋物線狀電壓V5。由電容105形成的總回掃電容在不同掃描頻率時不改變。因此，在不同掃描頻率時回掃間隔具有相同長度。電容器CS1，CS2及CS3的值在不同掃描頻率時被選擇，以產生不同幅值的拋物線狀電壓V5。電壓V5的不同幅值是需要的，因為回掃間隔長度是恆定的。
圖1B表示實施本發明特徵的動態聚焦電壓發生器99。圖1A及1B中相似的符號及標記表示相似的功能部分。圖1B的電壓V5具有負向回掃峰值。拋物線狀電壓V5的峰-峰幅值在16KHz或1fH時約為60V，在2fH時約為80V及在2.4fH時約為125V。拋物線狀電壓V5通過電容器C4容性地連接到電阻R16。
包括電阻R16及電阻CDS的可控分壓器或衰減器70在端子120上產生衰減的拋物線狀電壓V5』。分壓器70的衰減是由光耦合器PC1一部分的硫化鎘光敏電阻CDS的導電狀態確定的。二極體LED發出的光代表來自達林頓電晶體Q10的電流。達林頓電晶體Q10及達林頓電晶體Q11彼此相連接及連接到電阻R19，電阻R23和電阻R24形成差分放大器。達林頓電晶體Q11的基極連接到3V的恆定參考電壓，它由12V電源經過由電阻R11及電阻R12組成的分壓器分壓得到。
電壓V5』的DC分量接近0V。其AC分量由電阻R16、CDS及電阻R12確定。電阻CDS的值由發光二極體LED的光能量確定。電壓V5』的AC分量即電壓V5」通過電容C21連接到達林頓電晶體Q10的基極及箝位二極體D6的陰極。電壓V5」的負峰值被箝位二極體D6保持在-0.6V。當達林頓電晶體Q11的基極電壓超過+3V電平時電壓V5」的正峰值將使達林頓電晶體Q10導通。當達林頓電晶體Q10導通時，電流流過二極體LED並產生光通量。該光通量作用於電阻CDS使其電阻值、電壓V5』的幅值及電壓V5」的幅值減小。電阻CDS電阻值改變的響應速度很慢。它的作用如負反饋環中的低通濾波器。當V5」的正峰值低於+3V時，電晶體Q10的導通時間縮短，及二極體LED的平均光能量減小，直到建立平衡為止。電壓V5」的正峰值則維持正稍大於+3V。電壓V5」及V5』的峰-峰值維持在約4V上，與輸入頻率或峰值無關。
在電阻CDS及R16連接端子120上的驅動電壓V5』通過電容器C3、電阻R17及電容器C24容性地連接到聚集放大器97的求和節點輸入端121。電阻CDS的增益控制作用調節了端子121上的電壓，使其在每個1fH，2fH及2.4fH速率時具有相等的峰-峰值。
電容器C3提供對水平拋物線電壓的容性連接。電容器C10容性地連接到以未示出的傳統方式產生的垂直拋物線電壓V8。聚焦放大器97的直流工作點由電阻R5而不是由拋物線信號確定，因為容性連接消除了直流分量。電容器C24校正由放大器97未示出的雜散輸入電容引起相位延遲，由此使水平聚焦校正能正確定時。
在放大器97中，電晶體Q5及電晶體Q6彼此連接形成差分輸入級。這些電晶體具有很大的集電極電流對基極電流比率，即β值，以增加端子121上的輸入阻抗。電晶體Q5及Q6的基極-發射極電壓彼此補償並減小隨溫度改變的直流偏壓飄移。電阻R11及電阻R12形成分壓器，它將+12V的電源電壓V10分壓為約+3V的偏置電晶體Q6的偏壓。對與電晶體Q5及Q6的發射極相連接的發射極電阻R10的值進行選擇，以使最大導電電流約為6mA。這保護了高壓電晶體Q20。電晶體Q20通過作為開關工作的電晶體Q13與電晶體Q5連接。電晶體Q20以級聯方式通過電晶體Q13與電晶體Q5連接。電晶體Q20需要免於過載的保護，因為電晶體Q20僅可耐至多10mA的集電極電流。這是由於放大器97在集電極電流低於6mA時具有高跨導而在高於6mA時具有低跨導來實現的。電晶體Q20、Q13及Q5的級聯構型隔離了電晶體Q20集電極-基極結上未示出的Miller電容，由此增加了帶寬。該級聯構型也使放大器增益與高壓電晶體Q20的低β值無關。
圖1A中變壓器T0的繞組T0W3產生階形回掃電壓，並通過二極體D12整流及電容C13濾波以提供對圖1B中的動態聚焦電壓發生器99供電的電源電壓VSU。有源負載電晶體Q1具有與電源電壓VSU連接的集電極。電晶體Q1的基極負載電阻通過包括二極體D7及電容C26的自舉或升壓結構與電壓VSU連接。二極體D5與電阻R1串聯並連接到電晶體Q20的集電極。二極體D4連接在電晶體Q1的發射極即端子97a及電晶體Q20的集電極之間。
當端子97a上輸出波形的負峰值期間，二極體D7將其陰極上電容C26的的端子箝位在+1600V的電源電壓VSU上，及電晶體Q20將電容C16的另一端拉到接近地電位。電晶體Q1由二極體D4及D5的作用保持關斷。當端子97a上的電壓升高時，存儲在電容器C26上的能量通過電阻R1供給電晶體Q1的基極。電阻R1上的電壓保持高電位，及電晶體Q1的基極電流亦被維持，甚至當電晶體Q1的集電極-發射極電壓接近零時也是如此。因此，電晶體Q1的發射極電流也被維持。端子97a上的正峰值輸出則可很接近於+1600V電源電壓VSU，而無失真。
電容C1代表聚焦極17及導線雜散電容的和。有源上拉電晶體Q1能從端子97a向充電雜散電容C1供給電流。下拉電晶體Q20能通過二極體D4從電容C1吸收電流。有利的是，有源上拉結構用來獲得快速響應時間並降低功耗。放大器97使用分路反饋，通過反饋電阻R2以在端子97a上輸出。電阻R17及R2被選擇以在端子97a上產生1000V的水平掃描速率電壓。其結果是，放大器97的電壓增益為幾百。
由電壓V5產生的水平速率的及由電壓V8產生的垂直速率的動態聚焦電壓分量通過隔直電容C22容性地連接到CRT的聚焦極17，以產生動態聚焦電壓FV。由電阻R28及電阻R29構成的分壓器所產生的直流電壓分量等於8KV。
當垂直消隱期間及跟隨垂直消隱後稱為AKB測量間隔、未示出的四個視頻行時間期間，周期控制信號V13為「高」狀態。信號V13由延遲電路200產生，它使傳統垂直消隱信號VERT-BLANK延遲適當視頻行數如4行。信號V13通過電阻R26連接到開關電晶體Q15的基極。電晶體Q15的集電極通過電阻R27連接到電晶體Q20的發射極及電晶體Q13的集電極之間的節點上。電晶體Q13的集電極連接到電晶體Q20的發射極，及電晶體Q13的發射極連接到電晶體Q5的集電極。在垂直消隱期間及在AKB測量間隔期間，電晶體Q13被電晶體Q15關斷，並阻止電流從電晶體Q5的集電極流到電晶體Q20的發射極。
有利的是，當通過電阻R27及電晶體R15的AKB測量間隔期間維持了Q20的發射極電流。當AKB測量間隔期間電阻R27連接在電晶體Q20的發射極及地之間。當AKB測量間隔期間，電阻R27上通過約11.3V的恆定電壓。選擇電阻R27的值使電晶體Q20中的恆定電流導致電阻R1上的電壓降等於電源電壓VSU及端子97a上動態聚焦電壓峰值之差。這消除了不希望有的聚焦電壓瞬變及首視頻行的散焦，否則當AKB測量間隔後的常規動態電壓開始時會發生散焦。如果電阻R27未與電晶體Q20的發射極連接，端子97a上放大器97的輸出電壓將趨於接近+1600V的電源電壓VSU幅值。但是，端子97a上波形所需幅值通常為1450V。如果端子97a上放大器97的輸出電壓變為1600V，當AKB測量間隔期間，在第一可見水平行開始時在圖象頂部將發生大的瞬變。該瞬變將不利地使發生在AKB測量間隔隨後的第一可見水平行的開始部分散焦。
為了阻止這種大的瞬變，在垂直消隱期間及在AKB測量間隔期間，通過電阻R27對電晶體Q20提供電流通路的電晶體Q15中的電流使端子97a上的輸出電壓減小。電晶體Q20作為電流源並引起電阻R1上的電壓降。在AKB測量間隔期間，端子97a上的動態聚焦電壓被設在約等於水平及垂直拋物線分量和的峰值。由此，有利地，顯著降低了AKB測量間隔隨後的聚焦電壓瞬變。
圖1C表示開關式衰減器70』，它可用在圖1B的電路中代替非開關式衰減器70。圖1A、1B及1C中的類似符號及標記表示相似的功能部分。
圖1C中的衰減器70』包括電阻R71及電阻R72，它們與圖1B的電阻R16形成可控分壓器。分壓器的衰減由連接到電阻R72的開關電晶體Q20及連接到電阻R71的開關電晶體Q21的導電狀態確定。電晶體Q21及Q20分別受控制信號60c及控制信號60d的控制。控制信號60c及60d在圖1A的寄存器201中以類似於控制信號60a及60b的方式產生。圖1C中的控制信號60c僅當頻率等於2.4fH時為「高」狀態。控制信號60d當頻率等於或大於2fH時為「高」狀態。當頻率等於1fH時兩個信號60c及60d為「低」狀態。
當信號60c及60d為「高」狀態時，電晶體Q21及Q20分別導通。當電晶體Q20及Q21均關斷時，沒有衰減，這發生在頻率等於1fH時。當電晶體Q20導通及電晶體Q21關斷時具有中等衰減，這發生在頻率等於2fH時。當電晶體Q20及Q21均導通時具有最大衰減，這發生在頻率等於2.4fH時。
選擇電阻R16、R17及R72的值，以使得端子121上的電壓在每個1fH、2fH及2.4fH速率時具有相等的峰-峰幅值。電阻R16、R17及R72的選擇原則在於，使每個1fH、2fH及2.4fH速率時聚焦放大器97的輸出端97a上的水平拋物線聚焦校正幅值均衡。在圖1C的電路中，不同於圖1B，電阻R16的值等於56KΩ。
權利要求
1.視頻圖象裝置，包括包括聚焦極(17)的陰極射線管(10)；在頻率涉及從多個頻率中選擇的偏轉頻率(fH)上的第一拋物線信號(V5)源，它具有根據所選頻率確定的幅值；其特徵在於包括第一電阻(CDS)的分壓器(CDS，R16)，它具有與所述第一拋物線信號(V5)的所述源連接的輸入端，以產生其幅值根據所述第一電阻值的衰減拋物線信號(V5』)；控制電路(70)，它響應指示所述第一拋物線信號(V5)幅值的控制信號並與所述第一電阻(CDS)連接，以根據所述控制信號改變所述第一電阻(CDS)的值；及放大器(97)，它響應所述衰減拋物線信號(V5』)並與所述聚焦極(17)連接來放大所述衰減拋物線信號(V5』)，以在所述聚焦極(17)上產生動態聚焦電壓(FV)。
2.根據權利要求1的視頻圖象裝置，其中所述分壓器(CDS，R16)還包括第二電阻(R16)，及其中所述控制電路(70)包括放大器(Q10，Q11，R19，R23，R24)它響應所述拋物線信號(V5)，用於根據所述第一拋物線信弓(V5)的幅值調節所述第一及第二電阻(CDS，R16)之間的比率。
3.還包括放大器(Q10，Q11，R19，R23，R24)它響應所述衰減拋物線信號(V5』)，以負反饋方式自動地控制所述衰減拋物線信號(V5』)。
4.根據權利要求1的視頻圖象裝置，其中所述第一電阻(CDS)包括一個光敏電阻。
5.根據權利要求1的視頻圖象裝置，其中所述第一拋物線信號(V5)出現在S整形電容器(CS1，CS2，CS3)上，並容性地(C4)連接到所述分壓器(CDS，R16)。
6.視頻圖象裝置，包括包括聚焦極(17)的陰極射線管(10)；在頻率涉及從多個頻率中選擇的偏轉頻率(fH)上的拋物線信號(V5)源，它具有根據所選頻率確定的幅值；其特徵在於可控開關(Q21，Q20)，它們響應指示所述拋物線狀電壓(V5)的頻率(fH)的信號(60c，60d)，並當選擇第一頻率時具有第一狀態(HIGH，HIGH)及當選擇第二頻率時具有第二狀態(LOW，LOW)。包括電阻(R16)的分壓器(R16，R71，R72)，它與所述開關(Q21，Q20)連接，用於當選擇第一頻率時選擇所述電阻，及當選擇第二頻率時不選擇所述電阻，以產生衰減拋物線信號(V5』)，以使所述分壓器的衰減根據所述開關的狀態確定；及放大器(97)，它響應所述衰減拋物線信號(V5』)並與所述聚焦極(17)連接來放大所述衰減拋物線信號(V5』)，以在所述聚焦極(17)上產生動態聚焦電壓(FV)。
7.視頻圖象裝置，包括包括聚焦極(17)的陰極射線管(10)；在頻率涉及從多個頻率中選擇的偏轉頻率(fH)上的第一拋物線信號(V5)源，它具有根據所選頻率確定的幅值；其特徵在於包括第一阻抗(CDS)的分壓器(CDS，R16)，它具有與所述第一拋物線信號(V5)的所述源連接的輸入端，以產生其幅值根據所述第一阻抗值的分壓拋物線信號(V5』)；控制電路(70)，它響應所述分壓拋物線信號(V5』)，並與所述第一阻抗(CDS)連接，以根據連接到所述聚焦極(17)的所述分壓拋物線信號(V5』)來在所述聚焦極(17)上產生動態聚焦電壓(FV)。
8.視頻圖象裝置，包括包括聚焦極(17)的陰極射線管(10)；在頻率涉及從多個頻率中選擇的偏轉頻率(fH)上的第一拋物線信號(V5)源，它具有根據所選頻率確定的幅值；其特徵在於包括第一阻抗(CDS)的分壓器(CDS，R16)，它具有與所述第一拋物線信號(V5)的所述源連接的輸入端，以產生其幅值根據所述第一阻抗(CDS)值的分壓拋物線信號(V5』)；控制電路(70)，它響應控制信號並與所述第一阻抗(CDS)連接，以根據所述第一控制信號以連續非開關方式改變所述第一阻抗(CDS)的所述值，所述分壓拋物線信號(V5』)與所述聚焦電極(17)連接，以在所述聚焦電極(17)上產生動態聚焦電壓(FV)。
全文摘要
電阻分壓器響應於工作在選擇的偏轉頻率上的偏轉電路的S整形電容器中產生的拋物線狀電壓。該分壓器包括可控電阻網絡,用於根據所選偏轉頻率自動地選擇分壓器的衰減係數。放大器響應衰減拋物線狀電壓來在放大器輸出端上產生周期輸出電壓,它被容性地連接到聚焦極以產生動態聚焦電壓。在第一實施例中,可控電阻網絡包括光敏電阻以提供自動增益控制。在替換的第二實施例中,分壓器被開關轉換。
文檔編號G09G1/00GK1254231SQ9912191
公開日2000年5月24日 申請日期1999年8月7日 優先權日1998年8月7日
發明者J·B·喬治 申請人:湯姆森消費電子有限公司