具有發射控制的視頻顯示器的製作方法
2023-06-17 12:44:56 1
專利名稱：具有發射控制的視頻顯示器的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及視頻顯示器領域，尤其涉及在其中使用的檢測和控制有害發射的產生的裝置。
背景技術：
眾所周知包括圖像顯示設備的電子電路可以呈現生成有害信號分量的電子特性，該有害信號分量可以降低顯示圖像或聲音輸出信號的質量。人們已經知道了許多使電路操作線性化或減少諧波生成以防止裝置的聲頻或視頻性能受到損害的方法。然而這些努力被集中到避免顯示性能的降低方面，而很少或不考慮顯示裝置發出的有害或無意(unintentional)發射。
新近提出的聯邦通信委員會(FCC)規則，47CFR§15條款B，無意發射器，規定了各種電子產品的輻射水平，這些產品包括例如，TV廣播接收機，TV接口裝置，有線系統終端裝置，其它接收機，個人接收機和外圍設備。特別是，在美國銷售的所有TV接收機必需符合法規47CFR§15.117。
儘管已經把技術工作集中到通過寄生圖像降質因素的消除來改善顯示圖像質量的方面，但實現由先進電視系統委員會(ATSC)標準提供的增強性能的願望，特別需要寬電路帶寬和伴隨的高頻信號電流和電壓。這種寬帶寬信號雖然對提供增強性能的期望水平是必需的，但這種帶寬信號可能不幸地和固有地導致具有大於FCC規定的水平的無意發射。
發明內容
無意發射控制是根據顯示信號的頻譜成分進行的。視頻顯示設備包括一個響應視頻信號的陰極射線管。處理器根據發射控制信號控制耦合給陰極射線管的視頻信號帶寬。產生裝置與處理器連接，用於響應視頻信號分量產生發射控制信號。
按照本發明的一個方面，提供一種視頻顯示裝置，包括用於視頻顯示的陰極射線管；一個具有可控放大率的放大器，放大用於所述陰極射線管的顯示視頻信號，連接到所述放大器處理器，根據用戶確定的第一控制信號增強所述視頻信號的分辨度；發射分析塊，連接到所述處理器，響應所述視頻信號的頻率分量產生第二控制信號；和所述的第二控制信號耦合給所述的處理器以便根據所述第二控制信號的第一範圍減少分辨度增強量，所述的第二控制信號連接所述放大器以便根據所述第二控制信號的第二範圍減少放大率。
圖1A是顯示檢測和控制圖像顯示裝置中有害發射的一個發明裝置的方框圖，圖1B和圖1C示出了具體細節；圖2A和圖2B是顯示沒有圖1A發明裝置的測量輻射性能的頻譜圖；圖2C是顯示具有本發明裝置的測量輻射性能的頻譜圖；圖3示出了檢測和產生發射控制信號的一個發明裝置；圖4示出了產生發射控制信號的另一個發明裝置。
具體實施例方式
圖1A是顯示一個圖像顯示裝置部分的方框圖，它使用了安裝在投影電視中的三個陰極射線管，並包含檢測和控制有害發射的本發明裝置。儘管圖1A顯示了三個CRT(陰極射線管)，但要解釋的問題和發明方案同樣可用於具有單個CRT的顯示裝置。代表例如亮度和色差信號Y、U和V的視頻分量信號從一個信號源(未示出)加給視頻處理器塊50，這樣的信號源例如是基帶輸入線路、解調器輸出、或多路復用解碼器。視頻處理器塊50可以提供多個視頻信號處理功能。如上所述，例如，視頻處理器塊50將視頻信號Y、U和V轉換成最終耦合給陰極射線管100用於顯示的分量信號r、g和b。視頻處理器塊50提供的多處理功能可以由集成電路裝置，例如，東芝公司的TA1276容易地實現。視頻處理器塊50被描繪成，例如使用I2C協議與可以提供數據和控制值的數據總線連接，所述的數據和控制值由微處理器30產生。微處理器30、數據總線35和信號路徑Ve′在圖1B和圖1C中顯示並參照圖1B和圖1C進行解釋。
下面用便於控制射束電流幅度的輸入信號(ABL)描述視頻處理器塊50，其中提供顯示CRT的每個陰極傳導的電子來電流的負反饋。信號ABL的導出是眾所周知的。在處理器塊50內，信號ABL控制與顯象管驅動放大器70g、70r和70b相連接的輸出信號g、r、b的幅度。顯象管驅動放大器70g、70r和70b放大輸入信號，以形成具有示例性的150V左右峰峰電壓幅值和近似20MHz的信號帶寬的信號G、R、B。因而，可知這種寬帶寬信號和大信號幅值是在相關聯的顯象管和驅動電路範圍之外耦合和傳導到的。通常顯象管驅動放大器70g、70r和70b被安裝在位於或靠近CRT管座的電路板上。這種元件定位表示了在使有害耦合造成的損耗最小的同時使電路性能最佳的一種企圖。儘管示例性的綠信號G可經過最小路徑長度(例如等於或小於2釐米)連接，但大量信號輻射仍然會產生，不僅由導電路徑而且還由CRT金屬電極產生。這些示例性的輻射場和發射在圖1A中由環繞放大器輸出導線的同心圓F1和衰減正弦發射Em1示出。然而，輻射或發射也可以作為CRT電極之間耦合的結果出現，它們導致(例如)自CRT放射的發射Em2。然而，為了清楚起見，這些發射場僅在綠通道中進行圖示說明。
圖2A示出了根據FCC規定的方法測量的無意發射頻譜，並且示出了通常由CRT驅動放大器與CRT電極之間的信號耦合引發的輻射能。該無意輻射頻譜被圖示為近似500MHz，它是用顯示最大允許輻射信號水平的測量方格示的。圖2A展現了具有超出50MHz範圍內的允許電平的頻率分量的頻譜分量。
圖1A的局部方框圖還描繪了掃描速度調製(SVM)塊90，它包括掃描速度調製電路，用於形成增強顯示圖像的可感銳度的信號。掃描速度調製的原理是眾所周知的。然而，CRT電子束的掃描速度被電流脈衝I擾動，該電流脈衝I被耦合給SVM偏轉線圈95以產生所需的速度調製偏轉場。脈動的SVM電流I可以有約1安培的幅值和15MHz範圍的最大重複率。
和顯象管驅動放大器的情況一樣，SVM線圈驅動放大器或各放大器也位於CRT管座電路板上。通常，線圈驅動放大器通過導線連接SVM線圈，以便在使耦合損耗最小的同時使SVM性能最佳。然而，SVM偏轉線圈、連接導線、和伴隨的寄生電容的合成效果可以形成能夠產生相當大SVM信號輻射的天線。因而示例性的SVM信號I如圖1A所示，由環繞連接SVM偏轉線圈95的導線的同心圓F3和衰減正弦發射Em3來輻射。圖2B示出了一個無意發射頻譜，它通常由SVM線圈和調製電流以及CRT和視頻驅動信號造成。該頻譜示出為近似500MHz，並且展現了超出規定的測量方格圖水平的頻譜分量。
實現ATSC標準所要求的增強的視頻顯示性能需要寬電路帶寬，並且具有伴隨的高頻信號電流和電壓。這些較高性能信號的固有結果可以是生成FCC所禁止的無意發射。因而，儘管審慎的電路設計和實際布線可以有效地減少有害發射的生成和/或輻射，但實際顯示信號可能包含足夠幅度和頻譜成分的圖像細節，這被認為增加了前述機製造成的無意發射的可能性。例如，在屏幕上具有近似200個字符和顯示大寫字母H的靜態文字的頁擁有高信號幅度和極限頻譜成分，它足以導致無意發射。同樣地，含有高幅值亮度間隔的相似視頻顯示圖像也可以產生類似問題的信號，特別是如果該圖像產生尺寸變化，例如在藉助被視作產生掃描頻譜的光學變焦來改變該圖像尺寸的情況下。
圖1A的方框圖包含由發射預測塊10和發射分析塊20構成的一個發明的發射控制裝置。該發射控制塊提供了兩個前饋控制環用於諸如視頻處理器50中的視頻幅值或帶寬的視頻參數控制的CONT.1和用於SVM塊90中的SVM信號幅值或頻率響應控制的前饋控制的CONT.2。儘管圖1A示出了三個CRT，但為了便於描述，圖中未顯示每個CRT的SVM放大器和線圈。然而，將解釋的問題和發明方案同樣適用於具有單個CRT和SVM線圈的顯示裝置。
本發明的發射控制裝置的操作如下所述。示例性的視頻信號亮度分量Y被耦合到對Y信號進行處理以形成輸出發射預測信號Y′的發射預測塊10中。有害發射通常由顯示圖像信號中的快速邊沿轉換造成，因此含有相當大幅值的諧波相關頻譜產物。因此，發射預測塊10處理亮度分量Y，以確定和提取很可能生成有害發射的邊沿信息。邊沿信息的提取從為適於例如視頻信號處理或掃描速度調製的視頻圖像銳化所採用的方法中可知。示例性的區別是，頻帶整形濾波器或延遲線脈衝形成技術可以用來形成代表圖像邊緣轉換的信號Y′，或者形成包括存在於亮度信號分量中的邊緣的高頻頻譜。有利的是，發射預測信號Y′可以被耦合，在SVM塊90上形成掃描束速度調製信號。SVM塊90進一步處理信號Y′，以便例如進行峰值箝位、噪聲消除(coring)，和響應塊90的輸出驅動放大器的功率消耗來進行幅度控制。SVM塊90生成耦合給SVM線圈95的電流脈衝I。
來自發射預測塊10的發射預測信號Y′被耦合給本發明的發射分析器，即，發射分析塊20，它分析信號Y′的頻譜組成，並響應幅值和頻譜成分生成控制信號Ve。控制信號Ve被應用為一個開環、前饋控制信號，形成用於視頻處理器塊50的視頻參數控制的控制信號CTRL.1。此外，發射信號Ve作為CTRL.2加給SVM塊90，以提供SVM信號驅動線圈95的前饋、開環幅值控制。用於控制來自顯象管和SVM電路的發射的本發明控制信號的應用在圖2C中示出，在圖中可以看到缺少了超出測量方格圖所示的最大規定值的頻譜分量。
圖3示出了一個本發明的裝置，它分析輸入作發射分析的發射預測信號Y′的幅值和頻譜內容。圖3的裝置生成DC信號Ve，它提供開環前饋控制信號，用於控制可能由某些顯示輸入產生有害發射的顯示電路。在圖3中，預測信號Y′經電容器C2耦合給NPN電晶體Q1的基極。電晶體Q1和Q2是形成差動放大器的NPN電晶體。電晶體Q1的基極還經串聯電阻器R5和R9連接電晶體Q2的基極。分壓器由電阻器R7、R11、R10和R12構成。電阻器R12連接正向電源(例如12伏)，電阻器R7接地。電阻器R5和R9的結點連接分壓器的電阻器R10和R11的結點，以為電晶體Q1和Q2的基極提供近似4伏的偏壓。分壓器為電流源電晶體Q3的基極生成約2伏的電壓，為輸出電晶體Q6的基極生成約6.5伏的電壓。分壓器電阻器R10和R12的結點經電容器C8 AC(交流)耦接到地。電阻器R10和R11的結點經一電容器C3 AC耦接到地，並且電阻器R11和R7由電容器C4與地隔離。電流源電晶體Q3的發射極經電阻器R6接地，其集電極向串接在電晶體Q1和Q2發射極之間的增益確定電阻器R3和R4的結點供應電流。選頻網絡由電感器L1、電容器C1和阻尼電阻器R2構成，它們連接成一個串聯調諧電路或濾波器，並且與差動放大器的增益確定電阻器R3和R4並聯。因而，隨著由電感器L1和電容器C1形成的串聯調諧電路或帶通濾波器逼近約15MHz的串聯諧振，差動放大器的增益逐漸地從電阻器R3和R4確定的值增加到約為九倍的最大值。差動放大器Q1和Q2的集電極經過形成有頻率依賴輸出信號的負載電阻器R1和R11連接正向電源。因此，輸入信號Y′被選擇性放大，使處於帶通濾波器頻帶內的信號頻率分量比落在濾波器帶寬之外的頻率分量接受更大的放大率。
選擇性放大的分量反相呈現在電晶體Q1和Q2的集電極，並且耦合給各NPN射極跟隨器Q4和Q5的基極。電晶體Q4和Q5的集電極連接電源，其每個發射極經選頻網絡連接電流源電晶體Q6的發射極。因而，電晶體Q4和Q5可以被認為起全波整流器的作用，它向電晶體Q6的發射極供應正向信號電流。電晶體Q4的選頻網絡包括一個串接電阻器R14，它與串聯連接的電阻器R13和電容器C5並聯。電晶體Q5發射極中的類似網絡包括一個串接電阻器R15，它與串聯連接的電阻器R16和電容器C6並聯。串聯連接的電阻器和電容器允許較高頻率信號分量分別旁路發射極負載電阻器R14和R15。電晶體Q6的發射極經電阻器R17連接正向電源，其集電極通過電阻器R18接地。電流源電晶體Q6的基極從電阻器R12和R10的結點偏置約6.5伏電壓，導致連接電晶體Q6發射極的電晶體Q4和Q5隻能傳導具有足夠幅度的正向信號分量來克服電晶體Q6發射極電位。因此，通過將頻率選擇與處理的信號幅值組合，只有特定幅值和頻譜分量的顯示信號才能造成發射控制信號Ve的生成。電晶體Q4、Q5和Q6的安排可以被認為起到了全波整流器的作用，經電阻器R19對電容器C7正向充電以形成發射控制信號Ve。然而，不僅電容器C7用輸入信號Y′的雙邊極性充電，而且控制信號也響應信號Y′的頻譜分量。簡言之，來源於顯示圖像細節的轉換數量越大，則經電容器C7生成的電壓將越大。此外，範圍約15MHz的Y′信號頻率分量接受較大的放大率。因而，發射控制信號Ve響應於正和負信號轉換，以及轉換發生的速率，並對於出現在於約15MHz範圍內的預測信號分量在產生控制信號Ve方面加重(weighted)。
發射控制信號Ve可以按上述方式耦合，以便依據顯示信號頻率響應或信號幅值之一或兩者的控制來減小或消除發射。幅值和/或頻率響應的控制可以適用於顯象管驅動信號和/或SVM驅動信號。
圖1B示出了發射控制的另一種安排，把代表發射控制信號值(例如信號Ve)的數據Ved耦接到顯示子系統，比如視頻處理或SVM，它具有例如使用I2C協議來控制數據總線的能力。在圖1B中，微處理器30連接可以提供代表測量值Ved和控制命令Shp的數據的示例性I2C數據總線35。示例性的數據總線35連接視頻處理系統51和掃描速度調製處理器90。信號Ve′被輸入給用於處理的微處理器30，以形成數據信號Ved，對示例性總線目的地進行總線分配。信號Ve′代表圖1A所討論的DC發射控制信號Ve，它可以是模擬信號Ve，或者可以是信號Ve或信號Ve的未濾波形式的數字表示。因此，微處理器可以接受或者是用於模數轉換的模擬發射控制信號，或者是發射控制信號的數字形式，其中任何輸入信號格式通過總線傳送進行耦合以提供發射控制。
在圖1B中，視頻處理系統51示出了各種的視頻處理子系統，它們可被有利地控制以消除或減少無意發射。例如，可以響應圖1A所示的發射預測塊10和發射分析塊20的確定有控制地減少視頻信號幅值，所述的確定是視頻信號Y包含可能產生超過可允許水平的發射的頻譜分量。信號r、g和b的幅值減少導致顯象管驅動信號R、G和B幅值的相應降低與輻射頻譜分量的所需減少。
同樣地，輻射頻譜分量的幅值可以通過選擇性減少可能是造成發射的顯示信號分量幅值來減少。這種頻率分量幅值的選擇性減少可以通過例如，響應發射控制信號Ve有控制地減少圖像銳化或成峰(peaking)來獲得。發射減少的另一種方法可以通過在發射預測處理之後的點處有控制地把低通頻率響應網絡引入顯示信號通道來實現。
圖1C示出了形成控制無意發射的本發明再一個裝置的局部示意圖和方框圖。該發明裝置利用一個開環、耦合到自動射束電流限幅器環上的前饋控制信號。自動射束電流限幅器的理論和操作是公知的。然而，簡言之，圖1描述的是從一個示例性的正12伏電源經電阻器R1和R2引出電流Is，在終端ABL上形成電流Ib。
電流Ib耦合給高壓生成器(未示出)，並且具有代表高壓源所激勵的CRT射束電流的幅值。在電阻器R1和R2的結點上產生由串聯接地的電容器C1和二極體D1低通濾波的電壓V2。二極體D1由正9伏電源經電阻器R3供給的電流給予正向偏置。電壓V2經另一個由電阻器R4和電容C2形成的低通濾波器耦合，形成供給視頻處理器52以便使輸出信號r、g和b減小的射束檢測電壓V1。電阻器R4與為電容器C2提供放電通路的二極體D2並聯連接。射束檢測電壓V1施加給視頻處理器52，以提供對視頻信號幅值的控制。對於所示的示例性元件量值，和在正常的非射束限制操作期間，電壓V2具有約6.5伏或更高的電壓值。在過多射束電流的條件下，由於電阻器R1的電壓降增加，因而電壓V2降低。當電壓V2降到4.5伏時，通過有控制地減少信號幅值來實現最大射束電流限制，例如控制視頻處理器52中產生的信號g、r、b的幅值，並把它耦合給各驅動放大器以形成顯象管驅動信號G、R、B。
有利的是，在圖1C中，發射控制信號Ve經電阻器R6耦合給電晶體Q1的基極。電晶體Q1的發射極經電阻器R7接地，其集電極經電阻器R5連接電阻器R1和R2的結點。如前所述，發射控制電壓Ve響應包括發射預測信號Y′的某些信號分量中的增加而變得更正。因而，加給電晶體Q1基極的信號Ve的增加值造成通路並逐漸地使流過電阻器R1的電流Ie分流到地。該附加漏電流造成附加的電阻器R1的電壓降，迫使電壓V2降到相對於地電位的較低值。因而，前饋發射控制信號施加給射束電流限制控制環，以提供射束電流限制之外的發射控制。
示例性的圖1D描述了受控低通濾波器的優點。低通濾波器包括電晶體Qd響應發射控制信號Ve啟動的阻容濾波器。該低通濾波器特性通過對輸入信號Y例如顯示信號的亮度分量的選頻分壓來獲得。然而，這種濾波也可以適用於每個單獨的彩色信號分量。輸出信號Yro的低通濾波或頻響滾降通過由電容器C1形成的頻率分流通路來獲得，其中電容器C1響應信號Ve經電晶體Qd可控地接地。
進一步的低通濾波器的優點被顯示在響應發射控制信號Ve的幅值提供可變頻響滾降的示例性的圖1E中。顯示信號的示例性亮度分量Y被描述為輸入信號，然而這種濾波也可適用於每個單獨的彩色信號分量。示例性輸入信號被耦合給一對濾波器網絡LPF(低通濾波)和HPF(高通濾波)，它們分別產生低通和高通信號分量。低通特性是使輸入信號實質上無任何頻率衰減地通過。高通特性提供了從低頻阻帶到高頻通帶的逐漸轉換。這兩個濾波器被安排具有相似的群延遲特性，使來自任一個濾波器的信號可以無明顯波形失真地在塊200中合成。來自兩個濾波器的信號被施加給混頻器200，其高通信號加給它的反相輸入端，而低通信號加給它的同相輸入端。發射控制信號Ve也加給混頻器，控制輸入信號的比例，以形成輸出信號Yvar。由於高通信號被反相，因此，高通信號對輸出的貢獻越大，輸出信號Yvar中的頻率滾降或帶寬限制將越大。
圖4示出了用於再生地產生發射控制信號Ve的再一個發明裝置。預測信號Y′經電阻器R1和電容器C1加到NPN電晶體Q1的基極上。電晶體Q1的基極還連接電感器L1，它提供來自由電阻器R2和R3構成的分壓器的約0.5伏的偏壓。電阻器R2連接正向電源，例如12伏，而電阻器R3接地。電晶體Q1的集電極通過電阻器R4連接正向電源，其發射極接地。電容器C1和電感器L1形成頻率約為15MHz的串聯諧振濾波器。這樣，通過串聯諧振電路的諧振操作，增加了具有頻率約為15MNz的預測信號Y′的分量幅值。由於電晶體Q1的基極偏置在約0.5伏電壓，因此只要超過幾百毫伏幅值的正向預測信號分量就足以使電晶體導通。電晶體Q1的集電極經電阻器R5連接PNP電晶體Q2的基極，電晶體Q2的發射極接正向電源，其集電極經負載電阻器R6接地。電晶體Q2的集電極還經過由電容器C2和電阻器R7形成的微分網絡反饋到電晶體Q1的基極，電容C2和電阻R7提供創建單穩態作用的正反饋。這樣，足夠幅度和/或頻率範圍的正向Y′信號分量使電晶體Q1和Q2呈現由電容器C2確定的約60納秒至100納秒時間周期的不穩定狀態。電晶體Q2的導通，使它的集電極產生正向的通常是12伏的脈衝PS，電晶體Q2的集電極與串聯接地的形成積分器的電阻器R8和電容器C3相連接。該電容器和電阻器的結點與產生發射控制信號Ve的射極跟隨器Q3的基極相連接。電晶體Q3的集電極通過電阻器R9連接正向電源，其發射極經電阻器R10連接電容器C8，形成用於發射控制信號Ve的低通濾波器。
如上所述，微處理器30可以存取和分配發射控制信號。然而，對於圖1B的發射分析器，微處理器30可以通過取樣，例如通過對電晶體Q2集電極上的脈衝信號計數來導出。因此發射控制信號可以由數據總線35來傳送。此外，微處理器30可以使用允許獨立控制發射控制信號上升或下降時間的合適算法。
權利要求
1.一種視頻顯示裝置，包括用於視頻顯示的陰極射線管(100)；一個具有可控放大率的放大器，放大用於所述陰極射線管(100)的顯示視頻信號(Y)，連接到所述放大器的處理器(SHRP)，根據用戶確定的第一控制信號(Shp)增強所述視頻信號(Y)的分辨度；發射分析塊(20)，連接到所述處理器(SHRP)，響應所述視頻信號(Y)的頻率分量產生第二控制信號(Ve，Ved)；和所述第二控制信號(Ve，Ved)耦合到所述處理器(SHRP)以便根據所述第二控制信號(Ve，Ved)的第一範圍減少分辨度增強量，並且所述第二控制信號(Ve，Ved)耦合到所述放大器以便根據所述第二控制信號(Ve，Ved)的第二範圍減少放大率。
2.根據權利要求1所述的視頻顯示設備，其特徵在於所述放大器還包括由代表電子束電流的負反饋控制的放大率。
全文摘要
本發明涉及響應顯示信號的頻譜內容對無意發射進行控制。按照本發明的視頻顯示裝置，包括用於視頻顯示的陰極射線管(100)；一個具有可控放大率的放大器，放大用於所述陰極射線管(100)的顯示視頻信號(Y)，連接到所述放大器的處理器(SHRP)，根據用戶確定的第一控制信號(Shp)增強所述視頻信號(Y)的分辨度；發射分析塊(20)，連接到所述處理器(SHRP)，響應所述視頻信號(Y)的頻率分量產生第二控制信號(Ve，Ved)；和所述第二控制信號(Ve，Ved)耦合到所述處理器(SHRP)以便根據所述第二控制信號(Ve，Ved)的第一範圍減少分辨度增強量，並且所述第二控制信號(Ve，Ved)耦合到所述放大器以便根據所述第二控制信號(Ve，Ved)的第二範圍減少放大率。
文檔編號H04N3/32GK1599439SQ20041008259
公開日2005年3月23日 申請日期2000年11月6日 優先權日1999年11月5日
發明者傑弗裡·O·艾倫德, 達爾·F·格裡彭特羅格, 布賴恩·J·科羅馬蒂 申請人:湯姆森特許公司