CN1033780C - 阴极射线管扫描消失检测器 - Google Patents

Abstract

有源放大器Q1响应于S形校正电容的垂直抛物线电压V1，产生比抛物线电压整流值高的直流电压V2。所增高的电压电平于每次扫描的部分时段内在一电容C5内产生。该电容通过并联的电阻R8放电。在正常扫描中，该电容的电压交替升降，但却保持在比较器U2所检测的阈值电平V基准之上。有扫描消失时，该电容放电至阈值以下而比较器则触发显像管驱动器的截止。使电视机尤其投影电视机阴极射线管(10、11、12)荧光体不会因失去电子束偏转而烧坏。

Description

阴极射线管扫描消失检测器

本发明涉及图像显示装置，特别是涉及一种阴极射线管(CRT)保护电路，这个电路用来检测并响应于可能造成阴极射线管屏幕上荧光体烧坏的偏转消失。

诸如电视接收机等投影图像显示装置通常包括分别产生红、绿、蓝图像的三个单色阴极射线管。图像于投向一个银幕上时被放大和重叠。为能形成有足够亮度的最终被放大的图像以适合室内照明状况，希望各阴极射线管工作在高亮度下，即高电子束电流密度下。

高密度电子束电流有损坏阴极射线管屏幕上荧光体的危险。阴极射线管中任何电子束的水平或垂直偏转或扫描的失去或减少，均会造成电子束能量集中于阴极射线管屏幕上的一个或多个荧光体小区域内。即使扫描失去或减少情形只持续一段短时间，发生水平或垂直扫描损失时，问题也相当严重，扫描会被减至一点或一线(亦即无垂直和/或水平偏转)，这会使被影响的CRT的荧光体的光输出产生永久性改变。

电子束的偏转由围绕电子束通路的电磁偏转轭中通过的扫描频率电流所驱动。有很多状况会造成偏转失去，例如轭驱动电路中有零件故障或驱动器与相关轭间的连接部分成开路。因用于三个阴极射线管的三个垂直偏转线圈可能相串联，欲耦合垂直偏转电流至各线圈可能有若干个连接器。若其中一个连接器的连接不当或其导体在装配或保养时造成短路，三个阴极射线管均可能同时损坏。

阴极射线管为电视接收机中较昂贵元件，更换阴极射线管实际上是一件修理工作。欲保护阴极射线管屏幕不致损坏，重要的是提供某种形式的防护措施，使得可以检测出并快速响应于电子束偏转的消失或减少，例如在屏幕损坏前快速将集中的电子束加以截止。

在美国专利第4,642,532号专利中，Hoover曾公开一种投影电视偏转消失保护电路，对代表垂直及水平偏转电流的信号加以检测。在失去水平或垂直偏转电流时，即会产生一信号来阻塞显像管驱动器而控制显示的消失。

George于一九九0年四月三十日所提出的第515,513号“阴极射线管保护电路”美国专利申请中，公开了一种扫描消失保护装置，其中在垂直追踪电容器(S形电容器)上的电压向一比较器提供了一输入，用以检测垂直偏转电流的消失。该电容器与垂直偏转线圈串联，偏转线圈中的电流基本上为锯齿形，追踪电容器上的电压以垂直扫描频率呈抛物线形。此一电压为交流电压，被耦合至一整流器，整流器的输出则对一电容器充电而作为一电压比较器的输入。当失去垂直偏转电流时，电容器经并联的电阻器放电，界定出一R-C时间常数，至比较器的信号输入则降至使触发截止的基准电平之下。

比较器输入信号含有垂直扫描频率的成分，这是因为该电容器在每一垂直偏转周期中先轻微放电然后再充电，该输入信号也有一直流偏置或者说平均值。最好将比较器的基准电平(直流电平)定在远比送到比较器的输入信号正常最小电平值低的数值，以避免对扫描消失电路的虚假触发。特别是阈值电平最好低于正常的最小电平一定数值，而形成一护卫带或杂音界限。该护卫带最好能足以防止正常的变化(例如送至比较器的输入信号上的杂音，此为在偏转周期的一部分中，偏转驱动信号峰值相对于正常值的变化以及电容器标准电压的降低。)不致触发扫描消失电路。一旦出现失去扫描的情况时，在每一周期开始时该电容器自其最大电压值开始放电，经过放电电容器的正常工作间隔，并进而经过护卫带而达比较器的阈值。扫描消失检测器的反应时间则规定为从偏转电流失去之时起至阴极射线管的截止发生之时为止。该反应时间由R-C时间常数、信号电压电平及信号电压电平与阈值间的差来决定。

按照本发明，欲减少上述类型的扫描消失检测器的反应时间，是在偏转信号源与连在比较器上的储存电容器间加入一有源放大器。偏转信号，诸如追踪(S形)电容器上的电压，在放大器中被加以放大，使得每一扫描一部分中所产生的在电容器上的电压电平增大。在每一周期的其他部分中，该电容器则经并联的电阻器放电。

只要垂直扫描在连续进行，在每一垂直偏转周期的相当部分中电容器电压交互升降，但却保持在被比较器所检测的阈值电平之上。一旦扫描消失，电容器即放电，其电压经护卫带降至阈值以下，比较器即触发显像管驱动器的截止。

该有源放大器，最好为一电流脉冲产生器，置于例如一个正的供电电压与电容器之间并响应取自追踪电容器的抛物线电压的负峰值。该放大器在电容器上产生的电压要比仅将偏转信号整流所得电压为高。此一较高的电容器电压可允许使用较短的时间常数，使电容器更快地放电，经过护卫带，该护卫带是在每一偏转周期内正常工作的最小电容器电压与阈值电压之间。如此，电容器的峰值电压电平不会随偏转信号的波幅有大变化，而使响应时间不太依靠偏转信号的波幅。

实施本发明的一种图象显示装置，包括一有抽真空玻璃外壳的阴极射线管。外壳的一端置一显示屏幕，另一端置一电子枪组件。该组件产生一电子束，电子束能在其投射于显示屏幕的位置上形成一光栅。阴极射线管上的偏转绕组内产生一偏转电流，用以在电子束通路上产生一偏转场。偏转信号的波幅则与偏转电流的振幅有关。一比较器响应于一个第二信号而产生一输出信号耦合至阴极射线管的一电极，用来在发生扫描消失的情形时使电子束电流截止。一有源放大器响应于偏转信号的输入，用来将放大器输入端上产生的信号放大而产生第二信号。

图1所示为实施本发明的用来检测垂直扫描消失的方块图。

图2为本发明另一实例的垂直扫描消失检测器的电路图。

图3为一方块图，表明应用图1或图2的扫描消失检测器在检测出垂直扫描消失时使图像显示驱动器不工作。

图4为一时间图，表明根据图3的本发明的工作。

图5为将扫描消失检测电路连接至显像管驱动器的电路图。

现参看图1，一投影式视频显示装置，诸如一电视接收机，包括三个单色阴极射线管10、11、12。显像管10产生红色图象，11产生绿色图象，12产生蓝色图象。三种图象在一观看幕上被一光学系统(未示出)加以组合，而让使用人看来为一综合彩色图象。

垂直偏转绕组14、15、16串联于垂直偏转驱动器电路13的输出接头13a与一接头13b之间。直流阻隔电容器Cv及电流取样电阻器Rs与偏转绕组14、15、16串联于接头13a与地之间。电路13产生一锯齿垂直偏转电流流入电容器Cv，而在接头13b上产生一垂直率信号V1。正常工作中垂直频率信号V1包括一抛物线电压成分。当发生垂直扫描消失的情形时，比如当绕组14、15、16中任何一个变为开路、接头13a、13b、或任何一个中间连接断开，就不会产生抛物线电压信号V1。

一输出级(未示出)经由水平偏转绕组20、21、22以行频率驱动水平扫描。水平输出级可以包括一反馈或高压变压器(未示出)，其次级线圈为各负荷电路提供电力，包括+225V直流供应电压，这个电压被直流耦合来驱动阴极射线管10、11、12的阴极。

垂直抛物线信号V1峰-峰间值约为2.5V，被串联电阻器R5及并联电容器C3加以轻微积分而经由电容器C4交流耦合至一放大器，此放大器实施了本发明的一个特征，它包括一PNP晶体管Q1。信号经串联电阻器R6耦合至晶体管Q1的基极，该基极相对于正直流供应电压(例如+15V直流电压)偏置。二极管D2将抛物线箝于正供应电压+V，当抛物线信号为正时，晶体管Q1不导通。PNP晶体管Q1的发射极连接至正供应电压V+。在抛物线的负端当中，亦即在垂直回扫描附近的扫描边缘处的狭窄脉冲宽度中，晶体管Q1自正供应电压导通而对电容器C5加以充电。

图4中的I为流经晶体管Q1的电流，V2为跨于电容器C5上的电压。图1和图4中同样的符号及编号代表同样的零件或功能。

在电流脉冲流经图1中晶体管Q1的时段内，图4中电容器C5的电压V2的峰值升至接近正供应电压V+的电平。在一给定电流脉冲之后，图1的电容器C5两端的电压V2经并联电阻器R8而泄放。电压V2连接至含有一运算放大器U2的电压比较器的一输入端。比较器的另一输入端则连接至限定比较器阈值的参考电压V基准。图1的实例中，参考电压由反偏压齐纳二极体D3所确定，D3与并联电容器C6相联及经电阻器R9连接至正供应电压。若供应电压为+15V时，基准电压约在10.6V。

只要正常的垂直扫描在继续，来自晶体管Q1的新电流脉冲在电容器C5放电至比较器U2的阈值前到达，而对电容器C5再充电。若因故障而使来自追踪电容器Cv的交流输入失去，而无新的脉冲到达，在电容器C5上的电压V2降至基准电压以下时比较器的输出即改变状态。于是经由驱动晶体管Q2产生一“垂直扫描消失”信号。晶体管Q2的基极经串联电阻器R11与偏压电阻器R10而连接至比较器输出端。当比较器的输出下降时(亦即当连接至运算放大器U2反相输入端的基准电压高于连接至非反相输入端的电容器C5两端的电压时)，PNP晶体管Q2即开始导通。晶体管Q2用作为一跟随放大器，晶体管Q2发射极的输出经电阻器R12与电容器C7而连接至正供应电压。其集电极则经电阻器R13接地。在正常工作中，晶体管Q2发射极上的输出约为+12V，而一旦出现扫描消失时该输出降至零。

来自晶体管Q2的扫描消失信号“垂直扫描消失”被连接至一装置，通过不让电子束电流产生而将显示消隐(如图3或5所示)。图1与图3-5中相同的符号和编号代表同样另件或功能。

参看图3，电子束电流通常是响应视频处理/放大器19的输出而由显像管驱动器23产生，该视频处理/放大器19是将接收自天线或其他来源的视频信号加以解码与放大。视频处理器19的输出例如以可控制方式使阴极射线管的阴极电流经显象管驱动器23及晶体管Q4，晶体管Q4的发射极是经电阻器R17接地。阴极射线管10、11、12各有一独立的显象管驱动器23及一晶体管Q4，图中仅示出一组而已。

三个显像管驱动器的每一个均经由相应的开关晶体管Q3而连接至与驱动器相应的晶体管Q4，两个晶体管构成为串接放大器形式。每一阴极射线管的晶体管Q3的基极经电阻器R16、R15、R14其中之一而连接至扫描消失信号“垂直扫描消失”。若晶体管Q3在导通(亦即在其基极上并无显示扫描消失的低电平)，视频处理级19所产生的视频信号VR、VG、VB(分别连接至各相应晶体管Q4的基极)即会送至适当的显像管驱动器23，而为阴极射线管的阴极提供电子束电流。

图5详细表明了被视频处理/放大器19经由晶体管Q4与Q3所驱动的传统式输出显像管驱动器级23。图1与图3至5中同样的符号和编号代表相同元件或功能。图5中的驱动器级23包括串联的电感器L1、二极管D4、电感器L2、电阻器R19及R18。此一串联装置形成晶体管Q3的集电极负载(且经Q3而形成为Q4的集电极负载)。晶体管Q3若导通时，其集电极上即产生一被放大的高电平视频信号。驱动级的输出部分包括相反导电类型的发射极跟随器的晶体管Q5与Q6，构成一B类放大器，其基极输入经二极管D4连接至晶体管Q3的集电极。晶体管Q5的发射极输出端与晶体管Q6的发射极输出端相连接。放大的高电平视频信号，自相当于驱动级一输出接头的PNP跟随器晶体管Q6或NPN跟随器晶体管Q5的发射极输出，经由显像管放电电流限制电阻器R24及包括电阻器R23与电感器L3的峰化电路，送至重放图象的显像管或阴极射线管CRT10的阴极。连接至晶体管Q6的集电极电阻器R22作为显像管放电电流限制电阻器。

显像管供应电压约为+225V，经电阻器R17与R20送至晶体管Q5的集电极，也通过电阻器17送至包括电阻器R18、R19的串联装置。滤波电容器C8连接至电阻器R17与R18的接点。

当使用人以中断供电压的方式而关掉电视机电源时，偏转即会消失，信号“垂直偏转消失”的电压趋向接近零，因而晶体管Q3不导通。只要显像供应电压保持为正(例如藉接收机滤波电容器的储存电荷)，阴极射线管内即会维持一正阴极电压。阴极射线管控制栅电压可保持于一较低的正电平，阴极与控制栅间的电位差促使电子束电流截止而趋于零。在此情形下，即使最高电压大得足以产生一电子束电流，CRT10的荧光体也会受到保护。

无论是当电视机有电源而发生扫描消失现象，或使用者关掉电源，显象供应电压去除，而最高电压仍维持高电压，晶体管Q3与Q6均不导通而不产生电子束电流。除扫描消失电路外，另可有一传统式栅极电压偏置和截止电路(未示出)做为备用装置。

如图3的或门U3所示，垂直或水平扫描电路中之一或两者有偏转故障时均会产生一扫描消失信号。虽然仅对垂直扫描消失信号的产生加以详述，很容易理解，当水平扫描消失时，亦会产生水平扫描消失信号“水平扫描消失”。

按照本发明的一个特征，图4中跨于图1的积分电容器C5两端的电压V2的峰值较输入信号V1的波幅为大，电容器C5在垂直追踪的大部时间内均保持放电。按照图1的实施例，电容器C5中电压V2的峰值约等于供应电压V+且与输入抛物线电压有关，在抛物线的最小峰值当中，在垂直回扫描附近，使电容器充电至供应电压。在电容器C5两端提供此一高电压，可运用比不用晶体管Q1获得电压放大时为短的时间常数。由图4即可看出。

在每一正常工作的垂直扫描时段中，以电容器C5值及电阻器R8与比较器U2输入阻抗(对图示的运算放大比较器而言此阻抗通常为大)所确定的并联电阻所限定的速率，图4中电容器C5两端的电压V2自大约+15V的峰值降至最小峰值24的+12V。图示之例中，时间常数τ约为65毫秒(240K×0.27μF＝64.8毫秒)。比较器U2阈值电平25为10.6V，较电压信号V2的正常工作最小电平24低一个由护卫带所确定的值。护卫带允许正常工作的最小电平24中可有某些正常变化而不至于触发比较器U2的输出。就15V供应电压而言，最小工作电平24约为12V，阈值电平则定于约10.6V而提供1.4V的护卫带。

当发生扫描消失时，电压V2减小，V2通过因电容器C5放电的正常间隔及通过护卫带。经过护卫带的减小为正常工作中减小的延续，减小的速率与正常工作时的速率大致相同。若电压V2的峰值与电压V基准间之差过小，所选的减小斜率亦必须较小，这是因为在近似相同时段内对较低电压差放电所致。因此，扫描消失发生后，电压V2经由护卫带至阈值电平V基准的减小过程将较长。这样，将信号V1在放大器中放大所产生的较高电位差就可产生有利的结果，亦即可使用较短的时间常数、较陡的速率及对扫描消失的较快检测。

图2表明了本发明的第二实施例，与图1至5中相同的符号和编号代表相同的元件或功能。参看图2，为防止扫描消失时对荧光体的损坏，交流偏转信号的抛物线电压V1′为交流且送至一有源放大器U1。U1具有正增益或者说放大系数。放大器U1输出端处的较高增益信号被一峰值检测二极管D1加以整流，并加至一积分电容器C5′。电容器C5′上的电压电平与阈值电压V_基准加以比较。电容器C5′与电阻器R8′并联，R8′在整个时间内使电容器放电。只要有代表偏转的交流信号持续出现，该电容器电压即保持在比较器U2的阈值之上。当该交流信号消失时，电容器即经由并联的电阻器放电。电容器与其并联电阻器有一足够短的时间常数，使得当扫描消失发生时，在阴极射线管10、11、12屏幕上的荧光体会被烧毁前电容器电压电平即降至阈值电平以下。该时间常数又长至足以在正常工作中不会使电容器放电至阈值电平以下。比较器U2的输出使得经由显像管驱动器供至阴极射线管阴极的电流流通或停止。

Claims (11)

1.一种视频显示装置，包括：

阴极射线管(10、11、12)，它包括一抽真空玻璃外壳、置于所述外壳一端的显示屏幕、及置于所述外壳另一端的电子枪组件，该组件产生一电子束，该电子束在屏幕上的落点处形成一光栅；

在置于所述阴极射线管上的偏转绕组(14、15、16)内产生偏转电流的装置(13)，用来在所述电子束的通路内产生一偏转场；

连接至所述偏转电流产生装置的装置(Cv、Rs)，用来产生其波幅与偏转电流波幅有关的抛物线偏转信号(V1)；

比较器(U2)，用来响应于一个第二信号(V2)产生一输出信号(垂直扫描消失)，所述信号送至阴极射线管的一电极(阴极)，用来在发生扫描消失的情况下使得电子束电流截止，

其特征在于还包括：

有源放大器(Q1、R6、D2)，其输入端响应于所述抛物线偏转信号，通过对放大器输入端建立的所述信号加以放大而产生所述第二信号。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于：

连接到所述放大器一个输出端的电容(C5)以及装置(R8)，用来在所述偏转信号既定周期的第一部分内产生使该电容器放电的电流，其中所述放大器在所述周期的第二部分内产生一电流(I)，对该电容器的电荷加以补充，以便在该电容器内产生这样的电容电压(V2)，使得当发生扫描消失的情形时不补充电荷而使电容电压跨过所述比较器的阈值电平(V_基准)。

3.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述放大器(Q1)产生的电容电压(V2)要大于对所述偏转信号(V1)半波整流所能获得的电压。

4.根据权利要求2的装置，其特征在于，所述放电电流产生装置包括与所述电容器并联的电阻器(R8)。

5.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述偏转信号产生装置(Cv、Rs)包括与所述偏转绕组(14、15、16)串联的阻抗(Cv、Rs)，用来在该阻抗中产生所述偏转信号(V1)。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述阻抗包括在其上产生一抛物线电压的第二电容器(Cv)。

7.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述偏转信号(V1)是频率为垂直频率的抛物线。

8.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述偏转信号产生装置(Cv、Rs)包括与所述偏转绕组(14、15、16)串联的追踪电容器(Cv)。

9.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述有源放大器(Q1、R7)包括一晶体管(Q1)，在偏转信号(V1)的一部分时段内所述晶体管(Q1)传导电流至一电容器(C5)，从而在该电容器内产生所述第二信号(V2)。

10.一种电视装置，包括：

阴极射线管(10)，它有一荧光体屏幕、对屏幕发射电子束的装置、及使电子束在屏幕上产生偏转的偏转轭(14)；

电子束偏转信号(V1′)的源(Cv′)，该偏转信号有交流成分；

其特征在于还包括：

有源放大器(V1′)，其一输入端(基极)连接至对电子束的偏转信号，其输出端输出的波幅(V2′)超过输入的波幅；

连接至放大器输出端的整流器(D1)、与整流器的输出端(阴极端)并联的电容器(C5′)、及与所述电容器并联而使该电容器在整个时间放电的电阻(R8′)；

比较器(U2′)，它有一信号输入端(反相端)及一基准输入端(非反相端)，该信号输入端连接至所述电容器，当信号输入端的电平越过基准输入端电平时比较器即产生一输出信号(垂直扫描消失)，比较器的输出信号送至使电子束发射(CRT的阴极)和触发使电子束截止的装置。

11.根据权利要求11的电视装置，其特征在于，所述偏转信号(V1′)是频率为电子束扫描频率的抛物线信号。

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