CN1043112C - 自动显像管偏压控制系统 - Google Patents

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Abstract

在AKB电路(70)中，只在各选定行的正程期间内允许产生测量电流(Im)并将该测量电流(Im)加到显像管(40)的驱动放大器(50)上；将电子束电流(Ik)的取样(S5)与基准信号(Vr)进行比较；将校正电流加到驱动放大器(50)上，以便调节显像管所显示图像的一个参数(例如，黑电平)。这样，可以抑制因AKB工作所引起的可见的人工产物。

Description

自动显像管偏压控制系统
本发明总的涉及电视系统，特别是涉及采用自动显像管偏压控制系统的电视系统。
直观式和投影式视频显示系统有时采用自动显像管偏压(AKB)控制系统，以使有关的显像管中每个电子枪保持正确的黑图像电流的电平。这有利地防止了由于例如老化和温度变化等因素使显像管偏压偏离所需电平因而对显示图像的彩色和图像灰度信息产生的有害影向。Tallant在1986年12月30日获得授权的、题为“自动显像管偏压控制系统”的第4633321号美国专利中描述了这种系统的一个例子。
传统的AKB控制系统包括耦合到用于自动调节显像管黑电平的AKB反馈控制环中的控制放大器上的电子束电流取样单元。AKB控制一般是这样进行的：在逆程期间(例如，垂直消隐)内，对显像管的驱动电平进行取样；把该取样与基准电平相比较；以及把校正电流加到驱动放大器上以便把黑电平调节到所需值。
在上面提到的Tallant专利中，认识到在某些电视显示系统中加入AKB控制系统可能产生要求校正的、非所需的可见的人工产物。图2A和2B中示出了一种这样的情况，这里，示出在所显示的光栅上某些枕形失真的影响。图2A示出在靠近电视屏顶部显示的水平行的几何失真。通过屏中心的那些行是直的，但是如图所示，靠近屏顶部(或底部)的那些行将呈现出通常称为“枕形失真”影向的弯曲或弧形。在直观式显像管中，通过适当地设计偏转线圈，或者借助于把特定的枕形失真校正信号加到偏转线圈上，可以减小或消除这种失真。然而，在某些类型的显像管中，只在行正程期间内加有枕形失真校正；而在逆程期间内不加枕形失真校正。Tallant讨论的一个例子是“平面”型显像管。某些投影系统也只是在视频正程期间内加有枕形失真校正，而在电子束逆程期间内则不加有。在逆程期间内不校正扫描位置的影响示于图2B。正如从图中可以看到的那样，在正程期间内，光栅行是直的；而在逆程期间内，光栅行呈现为向下凸出的弧线。因为在逆程期间内一般把电子束消隐掉，所以，在逆程期间内不校正也看不到视频信号的有效行。
当把AKB控制加到那种在逆程期间内不提供枕形失真校正的显示系统上时，问题就出现了。回顾到：AKB测量电流是在垂直扫描期间内加到显像管上的。在垂直扫描期间内的那些行一般在可见屏之外。即使已把在此期间内的视频消隐掉了，注入的AKB测量电流在垂直扫描期间内仍将使电子束电流导通。但是，看不到在正程期间内被校正的那些行，因为这些行全部在可见光栅顶部以上。然而，在靠近垂直扫描期间结束时那些未校正的水平逆程行可沿弧线或者“下垂”到显示区的可见部分内。
换句话说，在采用那些为了测量和调节电子束电流而需要在几行期间内使显像管电子束电流导通的AKB系统的接收机中，可以看到来校正的逆程图形。测量电流一般是在显示屏的最顶部在显示图像的“过扫描”期间内当垂直期间结束以后短期地加上，因此，观众看不到在正程期间内的比较直的、枕形失真已校正的那些行。然而，未校正的逆程图形在显示屏顶部呈现为明确的、沿弧线向下的轨迹，其中某些可能扩展到显示器上观众可以看到的部分内。结果是，在未消隐的AKB工作期间内，AKB测量电流能够产生有害的、可见的人工产物，这种人工产物可以以整行或部分的几个水平逆程行的形式出现。
在Tallant设备的实施例中，通过提供复合信号形式的栅极驱动信号来消除有害的、可见的人工产物问题，该栅极驱动信号带有仅出现在它所包括的水平正程期间内的正的白驱动脉冲分量；并且，在水平逆程期间内把该栅极驱动信号消隐掉。因此，栅极驱动信号将仅在(已校正的)正程期间内(图2B)引起“向着白的”(white-going)阴极输出电流，这种正程期间在显像管显示的过扫描区域内，观众是看不到的。
然而，在此认识到：要求简化在逆程期间内提供消隐的方法，在其中可以不需要特别的栅极驱动电路。本发明旨在满足这一要求。在实施本发明的显像管显示系统中，可以有利地降低成本和改善整体可靠性。
根据本发明，AKB电路(70)中的可控电流源在视频输入信号(S4)垂直扫描期间内各选定行的时间中把测量电流(Im)加到显像管驱动放大器(50)上，以便在连接到驱动放大器(30)的显像管(40)中引起电子束电流(Ik)。比较电路(100、102、104)对各选定行的时间中所获得电子束电流的取样(S5)与基准信号(Vr)进行比较，把校正电流(Ia)加到驱动放大器(50))上，以便调节显像管(40)所显示的图像的一个参数(例如，黑电平)。耦合到可控电流源(82、90、92、96)上的信号源(HB、R2)在各选定行的逆程时间中禁止产生测量电流(Im)；在各选定行的正程时间中允许产生测量电流(Im)。
当采用在逆程期间内不加枕形失真校正的那种直观式投影式显像管时，信号源有利地提供对AKB工作所引起可见的人工产物的抑制。
附图中说明了本发明的前述和进一步的特点，其中，相同的元件标以相同的参考号。
图1为实施本发明的电视设备的部分地表示为原理图的方框图；
图2A和2B为说明代表直观式和投影式显像管的某些类型的几何失真(枕形失真)的示意图；
图3为图1设备中几个部分的原理图；以及
图4为说明图1设备所用的优选的逆程消隐信号源的详细原理图。
在图1中，投影电视接收机10包括开关12，它用来选择由辅助输入端子14提供的基带视频信号S3或由射频处理单元16提供的基带视频信号S2，射频处理单元16具有用来连接到合适的射频视频源(例如天线、有线电视或视频盒式磁带机)上的天线输入端子18。单元16可以是传统设计的，它包括例如调谐器、中频放大器、以及用于把加到端子18上的射频输入信号S1变换成基带形式的视频检波器，把通过开关12的选择操作所选定的视频信号S4(即，信号S3或S2)加到基带视频处理和偏转单元20上，该单元20产生分量视频信号R(红)、G(绿)、B(兰)、和垂直定时信号Fv(例如，垂直逆程信号)。单元20是传统设计的，它示例性地包括彩色解调电路、控制电路(色调、彩色浓度、亮度、对比度)、用于产生RGB分量信号的矩阵、以及提供垂直逆程信号Fv的同步和偏转电路。
使RGB彩色信号借助于各自的显像管驱动放大器50、52、和54加到红、绿、蓝投影显像管40、42、和44各自的阴极30、32、和34上。使显像管的控制栅极耦合到公共的基准电位(地)上。
正如下面将要说明的那样，本发明有利地解决了“下垂的AKB逆程行”的问题，而完全不需要调制显像管控制栅极的电压，从而也不需要电压相当高的栅极驱动晶体管及有关的定时和电压变换电路。经济上的利益是很显然的。另外，技术上的利益在于，与采用控制栅极的系统相比，由于元件的减少改善了整个电路的可靠性。
把电子束电流检测电路60耦合到驱动放大器50的输出端与显像管40的阴极30之间，以便检测显像管的电子束电流。类似地，把电子束电流检测电路62、64配置到驱动放大器52、54与显像管42、44各自的阴极32、34之一之间。电子束电流检测器60、62、64把各自的电子束电流表示信号S5、S6、S7提供到AKB电路70(虚线方框)中红电子束电流调节器72、绿电子束电流调节器74、兰电子束电流调节器76各自的输入端上。为了降低成本和改善可靠性，AKB电路70最好是集成电路而不是分立元件型的。也可以利用其它分立的或集成的调节器，但须假定该调节器电路的结构能够允许对于在AKB调节周期内使电子束电流导通的调节器测量电流源进行幅度调制。
AKB电路70包括上述三个电子束电流调节器72、74、76，还包括共同控制这三个单独调节器工作的取样脉冲发生器78和测量电流偏流源82。把取样脉冲发生器78耦合到输入端子80上，该发生器78由此接受用来识别垂直消隐期间的垂直定时信号Fv，并且产生供应到调节器72、74、76中每一个上的AKB采样脉冲SP。控制AKB周期的定时的取样脉冲跟随着视频信号S4的垂直消隐期间中的垂直同步脉冲，并且至少持续几行(例如至少两行)。测量电流偏流源82产生用来控制在各调节器中产生的测量电流幅度的控制信号CS，该测量电流在AKB的调节周期内使显像管40、42、44中的电子束电流导通。
红、绿、兰调节器72、74、76是相同的，因此只示出其中之一，即红调节器72的细节。在调节器72中，把测量电流偏流源82产生的控制信号CS加到npn晶体管40的基极上，晶体管90具有通过发射极电阻92耦合到处在基准电位(地)的点上的发射极，还具有通过开关96耦合到输出端子94上的集电极。晶体管90起着一个产生与控制信号CS成正比的测量电流Im的电流源的作用。发生器78在垂直消隐期间所产生的取样脉冲SP控制着开关96，开关96在垂直同步(逆程)脉冲Fv出现以后的垂直扫描期间的几行时间内把电流Im耦合到输出端子94上。把端子94耦合到显像管驱动放大器50的AKB偏流输入端96上，这使放大器50在AKB的调节周期内为显像管40产生灰电平驱动信号。
显像管40产生的实际电子束电流取决于很多因素，例如温度、老化、以及是阴极驱动电压非线性函数的阴极有效阻抗。检测电路测量显像管40所导通的实际的电子束电流，把电子束电流信号S5通过输入端子98加到调节器72中的键控比较放大器(KeyedComparator amplifier)100的倒相输入端上。通过取样脉冲SP来键控或启动的放大器100对表示实际电子束电流的信号S5与基准信号Vr进行比较，以便控制电流源102，该电流源102被连接成可将反馈调节或“校正”电流供应到显像管驱动放大器50上以便调节所显示图像的黑电平。电流调整是在视频信号S4的垂直消隐期间内与取样脉冲发生器78提供的取样脉冲SP同步地进行的。具体地讲，响应于加到端子80上的逆程信号脉冲Fv，取样脉冲发生器78在垂直逆程期间结束时产生出取样脉冲SP，该取样脉冲SP使开关96闭合，因而把晶体管90产生的取样测量或“基准”电流加到用来确定实际电子束电流的驱动放大器50上。
受取样脉冲SP键控的放大器100确定显像管的阴极电流Ik是大干还是小于相应于基准电压Vr的值，并且为了将显像管的黑电平调节到由Vr所表示的所需电平上，因而将控制信号S9供应到偏流源102上。借助于连接在集成电路70外部的积分电容器104来对控制信号S9滤波。在AKB周期内当积累起更多的取样时，将会到达一种平衡或“稳态”条件，在此条件下供应到驱动放大器50上的校正电流Ia将正好足以使显像管40的黑电平驱动维持在由加到放大器100上的基准电压V1所确定的电平上。红显像管驱动器控制环内的反馈是负的，故抵制了由于例如元件老化或温度变化所引起任何非所需的黑电平变化趋势。
共用测量电流偏流源82对全部三个显像管调节器72、74、76提供测量电流控制信号CS，该偏流源82可以通过控制端子110来实现偏程，该控制端子110通过电阻R1连接到基准电位地上，并且通过电阻R2耦合到行频信号HB或回扫脉冲FB的源上。在源82内，把端子110耦合到晶体管电流源的发射极上，该晶体管电流源提供出与在端子110与地之间的电阻成反比而变化的测量电流偏流。该电阻越大，测量电流的偏流就越小，反之亦然。
一个优选的用来消隐测量电流逆程部分的行频信号源示于图4，下面将详细加以讨论。简言之，该优选的源包括从单元20的偏转部分中的回扫脉冲中获得的各显像管灯丝电源。有利地是，这种优选的源是十分“坚固”(robust)的，而且不需要缓冲或其它装置来防止小信号检波器(例如消隐发生器、砂堡脉冲(sandcastle)电路等)的负载作用。在行逆程期间内行频脉冲很大(例如20伏或20伏左右)，而在行正程期间内行频脉冲很小(稍负)。当把灯丝电压用来作为行频(消隐)信号源时，电阻R2应该显著地大于电阻R1(示范性的值为：R1是18kΩ，而R2是100kΩ)。当信号HB为低时，电阻R1和R2上都导通着从端子100到地的电流，从而设定测量电流的幅度Im。然而，当信号HB为高时(示例性地为20伏或20伏左右)，电阻R2把电流供应到端子20上，这就抵消电阻R1从端子20上吸取电流。因此，在正程期间(HB为低)内，两个电阻帮助产生测量电流Im；在逆程期间(HB为高)内，电阻电流互相抵消，强制测量电流Im为零。结果是，在AKB测量周期的逆程期间内测量电流Im被消隐掉，消除了前述“下垂”的逆程行会从垂直扫描期间扩展到有效图像期间之内的问题。
简要地总结前述，当工作时，驱动放大器(50)把视频信号(红)加到显像管(40)的阴极(30)上以便产生图像。耦合到显像管(40)上的电子束电流检测器(60)把显像管电子束电流(Ik)的取样(S5)提供到AKB电路(70)上。AKB电路包括耦合到驱动放大器(50)上的测量电流源(82、90、92、96)，它用于在视频信号(S4)的垂直扫描期间的各选定行时间内把测量电流(Im)加到驱动放大器上。比较电路(100、102、104)对电子束电流的取样(S5)与基准信号(Vr)进行比较，以便产生校正或调节电流(Ia)并且把它加到显像管驱动放大器(50)上，从而去调节显像管(40)所显示图像的一个特定参数(黑电平)。在此，提供了一个电路(HB信号的源和电阻S2)，并且把它耦合到测量电流源(82、90、92、96)的控制输入端(110)，以便在各选择行逆程时间内禁止产生测量电流(Im)；并且在各选择行正程时间内允许产生测量电流(Im)。
图3示出适用于作为放大器50和检测器60的显像管驱动放大器和电子束电流检测器的电路细节，在图3中，该检测器有利地提供既作为用于放大的视频信号的缓冲放大器又作为电子束电流检测器的双重功能。放大器50包括输入晶体管302与输出晶体管304的级联连接。放大器的增益由共基极连接的输出晶体管304中的集电极负载电阻306与输入晶体管302中的发射极电路的发射极负载电阻303之比来确定。该放大器相当高的输出阻抗借助于一个互补射极跟随缓冲放大器的作用而降低，该缓冲放大器包括晶体管308和310，晶体管308和310的发射极通过保护电阻316耦合到显像管40的阴极30上，并且在这些晶体管的集电极上接有各自的浪涌限流电阻312和314。这些电阻有时被称为“防止自杀”(Suicide Prevention)的电阻，因为在很强的信号瞬变状态下可能短暂地出现晶体管308和310的同时导通，在此期间内这两个电阻可限制晶体管内的极限值到极限值的最大电流流通。二极管318在晶体管308与310的基极之间提供偏置，以便减小放大器的交叉失真。晶体管308的集电极为电子束电流流向AKB电流检测器的输入端子98提供了一个输出。从AKB电路的端子94输入的测量电流被加到共基极连接的输出晶体管304的发射极上。
简要地总结放大器50和检测器60的工作情况，晶体管302放大红视频输入信号，其增益由电阻306与303之比来确定。晶体管304通过把晶体管302的集电极电压调节于恒定值(12伏减掉晶体管304的Vbc)来抑制米勒效应。二极管318部分地偏移了供到缓冲放大器60的输出驱动信号以减小交叉失真。放大器60提供单位增益并降低阻抗而且检测电子束电流Ik。电阻314和312限制在视频信号的强瞬变状态期间内流经晶体管308和310的极限值到极限值的最大电流。晶体管308的集电极电流表示显像管的电子束电流，该电流的一部分作为AKB检测电流送到端子98上，而测量电流被加到晶体管304发射极上。
在图4中，连接在灯丝与AKB的110腿之间的电阻R2提供了用来调制注入到放大器50上的AKB测量电流的逆程消隐脉冲源。当灯丝电压为低(例如低于地，如该图中插入的波形所示)时，电阻R1连同电阻R2把测量电流的偏流加到110腿上。当回扫脉冲为高时，流经电阻R2的电流提供出电阻R1中流通的全部电流，因此没有电流流入110腿，并且电子束测量电流被抑制(使之减小到零)，从而把垂直扫描期间内“下垂”的AKB测量逆程行消隐掉。
可以替换地使用其它适当的消隐脉冲原。例如，可以把开关12提供的基带视频信号加到用来检测行消隐的独立检波器上，或者可以把单元20中现有的检波器用于此目的。为此目的而采用灯丝电压(回扫脉冲)的伏点在于：该脉冲十分“坚固”，所以，不需要缓冲放大器来防止其它电路的负载作用。换句话说，从能够用作消隐电路的源的同步信号检波器、砂堡脉冲发生器等之中所能得到的电流可能是有限的，并且为使AKB消隐能够工作，它们可能需要缓冲；然而灯丝电源属于大功率信号；为了驱动AKB的消隐输入，并不需要缓冲或隔离电路。

Claims (4)

1．一种视频显示设备，包括：
用于把视频信号(S4)加到显像管(40)上以便产生图像的驱动放大器(50)；
耦合到所述显像管(40)上用于提供显像管电子束电流(Ik)的取样(S5)的电流检测器(60)；以及
AKB电路(70)；其特征在于：
耦合到所述驱动放大器上的测量电流源(82、90、92、96)，它用于在所述视频信号(S4)的垂直扫描期间的各选定行时间内把测量电流(Im)加到该驱动放大器上；
比较电路(100、102、104)，它用于对所述取样(S5)与基准信号(Vr)进行比较，以便产生校正电流(Ia)，并且把该校正电流(Ia)加到所述驱动放大器(50)，从而调节所述显像管(40)所显示的所述图像的一个参数；以及
耦合到所述测量电流源(82、90、92、96)的控制输入端(110)的电路装置(HB、R2)，它用于在所述各选择行的逆程时间内禁止产生所述测量电流(Im)，并且在所述各选择行的正程时间内允许产生所述测量电流(Im)。
2．根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，所述电路装置(HB、R2)包括用于把可变电流加到所述测量电流源(86、90、92、96)的所述控制输入端(110)上的装置，所述可变电流在所述视频输入信号(S4)的所述正程期间内具有第一值(低)，在所述视频输入信号(S4)的所述逆程期间内具有第二值(高)。
3．根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，所述电路装置包括连接在所述测量电流源(82、90、92、96)的所述控制输入端(110)与基准电位源之间的第一电阻(R1)，还包括连接在所述测量电流源(82、90、92、96)的所述控制输入端(110)与水平同步信号源(HB)之间的第二电阻(R2)。
4．根据权利要求1中所述的设备，其特征在于，所述电路装置(HR、R2)包括连接在所述测量电流源(82、90、92、96)的所述控制输入端(110)与基准电位源之间的第一电阻(R1)，还包括连接在所述测量电流源(82、90、92、96)的所述控制输入端(110)与所述显像管(40)的灯丝电极之间的第二电阻(R2)。
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