CN1059251A - 信号自适应束扫描速度调制 - Google Patents

Abstract

偏转系统包含视频信号的亮度分量的可变增益 放大器。输出放大器响应第一微分器微分放大的亮 度分量(V3)激励辅助水平偏转线圈(20)以调制电子 束扫描速度。积分器(40)积分经第二微分器微分的 亮度分量(V4)，输出增益控制信号。可变增益放大 器的增益随增益控制信号而变。该增益与亮度分量 的频率成分相反地变化。第二微分器和积分器构成 反馈回路。反馈环路具有相对于亮度分量电平跃迁 足够大的时间常数使偏转信号对应于独立于可变增 益的亮度分量的一阶微分。

Description

本发明涉及电视机等中阴极射线管束扫描速度调制的领域。

束扫描速度调制（BSVM）可用于彩色电视机，例如大屏幕电视机和（或）带有复杂显示特性的高分辨率的电视机，以提高图象水平分辨率。图1示出使用根据先有技术的基本BSVM电路的偏转电路10的方框图。电路10包含的主亮度处理路径包含RGB译码器12、视频放大器14和显象管16。显象管16有一主偏转线圈18和一辅助偏转线圈20。由微分器22和放大器24提供电子束扫描速度调制。对亮度信号微分并将其加到安装于显象管16管颈上、主偏转线圈18下的辅助偏转线圈。辅助偏转线圈中的电流调制水平偏转场，从而调制扫描速度。在图2（a）示出亮度信号黑至白跃迁后接白至黑跃迁。图2（b）所示辅助偏转线圈电流在黑到白跃迁上升边沿的第一部分期间上升而在黑至白跃迁第二部分期间下降。在白至黑跃迁期间，相对应但方向相反的辅助偏转线圈电流流过。图2（c）和2（d）分别示出辅助偏转电流对偏转和扫描速度的作用。扫描速度增加时屏幕亮度降低而减少时亮度提高，该结果是图象亮度分布的快速变化使跃迁显得较尖锐，如图2（e）所示，其中实线为BSVM的亮度，虚线示出无BSVM的亮度。对BSVM显然有非常尖锐的跃迁。BSVM的优点在于强调图象轮廓而不增加束电流。因此光斑尺寸未扩大。

这种简单系统的缺点在于对高分辨率测试图象和文本只获得可辨别出的尖锐度改进。这是由于强调较高频率的微分器。当增强高分辨率图象时，尤为需要改进的正常或低分辨率图象未增强。

低分辨率图象可通过提高校正信号的幅度来改进。然而，过剩校正由处理高分辨率图象引起，而造成可见的后生现象。按照本发明的一个方面，该问题的一个解决方案是只对具有慢速跃迁的图象使用较大偏转校正幅度。按照本发明一个方面的BSVM电路装有受控于亮度信号频率内容的可变增益放大器来代替在先有技术BSVM电路中使用的固定增益放大器。此处描述的新的BSVM电路的作用是随着降低亮度信号高频成分而增大BSVM电路增益，从而同时改进高分辨率和低分辨率图形的尖锐度。因此BSVM对视频信号是自适应的，具体地说，对视频信号亮度分量的频率成分自适应。在图3（a）、3（b）和3（c）中示出新的BSVM电路的操作。

BSVM信号处理路径中第一微分器由亮度跃迁产生窄脉冲。这些脉冲被放大并加到用于扫描调制的辅助偏转线圈。控制电路的第二微分器从单极性脉冲产生双极性脉冲。和单极性脉冲的极性无关，用于加到积分器的负脉冲始终存在。工作范围的控制电压由用于控制可变增益级的积分器产生，可变增益级的增益随控制电压变得更负而降低。

增益控制电压与亮度信号二阶导数的负峰值幅度成比例。该增益随高频出现而立即减小，例如亮度信号中陡峭的瞬态和多脉冲串。如果亮度信号的高频成分例如由于从一种测试模式到低分辨率节目材料的变化而减小，则来自积分器的信号幅度会下降。增益控制电压上升直到稳定在一新的较高电平。该电路避免过多增益变化以防无跃迁的大图象区中的噪声增强。

图1是使用先有技术的基本BSVM电路的偏转电路方框图。

图2（a）-2（e）是用于说明图1所示电路的操作的波形。

图3（a）-（c）是用于说明频率相关增益对BSVM的影响的波形。

图4是按照本发明装置的BSVM电路方框图。

图5是用于说明图4所示电路的放大器增益与频率关系的波形。

图6是BSVM的辅助偏转线圈的图示。

图7是按照本发明装置的BSVM电路的草图。

图8是为图7所示BSVM电路所用、具有可变增益输出的另一放大器的简略图。

在图3（a）、3（b）和3（c）中以图形示出了按照本发明装置的束扫描速度调制。高和低分辨率视频的亮度信号分别对应于较高和较低频率成分，但具有相同的最大幅度，如图3（a）所示。在图3（b）示出对图3（a）信号微分的结果。高分辨率视频表现亮度信号中高频信息的比例，如图3（b）高频的高成分所指出。低分辨率视频表现亮度信号中高频信息的比例，如图3（b）高频的低成分所指出。按照本发明的装置，BSVM电路的增益随亮度信号高频成分减少而增加，如图3（c）所示，从而产生高和低分辨率图象的改进的清晰度。

图4示出按照本发明装置的BSVM电路30的框图。该BSVM电路30利用带相关控制电路的可变增益放大器级32来代替先有技术BSVM电路所用的固定增益放大器。该控制电路包含第二微分器38和积分器40。

BSVM信号处理路径中的微分器34由亮度跃迁V1和V2产生窄的脉冲V3。脉冲V3由输出级36放大并加到扫描速度调制的辅助偏转线圈20。由电容器C1和电阻器R1构成的第二微分器38由单极性脉冲V3产生双极性的脉冲V4。与脉冲V3的极性无关，这样，加到由二极管D1和电容器C2构成的积分器40的负脉冲便总是可利用的。由电压V+和相应的通过电阻器R2的极小电流将二极管D1偏置为导通。为降低了二极管D1的导通阈值以使积分器40对小信号幅度的信号V4更为敏感。范围为大约-1.6伏到0伏直流的电压V5由积分器40产生以控制可变增益放大器级32。放大器级32的增益随着控制电压变得更负而减小。

增益控制电压V5与亮度信号的二阶导数的负峰幅度成比例。该增益实际上随着高频例强亮度信号中陡峭瞬态和多脉冲串的出现而立即减小。如果亮度信号的高频成分例如由于从测试模式到低分辨率节目材料的变化而下降，则信号V4的幅度会下降。再参考图3（a）和3（b），高分辨率视频的亮度信号比低分辨率视频亮度信号具有较快的、较陡的上升和下降边沿。因此，微分后信号V3的脉冲对高分辨图象比对低分辨图象具有较高幅度。因此，由第二微分器38产生的双极性脉冲V4对高分辨率图象比低分辨率图象无论正或负具有较高峰值幅度。这样，当视频信号从高分辨图象变化到低分辨率图象时信号V4的幅度降低。电容器C2缓慢地（以1伏/秒量级）通过电阻量R2无负峰值地放电，控制电压V5上升以及增益上升直至信号V4足够大以重新对电容器C2充电。增益控制电压稳定在一新的较高电平。长控制循环时间常数（0.5秒量级）可避免每个场的过量的增益变化以防无跃迁的大的图象区域的噪声增强。

BSVM信号放大具有一上限以防过分校正（32″屏超过±1mm），引起图象失真。在BSVM情形下，随着黑或白图象细节的变化而出现图象失真。

图5示出可变增益放大器的稳态增益与频率的函数。反馈回路的时间常数与视频跃迁间隔相比是大的（大于1个场周期），因此，与视频跃迁相比，增益变化非常慢。这样偏转线圈电流的形状始终对应于亮度的一阶微分而与受控增益无关。这对正常的BSVM操作是必不可少的。

图7是按照本发明一个方面的BSVM的电路简图，它适合于100Hz场频率操作。为50Hz彩色电视机底盘所用的所需电路修改在适当处用括号内数值指出。对理解本发明的操作并非必须的元件也提供了元件数值。输入信号是视频放大器链中适当点上现成的亮度信号，例如在视频处理器集成电路的输入端。该信号必须完全没有任何色度分量。

由晶体管Q1、Q2和Q3实现具有可变增益输出的放大器32。晶体管Q1是用作输入缓冲器的射极跟随器。晶体管Q2用作可变电阻器R_D5（漏-源）以结合晶体管Q3控制AC增益。晶体管Q3具有固定增益。由于可变增益放大器可结合为一集成电路，故可代替使用一种可变增益晶体管的布局。另一可选的具有可变增益输出的放大器的电路布局结合图8加以说明。

由电阻器R12和R13建立1.2伏直流电压源。晶体管Q2的源极、晶体管Q3的基极由电阻器R11保持为1.2伏直流电平。控制电压V5叠加在同一1.2伏直流电压源上，即控制电压V5等于由1.2伏直流电平减去电容器C2端电压。电容器C2端电压取决于由二极管D1整流的信号V4的负电压部分。控制电压V5加到N沟道J-FETQ2的栅极。随着亮度信号高频成分增加（例如，高分辨率图象），信号V4具有较高负峰值幅度，电容器C2端电压上升，导致控制电压V5的下降。这降低了晶体管Q2的导通并衰减降低BSVM的信号V1。相反，当亮度信号高频成分减少（例如低分辨率图象），信号V4具有较小的负峰值幅度，电容器C2端电压下降，导致控制电压V5增大。这增加了晶体管Q2的导通以减少对增加BSVM的信号V1的衰减。根据图4示出的控制电压的范围，电容器C2的电压从1.2伏到2.8伏变化。图4实施例中用于增加二极管D1敏感度的V+电压在图7实施例中由电阻器R14和R15提供，这两个电阻器也为晶体管Q1的基极形成直流偏置电平。

微分器由晶体管Q4和Q5、电容器C3和电容器R4实现。晶体管Q6和Q7为驱动输出级的互补射极跟随器。该输出级为由晶体管Q8和Q9构成的丙类推换反馈放大器。电阻器R8两端产生反馈信号。该反馈对使该级延迟最小化是必不可少的。丙类工作方式由于其小的信号阀值而自动提供噪声和低电平信号的核化。由偏转线圈电流表示为输入电压V3的函数的输出级的增益大约为50毫安/伏。

来自电视文学译码器的输出信号未包括在BSVM电路的输入信号中。这样在电视文字操作期间该电路必须被禁止。这可由晶体管Q12构成的开关来实现。

在图8示出具有可变增益输出的放大器的另一可选实施例。晶体管Q10为可变增益放大器、晶体管Q10基极的直流偏置由电阻器R16和R17确定。晶体管Q10的交流增益由发射极负载确定。发射极负载的范围由电阻器R19确定，并由电容器C5在很高的频率处定形。J-FET晶体管Q11由电容器C6，与电阻器R19和电容器C5并联地耦合到晶体管Q10的发射极。晶体管Q11起可变电阻器作用，用于响应由积分器40产生的信号V5改变晶体管Q10的发射极负极。积分器40响应第二微分器38，该微分器本身响应亮度信号的一阶微商（dY/dt）。可变放大的亮度信号V2为未示出的第一微分电路的输入。

图6示出辅助偏转线圈20。它由印刷在聚酯薄膜衬托件上的矩形线圈构成。该衬托件卷绕在主偏转线圈下的枪组件前方的管颈上，如图1所示。辅助偏转线圈对27.5KV的70cm屏幕显象管具有如下规格说明：

导体宽度：0.13毫米

导体间隔：0.13毫米

印刷电路材料：聚酯薄膜0.009毫米

铜层：35μ

匝数：每侧7匝

电感：5.6μH

电阻：2.5Ω，以及

灵敏度：屏幕中央3.3mm/A

屏幕水平轴两端6mm/A

具有高电感的偏转线圈具有高灵敏度（mm/A）并只需要小的驱动电流。由偏转线圈和寄生电容形成的谐振电路的谐振频率随线圈电感的增加而降低。该谐振频率至少要高于视频带宽以确保正确的BSVM操作。将电感值选作这两个相对立要求之间的折衷。

辅助偏转线圈信号应在±30毫微秒内与显象管阴极的视频信号一致。视频信号从出发点到阴极的延迟在100Hz场频接收机中约为60毫微秒。所提出的BSVM电路的延迟量约为75毫微秒。

例如大于10MHz的高频噪声由于微分器可在BSVM信号中增强。由于辅助偏转线圈由集电极驱动并随频率增加而变得更具电阻性。该噪声会引起较低频带的幅射。这可通过并联连接偏转线圈的电容器C4旁路高频电流来加以避免。由于视频信号带宽仅10MHz，所以只要旁路10MHz以上频率就可维持正确的BSVM，然而，电容器C4和偏转线圈以及寄生电容形成具有约9MHz谐振频率的并联谐电路。因此，将阻尼电阻R9与偏转线圈并联连接以避免谐振电流。当图象瞬变后这些电流会产生阻尼振荡。

偏转线圈的电源线是主幅射源。为了减小幅射该电源线应短一些。这意味着至少应该把电路输出级置于显象管颈或和视频放大器一起的管座印刷电路板（FCB）上的某处。由于被主偏转线圈相当好地屏蔽，辅助偏转线圈自身的幅射并不严重。

低电平信号处理电路的耗散功率可达0.5W左右，即例如在1.2伏时50mA。

输出级除了250mW的偏置网络无静态功率损耗。这是由于推挽操作无须静止电流。因此功率损耗随图象内容而有很大变化。对普通电视节目材料总耗量达0.5W左右，对整屏多脉冲或噪声的最坏情形提高到1W左右。电阻器R10将输出级最大可能功耗限制为2W左右以保护晶体管Q8和Q9。

BSVM电路的视频信号相关增益不但提高了测试模式的分辨率，而且提高了有少量高频信号分量的图象的分辨率。核化操作防止噪声和阻尼振荡破坏所显示图象。该所述电路可容易地结合到现有接收机设计而无须任何电路变化并无需校准。

Claims (19)

1、一种偏转系统，其特征在于：

用于响应调制所述电子束的束扫描速度的信号(V3)使电子束偏转的装置(20)，

用于响应产生所述束扫描速度调制信号(V3)的视频信号的分量(V1)的增益调整装置(32、34)，

响应所述束扫描速度调制信号(V3)信号以产生所述增益调整装置(32)的增益控制信号(V5)的装置(38、40)。

2、如权利要求1所述系统，其特征在于：所述增益随所述视频信号分量（V1）的频率成分反向而变。

3、如权利要求1所述系统，其特征在于：所述束扫描速度调制信号（V3）指示所述视频信号分量（V1）的一阶微分而所述增益控制信号（V5）指示所述视频信号分量（V1）的二阶微分（V4）。

4、如权利要求1所述系统，其所述增益调整装置（32、34）的特征在于包含增益可调整放大器（32）和微分器（34）而所述增益控制信号发生装置（38、40）包含一微分器（38）和积分器（40）。“

5、一种偏转系统，其特征在于包含：

用于产生指示视频信号中分量（V1）的微分的偏转信号（V3）的装置（34），

用于响应所述偏转信号（V3）的微分（V4），以幅度调制所述偏转信号的装置（32），以及

用于响应所述幅度调制偏转信号（V3）偏转电子束的装置（20）。

6、如权利要求5所述系统，其特征在于还包含用于响应产生驱动所述偏转装置（20）的偏转电流的所述幅度调制偏转信号（V3）的装置（36）。

7、如权利要求5所述系统，其特征在于：所述幅度随所述视频信号分量（V1）的频率成分反向变化。

8、一种偏转系统，其特征在于还包含：

用于视频信号的亮度分量（V1）的增益调整装置（32），

用于对所述增益调整亮度分量（V1）微分的装置（34），

用于响应所述增益调整、微分的亮度分量（V3）调制电子束的束扫描速度的装置（20），以及

装置（38、40）响应所述增益调整的微分的亮度分量（V3）以产生控制所述增益调整装置（32）的所述亮度分量（V1）的频率成分的信号（V5）。

9、如权利要求8所述系统，其中所述信号发生装置（38、40）的特征在于包含用于进一步微分（38）和积分（40）所述微分的亮度分量（V3）的装置。

10、如权利要求8所述系统，其特征在于：所述调制装置包含辅助水平偏转线圈（20）。

11、如权利要求8所述系统，其特征在于：所述亮度分量（V1）的所述增益调整随所述频率成分反向而变。

12、如权利要求8所述系统，其特征在于：所述增益调整装置包含可变增益放大器（32）。

13、如权利要求8所述系统，其特征在于所述微分装置（34、38）两次微分所述亮度信号。

14、一种偏转系统，其特征在于：

用于可变地放大视频信号的亮度分量（V1）的增益调整装置（32），

用于微分所述可变放大的亮度分量（V2）的第一微分装置（34），

用于响应所述微分的亮度分量（V3）调制电子束的束扫描速度的装置（20），

用于微分所述微分的亮度分量（V3）的第二微分装置（38），以及

用于积分所述二阶微分的亮度信号分量（V4）的装置（40），所述增益调整装置（32）的增益响应所述积分的、二阶微分的亮度分量（V5）而变化。

15、如权利要求14所述系统，其特征在于：所述调制装置包含辅助水平偏转线圈（20）。

16、如权利要求14所述系统，其特征在于：所述亮度分量（V1）的所述可变放大倍数随所述频率成分反向而变。

17、一种偏转系统，其特征在于包含：

用于产生偏转信号响应视频信号分量（V1）的一阶微分（V3）调制电子束的束扫描速度的装置（20），

用于产生指示所述视频信号所述分量（V1）变化速率的校正信号（V5）的反馈电路（38、40），以及

用于响应所述校正信号（V5）可变放大所述分量（V1）的增益调整装置（32），所述反馈电路（38、40）具有相对于所述分量（V1）的电平跃迁的足够大的时间常数使所述偏转信号（V3）对应于独立于所述可变增益的所述分量的所述一阶微分。

18、如权利要求17所述系统，其特征在于所述校正信号（V5）指示所述视频信号所述分量（V1）的二阶微分（V4）。

19、如权利要求17所述系统，其特征在于所述时间常数大于一个场周期。

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