CN1069614A - 磁场补偿装置 - Google Patents

Abstract

一种用于诸如彩色电视显象管(20)之扫描电子 束显示器之补偿线圈(50)，减少由于周围磁场、尤其 地磁场之不希望有的电子束之偏转。线圈(50)的绕 组环绕管颈(32)、垂直于Z轴而配置。去磁线圈 (10)定位于管泡上以使管泡内金属结构退磁。为了 提供较完整去磁作用，于去磁工作期间供应至补偿线 圈的电流予以中断。为了防止电荷积累于补偿线圈 (50)上，一端子经电阻器(RS)而耦合至参考电压 (GND)源。

Description

本发明涉及入射至诸如电视显示器之扫描电子束装置周围磁场之消除，尤其是涉及消除诸如地磁场之磁场对大彩色电视接收机作用之附加之补偿线圈。此补偿线圈配有调整装置以按所需对电视显示器方位与特定地理位置而设定补偿场强度。

在彩色电视CRT（阴极射线管）显示器中，阴极射线管管面显示屏幕配有分组的荧光区阵列，其中三荧光条（或类似者）限定各显示单元。于一组中之各荧光条，当由电子束所激励时，乃以加色法三原色之一发光。一电子枪结构系配置于阴极射线管之一端，而三电子束乃经由荫罩而指向屏荧光粉。此荫罩具有与荧光区及与电子枪结构相调准之孔阵列，以便三电子束指向界定显示单元之特定荧光粉组时，来自各电子束之电子乃仅撞击包含与特定电子束相关彩色的荧光粉的分组荧光粉部分。诸附近荧光区系相对于荫罩中相应孔而调准以便仅接收自相应电子束之电子。

激励屏荧光粉之电子系自电子枪结构静电加速至屏幕。自所有三个电子枪之电子束当越过分组之荧光粉时被扫描形成光栅。扫描系藉配置于阴极射线管邻接电子枪结构之偏转线圈所产生、以水平与垂直扫描频率而变化之磁场所完成。此电子枪结构系于漏斗形管窄颈之一端，而偏转线圈则系沿管颈部而配置。偏转线圈产生相对于界定Z轴之电子束中心线为水平（X轴）偏转而垂直调准以及为垂直（Y轴）偏转而水平调准之磁场。移动之电子包含电流，而当经受偏转线圈之磁场作用时，电子乃沿X及/或Y方向加速因而遵循一曲线路径。

理论上，偏转线圈占有一有限之范围且沿Z轴相对限定磁场。因此，电子系垂直及/或水平为偏转目的而加速于有限之区域。在自偏转场区域射出后，电子乃自偏转线圈实质上以直线至电子通过荫罩撞击屏荧光粉之点。

由于此偏转后通过偏转线圈与屏幕间之电子乃受至周围磁场的作用，同样由此类磁场所加速并随一曲线径路而引向屏幕。弯曲之程度与方向视另外磁场之磁通密度，起源与方位而定。由另外磁场产生电子束之偏转，以及由此而产生电子束径路之曲率则可能引起电子束相对于荫罩之失调。结果，来自给定电子束之电子可能部分撞击于邻近预定之彩色荧光粉的彩色荧光粉上，而非仅于预定之彩色荧光粉    上，因而产生所显示彩色纯度之劣化。

一些影响电子束偏转之磁场乃由于显示装置之可导磁元件之不必要之磁化所引起的。荫罩可以为钢质。一钢质边缘系通常围绕于包含屏幕之面板之周边而配置，以保护显象管万一破裂时不致爆炸。一沿偏转线圈与屏幕荧光屏间电子管漏斗形表面之内部之磁屏蔽亦可以配置，且为一导磁元件。倘此类元件受磁化时，彩色纯度即受影响。此外，内磁屏蔽之磁化能影响其导磁率且降低其使电子束径路与诸如地磁场之入射场隔离之效益。

为克服显示器导磁元件之磁化起见，配置了一去磁线圈，一降低之交流电流流过该线圈。此一降低之AC电流将显示器之导磁元件退磁或去磁至不致引起彩色纯度问题之程度。然而，尚有可能影响纯度之其它磁场。此类磁场之主要来源乃为大地磁场或称地磁。为欲补偿此类其它磁场起见，可以配置磁场抵消装置以施加一抵消直流磁场至阴极射线管。此装置可使用一线圈置于阴极射线管管颈。DC电流乃施加至此线圈以产生磁场而抵消其它磁场之作用。

大地磁场为一周围磁场具有倾向于偏转电子束之水平与垂直分量，以致有害地影响彩色纯度与光栅形状。视CRT的Z轴相对于大地磁极之方位而定，地磁场之分量可水平或垂直地偏转电子束（分别由于垂直与水平场分量）且可能产生光栅扭曲（亦即，电子束围绕Z轴旋转）。

相对于偏转线圈磁场之强度而言大地之磁场并不强;然而，与偏转线圈之跨距相比，大地之磁场乃加速与偏转电子束于一较长之跨距。因而，有需要减少地磁场之作用。

一可调整之DC电流源可设定补偿磁场之强度与极性，此项调整系当装设或移动CRT时设定的，以求最佳之补偿。

已经发现去磁作用不是绝对完善的。始终具有由显象管导磁部分所产生之一些剩余磁场。去磁处理乃为减弱此剩余磁场至不致有害影响彩色纯度之程度。然而，如果磁场补偿线圈系在去磁工作期间被激励，则由补偿线圈所产生之DC场乃赋予偏磁至去磁场，降低去磁处理之效果。结果，显象管之导磁部分产生降低彩色纯度的磁场。

本发明之一个方面乃为在去磁之时间间隔期间，当去磁线圈系由AC电流所激励时，磁场补偿线圈与其直流电流源去耦而消除补偿磁场对去磁场之作用。这样，由补偿线圈所产生之磁场不致影响去磁工作。

如果磁场补偿线圈在（电视）接收机之工作期间与其电源断开，则补偿线圈由于其邻近于显象管高压阳极端子而可能积累电荷。此累积电荷可导致火花之产生而损害接收机电路之敏感部分。

因此本发明之另一方面乃通过把一高值电阻器自磁场补偿线圈耦合至参考电压源以防止磁场补偿线圈上积累静电荷。

一项有创造性之布置乃为对具有配置于管颈且发射电子束至显示屏幕之电子枪的显象管提供磁场补偿线圈装置。显象管易受周围磁场之影响。一磁场补偿线圈乃定位于显象管上。补偿电流源耦合至磁场补偿线圈而补偿周围磁场。一去磁线圈系定位于显象管。交流电流源乃耦合至去磁线圈于一预定之时间间隔以对显象管中之金属结构去磁。诸装置在预定之时间间隔使磁场补偿线圈与补偿电流源去耦以便排除在使导磁元件退磁期间由磁场补偿线圈所引起之干扰。

另一有创造性之布置乃为对具有配置于管颈具发射电子束至显示屏幕之电子枪结构的显象管提供磁场补偿线圈装置。显象管易受周围磁场之影响。一磁场补偿线圈乃定位于显象管上。补偿电流源耦合至磁场补偿线圈以补偿周围磁场。诸装置防止静电荷积累于磁场补偿线圈上。

图1    为一配备了补偿线圈与去磁线圈的阴极射线管（CRT）之透视图，以方块形式示出了依据本发明之去磁电路与磁场补偿线圈电路。

图2    为部分方块图与部分线路图，示出了采用本发明的电视接收机之一部分。

图3    为补偿线圈控制电路之简化线路图。

图1以剖面透视图例示装置。一扫描电子束显示器装置，特别为一彩色电视阴极射线管（CRT），电子枪结构38配置于阴极射线管20之颈部32之端部，由于电子枪与荫罩72间之大电位差，电子枪结构发射三电子束以静电加速朝向屏幕24。屏幕24界定垂直于Z轴之X轴与Y轴。彩色电视机之屏幕24具有分组之离散彩色荧光区对应于三电子束。此荧光区系相对于荫罩72中之孔而定位，以使三电子束之每一束照射于一种彩色荧光粉，而荫罩则阻挡其它彩色。偏转线圈36系沿阴极射线管20配置，用以使电子束沿X与Y方向扫描而产生扫描光栅。去磁线圈10环绕阴极射线管定位，用以当由去磁电路500所激励时使阴极射线管之金属部分退磁。

如图1中所示，扫描电子束装置，特别是彩色电视显示器之阴极射线管20，具有补偿线圈50以减少或消除自管端电子枪38射向配置于屏幕24荧光粉之电子束之不必要之偏转。不必要之偏转乃由于周围磁场特别是地磁场所产生的，地磁场的垂直与水平分量，视彩色电视显示器相对于地磁极性之纬度（Latitude）与方位而定。

由于入射磁场使电子束发生偏转，因为电子束限定了电流，此电流系受到垂直于电流方向及垂直于入射磁场磁力线方向之力的作用。此电流一般系沿Z轴指向，定义为从电子枪至屏幕中心的线，且具有沿X（水平）与Y（垂直）轴之分量。因为周围垂直磁场在Z轴之长度上入射于电子束，电子束之水平偏转即行发生而有害地影响彩色之纯度。由于电流之垂直与水平分量，使沿Z轴之磁场分量影响电子束之位置，产生量值朝向光栅之边缘增强的光栅扭曲，因此入射磁场乃由于彩色纯度之劣化与光栅失真而显见于彩色图像显示，光栅之边缘失真最严重。

为抵消地磁场起见，一补偿线圈50乃安装于显象管20且连接至可变直流电源600，当置显示装置于其所需位置，以及亦于其后倘显示器相对于磁极（以及相对于其它稳态磁场的固定源）移动至不同方位时，此直流电源600则可加以调整。

磁场补偿线圈50减少由于周围磁场所引起的之不希望有的电子束之偏转。磁场补偿线圈50通常系垂直于Z轴而配置，由此供应含有Z轴分量补偿磁场。

图2示出了使用依据本发明的磁场补偿线圈电路之电视接收机之一部分。微处理器101自远距离接收机103接收等待/运行（standby/run）信号。响应于来自远距离接收机103之运行信号，微处理器101乃产生接通（ON）信号馈至水平偏转电路105及至开关模式电源电路SMPS（Switch    mode    power    supply）107。虽然开关模式电源107在接收器被激励时总是供应B+电力至水平偏转电路105以及供应Vcc电力至微处理器101，但电源107仅在运行模式期间供应9伏特至垂直控制晶体管109与12伏特至去磁电路500。

当运行模式启动时，水平偏转电路105开始工作而产生+26伏特电源电压，该电压被馈至垂直偏转电路121。与此同时，电源107为晶体管109产生+9伏特运行电源以及为去磁电路500产生+12伏特运行电源。

此外于起动时，微处理器101产生垂直抑制信号，时间约为2.2秒。此垂直抑制信号使晶体管109导通，而引起晶体管111导通以激励去磁继电器113。当去磁继电器113导通时，AC电源115使AC电流流过去磁线圈10和温度相关电阻器119。当电阻器119受热时，其电阻值增加，故流过去磁线圈10之AC电流的值减少。

为了防止垂直偏转磁场干扰去磁工作，来自微处理器101之垂直抑制信号乃经由晶体管109亦馈至垂直偏转电路121，故使垂直偏转电路121于垂直    脉冲期间失效。

与此同时，垂直抑制脉波馈至磁场补偿线圈电路600。磁场补偿线圈电路600之工作情况乃参考图3而作较详细之说明。

图3为磁场补偿线圈电路600之简化电路图。流经补偿线圈50之电流的强度系由开关SW1所改变，而流经补偿线圈50电流之极性则由开关SW2所决定。

示于图2中获自水平偏转电路105之26伏特DC电源加至输入端子1。输入电流流经具有低阻值（典型为1Ω）之电阻器R1至开关SW1。于所示之位置中，开关SW1耦合电阻器R1经开关SW2和补偿线圈50至地。开关SW1位置之改变乃附加串联耦合电阻器R2，此进而降低流经补偿线圈50之电流。移动开关SW1直至其最右之位置则完全切断电流之流动。

为了防止由补偿线圈50所产生之磁场干扰去磁工作，本发明乃在运行模式开始时在去磁工作期间从补偿线圈50除去电流。此一除去工作乃藉施加垂直抑制信号至端子2完成的。此垂直抑制信号系经电阻器R3耦合至晶体管Q1之基极。电阻器R4系用作通往接地端子3的基极负载电阻。晶体管Q1之发射极系耦合至地，而集极则耦合至开关SW1之输出端，并且发射极系耦合至接地端子3。

于垂直抑制信号存在于端子2之情况下，正电压施加至晶体管Q1之基极使其导通。晶体管Q1之导通引起开关SW1的输出端耦合至地，因而使电流与补偿线圈50旁路。这样，于垂直抑制信号存在于端子2之期间，补偿线圈50并未接收电流。

开关SW2为一换向开关。当其在图3中所示之位置时，正电压乃施加至补偿线圈50之下端子，而上端子则耦合至地。当换向开关SW2处在与图3所示之相反位置时，正电压乃施加至补偿线圈50之上端子，而下端子则耦合至地。

应注意的是温度相关电阻器19的发热乃导致去磁时间间隔之实质上终止于垂直抑制信号结束之前。

为了保护晶体管Q1不致于在端子1之26伏线路上可能出现瞬变现象或者诸如在显象管之发弧光（arcing）期间在补偿线圈50上可能感应尖脉冲，二极管CR1与CR2乃提供一自地至26伏线路之路径，以旁路晶体管Q1之集电极-发射极路径。

万一极性开关SW2偶然留于中间位置而使之与地分离，则补偿线圈50由于其邻近显象管之高压阳极端子18而积累电荷。而当补偿线圈50积累足够之电荷时，其可能会跳火越过开关SW2之端子产生瞬变现象而且可能损坏（电视）接收机中之电路。为了解决此一问题，本发明乃提供电阻器R5，自补偿线圈50之一端子耦合至地端子3。由于此电阻器具有典型为10千Ω之高值，故电阻器R5并不影响补偿线圈50之正常工作。然而，此电阻恰亦低至足以防止补偿线圈50积累电荷。

Claims (12)

1、一种显象管(20)之磁场补偿线圈装置，所述显象管具有配置于管颈(32)以及向显示屏幕(124)发射电子束之电子枪结构(38)，此显象管乃受周围磁场的影响，所述磁场补偿线圈装置包含：

a)定位于该显象管上之磁场补偿线圈(50)；

b)耦合至该磁场补偿线圈，以补偿该周围磁场之补偿电流源(+26V)；

c)定位于该显象管、远离所述磁场补偿线圈(50)之去磁线圈(10)；

d)AC电流源(115)；

e)在预定时间间隔内耦合该AC电流源至所述去磁线圈(10)之装置(113)，以使该显象管中之导磁元件退磁；其特征在于

f)防止该磁场补偿线圈(50)在所述预定时间间隔期间为该补偿电流源(+26V)所激励之装置(Q1)。

2、根据权利要求1之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该防止所述磁场补偿线圈受激励之装置（Q1），乃在使该导磁元件退磁期间排除由该磁场补偿线圈（50）引起的干扰。

3、根据权利要求1之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该防止磁场补偿线圈（50）受激励之装置（Q1）包含使该线圈与所述补偿电流源（+26V）去耦的装置。

4、根据权利要求3之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该去耦装置包含使所述补偿电流与该磁场补偿线圈（50）旁路开之装置（Q1）。

5、根据权利要求3之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该去耦装置（Q1）系在垂直偏转无效期间被驱动。

6、根据权利要求3之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该去耦装置包含其主电流导通路径跨接该磁场补偿线圈（50）之晶体管开关（Q1）。

7、根据权利要求6之磁场补偿线圈装置，其特征在于，保护该晶体管开关（Q1）不致出现瞬变现象的装置（CR1，CR2），不然该瞬变现象可能导致过电压跨于该主电流导通路径。

8、根据权利要求7之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该保护装置包含与该主电流导通路径反并联耦合之二极管（CR1）。

9、根据权利要求7之磁场补偿线圈装置，其特征在于，该保护装置包含自该主电流导通路径耦合至一电压源之二极管（CR2）。

10、根据权利要求1之磁场补偿线圈装置，其特征在于包含防止静电荷积累于该磁场补偿线圈（50）之装置（R5）。

11、根据权利要求8之磁场补偿线圈装置，其特征在于该防止静电荷之积累于该磁场补偿线圈之装置包含一电阻器（R5），该电阻器自磁场补偿线圈（50）之一端子耦合至参考电位点（GND）。

12、根据权利要求10之磁场补偿线圈装置，其特征在于包含具有第一与第二位置之开关（SW1），当该开关（SW1）系于两位置之任一位置时则该补偿电流源（+26V）即耦合至所述线圈（50），而该开关具有一中间位置（位置），于此，该线圈乃与所述补偿电流源去耦。

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