CN1097914A - 视频显示系统的黑电平补偿电路 - Google Patents

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阳极射线管(14)的激励器(12)有一个电平补偿 电路(22)，该电路产生补偿电压(EREF)来跟踪流到 激励器输出的电流，因而也跟踪平均图象电平 (APL)。补偿电压作为输出电压的组成部分加到输 出电压(EOUT)，从而使输出电压随API的提高而 越来越多地移向黑电平。这补偿了原本会使高APL 图象暗区中觉察得到的细节和清晰度消失的CRT 灰度非线性度和光散射。

Description

本发明涉及显示器（例如阴极射线管（CRT））的一种激励电路，该电路可根据图象的平均图象电平的变化自动调节再生图象的黑电平。在电视接收机，尤其是投影式电视接收机中，再生图象黑电平的控制是保持图象暗区细节和清晰度的关键。遗憾的是，CRT本身的光电特性和在投影式电视接收机情况下的光学系统本身妨碍了图象暗区的忠实再现过程。这主要是由CRT的非线性或“灰度系数”以及光散射作用（特别是在投影式电视接收机中）引起的。
灰度系数涉及到用非线性电压对CRT光输出的激励。原先制定电视信号传输标准时，电视摄象机都是设计得使其对CRT的灰度系数起补偿作用，以便使从摄象机的光输入到CRT的光输出的整个传输系统都是线性的。然而，随着时间的推移，CRT都是为提高光的输出量而设计的，从而使其灰度系数比早先CRT的不同（更大）。尽管如此，摄象机还是继续或多或少使自身符合电视摄象机原来制定的灰度系数特性。因此，现代电视接收机的光输出特性相对于电视摄象机原先扫描的景物来说表现出非线性的情况。摄象机与CRT之间的灰度系数由此而产生的失配，其原因在于，低电平亮度景物以低于原景物的对比度显示，高电平亮度景物以高于原景物的对比度显示所致。
人们对对比度得不自然的图象部位一般是很少抱怨的。但在对比度低得不自然的弱光区，可能会使可感觉到的细节和清晰度受到损失。这种情况可以通过给电视接收机加上灰度校正电路来校正，使电视接收机的有效灰度系数恢复到更接近原电视信号传输所设想的灰度系数标准。但这种电路既复杂又高昂，因而很少这样做。此外，灰度校正的电路大。是因为进入传输通路的干扰被灰度校正器放大所致。
对感觉得到的弱光区图象细节和清晰度产生不利影响的第二种现象，即光散射现象，是由于强光区的光渗入所有各区使黑区看起来不太黑引起的。在图象的强光图象区特别突出，即图象的所谓平均图象电平高的情况下，光散射可能会使暗区中的细节丢失。光散射问题一般在投影式电视系统中因系统的光学器件而变得更严重。
按照本发明的一个方面，认为减少因CRT未经校正的灰度和光散射而产生的有害影响的较简单方法，是在图象的APL高时使黑电平“更黑”，在图象的APL低时使黑电平不要太黑（更白一点）。这具有恢复暗区细节原本势必为光散射“消除掉”的高APL图象暗区中感觉得出的细节和清晰度的作用。这种方法还势必提高弱光图象的亮度级，从而使这些景物的对比度不致因CRT的非线性灰度特性而过分压缩。
本发明的另一方面涉及在CRT激励级中简单应用上述方法的方式，如唯一附图中的实例所示。
该唯一附图是装有按本发明制造的黑电平补偿电路的投影式电视系统的视频输出部分的原理图。
图中所示的输出部分是投影式电视系统中应用的三个这种输出部分中的一个，各输出部分都用以产生对应于红（R）、绿（G）或蓝（B）其中一个视频信号的图象。其它两个部分基本上与图中所示的完全一样，因而这里没有示出。图中示出的一般元件数据和电压值只是举例而已。除非另有说明，电阻器的阻值都以欧姆为单位。字母“K”表示千欧，字母“MF”表示微法。
经处理的视频信号（红、绿或蓝）以电压的形式加到前置放大器10的输入端。前置放大器10是个电流放大器，它将视频输入电压变换成相应的输出电流。输出电流又由终端电阻器R1变换成视频输出放大器或CRT激励器12的输入电压EIN。CRT激励器12将较低的输入电压EIN放大，以产生电平较高的输出电压EOOT加到投影式CRT14的阴极上。CRT14的光输出由光学部分16传送到屏幕18，在屏幕18与其它两个输出部分的光输出混合，从而显示出复合彩色图象。高电压级20给CRT的阳极提供极高的供电电压，并给CRT14的各不同栅极提供较低的电压。
激励器12有一个发射极输出放大器，该放大器包括晶体管Q1和由NPN晶体管Q2和Q3组成的共射共基放大器。输入电压EIN由电阻器R2加到晶体管Q1的基极，于是在该基极上形成电压EIN。晶体管Q1的发射极与电压源VCC之间，用作形成发射极输出器的负载电阻器。晶体管Q2连接成共发射极放大器，在其集电极提供输出电流加到晶体管Q3的发射极。电阻器R4连接在晶体管Q2的发射极与黑电平补偿网络22之间，由该网络产生与平均图象电平有关的基准电压EREF，下面即将详细说明。晶体管Q3连接成共基放大器，其基极加有供电电压+VCC，其集电极提供输出电压EOUT。输出电压EOUT是在连接在晶体管Q3的集电极与电压源B+之间的负荷（图中只用电阻器R5表示）两端形成的。熟悉本技术领域的人们不难理解，激励器12的负荷可以是更复杂的，可以包括有源器件。例如，激励器12的负荷可包括连接成相应的发射极输出放大器的互补晶体管，且连接成“推换式”电路。电阻器R6连接在激励器12在晶体管Q3集电极的输出端与晶体管Q1的基极之间，且与电阻器R2一起，给激励器12的输入端提供负反馈。激励器12的总增益主要由电阻器R2、R4、R5和R6设定。
黑电平补偿网络22包括串联连接在电压源+VCC与信号接地点之间的电阻器R7，电阻器R8和齐纳二极管Z，以及与电阻器R8及齐纳二极管Z组成的串联组合体并联连接的滤波电容器C。基准电压EREF是齐纳二极管Z产生的齐纳电压与电阻器R8两端产生的电压的总和。齐纳二极管Z产生的电压确定基准电压EREF的标称值。流经电阻器R8的电流主要是由激励器12的输出端通过晶体管Q2和Q3和电阻器R4提供的。从激励器12的输出端提供且流经电阻器R8的电流，随平均图象电平（APL）的提高和图象亮度的增加而增加，随APL图象亮度的增加而增加，随APL的下降和图象亮度的减小而减小，因此，基准电压EREF随APL的提高而提高，随APL的下降而下降。
输出电压EOUT大致可用下式表示：
EOUT＝（B+）-（EIN-EREF）（R5/R4）
因此电压EOUT随APL和电压EREF的提高而提高。这促使CRT14更趋近截止点，从而使黑电平更黑。这样就减小了高APL图象的暗区中可觉察出的细节和清晰度因CRT14灰度的非线性和光学器件16及屏幕18所产生的光散失而丢失的可能性。相反，电压EOUT随APL和电压EREF的下降而下降。这促使CRT14偏离截止点，从而使黑电平不太黑。
黑电平补偿网络22通过产生黑电平补偿电压（EREF）（R5/R4）工作，该电压响应流经激励器12的电流，因而对APL有反应，而且加到激励器12的输出端，从而成为输出电压EOUT的一个组成部分。黑电平变化时，激励器12的交流增益并不相应地变化，而且激励器12的线性度得以保持。
虽然本发明是就投影式电视系统进行说明的，但应该指出的是，它也可用于直观式电视系统中。此外，虽然所述实施例的前置放大器10是由电流放大器组成，但它也可由电压放大器组成。另外，除采用射基共基放大器外，还可采用其它器件构成激励器。这些和其它修改方案都属于本发明在下面的权利要求书中所述的范围内。

Claims (7)

1、在包括用来显示图象的阴极射线管(14)的视频显示系统中的一种设备，包括：
视频输出放大器(12)，用以放大在输入端收到的电平较低的视频输入信号(EIN)，在其输出端产生适宜加到阴极射线管的电平较高的视频输出电压(EOUT)；其特征在于：
基准电压发生装置(R8，Z，C)，连接到所述视频放大器的输出电流通路，用以根据流经所述电流通路且表示所述图象的平均图象电平的电流产生基准电压；和
耦合装置(R4，R8)，用以将对应于所述基准电压的补偿信号加到所述视频输出放大器的所述输出端，从而使其作为所述视频输出电压的各组成部分包含在所述视频输出电压中。
2、如权利要求1所述的设备，其特征还在于：所述视频输出放大器有一个晶体管（Q2），该晶体管的第一和第二电极（Q2的发射极和集电极）之间有一个电流通路，该电流通路的电流流通情况由该晶体管的控制极（Q2的基极）控制，所述视频输入信号即加到所述控制极上，该晶体管的第二电极（Q2的集电极）接所述视频输出放大器的所述输出端;且
所述基准电压发生装置包括一个直流阻抗元件（R8）和一个低通滤波元件（C），还有一个装置（R4）用以将所述直流阻抗元件耦合到所述第一电极上。
3、如权利要求2所述的设备，其特征还在于;所述用以将所述补偿电压加到所述视频输出放大器的所述输出端的装置（R4，R8）包括所述用以将所述阻抗元件耦合到所述第一电极的装置（R4）。
4、如权利要求3所述的设备，其特征还在于;所述视频输出放大器有一个第二晶体管（Q3），晶体管的第一和第二电极（Q3的集电极和发射极）之间有一个电流通路，电流通路的电流导通情况由该晶体管的控制极（Q3的基极）控制，所述第二晶体管的所述控制电极加有直流电压（VCC），所述头先所述的晶体管的所述第二电极（Q2的集电极）接所述第二晶体管的所述第一电极（Q3的发射极），所述么二晶体管的所述第二电极（Q3的集电极）接所述视频输出放大器的所述输出端。
5、如权利要求2所述的设备，其特征还在于;所述基准电压发生装置还包括固定直流电压供应装置（Z），所述直流阻抗（R8）在串联通路中与所述固定直流电压供应装置连接，且所述低通滤波元件（C）与所述串联通路并联连接。
6、如权利要求5所述的设备，其特征在于;所述用以将所述直流阻抗元件耦合到所述第一电极的装置（R4，R8）有一个第二直流阻抗元件（R4）。
7、如权利要求6所述的设备，其特征还在于：首先提到的直流阻抗元件包括第一电阻器（R8）;所述固定直流电压供应装置有一个齐纳二极管（Z）;所述低通滤波元件有一个电容器（C）;且所述第二直流阻抗元件有一个第二电阻器（R4）。
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