CN1120613C - 水平扫描尺寸的补偿控制电路及其补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种水平扫描尺寸的补偿控制电路，可用于一显示器内，用以补偿水平扫描尺寸受阳极负载电流影响而产生的变化量。该补偿控制电路包括水平扫描尺寸补偿电路和水平扫描尺寸控制电路。该补偿电路根据阳极负载电流变化产生一对应的补偿信号。该控制电路耦接到该补偿电路并接收其补偿信号。补偿信号与微控制器所送出的偏移调整信号合成一直流调变信号，再与交流调变信号合并以产生调变电压。此调变电压可补偿水平扫描尺寸所受的影响。

Description

水平扫描尺寸的补偿控制 电路及其补偿方法

本发明涉及显示器的水平扫描尺寸(H-size)的补偿控制电路及其补偿方法，特别是当显示画面亮度的明暗变化导致显像管的阳极高压改变时，针对水平扫描尺寸所受的影响而提出的一种补偿控制电路和补偿方法。

阴极射线管显示器(以下简称CRT(cathode ray tube)显示器)是常见的显示装置，例如黑白/彩色电视机、黑白/彩色电脑显示器等等。CRT显示器是由CRT显像管及其周边的处理电路所构成，CRT的工作原理主要是利用电子束(electron beam)撞击荧光材料而发光，周边电路则是用来控制电子束的行进路径及速度。图1表示一般CRT的剖面结构示意图。参考图1，CRT主要包括：用来产生及加速电子束的前端部(包括：灯丝10、阴极12、栅极14及偏转线圈18)、电子束偏转并加速的中间部(包括：空腔部20及高压嘴22)、以及实际发光的面板部(包括：铝膜30、荧光粉膜32和屏玻璃34)。灯丝10受电流加热，产生热电子，并由阴极12射出。由阴极12所射出的热电子，通过栅极的聚焦作用即形成聚焦后的电子束40。阳极16利用电极特性，牵引电子束40进行加速运动。在实际应用中，CRT中的阳极通常由几个阳极电板构成，电压可达数千伏至数万伏。另一方面，偏转线圈18则是利用电磁特性，引导电子束40改变其运动方向。在实际应用中，偏转线圈18一般具有两组：水平偏转线圈(horizontal deflectionyoke，H-DY)和垂直偏转线圈(vertical deflection yode V-DY)。这两组偏转线圈分别根据水平扫描控制信号和垂直扫描控制信号来控制电子束的水平运动方向和垂直运动方向。受加速并偏转至一预定角度的电子束40，在CRT的空腔部20直线运动，直到撞击面板部的荧光粉膜22并产生激光为止。电子束在空腔部20行进期间仍受阳极高压牵引加速。

在理想的CRT显像管中，显示荧的水平尺寸应该是由对应的水平偏转线圈所控制。如图1所示，水平偏转线圈18在CRT的颈部区域根据其产生的磁场大小来控制电子束40在其间所受的偏转角度范围。此时，电子束40便以一设定的偏转角度离开颈部区域，进行直接加运动。也就是说，在理想状态下，电子束40的偏转角度可以由水平偏转线圈18所产生的磁场大小来决定。但是在实际应用中，如果阳极电压的大小变化的话，电子束40的偏转角度θ也会受到影响。

当电子束40进入偏转线圈18所控制的颈部区域时，会受到偏转线圈18所产生的磁场(方向为穿出纸面或进入纸面)影响，而由磁力Fm＝qv×B作用而产生偏转方向的偏移，其中q表示电荷量，v表示运动速度，B表示由偏转线圈所产生的磁场。另外，偏转角度θ基本上决定于电子束40在颈部区域由磁场所产生的水平偏移量。根据以上现象，下面简略说明阳极电压如何影响电子束40的偏转角度θ。

当阳极电压增加时，意味着电子束40受到更强的电场加速，因此其速度会变快。而在电子束40进入偏转线圈18所控制的颈部区域时，由于其速度比正常状态下快，因此通过的时间变短，使得电子束40受磁场B所产生的水平偏移量变小，即偏转角度θ变小。因此，电子束40在荧幕上撞击的范围也跟着变窄，也就是水平扫描尺寸会比正常情况下小。另一方面，当阳极电压下降时，电子束40的速度也跟着变慢。因此，偏转角度θ变大，因而水平扫描尺寸也会比正常情况下大。上述阳极电压和水平扫描尺寸的变化关系，可以用电子束运动模型加以验证，此处不再赘述。综合以上所述，阳极电压和水平扫描尺寸之间呈现反比关系。

在正常状态下，阳极电压保持在一设定值不变，但是在某些实际操作情况下，阳极电压的确会受到某些其它电路参数的影响而改变，进而导致水平扫描尺寸不稳定。例如，在调整显示画面的亮度(明暗度)时，阳极上的高压便将由于负载状态的改变而变化。

现有技术解决上述问题的方法是以直接稳压的方式进行的，例如一般的电视机内便装有高压稳压电路，以保持高压的稳定性。不过，由于高压稳压电路的成本非常高，因此并非所有的显示器都会采用这一设计，这也是现有技术的最大缺点。因此，本发明主要是针对阳极电压影响水平扫描尺寸的问题而提出的一套有效且经济的方案。

有鉴于此，本发明的主要目的是提出一种水平扫描尺寸的补偿控制电路及其补偿方法。本发明能以较低的成本对水平扫描尺寸随阳极电压变化而变化的部分加以补偿，以提高CRT显示器的画面质量。

根据上述目的，本发明提出一种水平扫描尺寸的补偿控制电路。该电路可用于一显示器内，用以补偿水平扫描尺寸受阳极电压影响所产生的变化量。在此显示器中，阳极电压由回扫变压器(fly-back transformer，FBT)中的特定线圈产生，此特定线圈的一端输出阳极电压，另一端则连接到该补偿控制电路。另外，显示器的水平扫描尺寸由水平偏转线圈控制，该水平偏转线圈的一端接收水平扫描控制信号，其另一端则接收一调变信号，该调变信号用来调整水平扫描尺寸大小和几何失真。该补偿控制电路包括两部分，即水平扫描尺寸补偿电路和水平扫描尺寸控制电路。水平扫描尺寸补偿电路耦接到回扫变压器线圈的另一端，根据阳极负载电流的变化，产生一对应的补偿信号。此补偿信号远低于阳极电压的电位，因此可以利用一般电子电路加以处理。水平扫描尺寸控制电路耦接到水平扫描尺寸补偿电路并接收其补偿信号。在本发明的实施例中，此补偿信号可与微控制器所送出的偏移调整信号合成一直流调变信号，再与已知的交流调变信号合并，送到二极管调变器中产生调变电压。由于在水平偏转线圈另一端的调变电压中包含了直流补偿信号因素，因此当阳极负载电流变化而导致阳极电压变化时，调变电压会补偿水平扫描尺寸所受的影响。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文举出一优选实施例，并配合附图作如下详细说明：

图1表示一般CRT的显像管结构的剖面示意图；

图2表示本发明实施例中对水平扫描尺寸变化的补偿控制电路的详细电路图。

附图中：10～灯丝；12～阴极；14～栅极；16～阳极；18～偏转线圈；20～空腔部；22～高压嘴；30～铝膜；32～荧光粉膜；34～屏玻璃；1～回扫变压器；3～水平扫描尺寸补偿电路；5～水平扫描尺寸控制电路；7～微控制器；9～二极管调变器。

本发明的水平扫描尺寸补偿控制电路主要是避开直接对阳极高电压进行稳压的方式，而以补偿方式来处理水平扫描尺寸受阳极电压变化的影响。如前所述，当显示器的亮度改变时会引起阳极负载电流的变化，从而使阳极电压变化影响到水平扫描尺寸的大小。当显示器的亮度上升时，阳极负载电流变大，阳极电压下降，因而水平扫描尺寸变大；当显示器的亮度下降时，阳极负载电流变小，阳极电压上升，因而水平扫描尺寸变小。下面以一实施例来说明本发明。

图2表示本发明实施例中对水平扫描尺寸变化的补偿控制电路的详细电路图。本实施例中的补偿控制电路主要由水平扫描尺寸补偿电路3和水平扫描尺寸控制电路5构成，其它相关元件如回扫变压器1、微控制器7、二极管调变器9及水平偏转线圈(HDY1、HDY2)和其它元件，则一块表示于图2中，用以方便本实施例的说明。以下即依次对图2中各元件的作用及动作原理进行概略说明，再对水平扫描尺寸补偿电路3和水平扫描尺寸控制电路5的内部电路进行详细说明。

水平扫描控制信号由显示器中水平同步扫描线路(未图示)产生。原始的水平同步信号为脉冲波形式，而在水平偏转线圈(HDY1、HDY2)中的偏转电流则是锯齿波形式，用来控制电子束由左向右进行扫描显示。如图2所示，水平偏平轭(HDY1、HDY2)的一端连接水平扫描控制信号，同时也耦接到回扫变压器1的初级线圈(primary winding)L1。回扫变压器1具有升压(boost)的作用，因此在回扫变压器1的次级线圈(secondary winding)L2上产生所需的阳极电压Vh及阳极负载电流Ih。阳极电压Vh经整流器(未图示)处理后，则送至对应的阳极电板上。

另一方面，水平偏转线圈(HDY1、HDY2)另一端为一调变电压Vm。在本实施例中，调变电压Vm由三个信号分量组成，第一个是由水平扫描尺寸补偿电路3所产生的补偿电压Vb，第二个是由微控制器7所产生的偏移调整电压Vc，第三个是交流调变信号EW。补偿电压Vb是对应于阳极电压Vh的变化而产生的，并且其电位也远低于阳极电压Vh，可用一般电子电路处理。偏移调整电压Vc则是供一般显示器内的微控制器7进行调整用的，利用脉冲波调变信号PWM1来控制晶体管Q5的导通状态和非导通状态，就可以决定偏移调整电压Vc的实际大小。交流调变信号EW则是用来对水平扫描进行几何失真的补偿，例如对于枕形失真(pincushion distortion，位于上下侧的水平扫描线与中间部分水平扫描线不同)即可采用对应的抛物波形加以补偿。

补偿电压Vb、偏移调整电压Vc和交流调变信号EW在水平扫描尺寸控制电路5中合并，产生一调变参考电压Ve，其中直流成分包含补偿电压Vb和偏移调整电压Vc。调变参考电压Ve先经一放大电路处理(包括晶体管Q4、电阻R11、R12、R13)后，送入二极管调变器9，产生调变电压Vm。调变参考电压Ve、调变电压Vm和水平扫描尺寸之间的变化关系，将简述如下：当调变参考电压Ve的幅度变大时，调变电压Vm的幅度变小，而使水平偏转线圈(HDY1、HDY2)所控制的水平扫描尺寸变大。另一方面，当调变参考电压Ve的幅度变小时，调变电压Vm的幅度变大，而使水平扫描尺寸变小。

下面详细说明图2中的水平扫描尺寸补偿电路3和水平扫描尺寸控制电路5。如图2所示，水平扫描尺寸补偿电路3包括电阻R1，电容C1，以及电阻R2和R3。电阻R1是连接于回扫变压器1的次级线圈L2的另一端和一电源电压Vcc(+12V)之间的一降压电阻。电源电压Vcc、电阻R1、回扫变压器1的次级线圈L2以及阳极电压构成一高压电流路径，并在电容C1上建立一参考电压Va。当阳极负载电流上升时，对应的阳极高压下降，并使水平扫描尺寸变大，此时由于流经电阻器R1所造成的压降增加，因此参考电压Va的电位同步下降。反之，当阳极负载电流下降时，对应的阳极高压上升，并使水平扫描尺寸变小，此时由于流经电阻R1所造成的压降减少，因此参考电压Va的电位同步上升。电容C1连接于次级线圈L2和一接地端之间，用来滤除噪声和所感应的水平输出脉冲成分。电阻R2、R3构成一分压电路，用来将参考电压Va按一设定比率分压成补偿电压Vb。由上述说明可知，补偿电压Vb会随着阳极负载电流的变化而同步变化，因而可做为一适当的补偿量。

在图2中，水平扫描尺寸控制电路5包含了晶体管Q1、Q2、Q3、电容C2、电阻R4～R10。其中，电容C2和电阻R5和R6构成一简单的数/模转换器(digital to analog converter)。电源电压Vcc经由电阻R6、R5、C2和微控制器7中的晶体管Q5，构成一接地回路，并且在电容C2上建立偏移调整电压Vc。利用控制信号PWM1来控制晶体管Q5的导通时间，可以决定偏移调整电压Vc的电位。电阻R7和晶体管Q1构成一高阻抗缓冲电路(共射极组态)，用来输出电压Vc，而补偿电压Vb和偏移调整电压Vc则利用电阻R4和R8的电阻值比率，混合成直流调变电压Vd。混合后的直流调变电压Vd通过晶体管Q2和电阻R9所构成的另一高阻抗缓冲电路，加入调变参考电压Ve。另一方面，交流调变信号EW通过晶体管Q3和电阻R10的放大电路，也是同时并入调变参考电压Ve中。综上所述，水平扫描尺寸控制电路5的作用，是将直流成分的补偿电压Vb、偏移调整电压Vc和交流成分的交流调变信号EW依据一定比例合并，产生调变参考电压Ve，再送到二极管调变器9以产生调变电压Vm。

根据上述对本实施例的描述，下面将说明在本实施例中阳极电压Vh和水平扫描尺寸之间的变化关系。特别是在以下的说明中，假设由微控制器7所产生的偏移调整电压Vc以及交流调变信号EW都维持不变。

若当前阳极负载电流比正常情况下小，阳极电压将比正常情况下高，则实际水平扫描尺寸变小。再回到图2中，电压Va会变大，然后Vb、Vd和Ve都会随着变大。如先前所述，较高电位的调变参考电压Ve会使调变电压Vm变小，最后在水平扫描尺寸上的效应是加大尺寸，因此便可以弥补阳极电压所造成的水平扫描尺寸变小的现象。另一方面，若当前阳极负载电流比正常情况下大，阳极电压将比正常情况下低，则实际水平扫描尺寸变大。而由图2可以得知，电压Va将会变小，然后Vb、Vd、Ve都会随着变小。较低电位的调变参考电压Ve则会使得调变电压Vm变大，而在水平扫描尺寸上的效应则是缩减尺寸，因此便可以补偿实际水平扫描尺寸变大的现象。

综合以上所述，本实施例的水平扫描尺寸补偿控制电路是由回扫变压器1的次级线圈L2，亦即输出阳极电压Vh端子的另一端上取得阳极电压Vh的变化情况的。水平扫描尺寸补偿电路3的作用是取得补偿电压Vb。补偿电压Vb与阳极负载电流的变化趋势相反，亦即阳极负载电流Ih变小时，阳极电压Vh变大，补偿电压Vb会变大；阳极负载电流I h变大时，阳极电压Vh变小，补偿电压Vb会变小，并且此补偿电压的电位可用一般电子电路进行处理。补偿电压Vb通过水平扫描尺寸控制电路5，与一般显示器所具有的偏移调整量和交流调变信号EW混合，一并送至二极管调变器产生调变电压Vm，以对水平扫描尺寸做反向的补偿，因此达到本发明的目的。

另外必须说明，本实施例中的另一特征是将补偿电压Vb通过一般调变电压Vm的机制来补偿水平扫描尺寸。然而，本发明并非仅限于此做法，补偿电压Vb亦可以通过一水平扫描尺寸控制电路来调整其电位后，直接送至水平偏转线圈(HDY1、HDY2)的另一端，以改变该端点的电位，这样亦可达到与本实施例相同的目的。

综上所述，本发明中针对水平扫描尺寸的补偿控制电路具有以下优点：

1.由于不需要采用高压稳压的方式，因此成本可以大幅度下降。在本实施例中所采用的元件，都是一般规格的电子元件(低于12V)，因此价格远比现有技术低。

2.通过一般显示器的调变电压机制，补偿电压可以轻易地与偏移调整量和交流调变信号(如抛物线波)合并使用，一起对水平扫描尺寸进行修正，因此实施相当简单。

本发明虽以一优选实施例如上阐述，然而该实施例并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围情况下，可对本发明做许多修改和完善，因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书的限定为准。

Claims (12)

1.一种水平扫描尺寸的补偿控制电路，可适用于一显示器内，用以补偿水平扫描尺寸受阳极负载电流影响而产生的变化量，该阳极负载电流由一回扫变压器中的一组次级线圈产生，并自该次级线圈的第一端输出，该水平扫描尺寸由一水平偏转线圈控制，该水平偏转线圈的一端接收一水平扫描控制信号，该补偿控制电路包括：

一水平扫描尺寸补偿电路，该补偿电路耦接至该次级线圈的第二端，用以产生一补偿信号，该补偿信号对应于该阳极负载电流的变化而变化，并且该补偿信号的电压低于该次级线圈第一端的电压电位；

一水平扫描尺寸控制电路，该控制电路耦接到该水平扫描尺寸补偿电路，用以将该补偿信号和一交流调变信号合并，产生一调变参考信号；以及

一调变装置，耦接至该水平扫描尺寸控制电路，用以根据该调变参考信号产生一调变电压，送至该水平偏转线圈的另一端，以此补偿水平扫描尺寸受该阳极负载电流影响而产生的该变化量。

2.如权利要求1所述的补偿控制电路，还包括：

一微控制器输出单元，该输出单元耦接至该水平扫描尺寸控制电路，用以产生一偏移调整信号并送至该水平扫描尺寸控制电路，该水平扫描尺寸控制电路将该补偿信号与该偏移调整信号混合后，再与该交流调变信号合并。

3.如权利要求2所述的补偿控制电路，其中所述微控制器输出单元包括：

具有一晶体管的一微控制器，该微控制器所产生的一脉冲波调变信号控制该晶体管的导通状态和非导通状态；以及

耦接至该微控制器的一数/模转换电路，具有一用以充电的电容并产生该偏移调整信号，该晶体管经电阻耦接至该电容，根据该脉冲波调变信号来控制该偏移调整信号的大小。

4.如权利要求1所述的补偿控制电路，其中所述交流调变信号为一抛物波信号，用以调整该显示器的显示几何失真。

5.如权利要求1所述的补偿控制电路，其中所述水平扫描尺寸补偿电路包括：

一降压电阻，耦接于该次级线圈的第二端和一电源电压之间，用以当该阳极负载电流变化时，相应改变该次级线圈的第二端的电压；

一滤波电容，耦接于该次级线圈的第二端和一接地端之间，用以滤除噪声；以及

一分压器，耦接于该次级线圈的第二端，用以对该次级线圈的第二端的电压降压，并产生该补偿信号。

6.一种水平扫描尺寸的补偿控制电路，可适用于一显示器内，该补偿控制电路用以补偿水平扫描尺寸受阳极负载电流影响而产生的变化量，该阳极负载电流由一回扫变压器中的一组次级线圈产生，并自该次级线圈的第一端输出，该水平扫描尺寸由一水平偏转线圈控制，该水平偏转线圈的一端接收一水平扫描控制信号，该补偿控制电路包括：

一水平扫描尺寸补偿电路，该补偿电路耦接到该次级线圈的第二端，用以产生一补偿信号，该补偿信号对应于该阳极负载电流的变化而变化，并且该补偿信号的电压低于该次级线圈第一端的电压电位；以及

一水平扫描尺寸控制电路，该控制电路耦接到该水平扫描尺寸补偿电路和该水平偏转线圈的另一端，用以根据该补偿信号产生一直流调变信号，并送至该水平偏转线圈的另一端，以此补偿水平扫描尺寸受该阳极负载电流变化的影响而导致的该变化量。

7.如权利要求6所述的补偿控制电路还包括：

一微控制器输出单元，该输出单元耦接至该水平扫描尺寸控制电路，用以产生一偏移调整信号并送至该水平扫描尺寸控制电路，该水平扫描尺寸控制电路将该补偿信号与该偏移调整信号混合后，再产生该直流调变信号。

8.如权利要求7所述的补偿控制电路，其中所述微控制器输出单元包括：

具有一晶体管的一微控制器，该微控制器所产生的一脉冲波调变信号控制该晶体管的导通状态和非导通状态；以及

耦接至该微控制器的一数/模转换电路，该数/模转换电路具有一用以充电的电容并产生该偏移调整信号，该晶体管经电阻耦接至该电容，根据该脉冲波调变信号来控制该偏移调整信号的大小。

9.如权利要求6所述的补偿控制电路，其中所述水平扫描尺寸补偿电路包括：

一降压电阻，耦接于该回扫变压器的次级线圈的第二端和一电源电压之间，用以当该阳极负载电流变化时，相应改变该次级线圈的第二端的电压：

一滤波电容，耦接于该次级线圈的第二端和一接地端之间，用以滤除噪声；以及

一分压器，耦接于该次级线圈的第二端，用以对该次级线圈的第二端的电压降压，并产生该补偿信号。

10.一种水平扫描尺寸的补偿方法，可适用于一显示器内，该补偿方法用以补偿水平扫描尺寸受阳极负载电流影响而产生的变化量，该阳极负载电流由一回扫变压器中的一组次级线圈产生，并自该次级线圈的第一端输出，该水平扫描尺寸由一水平偏转线圈控制，该水平偏转线圈的一端接收一水平扫描控制信号，该方法包括下列步骤：

通过该次级线圈的第二端，撷取该阳极负载电流的变化，并且产生一补偿信号，并且该补偿信号的电压低于该次级线圈第一端的电压电位；

调整该补偿信号的电位，以此产生一直流调变信号；以及

将该直流调变信号耦接送至该水平偏转线圈的另一端，以此补偿水平扫描尺寸受阳极负载电流影响而产生的该变化量。

11.如权利要求10所述的补偿方法，还包括下列步骤：

利用一微控制器产生一偏移调整信号：以及

将该偏移调整信号合并入该补偿信号。

12.如权利要求10所述的补偿方法，还包括一步骤：

将一交流调变信号合并入该直流调变信号中，该交流调变信号用以调整该显示器的显示几何失真。