CN1132410C - 阴极射线管的聚焦线圈电流发生器 - Google Patents

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Abstract

一种具有阴极射线管的投影式电视接收机，该阴极射线管带有将电子束射到屏幕上的电子枪、电磁偏转线圈以及电磁聚焦线圈(L4)。聚焦线圈包括在谐振电路(999)中。谐振电路在回扫间隔附近由开关晶体管(Q2)的开关工作激励。在回扫间隔附近聚焦线圈电流的变化提供动态聚焦。

Description

阴极射线管的聚焦线圈电流发生器
本发明涉及用于产生动态变化电磁聚焦场的电路装置，该聚焦场是加在阴极射线管(CRT)电子枪发出的电子束上的，用于将电子束点聚在CRT屏幕上。
在已有技术的采用三个CRT的投影电视接收机中，电子束的聚焦是由形成磁透镜的磁性聚焦场提供的。聚焦场的部分是由放置在电子束路径区域内与CRT的主偏转线圈相比更靠近电子枪的各CRT颈部的永久磁体产生的。由于CRT的几何形状不是球状的，且当电子束打在CRT屏幕上的落点与中心相比更靠近于CRT屏幕边缘时，则该电子束更靠近于永磁铁而通过，这样由该永磁铁提供的聚焦不再是最佳的。为了改进在整个屏幕上的整体聚焦，在这种已有技术中，用一对聚焦线圈来使磁透镜的聚焦长度作为电子束落点的函数动态地改变。聚焦线圈对之一(即此处的垂直聚焦线圈)以垂直速率抛物线方式改变磁性聚焦场。另一个(即此处的水平聚焦线圈)以水平速率抛物线方式改变磁性聚焦场。与每个CRT有关的每个水平聚焦线圈需要被抛物线形水平速率电流驱动。需要在不散失过大功率的情况下产生这些电流。
实现本发明一个方面的视频显示装置包括具有一真空包封的第一阴极射线管。一显示屏装设在包壳的一端，且电子枪组件装设在包壳的另一端。电子枪组件产生一电子束，它形成了在屏幕上的电子束撞击位置的光栅。一偏转线圈放置在CRT颈部附近。在偏转绕组中产生偏转电流，用于在以改变电子束撞击位置的方式改变电子束路径上产生的主偏转场。第一聚焦线圈靠近第一CRT的颈部设置。一电容耦合到聚焦线圈上，以在其间形成谐振电路。一开关电路装置耦合到谐振电路及电源电感上，并响应于其频率与偏转频率有关的开关控制信号。开关电路装置在远离回扫间隔的第一间隔中将电源电压加到电源电感上，以在其中存贮磁性能量。开关电路装置将从所存贮的能量中产生的电流加到谐振电路上，以在邻近回扫间隔时出现的第二间隔中在聚焦线圈中产生聚焦线圈电流的谐振电流部分。聚焦线圈电流在CRT的颈部产生一磁性聚焦场，它随着电子束撞击的位置变化而对电子束撞击位置的电子束聚焦。
图1A和1B示出根据本发明一个方面实现的水平聚焦线圈驱动电路的示意图；
图2为图1中采用的已有技术CRT的仰视图；
图3为沿图2的CRT轴线的部分截面图，示出一种磁性聚焦组件；以及
图4a-4i示出波型，用于解释图1的电路。
在图1A和1B中，日立180BTB22投影电视接收机的三个CRT24，每个均产生一个电子束。在图1A中仅示出了三个CRT之一，即红CRT24。诸如绕组L1和L7的水平和垂直偏转绕组使电子束在红CRT24的整个屏上在垂直排列中形成光栅的水平行中扫描电子束撞击位置。图4a-4i示出用于解释图1A和1B的电路装置工作的波形。在图1A、1B和4a-4i中，相似的符号或标号表明相似类别或功能。
图1A的水平振荡器和驱动器级124耦合到其集电极耦合在水平回扫变压器X1的绕组X1a上的水平输出晶体管Q1上。晶体管Q1的发射极接地。来自级124的驱动信号加在晶体管Q1的基极，它使晶体管Q1以2fH的频率开关，并经变压器X1的绕组X1a将145伏电源B+接通过来。变压器X1可以具有各种次级绕组，用于在如图1A和4a所示的回扫期间产生诸如回扫灯丝输出脉冲V6。
图1A的晶体管Q1的集电极还耦合到阻尼二极管D1、回扫电容器CR和主水平偏转线圈L1、L2和L3的并联电路上，这三个线圈L1、L2和L3每个具有750微享的电感，它在接收机各CRT的重复扫描周期中产生用于扫描电子束的水平偏转场。扫描或S-形电容器CS与并联后的三个水平偏转线圈相串接。2fH频率的斜坡水平偏转电流iH使电子束从在屏幕一端的最大偏转位置经在屏幕中心的零偏转位置到达在屏幕另一端的最大偏转位置。
投影电视接收机的红、绿、兰的水平偏转线圈L1、L2和L3并联耦合。主垂直偏转线圈L7、L8和L9在CRT中提供垂直偏转。
流过线圈L1、L2和L3并联后电路的主水平偏转电流iH其峰-峰值约为10安培，其形状基本与水平扫描频率的锯齿形电流相同。水平扫描频率为2fH，即约为31750KHz，其同期约为32微秒。
三个CRT的每一个都被包括在如图2所示的对应CRT组件20中。图1A、1B和2中相同或相似的符号和标号代表相同的部件或相同功能。
图2的CRT组件20包括在CRT24一端装设栅网G1和G2的电子枪，用于在另一相对端产生打到屏22的荧光粉上的电子束。在电子枪与屏22之间，具有一个主偏转线圈组件32，其诸如图1A中L1和L7的主水平和垂直偏转线圈分别用于在垂直连续相隔的水平行中扫描电子束。
在图2的组件32后部，沿电子枪到屏22的电子束路径上提供一磁性聚焦组件50，用来聚焦电子束，这样，电子束会以界限分明的小点打在屏22的荧光粉上。
图3示出图2的磁性聚焦组件50的剖面图。在图1A、1B、2和3中，相同或相似符号和标号代表相同或相似的部件或功能。图3的组件50包括一个环形永磁体54，它在CRT24颈部周围并与之同轴。第二环形永磁体154也在CRT24颈部周围并与之同轴。磁铁154比对CRT24的电子枪更靠近磁体54。由永磁材料制成的环形场分路装置56放置在磁铁54与154之间，以在其间形成具有低磁阻的磁路。磁体54和154以及分路装置56的电路装置在CRT24的颈部产生约330高斯的轴向静态聚焦磁场。
被磁铁54包围的环形水平聚焦线圈52也包围在CRT24的颈部。与此类似，被磁铁154包围的环形垂直聚焦线圈152也包围在CRT24的颈部。聚焦线圈52和152产生叠加在永磁体54和154产生的静态场上的动态变化的聚焦磁场。加到电子束上的最后产生的动态变化的磁性聚焦场在电子束处于屏幕22的中心时比电子束处于屏幕22边缘时更强。垂直聚焦线圈152是由垂直速率电流以传统方式驱动的(未示出)。结果是，组件50的聚焦长度动态地改变，以使所有点都能保持聚焦在屏幕上。
线圈52是图1B的红CRT的聚焦线圈L4、绿CRT的聚焦线圈L5和兰CRT的聚焦线圈L6的代表。线圈L4、L5和L6并联耦合并产生以水平速率方式变化的对应聚焦场。水平聚焦线圈L4、L5和L6的每一个均产生一个场，以在电子束点从屏22的中心变到边缘时减弱聚焦场。
如图4d所示，在图1B的水平聚焦线圈L4、L5和L6的每个中产生抛物线形电流IF。由L4、L5和L6每个产生的动态聚焦场在图4a所示的回扫脉冲间隔附近出现峰值，并从图3的永久磁体54产生的场中减除。结果是，当电子束点在CRT24的屏22的左和右边时，其最后的聚焦场均比电子束点处在屏幕22的中央位置时弱。在与屏22水平中心对应的水平迹线的中间，电流IF的极性与其处在水平迹线端部时的极性相反。因此，线圈L4、L5和L6的每一个均产生一个增加对应的最后的磁性聚焦场的场。通过经图3的垂直聚焦线圈152以已知方式(未示出)接通具有可调电平的直流电流来得到对每个最终磁聚焦场的静态调整。
图1B示出实现一个发明特征的、用于产生电流IF的控制电路100所控制的驱动电路99。驱动电路99包括一个磁能存贮电感W2，它具有能形成300高Q值的电感与电阻的比值。隔直电容C99耦合在电感W2与聚焦线圈L4、L5和L6的联结点99a之间。电容CRE与线圈L4、L5和L6的每一个并联耦合，以使其形成一个回扫谐振电路999。包括串联地与开关晶体管Q2耦合的二极管D10的开关电路装置耦合到电感W2与电容C99之间的联结点99b上。
图1A的2fH频率的输出回扫脉冲V6经图1B的反相晶体管Q3耦合到单触多谐振荡器101的触发输入端2上。在图4a的脉冲V6的后沿TE产生图4f的脉冲TD。脉冲TD的脉宽是图4a的脉冲V6的周期的1倍半。图4f的脉冲TD的后沿TE2在图1B的单触多谐振荡器102中产生图4e的复位脉冲RE。脉冲RE耦合到图1B的R-S触发器U4的复位输入端上。
触发器U4的输出U4a耦合到比较器U3的非反相输入端4上。比较器U3产生一个开关控制信号VSW，它具有与输出端U4a上的信号相似的波形但电位不同。图4g的信号VSW耦合到图1B的晶体管Q2的基极，以在图4e的脉冲RE出现时，关断晶体管Q2。在脉冲RE出现之前，图1B的触发器U4处于置位状态，使晶体管Q2导通。因此，在晶体管Q2关断之前，电感W2中的电流iW2为上升形斜坡电流，以将磁能存贮在电感W2内。
根据本发明的特征，当因脉冲RE和信号VSW的工作使晶体管Q2不导通时，在电感W2中的磁能在图1B的谐振电路99的端子99b上产生图4b的正弦单周期的谐振信号V99b。另外，还产生图4d的电流IF的谐振钟形波形部分。在图4b的信号V99b的给定周期中，信号V99b包括一个谐振正部分跟有谐振负部分的谐振周期。
在图4b的单周期信号V99b的端部出现的刹间T99，信号V99b的电平变为零电平。图1B的信号V99b经阻性分压器120耦合过来，并在比较器U2B中进行过零检测。结果，产生图4C的置位信号121a的高至低的转变。图1B的信号121a经带有反相输出的“或”门122耦合，以在触发器U4的置位输入端6产生一置位信号SE。
或门122的第二输入端9在图4b的刹间T99已处于“低”状态。因此，在图4c的T99时刻上图1B的信号121a的前述转变不能防止在图1B的信号SE中的“低至高”的转变。
由于信号SE的“低至高”转变的结果，触发器U4改变状态，且信号U4a变为高，使图1B和4g的信号VSW保持使图1B的晶体管Q2导通的适当电平。晶体管Q2从图4b的T99时刻起导通，并持续导通直至图4e的信号RE的前沿RELE在图4b的时刻T100出现为止。
在实现本发明的特征中，通过诸如包括在图1B的谐振电路999中的电感W2的电抗元件的开关工作，在线圈L4、L5和L6的每个线圈中产生图1B的谐振电流IF。因而，其优点是，电源耗散较低。为了获得电流IF的所需波形，可以选大于或等于300的足够大Q值的电感W2。
为了防止在信号V99b的周期中在图1B的触发器U4中的提早转变，需要在信号RE产生之后防止图1B的比较器U2B的信号121a经门122传送出去。因此，电路装置110包括由电阻110a、电容器110b和开关二极管110c组成的斜坡发生器。二极管110c受多谐振荡器102的反相输出端端子12上的开关信号所控制。电容110b在每次信号RE出现时放电。如图4h所示，在图1B的电容110b中产生的图4h的信号V110b在图4e的信号RE的脉宽期间被箝位到近似零电平上。比较器U2A根据基准信号V110和信号V110b产生图1B和4i的输出信号V111a。信号V111a禁止了图4b的信号V99b的正部分期间图1B的信号SE的产生。因此，有利的是，防止了触发器U4的前述提早变化。
图1B的电流IF补偿在CRT中屏幕中心与边沿之间在电子束路径的长度上的改变，并弥补电子束在屏幕边沿图3的铁性材料磁体154和54上所受的影响。还装设了图1B的动态水平聚焦线圈L4、L5和L6以提供足够的磁通量，对通常约为330高斯的图3的永磁体54和154所产生的磁平动态地改变约5％。

Claims (10)

1.一种视频显示装置，包括：
一个第一阴极射线管(24R)，它包括一个真空包壳，一个装设在所述包壳一端的显示屏(22)，以及一个装设在所述包壳另一端的电子枪组件，所述电子枪组件在所述屏幕的电子束撞击位置上产生形成光栅的电子束；
一个偏转绕组(L1)，它装设在所述阴极射线管的颈部附近；
用于在所述偏转绕组中产生偏转电流(iH)用以在以改变电子束撞击位置的方式改变的电子束路径上产生主偏转场的装置；
一个第一聚焦线圈(L4)，它装设在所述第一阴极射线管的所述颈部附近；
一个电容(CRE)，它耦合到所述聚焦线圈上以形成一个谐振电路；
一个电压源(+10)；
一个电感(W2)；
其特征在于，
开关装置(Q2)，它耦合到所述谐振电路和所述电感上，并且响应于与偏转频率有关频率的一个开关控制信号(VSW)将所述电源电压加到所述电感上以存储磁能，并在一个回扫间隔内将从所述存贮的能量中产生的电流(iW2)加到所述谐振电路，以在所述第一聚焦线圈中产生聚焦线圈电流(IF)的谐振电流部分(IF-外部间隔T99-T100)，使得在扫描期间(T99-T100)，所述开关装置将所述聚焦线圈电流从所述电容上断开，以防止所述谐振电流部分的产生，所述聚焦线圈电流在所述阴极射线管的所述颈部产生一个磁生聚焦场，它随着所述电子速撞击位置的改变对所述电子束撞击位置的所述电子束聚焦。
2.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，一个比较器(U2B)根据从所述聚焦线圈电流(IF)中产生的一个信号来禁止所述谐振电流部分(外部间隔T99-T100)的产生。
3.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，所述聚焦线圈电流(IF)以抛物线方式变化，且所述谐振电路(999)调谐到基本比NTSC制水平同步脉冲频率高的频率上。
4.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，一个第二阴极射线管(24)具有一个第二水平偏转绕组和安装在其附近的一个第二聚焦线圈(L5)，所述第二聚焦线圈耦合到所述电容(CRE)上，用于在所述第二聚焦线圈中产生一个第二聚焦线圈电流(IF)，其中，所述第一和第二阴极射线管包括在一个投影电视装置中。
5.如权利要求4所述的视频显示装置，其特征在于，所述第一和第二聚焦线圈(L4、L5)以及所述电容(CRE)彼此并联耦合。
6.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，一个产生所述聚焦场一部分的永久聚焦磁体(54)。
7.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，所述谐振电流部分(IF脉冲)在回扫间隔之前在一个第一方向上倾斜，并且在所述回扫间隔之后处于相反的方向。
8.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，所述谐振电流部分(IF脉冲)的变化使所述磁性聚焦场同时改变，以提供动态聚焦。
9.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，
所述开关装置(Q2)响应于与偏转频率有关频率的开关控制信号(VSW)，且耦合到所述聚焦线圈上，用于在所述聚焦线圈中以与偏转频率有关的频率产生一个电流(IF)，使得在回扫期间，所述开关装置处于使所述聚焦电流能够改变的第一状态(关)，且在所述回扫间隔(T99，T100)之外出现的第二间隔期间，所述开关装置处于使所述聚焦电流不能改变的第二状态(开)，所述聚焦线圈电流在所述阴极射线管的所述颈部产生一个磁性聚焦场，它随着所述电子束撞击位置的改变聚焦在所述电子束位置处的所述电子束；和
一个比较器(U2B)，响应于在所述聚焦线圈中产生的信号(V99B)，根据所述聚焦线圈信号产生所述开关控制信号，以在所述开关装置在所述第一状态和所述第二状态时进行控制。
10.如权利要求1所述的视频显示装置，其特征在于，
一个开关装置(Q2)，耦合到所述谐振电路并且响应于与偏转频率有关频率的开关控制信号(VSW)，并在回扫间隔，在所述聚焦线圈中产生聚焦线圈电流(IF)的谐振电流部分(IF脉冲)，在扫描期间的大部分(T99-T100)中，禁止所述谐振电路部分的产生，所述聚焦线圈电流在所述阴极射线管的所述颈部产生磁性聚焦场，以根据所述谐振电流部分的变化，随着所述电子束撞击位置的改变，聚焦在所述电子束撞击位置的电子束。
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