CN1157932C - 显像管驱动集成电路的显象管自动偏置接口电路 - Google Patents

显像管驱动集成电路的显象管自动偏置接口电路 Download PDF

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Abstract

显示系统中的AKB接口装置，包括：视频信号处理IC，其各输出端经各显像管驱动IC接至相应的显像管阴极，其输入端接收AKB输入信号，驱动IC的输出端提供各表示信号的阴极电流；接口电路，将阴极电流输至信号处理IC的AKB输入端，其负载电路根据至少一个阴极电流而产生负载电压；漏校正电路，其键控比较器将负载输出电压与基准电压比较，以提供漏指示信号，其可控电流源根据漏指示信号将漏校正电流反馈给负载电路。

Description

显像管驱动集成电路的 显象管自动偏置接口电路
技术领域
本发明涉及用于将一个或多个集成电路(IC)的输出信号加到其它电路之前加以调整用的接口电路。本发明特别适用于对一个或多个显像管驱动集成电路提供的信号在加到视频信号处理电路之前起接口作用的显示系统。
背景技术
通常应用电视接机/监视器时，可显示的视频信号经信号处理集成电路处理以便显示，并藉相应的显像管驱动集成电路耦合至显像管阴极。为进行AKB(显像管自动偏置)操作，驱动放大器可以有多个阴极电流定向电路以向阴极提供电流，此电流表示回送至信号处理IC的AKB输入端的脉冲。
在某些应用中，驱动IC产生的输出信号可能无法直接与特定的信号处理IC相兼容，因而可能需要接口电路适当地进行调整并将来自驱动IC的表示信号的电流耦合至处理IC。容后详述这种电路的实例，该实例采用一个信号处理IC，例如东芝TA1276N型或飞利浦TDA4780型的IC，和多个驱动IC，例如飞利浦公司制造的TDA6120Q型IC。
发明内容
本发明部分地基于这样的发现，即当将处理IC和驱动IC相接口时，能够提供显像管漏电流校正电路是最理想的。本发明的目的是提供一种接口电路，它用于对与一个或多个显像管驱动集成电路的输出信号有关的AKB进行调整，以便用于视频信号处理集成电路，并当与IC接口时还对显像管的漏电流进行校正。
根据本发明的一种显示系统的显象管自动偏置接口装置，包括：一个视频信号处理集成电路，其各输出端经相应的显像管驱动集成电路连接至相应的显像管阴极，以显示彩色图象，所述信号处理集成电路的输入端用于接收显象管自动偏置输入信号，所述驱动集成电路的各输出端提供各表示信号的阴极电流；和一个接口电路，用于将所述表示信号的阴极电流耦合至所述信号处理集成电路的显象管自动偏置输入端，所述接口电路包括：一个负载电路，用于根据至少其中一个所述表示信号的阴极电流而产生负载电压；并且，所述接口电路的特征在于，一个漏电流校正电路，用于根据所述负载电压将漏电流校正电流施于所述负载电路；所述漏电流校正电路包括一个键控比较器，用于在垂直回扫脉冲期间将所述负载的所述输出电压与一个基准电压相比较，以提供漏电流指示信号；和，一个可控电流源，连接至所述键控比较器，并根据所述漏电流指示信号将漏电流校正电流反馈至所述负载电路。
在一个令人满意的应用本发明原理的实施例中，表示信号的阴极电流首先经过组合，再经过漏补偿后施于处理IC的AKB输入端。
在应用本发明原理的另一个实施例中，表示信号的阴极电流各自经漏补偿后再混合，再施于处理IC。
附图说明
在附图中举例说明了本发明的上述和其它特点，附图中的同样的元件以同样的标号表示，其中：
图1是本发明的电视机的方框图；
图2是图1的本发明的电视机中所采用的AKB接口电路的详细电路图；
图3是图1的电视机的改进方案的部分示意方框图。
具体实施方式
图1的电视机/监视器10包括一个信号处理集成电路12(以下称“IC”)，例如东芝TA1276N型IC或飞利浦TDA4780型IC，连接至视频信号源14以接收显示用的视频信号和在输出部分16的各级产生R，G，B彩色信号。R，G，B信号耦合至相应的显像管驱动放大器18，20，22，该三个放大器可包括例如飞利浦公司制造的RDA162Q型集成电路。各驱动IC的经放大的R，G，B输出信号分别耦合至显像管24的阴极K1，K2和K3。信号处理IC12包括一个AKB部分(26)，它连接至输出部分16。输出部分在垂直消隐期间或接近垂直消隐期间的连续水平扫描过程中在信号处理IC12相应的R，G，B输出端产生AKB测试电压脉冲。
电视接收机/监视器10的工作状态不同，AKB测试脉冲的时间安排也可能不同。举例而言，采用NTSC制式工作时，AKB测试脉冲分别出现在R，G，B信号的第19，20和21行扫描期间。在计算机的VGA状态下，脉冲可能在垂直消隐期结束之后的大约一个行扫描时开始，或在开始显示画面时开始。此外，工作状态不同，垂直消隐的持续时间也不同。
正常视频信息在产生AKB测试脉冲期间是处于消隐状态的。AKB测试电压脉冲使各AKB测量电流脉冲(RP，BP和GP)分别在显像管驱动放大器18，20，22相应的阴极电流定向输出端28，30，22产生。各测量电流脉冲对应于相应的阴极K1，K2，K3的阴极电流。测量电流脉冲连续地(即一个接一个地)产生，并耦合至接口100中AKB负载110相应的输入端T1，T2，T3，且在这些输入端藉负载110中的一端接端子T1，T2，T3而另一端接基准电压源34的公用负载电阻R16转换成AKB测量电压脉冲。一个滤波电容器C2跨接在负载电阻R16上。负载电阻R16两端产生的AKB测量电压脉冲经AKB接口电路100耦合到信号处理IC12的AKB部分的输入端27上。AKB部分26将连续产生的AKB测量电压脉冲与基准电压相比较，并根据比较结果在输出部分16的R，G，B级的输出端29产生偏置电压。
为易于图示和讨论，图1中将AKB接口100简化成方框图形式，其中包括负载110、漏校正电路130、幅值定标和电平转换电路140和嵌位/限制及峰值测量电路120。各方框的结构和功能在后面讨论图2的示意图时将予以展示并说明。
虽然以下就AKB的应用方面说明接口电路100，但应该指出的是，这种电路也可与自动白电平或增益(驱动)电路结合使用，因为自动增益调节电路在类似AKB操作的工作过程中也测量根据测试电压脉冲产生的阴极电流。这种自动增益调节电路经常作为AKB电路而包括在同样的信号处理IC中，并典型地采用同样的阴极电流定向和测量脉冲负载电路。飞利浦PDA4680信号处理IC既包括AKB也包括自动驱动调节。
现详细描述图2所示的AKB接口电路100。应该指出的是，接口电路100是1998年7月7日提交的序号为60/094,338的美国临时专利申请的主题。
从接口电路100的背景情况来看，数字设备，包括高解像度电视接收机和计算机或多媒体监视器，需要频带相对较宽的显像管驱动器。例如，图1的监视器/接收机10装有飞利浦TDA6120Q型显像管驱动器IC18，20，22(采用三个，各用于R，G，B信号)，因为各IC具有相对宽的大信号带宽。然而，发现诸如飞利浦TDA6120Q的显像管驱动IC与诸如东芝TA1276N或飞利浦TDA4780的惯用的视频信号处理IC的AKB部分很难接口，这是由于显像管驱动IC电流测量输出的特性与局限性所致。飞利浦TDA6120Q显像管驱动IC的使用说明书AN96073提出了一定的特性和/或限制，其中重要者如下：
(i)IC的额定补偿电流为20微安。遗憾的是，由于显像管的截止电流要求小于20微安，因而这个额定补偿电流值还是高的；及
(ii)补偿电流的可能范围是-40微安至+120微安。这对图中所示的三个并联放大器来说是很高的。然而，这个补偿电流是恒定的，如果AKB电路(上述使用说明书中称之为“自动黑电流稳定电路或ABS电路)的动态范围足够大，则这个补偿电流应视为一个大的漏电流。若能使补偿电流稳定，ABS(或AKB)回路就会令人满意地工作。
(iii)TDA6120Q的电流测量输出只有当测量电流时的电压在4伏与20伏之间时才是可靠的。东芝TA1276N、飞利浦TDA4780和现有的类似的视频处理IC都设计成使得在其AKB输入端可接收较低的电压电平。
简单综述接口电路100，(连接在负载200的端子T1，T2，T3的)三个TDA6120Q显像管驱动IC18，20，22的三个AKB电流测量输出端28，30，32的总漏电流是藉漏校正电路130补偿的显像管漏电流，此漏校正电路接收负载110的输出电压V0并将漏校正电流I0回送给负载110。此反馈电路是一种伺服机构，包括一个键控比较器(Q5，Q6，Q7)。键控比较器接收负载电压V0，在垂直回扫期间将其与基准电平比较，并控制差分电流源(Q1，Q2)。差分电流源(Q1，Q2)包括一个固定的电流源Q1和一个可变的电流源Q3，可变电流源Q3的作用是将净漏校正电流I0反馈至负载电路110。藉此，漏电流得以校正，使得在显像管驱动IC与信号处理IC之间进行直流电平变换和定标。
直流电平变换和定标功能由幅值定标和电平转换电路140提供。此电路通过转换负载电压的直流电平和适当地标定负载电压的幅值而使显像管驱动IC与视频处理IC之间达到可接受的直流信号电平匹配。直流电平转换由晶体管Q4在将3.0电压基准加到负载电路110的基准电压源中提供，定标由一对晶体管Q8和Q9进行，由该两晶体管定出负载110两端电压的方向，并在负载电阻R20中产生标定式的负载电压，经发射极输出器Q10耦合至IC12的AKB部分26的输入端27。
AKB接口电路100的优点在于它可以采用如东芝TA1276N或飞利浦TDA4780的信号处理IC，连同如飞利浦TDA6120Q型的显像管驱动IC。
以下参照东芝TA1276N视频处理IC和飞利浦TDA6120Q显像管驱动IC举例说明AKB接口电路的一个实施例。TA1276N信号处理IC的额定AKB脉冲幅值预计为1.6伏。AKB接口电路检测4.8至5.6伏电平范围的定向AKB脉冲。该电压范围在飞利浦TDA6120Q显像管驱动IC的精确测量输出范围之内。用于脉冲的基准电平(直流+4.8伏)由一个键控伺服机构(即反馈调节器)维持，该键控伺服机构将来自显像管IC的信号与直流4.8伏的基准信号比较，并修正直流源上的偏压以维持额定电压电平，使其不受三个驱动IC的范围为从-120微安至+360微安的补偿电流的影响。采用一个直流电平转换和定标电路以降脉冲从4.8至5.6伏的电平转换成0.8至1.6伏的电平。TA1276N中的AKB电路会调节R，G，B偏置电压，以使AKB测量脉冲保持1.6伏的额定电平。
现在更仔细地考察图2中的接口电路100。施加在共同连接的输入端T1，T2，T3的电流测量脉冲RP，GP，BP相加之后，经一个相对较小的对浪涌电流起限流作用的电阻R1加到AKB负载110上，并在其负载电阻R16两端产生负载电压V0。负载电压V0施加至漏校正电中(即图1中的130)或图2中的含有晶体管Q1，Q2，Q5，Q6和Q7的“伺服机构”。晶体管Q5-Q7组成一个键控比较器，将负载电压V0与含有晶体管Q4的基准电压电路(下面将说明)提供的固定基准电压(+4.8伏)相比较。键控比较器是这样构成的，即Q5和Q7的发射极和Q6的集电极连接至电源端T4，Q5的基极连接至基准电压源(+4.8伏)，Q7的基极连接至负载110的输出端，并在垂直回扫期间经电阻R15将键控脉冲加到Q6的发射极。端子T6处的键控脉冲可由适当的偏转定时电路或IC12提供。Q7的集电极接地，比较器的输出从Q5的集电极得到。工作时，在垂直回扫期间而电流检测接线没有来自显像管驱动IC的信号时，键控比较器调整反相的电流源偏压(Q3)使检测基准保持在4.8伏。晶体管Q6处于饱和状态，防止Q5和Q7在除垂直键控脉冲期间之外导通。电容器C1由Q5的集电极电流充电，由电阻R7放电。由于电容器C1相对较大，C1的充放电电流相对较小，所以可变电流源晶体管Q3的偏压实质上并不变化或变化得非常缓慢。从而，Q3的电流不会因键控比较器Q5-Q7工作而突然改变。
键控比较器的输出端(Q5的集电极)连接至可变电流源Q3和一个平滑或积分电容器C1，此电容器产生平滑的可变输出电流，并与固定电流源Q1提供的固定输出电流相加。固定电流源Q1的发射极连接至电源端T4，并接收来自包括电阻器R3-R5的分压器的基极偏压。可变电流源包括晶体管Q3，其发射极电阻R8接地，其基极经平滑电容器C1接地，电阻R7给电容器C1提供放电通道，并置定电容器的放电时间常数。可变电流源的输入端由电阻R9构成，此电阻将键控电流源的输出端(Q5的集电极)连接至可变电流源Q3的基极和积分或平滑电容器C1。
固定电流源Q1和可变电流源Q2提供的两电流的差值电流I0反馈给负载电路，用于校正漏电流。举例而言，如显像管漏电流趋于增加，键控比较器就增加电容器C1上的电荷，从而增加晶体管Q3所传导的电流。由于此电流会从固定电流源Q1所提供的电流中减去，因而输至负载110的净输出电流I0会减小，从而趋使负载电压降低并稳定于基准电压晶体管Q4的集电极提供的+4.8伏基准电压电平。反之，若漏电流减小，负载电压便趋于降低，于是键控比较器Q5-Q7会减小可变电流源Q3提供的电流。结果，可变电流源Q3与固定电流源Q1之间的差值会增加，从而增加输至负载110的净输出电流I0，进而阻止已减少的漏电流并使负载电压稳定于基准电压源晶体管Q4提供的4.8伏基准电平。应该指出的是，在本发明的这个实例中，工作电流源Q1需提供大约135微米的电流。此数值要求起码为120微安，这是本发明所列举实施例中采用的三个显像管驱动器的最大负补偿电流。至于反偏电流源Q3，其输出电流应可在例如0～500毫安的范围变化。这个值起码应为360微安，即正补偿电流加上工作电流源Q1的135微安电流。
接口100的另一个特点包括图1的箝位/限制及峰值测量电路120。图2中，这由电压箝位晶体管Q2组成，其作用是防止输入信号(负载110的端电压V0)在电子束电流在扫描期间增加到最大值时超过+8.2伏。这是这样实现的，即将PNP晶体管Q2的发射极连接至负载110，其集电极连接至输出端P5并经负载电阻R6接地，同时由连接在电源端T4与地之间的包含电阻R3-R5的分压器给晶体管的基极提供偏压。电阻R3和R4的共用接点给固定电流源晶体管Q1的基极提供偏压，电阻R4和R5的共用接点给限幅或箝位晶体管Q2的基极提供偏压。负载电阻R6和输出端T5在嵌位或限幅晶体管Q2因负载电压超量而导通时提供输出电压。虽然在本发明的这个实例中没有利用此输出电压，但在需要时可以用它来限制峰值电子束电流。
负载电阻R16(图1中的电路140)两端产生的负载电压的电平变换和定标由图2中的晶体管Q8和Q9进行，此二晶体管的发射极由电阻R19连接在一起，其两个基极经各自的耦合电阻R17和R18连接至负载110。这样在电阻R20两端产生与流过负载电阻R16的电流成正比的Q9的集电极电流。电阻R21是个上拉电阻，连接至Q10的基极和R20，将脉冲基准从0伏变换到+0.8伏。这样对接口电路脉冲幅值的要求就降低到0.8伏的峰峰值，因为TA1276N信号处理IC是设计得使其可以接收相对于地为1.6伏的额定电平。
负载110的+3.0伏的直流基准电压和键控比较器Q5-Q7基准输入端(Q5的基极)的+4.8伏的直流基准电压由连接成“VEE倍增器”结构的晶体管Q4提供。具体地，Q4分别经集电极电阻R10和发射极电阻R13连接至电源端T4和地，包含电阻R11和R2的分压器则连接得使Q4的集电极-发射极电压加到其基极上。电阻R11和R12将大约1/3的集电极-发射极电压反馈到Q4，从而使净集电极-发射极电压调节为大约是基极-发射极阈值电压的三倍(即Q4的3Vbe)，这等于1.8伏(即0.6伏Vbe的3倍)左右。Q4的发射极电压藉将电源电压(+12伏)连接到集电极的电阻R10和将发射极接地的电阻R13而提高或变换到+3.0伏。此基准电压源的特点为，其Vbe的变化对晶体管Q8，Q9和Q10的Vbe的变化提供了温度补偿。
如前所述，连接至输出端T5的电阻R6在晶体管Q2限制或箝位到大约+8伏的负荷电压时可体现出峰值阴极电流的大小。需要时，这可用来限制峰值电子束电流。峰值电子束电流比阴极截止电流大，且会在R6两端产生等于电流乘电阻的电压，即4毫安阴极电流在R6为100欧时会在输出端T5产生0.6伏的电压。此产生的电压用于限制显像管驱动信号，使峰值阴极电流不会超过特定水平。为此，电阻器R6两端产生的电压可耦合至例如信号处理IC的反差控制部分或耦合到其它适当的位置，例如显像管驱动放大器。这种峰值电子束电流限制功能在投影显示系统中特别有用。
投影显示系统中采用三个分立的显像管24A，24B和24C。在此情况下，可以给与三个显像管K1A，K2A和K3A有关的各三个显像管驱动IC18，20和22配备如上所述的分立AKB接口电路(100A，100B和100C)，如图3中所示。图3中，各接口电路100A，100B和100C连接至相应的显像管驱动放大器。三个AKB接口电路可与各相应的显像管驱动IC一起安置在装在各显像插座接插件上相应的显像管驱动电路板上。在此设置中，相当于晶体管Q9的诸晶体管成为安装在相应显像管驱动电路板上的各AKB接口电路的一部分，缓冲晶体管Q10及有关的各偏压电阻则安装在第四电路板(图3中的300)，连接得使其可以接收各三个显像管驱动电路板的Q9来的相应的集电极电流。峰值输出端T4，如图中所示，可以连接至显像管驱动器中的电子束限制器件或接信号处理IC12中的电子束限制器件。工作过程基本上与前述相同，只是各投影显像管阴极K1A，K2A和K3A各自经过漏电流校正处理。

Claims (7)

1.一种显示系统的显象管自动偏置接口装置，包括：
一个视频信号处理集成电路(12)，其各输出端经相应的显像管驱动集成电路(18，20，22)连接至相应的显像管阴极(K1，K2，K3)，以显示彩色图象，所述信号处理集成电路的输入端(27)用于接收显象管自动偏置输入信号，所述驱动集成电路的各输出端(28，30，32)提供各表示信号(RP，GP，BP)的阴极电流；和一个接口电路(100)，用于将所述表示信号的阴极电流耦合至所述信号处理集成电路的显象管自动偏置输入端，所述接口电路(100)包括：
一个负载电路(110)，用于根据至少其中一个所述表示信号的阴极电流而产生负载电压(V0)；并且
所述接口电路的特征在于，
一个漏电流校正电路(130)，用于根据所述负载电压(V0)将漏电流校正电流(I0)施于所述负载电路；
所述漏电流校正电路包括一个键控比较器(Q5，Q6，Q7)，用于在垂直回扫脉冲期间将所述负载(110)的所述输出电压与一个基准电压相比较，以提供漏电流指示信号；和
一个可控电流源(Q1，Q3)，连接至所述键控比较器，并根据所述漏电流指示信号将漏电流校正电流(I0)反馈至所述负载电路(110)。
2.根据权利要求1的装置，其特征还在于，其滤波装置(C1，R7)用于将所述漏电流指示信号耦合至所述可控电流源并使所述漏电流指示信号平滑。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述可控电流源包括：
一个固定电流源(Q1)，用于为所述负载电路提供一个第一方向的固定电流；
一个可变电流源(Q3)，用于为所述负载电路提供与所述第一方向相反的方向的可变电流，所述可变电流源的控制输入端连接成可接收来自所述键控比较器的所述漏电流指示信号。
4.根据权利要求3的装置，其特征还在于，滤波装置(C1，R7)用于将所述漏电流指示信号耦合至所述可控电流源的所述控制输入端并使所述漏电流指示信号平滑。
5.根据权利要求4的装置，其特征还在于，一个幅值定标和电平变换电路(140)根据所述负载电压进行幅值和直流电平的变换以便施于所述视频信号处理集成电路的所述显象管自动偏置输入端。
6.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述负载电路(110)包括电路装置(T1，T2，T3，R16)，用于在对施于所述视频信号处理集成电路的所述负载电压进行漏电流校正之前先将各表示信号(RP，GP，BP)的阴极电流组合以形成所述负载电压。
7.根据权利要求4的装置，其特征在于，所述各所述表示信号的阴极电流耦合至连接到相应分立的漏电流校正电路的相应分立的负载电路，各负载电路的输出端(Q9)提供各经过漏电流校正的表示信号的阴极电流，且包括：
装置(Q10A)，用于将各相应负载电路的所述经过漏电流校正的输出电流组合以产生所述显象管自动偏置控制电压，以便施于所述信号处理集成电路的所述显象管自动偏置输入端。
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