CN1514642A - 电子束扫描速度调制器 - Google Patents

Abstract

在电视接收机的一种电子束扫描速度调制(SVM)(15)系统中，视频信号(Y)加到后面有一个限幅微分放大器(32)的微分器(31)上。激励放大器(33)耦合到限幅放大器上，激励着给SVM线圈(26)提供电流的输出级(34)。某些高频含量大的视频信号往往会使输出级的一些器件功率消耗过大。用限流反馈电路(35)调节电流源的大小，从而调节来自限幅放大器的峰间信号输出，以防止各输出器件功率消耗过度。激励放大器进行的核化操作并不受可调限幅过程的影响。

Description

电子束扫描速度调制器

本发明总的说来涉及用以提高图象清晰度的电子束扫描速度调制(SVM)系统，更具体地说，涉及SVM系统中使用的输出电流限制器。

众所周知，根据控制电子束强度的视频信号的微商调制电子束的扫描速度可以提高图象的视在清晰度。这个视频信号叫做亮度信号，亮度信号的微商用来进行这种控制。这种方法比起峰化法提高图象的清晰度具有这样的优点：可以避免峰白象素迅速发展。

大家都知道现有技术中将经过微分的视频信号加到装有一对阈值电路的双端限幅器输入端的作法。限幅器由两个分立的微分放大器组成，各放大器分别加以偏压使其起双端限幅和核化(coring)的作用。这种限幅装置产生经过双重削平、对经过微分、小于所选取阈值的信号的偏移不起反应的信号输出。这样，限幅器的增益就足以提高过渡过程缓慢时的清晰度，同时在过渡过程快速的情况下可以预防附加的电子束过度偏转。限幅装置的核化能力足以减少噪声达到明显程度的可能性。

但如果采用单独的微分放大级，后面再加另一个具核化作用的级，可能更好。在这种配置方式下，要设计经济实用仍然合乎平直的群延迟响应特性要求的线路可能更容易。

如上所述，要调制电子束的扫描速度可以对视频信号进行微分。频率增加时，微分器的输出增加。因此如果输入的视频信号的高频分量比正常的高，则线性系统会传送高于正常值的输出电流，并在其输出级消耗高于正常值的功率。在这种现有技术的系统中，电子束扫描速度调制系统的各输出级可能会因响应高频含量多的个别视频信号而消耗过度。

现有技术中有这样一些线路：除对信号限幅外，还降低输出级的功率消耗。在这类线路中，流经输出功率放大器的电流经过检测，产生控制信号，用以控制前级中前置放大器的增益。这种作法在接收具某一频率特性的视频信号时抑制了输出功率放大器功率消耗的提高。这里没有对经微分的信号加以核化，因此有噪声存在时，工作情况变差。此外由于这个反馈作为输出功率的函数降低信号的增益，因而整个SVM的工作效能降低，这必然使视觉效果不太令人满意。

还有其它周知的以不同方式限制消耗在SVM输出级的功率的线路……。这些线路中配备有时间常数大的电阻电容并联组合。这些RC组合与用于SVM系统的输出功率放大器中的各晶体管的发射极串联。这些晶体管都以乙类工作方式工作，上面的晶体管在其输入波形的半个周期导通，下面的元件在另半个周期导通。

采用这种方案，基极发射极结的偏压成了电视图象中高频部分平均值的函数，从而不受欢迎地或多或少产生了信号在输出级的核化现象，这视乎景象信息而定。此外这个方法需用较大数量级的高压电容器，不仅昂贵而且庞大。

举例说，所使用的电容器可能要47微法，电阻器20欧。电容器需用的电压值可能超过150伏。因此这些电容器，如上所述，既相当大又笨重而且较贵。

本发明的目的在于在限幅放大器与噪声核化放大器之间设置一个缓冲放大器，以便将限幅功能与核化功能分隔开来，使这两种功能可以独立地加以控制。

按照本发明的一个方案，由第一放大器根据输入的视频信号进行峰间限幅，激励放大器经由缓冲放大器接收经限幅的信号，并在限幅之后对噪声进行核化处理。然后再由耦合到激励放大器的输出放大器根据经限幅和噪声核化的视频信号激励扫描速度调制电路。

按照本发明的另一个方案，扫描速度调制电路包括监控装置，用以监视SVM电路输出级中的电流，并根据所监视的电流控制前级微分放大器的工作。这样做的好处是可以避免输出级消耗过度。

图1是采用体现了本发明的电子束扫描速度调制系统的彩色电视接收机的方框图。

图2是图1的电子束扫描速度调制系统更详细的电路图。

图3(A-D)是一系列有助于说明图2中画出的电路的工作情况的波形。

图4是有助于说明图3中限幅放大器工作情况的曲线图。

图5是有助于说明限幅放大器工作情况的另一曲线图。

参看图1，图中示出了带有电子束扫描速度调制的彩色电视接收机10的方框图。电视天线11通常耦合到调谐器12上。调谐器的输出加到IF(中频)级13上。IF级13的基带复合彩色输出耦合到视频处理器14上。视频处理器14将亮度分量与色度分量分离开来，将色度分量解调成色差信号，并将亮度分量与色差信号混合，以产生R、G、B(红、绿、蓝)输出信号。R、G、B输出信号加到显象管激励电路20上，该电路则激励与普通彩色电视接收机有关的显象管21。

显象管21连接有主偏转线圈23，该线圈由水平偏转线圈和垂直偏转线圈组成，个个由相应的水平偏转电路和垂直偏转电路(图中未示出)激励，在显象管21的荧光屏上产生由扫描线组成的光栅。各电子束的辅助偏转由辅助偏转线圈26进行，该辅助偏转线圈工作时起扫描速度调制的作用。线圈26可以是单个线圈，也可以是具有多个绕组的线圈。

SVM线圈26由体现本发明的扫描速度调制电路SVM15激励。亮度视频信号Y由视频处理器14产生后加到SVM15的放大器30的输入端。放大器30的输出耦合到微分电路31的输入端，从而将经放大的视频信号加以微分。表示视频或图象的信号经放大和微分之后加到限幅放大器32的输入端。应该说明的是，限幅放大器32是个单独的微分放大器，采用了可控制的恒定电流源。该放大器工作时从正负两个方向对经微分的视频信号进行限幅。限幅放大器32的输出加到激励放大器33的输入端，激励放大器33具核化作用。激励器33的输出耦合到输出功率放大级34的输入端，放大级34用以将加到其上的电压变换成输出电流。此电流与经微分的视频信号有关，且用以激励扫描速度调制线圈26。

大家可能知道，SVM电路的输出是直接影响直观图象的。因此SVM电路的带宽和群延迟特性必须要与供电给显象管21的视频电路匹配。

上面说过，微分器31的输出随着频率的提高而增加。若视频信号由高频分量比正常高的信号组成，则SVM电路必然会经由输出放大器34传送比正常输出还大的电流，于是输出放大器必然会消耗高于正常的功率。因此有可能只由于电路响应个别视频信号而使输出级的功率消耗过度，而且使各输出晶体管损坏。

本发明的一个好处是，SVM电路工作时能避免输出放大级功率消耗过度。如图1所示，图中有一个提供限流反馈的一个级35。这个有待详述的电路产生一个与流过输出放大级34的平均电流有关的控制信号。控制信号加到与限幅放大器32的微分放大器部分有关的可控电流源上。这样，当经微分的输入视频信号的信号内容多时，控制电路就起作用，通过影响流过限幅放大器的发射极电流量减少从限幅放大器输出的峰间信号。由此可见，限幅放大器的限幅电平是受流经电流源的电流控制的。这是一个闭环工作方式，用以限定容许流入装在输出级34的各输出器件的最大平均电流。

限幅放大器在结构上具有这样的好处：它是一个具有象晶体管之类的可调恒流源的微分放大器，在这种场合下，晶体管的基极接收控制信号，根据流入输出级的平均电流来控制电流。限幅放大器限定经微分的视频信号在超过给定阈值范围的正负漂移。输出放大级中的电流超过某给定值时，受电流反馈控制的电流源就减少微分限幅放大器的峰间输出。

为达到最佳的工作情况，核化最好是在限幅放大级之后和输出放大级之前的一个独立级中进行，这样做有好处。因此，如已谈过的那样。核化过程并不受闭环工作方式的影响。

参看图2，图中示出了体现本发明的扫描速度调制电路15的详细原理电路图。图2中的各元件除附加数字编号外，还给出了其元件值。

图2中，图1的亮度视频信号Y耦合到SVM15的视频输入端39上。图3A示出了所输入的亮度视频信号Y的一个例子。该信号是以正弦平方脉冲和条输入信号的形式出现的视频信号。

视频信号Y经由电阻器41加到输入放大级30上。电阻器41连接到配置成共基极接法的晶体管42的发射极上。共基极晶体管的偏压获自一分压器，该分压器由电阻器43和44串联连接在工作电压为+VA的电压源与地之间组成。

旁路电容器45连接到晶体管42的基极上。工作电压VA获自一直流12伏电压源+VB，并由电阻器51和电容器70滤波使其免受其它耦合到+VB源的负荷的影响。

晶体管42的集电极通过负荷电阻器46引到工作电压源+VA。晶体管42的集电极还直接连接到配置成发射极跟随器形式的晶体管48的基极上。晶体管48的集电极连接到工作电压源+VA上。晶体管48的发射极通过电阻器49接地。该发射极还经由电容器50耦合到晶体管51的基极上。按照本发明的一个方面，晶体管51和晶体管52构成微分限幅放大器32。

微分器31由电容器55和电阻器53组成，耦合到发射极跟随器晶体管48的输出发射极上，还耦合到晶体管51的基极上。电阻器53的一端连接到振荡回路38的一端，另一端连接到由电阻器71、72和73构成的分压器的电阻器71和72之间的连接点，该分压器即将加以说明，它是给微分限幅放大器加偏压用的。

振荡电路38由电感线圈54与电容器55并联构成。振荡电路的作用是使微分器工作时具有扁平的群延迟特性，从而补偿微分器的高频响应。因此振荡电路改善微分器输出在高频工作时的线性化。晶体管51的基极接收在微分放大器输入端37的经微分的视频信号VDF，经微分的信号如图3(B)所示。

晶体管51的发射极经由增益衰减电阻62连接到晶体管65的集电极上。晶体管65是可控电流源17的一部分，该电流源包括与电阻器66串联的晶体管65。

同样，晶体管52的发射极经由增益衰减电阻器63连接到电流源晶体管65的集电极上。电阻器62和63等值。晶体管52的集电极经由集电极负荷电阻器68连接到工作电压+VA的接点上。晶体管52的集电极构成限幅放大器32的输出端16。图3(C)示出了在端子16处的经限幅的SVM信号VLIM的一个例子。

微分放大器的直流偏压经由电阻器71、72和73获得，该三个电阻器在工作电压源+VA与地之间形成分压器。晶体管52的基极经由电阻器60连接到电阻器71和72的连接点上。晶体管52的基极经由旁路高频信号分量用的电容器61接地。晶体管51的直流偏压是通过将电阻器53的一端接电阻器71和72之间的连接点、另一端接旁路的振荡电路38获得的，电感线圈54供短接直流用。电阻器60和53的值相同，这是为了确保晶体管51和52的基极获得同样的偏压而这样做的。

通过微分放大器的电流取决于可调电流源17。电流源17晶体管65的基极引到分压器电阻72和73之间的连接点，且应该说明的是，它还经由电阻器119连接到控制晶体管118的集电极，以控制限幅级中的电流。这个控制晶体管影响着限幅级的峰间输出信号，这稍后还会进一步说明。

微分限幅器32起双端限幅作用。图3C绘出了晶体管52集电极上的输出，可以看出，该输出是个峰间值受限的波形。由晶体管51和52组成的差分对其限幅电平为电流源17中电流的函数。应该说明的是，图3(C)中的虚线是可控电流源17的控制效采。

晶体管52的集电极直接接到发射极跟随器晶体管80的基极上。晶体管80的集电极耦合到工作电压源+VB上。工作电压+VB由电阻器86和电容器83滤波。晶体管80的输出发射极耦合到起噪声核化作用的激励级33上，有关该核化作用稍后还将进一步说明。这里发射极跟随器晶体管80用作限幅级32与激励级33之间的缓冲放大器，这样做有好处。

激励级33由NPN晶体管85和互补型PNP晶体管88组成，晶体管85的基极直接连接到晶体管80的发射极，晶体管88的基极经由二极管81耦合到晶体管80的发射极。二极管81直接连接在两激励晶体管的基极之间。电阻器87连接在晶体管85和88的发射极之间，电阻器82连接在晶体管88的基极与地之间。

晶体管85和88构成乙类放大器，此放大器工作时激励输出级34。乙类放大器还起核化低电平噪声的作用。

乙类激励级33中晶体管85和88的发射极交流耦合到输出级34中互补型晶体管111和113相应的基极上。晶体管85和88的发射极通过与相应的电容器91和92串联的各电阻器89和90交流耦合。晶体管111的发射极通过电阻器110经由电阻器122直接引到工作电压源+VC。直流电源滤波电容器121连接到电阻器122与100的连接点上。电压源+VC为一电压值比电压源+VB较高的直流源，前者例如为135伏，后者则约为14伏。这样就可以使输出放大级34能驱动高频电流使其通过SVM线圈26。

晶体管111的集电极连接到扫描速度调制线圈26的一端。晶体管111的集电极还连接到晶体管113的集电极上，从而形成乙类输出级，输出级的输出端18在各集电极的连接点上。晶体管113的发射极经由电阻器114和电流取样电阻器116接地。电阻器116为滤波电容器115所旁路。通过输出级34(包括晶体管111和113)的平均电流流过电阻器116。

输出级的偏压获自电阻器100、101、102和103组成的分压器，晶体管111的基极连接到电阻器100和101的连接点，晶体管113的基极连接到电阻器102和103的连接点。

SVM线圈26的一端连接到输出端18，另一端连接到接地电容器105上。这样，SVM线圈就交流耦合到输出放大器上，且线圈中没有直流电流流过。阻尼电阻器109跨接在SVM线圈的两端。直流稳定化是通过将SVM线圈26与电容器105的连接点连接到电阻器101和102的连接点进行的。

这里有这样的优点，在激励级33和放大器输出级34中在微分放大限幅级32之后都设有噪声核化处理。

先看看激励级33所起的核化作用。隔直电容器91和92防止在输出级晶体管111和113基极上形成的直流电压被送回到激励级晶体管85和88的发射极上。由于从限幅级32出来的信号其振幅和持续时间都是对称的，因而晶体管85和88的基极和发射极处的直流电压平均值在工作过程中是恒定的。由于二极管81所引入的偏压，晶体管88的基极处的直流电压比晶体管85基极处的电压小一个二极管的压降。在一般小信号工作情况下，电阻器87两端的直流压降非常小，这使晶体管85和88发射极的电压大致相等。在这些情况下，晶体管85和88基极-发射极电压的平均值等于二极管81的二极管压降的一半。没有信号时就不足以使晶体管85和88导通。这些晶体管只有当晶体管80发射极处的峰间信号超过一个二极管压降时才会开始导通，从而提供某种程度的核化补偿。举例说，若晶体管80发射极处的峰间信号摆幅为10伏，二极管电压和晶体管门限电压为0.7伏，则此级的核化百分比为(0.7/10)×100或7％。实际上，由于结点的电压-电流特性曲线是非线性的，因而核化百分比要略低些。

现在再看看放大输出级34的核化作用。在电阻器116两端的压降小于+VC(135伏)的情况下，晶体管111和113基极-发射极结的直流偏压取决于电压VC和电阻器100、101、102和103组成的分压器。这些值系选取得使晶体管111和113在没有信号加上时截止，这时偏压值为V_偏压。有在振幅和持续时间上都对称的信号加上时，这些晶体管在峰值信号超过结门限值(约为0.6伏)减去V_偏压时导通。这个作法使信号受到核化。举例说，若峰值输入信号为5伏，V_偏压＝0.4伏，且晶体管的基极-发射极门限电压为0.6伏，则信号的核化百分比为(0.6-0.4)/5×100或4％。

为限制放大输出级34的功率消耗，在输出级和微分限幅放大级32的可控电流源17之间接上一个电流反馈电路35。电流反馈电路35包括取样电阻器116、与电阻器116并联的滤波电容器115和倒相反馈晶体管118，晶体管118的输入基极经由电阻器120连接到取样电阻器116上，输出集电极经由电阻器119在分压电阻器72和73连接点处连接到晶体管65的基极。旁路电容器117连接到晶体管118的基极上。

图2电路的限幅作用通常如下。限幅放大器32的限幅电平由通过可控电流源17的电流控制。可控电流源17的电流受晶体管65基极电压的控制，晶体管65的基极电压则在反馈电路35工作时视乎输出级34中的平均功率或电流而定。来自+VC电源的直流路径是通过晶体管111、113和取样电阻器116的。因此电阻器116两端经滤波的电压是通过输出装置的平均电流的量度。电容器115和电阻器116一起使滤波时间常数达几百个水平行周期，而反馈电路35对行频下电流的变化，反应是不太灵敏的。旁路电容器117由于直接连接到晶体管118的基极上，因而进一步确保反馈电路35保持对高频信号和噪声不起反应的状态。

电阻器116的值系选取得使输入的视频信号的频谱相当高时，电阻器116两端由此产生的电压促使晶体管118导通。晶体管118导通时，基极电流从晶体管65分流掉，从而降低其导通程度。电流源17的值下降，从而减少从限流放大器32输出的峰间信号。图3(C)通过不经可调限幅的实线限幅波形与经可调限幅的虚线波形的对比示出了这种情况。

限幅放大器的限幅电平由晶体管65中的电流I1控制，电流I1则受晶体管65基极电压的控制。

图4示出了电流I1为10毫安的限幅情况，命名为情况1，和电流I1为5毫安的限幅情况，命名为情况2。在情况1中，10毫安的电流I1表示高频视频含量较少的情况，因而流经图2输出级34的平均电流较小。在此情况下，晶体管118截止，电流源晶体管导通情况极好。在情况2中，5毫安的电流I1表示高频视频含量较多的情况，因而流经输出级34的平均电流较大。在此情况下，晶体管118的导通情况极好，电流源晶体管65的导通情况极差。

从图4可以看到，在正方向上限幅时，VLIM在两种情况下等于12伏，这是晶体管52不导通且电阻器68往上拉到+VA电源轨时的输出电压电平。这在情况2是在+0.25伏的微分输入信号VDF高于其直流电平时发生的，在情况1则在输入信号为+0.5伏时发生的。在负方向限幅时，当晶体管52导通情况极好时，则在情况1下，输入信号为-0.5伏时，输出电压VLIM为+2伏，在情况2下，输入信号为-0.25伏时，输出电压为+7.0伏。

这样，峰间限幅电平就随流经电流源晶体管65的电流I1而变化。在情况1下，输入信号VDF的峰间值等于或大于1伏时，微分放大器产生的输出信号其峰间值限定在10伏。在情况2下，输入信号VDF的峰间值等于或大于0.5伏时，放大器产生的输出峰间值限定在5伏。

限幅放大级32经由发射极跟随器晶体管80直流耦合到激励级33的乙类工作晶体管85和88上。但激励级33的输出端则交流耦合到输出级34上。因此图5根据交流耦合到输出激励级的情况示出了图4的两种情况。也就是说，图5示出了从电压VLIM消除直流分量所产生的影响。因此，从图4和图5可以看出，峰间或交流限幅电平只是流入由输出电流反馈电路35所控制的可控恒流源17的电流量的函数。

采用体现本发明的一个方面的微分限幅放大级32可进行可调和交流对称限幅。峰间微分输出信号在平均电流大时减小。同时，需达到极限点的峰间微分输入信号VDF的振幅也减小。

作为另一个优点，由于图2的反馈电路35带来的可调限幅作用，微分限幅放大级32的小信号增益比较恒定。因此，如图5经理想化所示出的输出-输入关系曲线那样，情况1和2在它们相应的极限点之前的斜率相同。这使核化作用在随后的激励级33中短时间起作用，在输出级的平均电流电平高的期间小振幅输入信号仍然不受反馈作用的影响。

Claims (1)

1.一种扫描速度调制器，包括：

输入视频信号源；

第二视频信号发生装置，第二视频信号表示所述输入视频信号的高频成分；

微分放大器，其输入端接所述第二视频信号，该放大器提供一个峰间限幅信号，并包括第一和第二晶体管，两晶体管的发射极彼此微分耦合；

电流源装置，其幅度是可控的，连接到所述第一和第二晶体管的发射极；

输出级，用于响应所述微分放大器的输出激励一个扫描速度调制装置来调制显象管中电子束的扫描速度；以及

电流幅度改变装置，与所述电流源装置连接，用于改变由所述电流源提供的电流幅度，以控制所述限幅信号的峰间值幅度。

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