DE3419475A1 - Ablenkschaltung mit mehreren abtastraten und abtastkompensation - Google Patents

Description

RCA 79,682 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 497,953
vom 25. Mai 1983

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Ablenkschaltung mit mehreren Abtastraten und Abtastkompensation

Die Erfindung bezieht sich auf Stromversorgungs- und Ablenkschaltungen für Videodarstellungssysteme mit mehrfacher Ablenkrate, und insbesondere auf eine Anordnung zur Rastergrößenkompensation für verschiedene Abtast- oder Ablenkraten.

Die zunehmende Beliebtheit von Computern und Textverarbeitungssystemen, insbesondere für Verwendung zu Hause oder in kleinen Betrieben, erfordert irgendeine Art der Darstellung der Videoinformation. Für einige Anwendungen genügt ein üblicher Fernsehempfänger, um jedoch die notwendige Lesbarkeit bei der Wiedergabe von Text und Ziffern zu erreichen, ist häufig eine höhere Auflösung notwendig, als sie ein Fernsehempfänger liefert. Insbesondere kann die Vertikalauflösung durch Erhöhung der Anzahl der Horizontalrasterzeilen vergrößert werden. Flimmern, Zeilenabbrüche und Bewegungen innerhalb der Zeile (sogenanntes Zeilencrawl) lassen sich verbessern durch eine zeilenweise oder fortschreitende Abtastung anstatt einer verschachtelten Abtastung (Zeilensprung). Fortlaufend abtastende Systeme arbeiten häufig mit einer Erhöhung der Horizontal-

ablenkfrequenz. Verdoppelt man die Horizontalablenkfrequenz, dann kann die Vertikalablenkfrequenz unverändert bleiben. Dies ist besonders wichtig für den Personalcomputermarkt, wo spezielle Monitore nicht preiswert verfügbar sind. Es kann zweckmäßig sein/ ein einziges Gerät als kombinierten Empfänger/Monitor zu verwenden, der sowohl eine hohe Auflösung für Computer oder Textverarbeitungszwecke aufweist und bei normalem Fernsehempfängerbetrieb eine übliche Videodarstellung liefert. Die Eigenschaft mehrerer Horizontalablenkfrequenzen kann auch erwünscht sein, um den Anwendungsbereich eines Videomonitors bei verschiedenen Software-und Hardware-Systemen zu vergrößern, die spezielle Ablenkfrequenzen benötigen.

Es ist erwünscht, möglichst viele der gleichen Komponenten für den Betrieb mit mehreren Ablenkfrequenzen zu benutzen, um Kosten und Kompliziertheit der Schaltung zu verringern. Es ist auch wichtig, daß der Monitor bei jeder gewählten Horizontalablenkfrequenz denselben Spezifikationen genügt.

Ein Problem, was sich aus dem Bestreben ergibt, gemeinsame Schaltungskomponenten zu verwenden, hängt mit der Horizontalablenkschaltung zusammen. Wenn dieselbe Jochinduktivität des Rücklauftransformators und der Horizontalrücklauf-5 kondensator benutzt werden, dann hat der Horizontalrücklaufimpuls bei jeder Ablenkrate die gleiche Breite. Ein Rücklaufimpuls konstanter Breite führt jedoch zu einer Änderung des Hinlauf/Rücklauf-Verhältnisses bei verschiedenen Horizontalablenkfrequenzen, wobei dieses Verhältnis mit sinkender Ablenkfrequenz ansteigt. Das Verhältnis Hinlauf/Rücklauf steigt jedoch um einen stärkeren Faktor an als das Verhältnis der Ablenkfrequenzen, so daß die Rücklaufimpulsamplitude bei niedrigen Ablenkfrequenzen zu Erhöhung neigt.Da die Rücklaufimpulsamplitude aber über den Hochspannungstransformator die Hochspannung bestimmt, wächst diese mit abnehmender Horizontalablenkfrequenz.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung enthält eine Stromversorgungs- und Ablenkschaltung zur Verwendung in einem Videosichtgerät eine Horizontalablenkschaltung, die sich zum Betrieb bei mehreren wählbaren Horizontalablenkfrequenzen oder -raten eignet. Die Ablenkschaltung enthält eine Schaltung, die Horizontalrücklaufimpulse erzeugt, deren Amplituden von der gewählten Horizontalablenkfrequenz abhängt. Eine Spannungsquelle erzeugt verschiedene Spannungspegel, und eine Einrichtung wählt einen dieser Spannungspegel in Abhängigkeit von der gewählten Ablenkfrequenz. Ein Transformator hat eine Primärwicklung mit einer Anzahl von Windungen und einem ersten Anschluß, der an die die Rücklaufimpulse erzeugende Schaltung angeschlossen ist. Die Transformatorwicklung hat auch eine Anzahl von Anzapfungen, die mit dem ersten Anschluß jeweils eine Primärwicklung mit unterschiedlichen Windungszahlen bilden. Eine Sekundärwicklung des Transformators ist magnetisch mit der Primärwicklung gekoppelt und erzeugt eine Hochspannung in Abhängigkeit von der Amplitude der Horizontalrücklaufimpulse in der Primärwicklung. Über eine Koppelschaltung ist die Spannungsquelle mit einem der Anzapfungen je nach der gewählten Ablenkfrequenz gekoppelt, so daß die Hochspannung im wesentlichen konstant bleibt, unabhängig von Änderungen der Rücklaufimpulsamplitude.

In der beiliegenden Zeichnung ist eine Stromversorgungsund Ablenkschaltung gemäß einem Aspekt der Erfindung veranschaulicht .

Die Figur zeigt einen Teil einer Schaltung für einen Videomonitor, der mit zwei Horizontalablenkfrequenzen arbeitet. Eine Quelle ungeregelter Gleichspannung +V- in der Größenordnung von 300 V_ , die aus der Netzwechselspannung abgeleitet wird, ist mit einer Primärwicklung 10 eines Stromversorgungs-Leistungstransformators 11 verbunden. Die Primärwicklung 10 ist ferner mit dem Kollektor eines Schalttransistors 12 gekoppelt, bei dessen Leiten Strom von der

Spannungsquelle +V. in die Primärwicklung 10 fließt. Die in den Sekundärwicklungen des Transformators 11, von denen eine Sekundärwicklung 13 veranschaulicht ist, induzierten Spannungen werden durch eine geeignete Schaltung 14 gleichgerichtet und gefiltert, so daß mehrere Gleichspannungen +Vo/ ⁺^2^{r +V}4 ^un<^ ^+V5 entstehen, die zur Versorgung der verschiedenen Schaltungsteile des Monitors dienen. Die Spannung +Vc wird über eine Leitung 16 einer Ansteuerschaltung 15 eines Spannungsreglers zugeführt. Die Schaltung fühlt den Wert der Spannung +V₅ ab und steuert das Leitungs-Tastverhältnis des Transistors 12 durch Breitenmodulation von dessen Treibersignal. Durch Regelung der Leitung des Transistors 12 aufgrund des Spannungswertes der Rückkopplungsspannung +Vc lassen sich die Werte der Gleichspannungen +V₂/ ⁺^3' ^+V4 ^unc^ ^+V5 9^enau regeln. Die Rückkopplungs- oder Abfühlspannung für die Regler-Ansteuerschaltung 15 kann, wie dargestellt, von einer separaten Quelle genommen werden oder stattdessen auch von einer der anderen Versorgungsspannungen.

Die Spannungsquelle +V2 ist an einen Anschluß 17a eines einpoligen oder doppelpoligen Umschalters 20 angeschlossen. Ein entsprechender Anschluß 17b liegt am anderen Pol des Schalters 20. Die Spannungsquelle +V₃ ist an einen An-Schluß 21a eines Pols des Schalters 20 angeschlossen, dem am anderen Pol der Anschluß 21b entspricht. Zwischen den Anschlüssen 17a,b bzw. 21a,b liegen die gemeinsamen Anschlüsse 22a und 22b. Der gemeinsame Anschluß 22a ist elektrisch mit dem gemeinsamen Anschluß 22b verbunden. Die Schalterkontakte 23a und 23b verbinden in einer ersten Stellung die Anschlüsse 17a,b elektrisch mit den Anschlüssen 22a,b und in einer zweiten Stellung die Anschlüsse 21a, b mit den Anschlüssen 22a,b. Wenn der Schalter 20 sich also in seiner ersten Stellung befindet, dann erscheint der Spannungswert +V₂, der beispielsweise größenordnungsmäßig 90V_ beträgt, an den Anschlüssen 17b und 22b, und der Anschluß 22b bleibt frei. Liegt der Schalter 20 in seiner

zweiten Stellung, wie dies die Figur zeigt, dann erscheint der Spannungswert +V₃, der beispielsweise iri der Größenordnung von 45V liegen kann, an den Anschlüssen 22b und 21b, und der Anschluß 17b bleibt frei.

Der Schalterkontakt 20 wird zum Wählen der gewünschten Horizontalablenkfrequenz benutzt, beispielsweise in der ersten Schalterstellung 31,5 kHz oder in der zweiten Stellung 15,75 kHz. Wie im einzelnen noch später erläutert wird, arbeitet der Schalter 20 mit anderen Schaltungsteilen des Monitors zusammen, so daß jegliche notwendigen Parameteränderungen für die gewünschte Betriebsweise bei beiden Ablenkfrequenzen automatisch erfolgen.

Die am gemeinsamen Anschluß 22b auftretende Spannung ₂ oder +V₃) wird der Kathode einer Zenerdiode 24 zugeführt, die so gewählt ist, daß sie bei einem Spannungswert oberhalb der Spannung +V₃ und unterhalb des Wertes der Spannung +V- durchbricht oder leitet. Liegt der Schalter 20 in seiner ersten Stellung, dann führt das Auftreten der Spannung +V₂ am Anschluß 22b zu einem Durchbruch der Zenerdiode 24, so daß am Anschluß 25 ein "hoher" Signalwert erscheint. Liegt der Schalter 20 in seiner zweiten Stellung, dann reicht die Spannung +V₃ am Anschluß 22b nicht aus, um die Zenerdiode 24 durchbrechen zu lassen, und daher erscheint am Anschluß 25 ein "niedriger" Signalpegel.

Der Monitor enthält eine Vertikalablenkschaltung 26, die einen Vertikalablenkstrom an die Vertikalablenkwicklungen 27 eines AblenkJoches liefert. Die zeitliche Abstimmung oder Synchronisation der Vertikalablenkschaltung 26 erfolgt über ein Vertikalsynchronisiersignal über eine Leitung V von der Signalverarbeitungsschaltung 30. Diese liefert über eine Leitung R an die Regieransteuerschaltung 15 ein Signal, welches die Ansteuerschaltung 15 zeitlich im Sinne einer Synchronisierung des Leitens des Transistors 12 ansteuert. Die Signalverarbeitungsschaltung 30

liefert auch über eine Leitung H ein Horizontalsynchronsignal an einen Horizontaloszillator 31 einer Horizontalablenkschaltung .

Die Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators 31 wird auf folgende Weise bestimmt. Die Oszillatorfrequenz wird primär durch den Wert einer äußeren Schaltung mit Widerständen 33 und 34, einem Kondensator 35 und einem Transistor 36 bestimmt. Liegt der Schalter 20 in seiner zweiten Stellung (wobei eine Horizontalablenkfrequenz von 15,75kHz gewählt ist), dann ist der Signalpegel am Anschluß 25 "niedrig", so daß der Transistor 36 nicht leitet. Eine RC-Schaltung mit einem Widerstand 33 und einem Kondensator 35 ist so gewählt, daß sich eine Oszillatorfrequenz von etwas weniger als 15,75 kHz ergibt. Der Oszillator 31 synchronisiert sich auf die gewünschte Horizontalfrequenz mit Hilfe des Synchronisiersignals von der Synchronsignalverarbeitungsschaltung 30. Liegt der Schalter 20 in seiner ersten Position (wobei eine Horizontalablenkfrequenz von 31, 5 kHz gewählt ist), dann hat das Signal am Anschluß 25 einen "hohen" Wert, so daß der Transistor 36 eingeschaltet wird und leitet. Der Widerstand 34 wird dann ein Teil der RC-Schaltung und bildet einen zusätzlichen Weg für die Aufladung und Entladung des Kondensators 35.

Der Widerstand 34 ist so gewählt, daß die Zeitkonstante der RC-Schaltung (parallele Widerstände 33 und 34 mit Kondensator 35) die Oszillatorfrequenz ansteigen läßt, so daß der Oszillator 31 sich auf die gewünschte Frequenz von 31,5 kHz aufgrund des Synchronisiersignals auf der Leitung H synchronisieren kann. Anstelle der Widerstände könnte man natürlich auch die Kapazität der RC-Schaltung verändern .

Das Ausgangssignal des Horizontaloszillators 31 wird einer Horizontaltreiberschaltung 37 zugeführt, die über einen Transformator 40 Schaltsignale der gewünschten Horizontalablenkfrequenz an die Basis eines Horizontalausgangstransx-

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stors 41 liefert. Dieser Transistor bildet einen Teil einer Horizontalausgangsschaltung, die außerdem einen Strombegrenzungswiderstand 39, eine Dämpfungsdiode 42, einen Rücklaufkondensator 43 und Horizontalablenkwicklungen 44 enthält. In Reihe mit den Wicklungen 44 liegt eine magnetisch vorgespannte sättigbare Induktivität 45, die für eine Rasterlinearitätskorrektur sorgt, welche Energieverluste während des letzten Teils jeder Horizontalzeilenablenkung kompensiert. Eine Ost-West-Kissenkorrektur erfolgt mit Hilfe einer Kissenkorrekturschaltung 46, die einen Transformator 47 enthält, von dem eine Wicklung 50 in Reihe mit den Horizontalablenkwicklungen 44 geschaltet ist. Der in der Transformatorwicklung 50 fließende Horizontalablenkstrom wird durch ein Signal vertikalfrequent abgewandelt, das von der Kissenkorrekturschaltung 51 erzeugt wird, welcher von der Vertikalablenkschaltung 26 ein Eingangssignal zugeführt wird. Dieses Korrektursignal gelangt zu einer Steuerwicklung 52 des Transformators 47 zur Modulierung der Induktivität der Wicklung 50 und damit des in dieser fließenden Stroms.

Die Geometrie der Bildröhre führt zu einer nichtlinearen Verzerrung des Abtastrasters nahe dem Beginn und Ende jeder Horizontalabtastzeile. Zur Korrektur dieser Nichtlinearität ist normalerweise ein Kondensator in Reihe mit den Horizontalablenkwicklungen des Joches geschaltet. Dieser Kondensator lädt sich während eines Teils des Horizontalablenkintervalls auf und entlädt sich während eines anderen Teils, so daß der Horizontalablenkstrom S-förmig abgewandelt wird und die Ablenkung linear erfolgt.

Die Betriebsspannung der Horizontalausgangsschaltung hängt von der gewünschten Horizontalablenkfrequenz ab. Um bei 15,75 kHz und bei 31,5 kHz den gleichen Jochstrom, von Spitze zu Spitze gerechnet, beizubehalten, muß die Betriebsspannung der Horizontalablenk-Ausgangsschaltung bei der Frequenz von 31,5 kHz etwa zweimal so groß wie bei einer

Frequenz von 15,75 kHz sein. Diese Betriebsspannung wird der Horizontalausgangsschaltung über eine Primärwicklung 53 eines Hochspannungstransformators 54 zugeführt. Infolge der gewählten Position des Schalters 20 wird der Wicklung 53 und damit der Horizontalablenk-Ausgangsschaltung entweder die Spannung +V₂ oder die Spannung +V₃ zugeführt.

Die Horizontalrücklaufimpulse am Kollektor des Horizontalausgangstransistors 41 erscheinen über der Wicklung 52 und erzeugen durch die Transformatorwirkung die gewünschte Hochspannung an der Sekundärwicklung 55. Diese besteht aus mehreren Wicklungsabschnitten mit dazwischenliegenden Gleichrichterdioden. Die Hochspannung oder Anodenspannung für die Bildröhre erscheint am Anodenanschluß U. Eine Widerstandskette 56 bildet Anzapfungen für die Fokussierund Schirmgitterspannungen für das Elektronenstrahlsystem der Bildröhre. Eine separate Wicklung 57 füllt die horizontalfrequenten Rücklaufimpulse ab und erzeugt ein Horizontalfrequenzsignal an einem Anschluß 60, welches der Synchronsignalverarbeitungsschaltung 30 zugeführt wird.

Es ist wünschenswert, den Hochspannungswert relativ konstant zu halten, wenn der Monitor bei 15,75 kHz oder bei 31,5kHz betrieben wird. Wird für beide Betriebsfrequenzen ein gemeinsamer Hochspannungstransformator und Rücklaufkondensator benutzt, dann ist die Rücklaufimpulsbreite und damit die Rücklaufzeit für beide Frequenzen gleich. Die Änderung des Verhältnisses Hinlauf/Rücklauf bei 15,75 kHz verglichen mit 31,5 kHz ist dann jedoch größer als die Änderung der Betriebsspannung für die Schaltung, so daß bei 15,75 kHz die Rücklaufimpulsamplitude größer wird als bei 31,5 kHz. Dadurch wird die aufgrund der Rücklaufimpulse erzeugte Hochspannung aber bei 15,75 kHz größer als bei 31,5 kHz. Um die Hochspannung bei beiden Ablenkfrequenzen konstant zu halten, wird das WindungsZahlenverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung bei 15,75 kHz verringert (wobei die Hochspannung etwas geringer wird). Zu diesem Zweck

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sind an der Primärwicklung 53 des Hochspannungstransformators 54 mehrere Anzapfungen vorgesehen, so daß die Primärwindungszahl in Abhängigkeit von der gewählten Horizontalablenkfrequenz für jeden der geeigneten Betriebsspannungswerte für die Horizontalausgangsschaltung unterschiedlich ist. Dies ist in der Figur durch die Stellen 75 und 76 der Wicklungsanzapfungen für die Spannungen -W- bzw.+V₃ ersichtlich, wobei für einen Betrieb bei 15,75 kHz die Primärwindungszahl größer als für einen Betrieb bei 31,5 kHz ist.

Die zur Erreichung eines gewünschten Ausmaßes an S-Formung benötigte Kapazität ist bei 31,5 kHz kleiner als bei 15,75 kHz, weil die durch die Jochinduktivität und die S-Formungskapazität bestimmte, die Kurvenform korrigierende Resonanzfrequenz mit zunehmender Ablenkfrequenz größer werden muß. In der Figur ist eine Anordnung gezeigt, welche die richtige Größe der S-Formungskapazität in Abhängigkeit von der Ablenkfrequenzwahl ergibt. Diese Anordnung enthält einen MOS-Feldeffekttransistor 61, Kapazitäten 62 und 63, Widerstände 64, 65 und 66 und einen Transistor 67, auf dessen Basis das Signal am Anschluß 25 gekoppelt wird.

Beim Betrieb mit 15,75 kHz ist der Signalpegel am Anschluß 25 und damit an der Steuerelektrode des Transistors 67 niedrig, so daß dieser gesperrt gehalten wird. Dadurch hat das Kollektorpotential dieses Transistors einen hohen Wert, und infolge der Wirkung des Spannungsteilers mit den Widerständen 65 und 66 leitet der MOSFET 61 und überbrückt somit den Kondensator 63. Dieser ist so gewählt, daß er die richtige Größe der S-Formungskorrektur für den Ablenkstrom bei 15,75 kHz ergibt. Beim Betrieb mit 31,5 kHz hat das Signal am Anschluß 25 einen hohen Wert, und der Transistor 67 leitet, wobei sein Kollektorpotential niedrig ist und dementsprechend auch die Steuerelektrode des MOSFET 61 auf einem niedrigen Potential liegt, so daß dieser gesperrt ist. Der effektive S-Formungskondensator wird dabei durch

die Reihenschaltung der Kondensatoren 62 und 63 gebildet. Der Kondensator 63 ist so gewählt, daß sein Wert in Reihenschaltung mit dem Kondensator 62 die richtige Größe der S-Formungskorrektur für den Horizontalablenkstrom bei 31,5 kHz ergibt. Die Kondensatoren 62 und 63 können mit Hilfe einer geeigneten Schalteranordnung parallelgeschaltet werden. Die richtige Größe der S-Formung und, wie bereits beschrieben, der Horizontaloszillatorfrequenz werden daher in Abhängigkeit vom Pegel der Betriebsspannung für die Ablenkschaltung gewählt.

Der vorbeschriebene Videomonitor sorgt für die richtige Betriebsspannung der Horizontalausgangsschaltung, die gewünschte Horizontaloszillatorfrequenz und die richtige Korrekturgröße für die S-förmige Nichtlinearität bei jeder der gewählten Horizontalablenkfrequenzen, wie dies in der US-Patentanmeldung Ser. No. 497,950 vom 25. Mai 1983 beschrieben ist (Erfinder W.F. Wedem et al, Titel: "Power Supply and Deflection Circuit Providing Multiple Scan Rates"). Wenn vorstehend auch die Schaltungen für zwei Horizontalablenkfrequenzen beschrieben sind, so können auch beliebig viele unterschiedliche Ablenkfrequenzen vorgesehen sein, wobei die beschriebene Schaltung in gleicher Weise arbeitet.

Claims (2)

1. RCA 79,682 Sch/Vu
   U.S. Ser. No. 497,953
   vom 25. Mai 1983

   TELEFON 089/4 70 60 06 TELEX 5S2 638 TELEGRAMM SOMBEZ

   RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

   Ablenkschaltung mit mehreren Abtastraten und Abtastkompensation

   Patentansprüche

   /1)) Stromversorgungs- und Ablenkschaltung zur Verwendung in einem Video-Wiedergabesystem mit einer Horizontalablenkschaltung, die mit einer Mehrzahl von auswählbaren Horizontalablenkfrequenzen arbeiten kann und eine Schaltung zur Erzeugung von Horizontalrücklaufimpulsen enthält, deren Amplituden von der gewählten Horizontalablenkfrequenz der Horizontalablenkschaltung abhängt, mit einer vorbestimmte unterschiedliche Spannungspegel liefernden Spannungsquelle und mit einer Wähleinrichtung zum Auswählen eines der Spannungspegel in Abhängigkeit von der gewählten Horizontalablenkfrequenz, gekennzeichnet durch einen Transformator (54) mit einer Transformatorwicklung (53), die eine Mehrzahl von Wicklungswindungen mit einem ersten Anschluß (oberes Ende der Wicklung 53) enthält,

   die mit der die Horizontalrücklaufimpulse erzeugenden Schaltung (41) gekoppelt ist, und mit mehreren Anzapfungen (75,76), von denen jede mit dem ersten Anschluß eine Primärwicklung des Transformators mit unterschiedlichen Windungszahlen bildet, mit einer Transformatorsekundärwicklung (55), die magnetisch mit der Primärwicklung (53) gekoppelt ist und einen Hochspannungspegel in Abhängigkeit von der Amplitude der Rücklaufimpulse an der Primärwicklung (53) erzeugt, und durch eine Koppelschaltung (23b) zur Kopplung der Spannungsquelle (14) mit einer ausgewählten der Anzapfungen (75,76) in Abhängigkeit von der gewählten Horizontalablenkfrequenz, wobei die Anzapfung derart gewählt wird, daß der Hochspannungspegel bei Rücklaufimpulsen unterschiedlicher Amplituden im wesentlichen konstant bleibt.
2. 2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Primärwicklung (53) bei niedrigerer Ablenkfrequenz größer ist.
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