DE4224541C1

DE4224541C1 - Linearitätskompensationsverfahren und Linearitätskompensationsgerät

Info

Publication number: DE4224541C1
Application number: DE19924224541
Authority: DE
Inventors: James Chen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 1993-12-02
Anticipated expiration: 2012-07-25

Description

Die Erfindung betrifft Kathodenstrahlröhren (im folgenden CRT genannt) mit magnetischen Ablenkungssystemen und insbesondere ein Linearitätskompensationsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Linearitätskompensationsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

Derzeit ist eine große Vielfalt von Anzeigeadaptern verfügbar, um Computermonitore für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet zu machen. Unter solchen Anzeigeadaptern, die unterschiedliche Horizontalabtastfrequenzen und Bildschirmauflösungen haben, gibt es:

1. einen CGA-Anzeigeadapter, der eine horizontale Abtastfrequenz von 15,7 kHz und eine Auflösung von 640×200 (Anzahl Bildelemente×Anzahl Abtastzeilen) hat;
2. einen EGA-Anzeigeadapter, der eine Horizontalabtastfrequenz von 21,8 kHz und eine Auflösung von 720×350 hat;
3. einen VGA-Anzeigeadapter, der eine Horizontalabtastfrequenz von 31,5 kHz und eine Auflösung von 640×350, 640×400 oder 640×480 hat;
4. einen VGA-(8154)-Anzeigeadapter, der eine horizontale Abtastfrequenz von 35,5 kHz und eine Auflösung von 1024×768 hat;
5. einen SUPER-VGA-Anzeigeadapter, der eine Horizontalabtastfrequenz von 37,8 kHz und eine Auflösung von 800×600 hat;
6. einen sogenannten "NON-INTERLACE"-(unverschachtelt)- (8514)-VGA-Anzeigeadapter, der eine Horizontalabtastfrequenz von 48,9 kHz und eine Auflösung von 1024×768 hat.

Computer sind üblicherweise versehen mit einem Computermonitor vom Mehrfachabtasttyp, um sie kompatibel zu zwei oder mehr Anzeigeadaptern mit unterschiedlichen Abtastfrequenzen und Auflösungen zu machen.

Bei einem herkömmlichen Computermonitor mit einer Kathodenstrahlröhre (CRT) vom Magnetablenkungstyp ist üblicherweise eine Linearitätsspule seriell mit dem Horizontalablenkungssystem der CRT verbunden. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 (A) enthält das Horizontalablenkungssystem 10 eine Ablenkspule 11, einen Transistor 12 und eine Zeilendiode 13. Aufgrund der internen Widerstände der Ablenkspule 11, des Transistors 12 und der Zeilendiode 13 ist der Strom am vorderen Abschnitt jedes Abtastzyklus größer als der Strom am hinteren Abschnitt des Abtastzyklus. Wenn keine Linearitätsspule verwendet wird, werden die Zeichen auf dem linken Abschnitt der CRT größer sein als die Zeichen auf dem rechten Abschnitt der CRT.

Die Fig. 1 (B) bis 1 (F) stellen Signalverläufe an unterschiedlichen Knoten des in Fig. 1 (A) gezeigten Horizontalablenkungssystems 10 dar. Die Fig. 2 (A) bis 2 (D) sind Äquivalenzschaltungen bzw. Ersatzschaltbilder des Horizontalablenkungssystems 10 bei unterschiedlichen Perioden bzw. Zeitspannen eines Abtastzyklus. Ein Horizontalsteuersignal bzw. Horizontalansteuersignal Vb (wie es in Fig. 1 (B) gezeigt ist), wird dem Basisanschluß des Transistors 12 zugeführt. Während der t0-t1-Periode des Steuersignals Vb ist die Zeilendiode 13 in einem Sperrspannungszustand, während der Transistor 12 in einem leitenden Zustand ist. Die Äquivalenzschaltung des Horizontalablenkungssystems 10 bei dieser Stufe bzw. während dieser Zeitspanne ist in Fig. 2 (A) gezeigt.

Der Transistor 12 wird während der t1-t2-Periode des Steuersignals Vb abgeschaltet. Das heißt, durch den Kollektor des Transistors 12 fließt kein Strom i_c, wie es in den Fig. 1 (C) und 2 (B) gezeigt ist. Die Spannung V_c über einem Kondensator C steigt an, bis eine Spitzenspannung V_cp erreicht ist, wie es in Fig. 1 (F) gezeigt ist. Der Kondensator C entlädt sich während der t2-t3-Periode des Steuersignals Vb über die Ablenkspule 11, wie es in den Fig. 1 (F) und 2 (C) gezeigt ist. Während der t3-t4-Periode des Steuersignals Vb ist das volle Entladen des Kondensators C abgeschlossen und die Zeilendiode 13 beginnt zu leiten, wie es in Fig. 1 (E) gezeigt ist. Die Äquivalenzschaltung des Horizontalablenkungssystems 10 bei dieser Stufe ist in Fig. 2 (D) gezeigt.

Aus der vorstehenden Diskussion ergibt sich, daß der interne Widerstand des Horizontalablenkungssystems 10 während der t0- t1-Periode des Steuersignals Vb etwa gleich R1 ist, wobei R1 gleich der Summe der internen Widerstände der Ablenkspule 11 und des Transistors 12 ist, und während der t3-t4-Periode des Steuersignals Vb annähernd gleich R2 ist, wobei R2 gleich der Summe der internen Widerstände der Ablenkspule 11 und der Zeilendiode 13 ist.

Die Fig. 3 (A) und 3 (B) sind Äquivalenzschaltungen des Horizontalablenkungssystems 10 während der t0-t1- und der t3-t4- Periode des Steuersignals Vb, und zwar so gezeichnet, daß sie die internen Widerstände R1, R2 enthalten. Die Spannung V_Ly über der Ablenkspule 11 ist während der t0-t1-Periode des Steuersignals Vb gleich [E-i_yR1] und ist während der t3-t4- Periode des Steuersignals Vb gleich [E+i_yR2]. Somit werden, unabhängig von den Werten der internen Widerstände R1, R2, die Zeichen auf dem linken Abschnitt bzw. Teil der CRT größer sein als die Zeichen auf dem rechten Teil der CRT, solange nicht eine Linearitätsspule eingebaut ist. Fig. 3 (C) stellt Kurven des Stromes i_y dar, während des idealen und des normalen Zustands durch die Ablenkspule 11 fließt. Die Ausdrücke [(E/L_y)×t] und {(E/L_y)×[t-(T_s/2)]} entsprechen dem Strom I_y, während idealer Zustände [d. h., der interne Widerstand des Horizontalablenkungssystems 10 ist gleich Null]. Die Ausdrücke (E/R1)×{1-exp[-(t×R1/L_y)]} und (E/R2)×(1-exp{-[t-(T_s/2)]×R2/L_y]}) entsprechen dem Strom i_y während normaler Zustände, wobei der interne Widerstand des Horizontalablenkungssystems 10 in Betracht gezogen ist. Es ist anzumerken, daß während der t0-t1-Periode des Steuersignals Vb die Wirkung des internen Widerstands darin besteht, die Spannung über der Ablenkspule 11 zu vermindern, während die Wirkung des internen Widerstands während der t3-t4-Periode des Steuersignale Vb darin besteht, die Spannung über der Ablenkspule 11 zu erhöhen.

Der Zweck der Linearitätsspule besteht darin, Linearitätsvariationen bzw. -veränderungen aufgrund des internen Widerstands des Horizontalablenkungssystems 10 der CRT zu kompensieren. Das Prinzip der Linearitätsspule ist wie folgt:

In Fig. 4 (A) ist eine herkömmliche Spuleneinrichtung C gezeigt, die eine auf einen I-förmigen Ferritkern gewickelte Spule bzw. Wicklung aufweist. Fig. 4 (B) ist eine B-H-Kurve für die in Fig. 4 (A) gezeigte Magnetschaltung. Es ist anzumerken, daß eine wesentliche Erhöhung der Flußdichte der Spuleneinrichtung C aufgrund der magnetischen Hysterese nicht möglich ist. Fig. 4 (C) ist eine Darstellung des Stromes i_y über der Induktivität L für die Spuleneinrichtung C. Es ist anzumerken, daß die Spuleneinrichtung C immer gesättigter wird, wenn die absolute Höhe des Stromes i_y ansteigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 5 (A) ist ein stationärer Permanentmagnet A von geeigneter magnetischer Feldstärke an einem Ende des Kerns der Spuleneinrichtung C montiert, die in Fig. 4 (A) gezeigt ist. Eine Darstellung des Stromes i_y über der Induktivität L für die in Fig. 5 (A) gezeigte Magnetschaltung ist in Fig. 5 (B) gezeigt. Es ist anzumerken, daß die Wirkung des Vorsehens des Magneten A an einem Ende des Kerns darin besteht, die in Fig. 4 (C) gezeigte Kurve von Strom i_y über Induktivität L auf die linke Seite der Vertikalachse bzw. nach links bezüglich der Vertikalachse zu verschieben. Der Grad der Verschiebung hängt von der magnetischen Feldstärke des Magneten A ab. Aus der in Fig. 5 (B) gezeigten Kurve von Strom i_y über Induktivität L ist zu sehen, daß die Magnetschaltung immer gesättigter wird [d. h., der Wert der Induktivität L nimmt ab], wenn der Wert des Stromes i_y in positiver Richtung zunimmt. Der Wert der Induktivität L erhöht sich jedoch, wenn sich der Wert des Stromes i_y in negativer Richtung erhöht. Die in Fig. 5 (A) gezeigte Magnetschaltung ist eine herkömmliche Linearitätsspule, die verwendet wird, um Linearitätsvariationen aufgrund des internen Widerstands des Horizontalablenkungssystems 10 der CRT zu kompensieren.

Einer der Nachteile der oben beschriebenen Linearitätsspule besteht darin, daß die Induktivität der Spule und des durch diese fließenden Stromes nicht eingestellt werden können, um der horizontalen Abtastfrequenz zu entsprechen.

Fig. 5 (C) ist eine Darstellung einer weiteren herkömmlichen Linearitätsspule. Die Linearitätsspule ist im wesentlichen ähnlich jener, die in Fig. 5 (A) gezeigt ist. Der Permanentmagnet A′ ist jedoch nicht an einem Ende des Kerns der Spuleneinrichtung C montiert, sondern ist statt dessen drehbar benachbart dem Kern montiert, um ein Magnetfeld zu schaffen, welches einstellbar ist, und zwar in Kombination mit dem Magnetfeld der Spuleneinrichtung C, wodurch Einstellungen bzw. Nachstellungen in der Permeabilität des Kernes und somit der Beziehung zwischen der Induktivität der Linearitätsspule und des durch diese fließenden Stromes zugelassen werden. Die Wirkung des Drehens des Permanentmagneten A′ besteht darin, anfängliche Einstellungen im Grad des Verschiebens der in Fig. 4 (C) gezeigten Kurven von Strom i_y über Induktivität L zu gestatten, um den bestmöglichen Linearitätskompensationseffekt zu erzielen.

Die in Fig. 5 (C) gezeigte Linearitätsspule ist ideal zur Verwendung in Kathodenstrahlröhren, die eine festgelegte Horizontalabtastfrequenz haben, und ist ungeeignet zur Verwendung in Mehrfachabtastmonitoren, da die Linearitätsspule jedesmal eingestellt werden muß, wenn sich die Horizontalabtastfrequenz verändert.

Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 3 (A), 3 (B) und 3 (C) sollte das Spannungssignal E der horizontalen Abtastfrequenz entsprechen, um eine festgelegte Abtastbreite zu erhalten. Wenn die horizontale Abtastfrequenz variabel ist, wie in dem Fall von Mehrfachabtast-Computermonitoren, wird das Spannungssignal E entsprechend verändert.

Es ist anzumerken, daß die Wirkung des internen Widerstandes des Horizontalablenkungssystems 10 auf die Linearitätsverzerrung der CRT noch nachteiliger ist, wenn die Größe des Spannungssignals E relativ klein ist, und weniger nachteilig, wenn die Größe des Spannungssignals E relativ groß ist. Dies erläutert, warum Mehrfachabtastmonitore ein Linearitätskompensationsgerät erfordern, welches eine magnetische Feldstärke hat, die automatisch für einen weiten Bereich von Abtastfrequenzen eingestellt werden kann.

Die Fig. 6 (A) und 6 (B) sind schematische elektrische Schaltpläne von herkömmlichen Linearitätskompensationsgeräten, die in Mehrfachabtastmonitoren verwendet werden. Fig. 6 (A) stellt ein Zweistufen-Linearitätskompensationsgerät dar. Wenn die horizontale Abtastfrequenz in einem unteren Frequenzbereich ist (etwa von 30 kHz bis 45 kHz), wird das Relais 23 abgeschaltet, wodurch ein Paar von Linearitätsspulen 21, 22 verbunden wird. Dies führt zu der Erzeugung einer Kurve von Ablenkspulenstrom über Induktivität mit einer relativ starken negativen Steigung bzw. Steilheit, wodurch die nachteiligen Effekte des internen Widerstands aufgehoben werden, wenn das Spannungssignal E relativ klein ist. Wenn die horizontale Abtastfrequenz in einem höheren Frequenzbereich (etwa von 45 kHz bis 60 kHz) ist, wird das Relais 23 eingeschaltet, wodurch die Linearitätsspule 22 kurzgeschlossen wird. Es wird eine Kurve von Ablenkspulenstrom über Induktivität mit einer weniger negativen Steigung erzeugt unter Aufhebung der Wirkungen des internen Widerstands, wenn das Spannungssignal E relativ groß ist.

Fig. 6 (B) stellt ein Linearitätskompensationsgerät vom Dreistufentyp dar, das drei Linearitätsspulen 31, 32, 33 und ein Paar von Relais 34, 35 enthält, die auf unterschiedliche Bereiche der horizontalen Abtastfrequenz eingestellt werden. Der Betrieb des in Fig. 6 (B) gezeigten Linearitätskompensationsgerätes ist im wesentlichen ähnlich dem des in Fig. 6 (A) gezeigten Gerätes und wird hier nicht weiter ausgeführt.

Die Hauptnachteile der herkömmlichen Linearitätskompensationsgeräte, die in den Fig. 6 (A) und 6 (B) gezeigt sind, sind unabhängig von der Anzahl der verwendeten Linearitätsspulen wie folgt:

1. Die Linearitätskompensationswirkungen bei Abtastfrequenzen in der Nähe der oberen und der unteren Grenze der vorbestimmten Frequenzbereiche sind relativ schlecht.
2. Die herkömmlichen Linearitätskompensationsgeräte sind relativ teuer, da sie Relais 23 oder 34, 35 verwenden.
3. Obwohl ein Erhöhen der Anzahl der Linearitätsspulen eine bessere Linearitätskompensation liefert, werden die Größe, die Komplexität und die Kosten des Systems entsprechend erhöht.

Bei einem bekannten Ablenkgenerator (GB 20 82 001 A) wird eine Linearitätskorrektur durch die Sekundärwicklung (23e) eines Leistungstransformators erzielt, der eine die Ablenkrate ändernde Polaritätsspannung V23e an eine Ablenkwicklung 38 anlegt. Daher verändert sich die Spannung über der Ablenkwicklung 38, um die Linearitätskorrektur zu erzielen. Diese Schaltung ist zur Verwendung bei einem Fernseher ausgelegt, und kann bei einem Monitor, der mehrere unterschiedliche Abtastfrequenzen verarbeiten kann, nicht verwendet werden. Denn Fernsehgeräte verarbeiten nur eine konstante horizontale Abtastfrequenz (15,75 kHz).

Weiterhin sind Linearitätssteuerschaltungen bekannt (GB 22 07 825 A und GB 20 98 424 A), bei denen ein Sägezahnsignalgenerator verwendet wird, um eine Linearitätskorrektur zu erzielen.

Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Linearitätskompensationsverfahren bzw. ein Linearitätskompensationsgerät anzugeben, durch welche eine Linearitätskompensation in einem Monitor möglichst einfach erreicht wird, der unterschiedliche horizontale Abtastfrequenzen verarbeiten kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Linearitätskompensationsverfahren bzw. Linearitätskompensationsgerät mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 2 erreicht.

Bei der vorliegenden Anmeldung wird der Strom in einer Leitungsspule eines Elektromagneten gemäß der horizontalen Abtastfrequenz verändert, wodurch eine magnetische Feldstärke des Elektromagneten verändert wird, um automatisch die Beziehung zwischen der Induktanz und dem Strom durch eine Linearitätsspule zu verändern, wodurch eine Linearitätskorrektur in einem Monitor erreicht wird, der verschiedene horizontale Abtastfrequenzen verarbeiten kann.

Das Ziel besteht im Gegensatz hierzu bei der GB 20 82 001 A darin, eine Linearitätskorrektur ohne die Verwendung einer steuerbaren Impedanz wie einer Linearitätsspule anzugeben. Bei herkömmlichen Linearitätskorrekturtechniken wird eine Linearitätsspule, die eine sättigbare Drosselwicklung mit einem Kern aufweist, der durch einen Permanentmagneten geeignet vorgespannt ist, seriell mit der Ablenkwicklung verbunden. Die Linearitätsspulen werden linear korrigiert durch Verändern von deren Induktivität als eine Funktion des durch sie fließenden Ablenkstromes (siehe z. B. Seite 5, Zeilen 8-27 der GB 20 82 001 A.

Das heißt, die Induktanz der Linearitätsspule nimmt ab, wenn der Ablenkstrom in positiver Richtung ansteigt, und nimmt zu, wenn der Ablenkstrom in negativer Richtung ansteigt.

Der Impulstransformator 37 der GB 20 82 001 A verhält sich nicht auf diese Weise. Dessen Funktion ist es, die Nulliniendurchgänge des horizontalen Abtaststromes zu erfassen. Generell ist die linearitätskorrigierte Ablenkschaltung der GB 20 82 081 A zur Verwendung mit einem Fernseher ausgelegt und kann nicht mit einem Monitor verwendet werden, der unterschiedliche Abtastfrequenzen verarbeiten kann. Das Fernsehgerät hat eine konstante horizontale Abtastfrequenz (15,75 kHz). Die GB 20 82 001 A gibt keinen Hinweis darauf, wie die Ablenkschaltung eingestellt werden könnte, um einem großen Bereich von horizontalen Abtastfrequenzen zu entsprechen. Wenn man die Schaltung der GB 20 82 001 A dafür auslegen wollte, so wären verschiedene Schaltungsparameter variabel auszugestalten. Darüber hinaus erhält der Fachmann aber auch keinen Hinweis dafür, wie er eine Linearitätskorrektur automatisch in Abhängigkeit von der aktuellen horizontalen Abtastfrequenz vornehmen sollte.

Aus GB 22 07 825 A und GB 20 98 424 A ist es jeweils bekannt, einen Sägezahn-Signalgenerator zur Linearitätskorrektur zu verwenden. Die Spannung über der Ablenkwicklung wird verändert, um die Linearitätskorrektur zu erzielen. Auch diese Linearitätskorrektureinrichtungen sind nicht zur Verwendung mit einem Monitor ausgelegt, der unterschiedliche Abtastfrequenzen verarbeiten kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig. 1 (A) ist ein schematischer Schaltplan des Horizontalablenkungssystems für eine herkömmliche Kathodenstrahlröhre vom Magnetablenkungstyp;

Fig. 1 (B)-Fig. 1 (F) sind Signalverläufe an unterschiedlichen Knoten des in Fig. 1 (A) gezeigten Horizontalablenkungssystems;

Fig. 2 (A)-2 (D) sind Äquivalenzschaltungen des in Fig. 1 (A) gezeigten Horizontalablenkungssystems, und zwar zu unterschiedlichen Zeitspannen eines Abtastzyklus;

Fig. 3 (A) und 3 (B) sind Äquivalenzschaltungen des in Fig. 1 (A) gezeigten Horizontalablenkungssystems am vorderen und hinteren Abschnitt eines Abtastzyklus, und zwar so gezeichnet, daß die Schaltungen den internen Widerstand des Horizontalablenkungssystems enthalten;

Fig. 3 (C) stellt den Verlauf des Stromes dar, der durch eine Ablenkspule des Horizontalablenkungssystems fließt, und zwar während eines idealen und während eines normalen Zustandes;

Fig. 4 (A) ist eine Darstellung einer herkömmlichen Spuleneinrichtung;

Fig. 4 (B) stellt eine B-H-Kurve für die in Fig. 4 (A) gezeigte Spuleneinrichtung dar;

Fig. 4 (C) ist eine Darstellung des Stromes i_y über der Induktivität L für die in Fig. 4 (A) gezeigte Spuleneinrichtung;

Fig. 5 (A) stellt eine herkömmliche Linearitätsspule für das in Fig. 1 (a) gezeigte Horizontalablenkungssystems dar;

Fig. 5 (B) ist eine Darstellung des Stromes i_y über der Induktivität L für die in Fig. 5 (A) gezeigte Linearitätsspule;

Fig. 5 (C) ist eine Darstellung einer weiteren herkömmlichen Linearitätsspule;

Fig. 6 (A) ist ein schematischer Schaltplan eines herkömmlichen zweistufigen Linearitätskompensationsgerätes, welches in Mehrfachabtastmonitoren verwendet wird;

Fig. 6 (B) ist ein schematischer Schaltplan eines herkömmlichen dreistufigen Linearitätskompensationsgerätes, das in Mehrfachabtastmonitoren verwendet wird;

Fig. 7 (A1) und (A2) stellen die herkömmliche Linearitätsspule dar, die in Fig. 5 (A) gezeigt ist, und zwar wenn sie versehen ist mit einem Elektromagneten gemäß dem Linearitätskompensationsverfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 (B) stellt drei Kurven von Strom i_y über Induktivität L für die in den Fig. 7 (A1) und 7 (A2) gezeigten Magnetschaltungen dar;

Fig. 7 (C1) und 7 (C2) stellen die herkömmliche Linearitätsspule dar, die in Fig. 5 (C) gezeigt ist, und zwar wenn versehen mit einem Elektromagneten gemäß dem Linearitätskompensationsverfahren der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist ein schematischer Schaltplan der ersten bevorzugten Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 ist ein schematischer Schaltplan der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ist ein schematischer Schaltplan der dritten bevorzugten Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ist ein schematischer Schaltplan der vierten bevorzugten Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ist ein schematischer Schaltplan der fünften bevorzugten Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung.

Bevor auf die detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen eingegangen wird, ist anzumerken, daß durchgehend für die Offenbarung gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 (A1) und 7 (A2) ist die herkömmliche Linearitätsspule, die in Fig. 5 (A) gezeigt ist, mit einem Elektromagneten B verbunden, und zwar gemäß dem Linearitätskompensationsverfahren der vorliegenden Erfindung. Der Elektromagnet B umfaßt eine Leitungsspule, die auf einen umgekehrten T-förmigen Eisenkern gewickelt ist. Der Kern des Elektromagneten B ist an einem Ende des I-förmigen Kerns der herkömmlichen Linearitätsspule montiert. Das Spulenelement der Linearitätsspule ist mit dem Horizontalablenkungssystem einer CRT zu verbinden. Der Elektromagnet B kann verwendet werden, die Beziehung zwischen der Induktivität der Linearitätsspule und dem dadurch fließenden Ablenkungsspulenstrom i_y zu verändern, und zwar durch Verändern des Stromflusses durch die Leitungsspule des Elektromagneten B, um so die Magnetfeldstärke davon einzustellen. Die Polarität des Elektromagneten B wechselt entsprechend, wenn sich die Richtung des Stromflusses durch den Elektromagneten B verändert.

Fig. 7 (B) zeigt drei Kurven von Strom i_y über Induktivität L, die die Wirkungen des Permanentmagneten A und des Elektromagneten B auf die Beziehung zwischen der Induktivität der Linearitätsspule und dem Strom i_y darstellen. Die unterste Kurve wird erhalten, wenn die Richtung des Magnetflusses von dem Elektromagneten B dieselbe ist, wie jene von den Permanentmagneten A, wodurch die Magnetfelstärke der Linearitätsspule erhöht wird, wie es in Fig. 7 (A2) gezeigt ist. Die Flußdichte des Kerns der Linearitätsspule wird erhöht, wodurch ermöglicht wird, daß die Linearitätsspule sättigbarer wird [daß heißt, es wird eine Kurve von Strom i_y über Induktivität L mit einer relativ geringen negativen Steigung erhalten]. Die mittlere Kurve wird erhalten, wenn der Elektromagnet B deaktiviert wird. Die oberste Kurve wird erhalten, wenn die Richtung des Magnetflusses von dem Elektromagneten B entgegengesetzt zu jener von dem Permanentmagneten A ist, wodurch die Magnetfeldstärke der Linearitätsspule vermindert wird, wie es in Fig. 7 (A1) gezeigt ist. Die Flußdichte des Kerns der Linearitätsspule wird vermindert, wodurch ermöglicht wird, daß die Linearitätsspule weniger sättigbar wird [das heißt, es wird eine Kurve von Strom i_y über Induktivität L mit einer relativ großen negativen Steigung erhalten].

Unter Bezugnahme auf die Fig. 7 (C1) und 7 (C2) ist die herkömmliche Linearitätsspule, die in Fig. 5 (C) gezeigt ist, mit einem Elektromagneten B′ verbunden, und zwar gemäß dem Linearitätskompensationsverfahren der vorliegenden Erfindung. Der Elektromagnet B′ umfaßt eine Leitungsspule, die auf einen mittleren Abschnitt eines U-förmigen Eisenkerns gewickelt ist. Der Kern des Elektromagneten B′ hat zwei Enden, die auf ein jeweiliges Ende des Kernes der herkömmlichen Linearitätsspule montiert sind. Wie bei der in den Fig. 7 (A1) und 7 (A2) gezeigten Magnetschaltung ist das Spulenelement der herkömmlichen Linearitätsspule mit dem Horizontalablenkungssystem einer CRT zu verbinden, während der Elektromagnet B′ verwendet wird, die Beziehung zwischen der Induktivität der Linearitätsspule und dem hierdurch fließenden Strom i_y zu verändern. Der Betrieb der in den Fig. 7 (C1) und 7 (C2) gezeigten Magnetschaltung ist im wesentlichen ähnlich jenem der in den Fig. 7 (A1) und 7 (A2) gezeigten Magnetschaltung und wird nicht in größerer Genauigkeit diskutiert. Die in den Fig. 7 (C1) und 7 (C2) gezeigte Magnetschaltung gestattet jedoch Einstellungen in der Beziehung zwischen der Induktivität der Linearitätsspule und dem Strom i_y durch einfaches Drehen des Permanentmagneten A′.

Eine Stromsteuerschaltung ist erforderlich, um die Größe und die Richtung des Stromflusses durch den Elektromagneten B′ zu steuern. Die Fig. 8-12 stellen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen eines Linearitätskompensationsgerätes 1a-1e mit variabler Magnetfeldstärke der vorliegenden Erfindung dar.

In Fig. 8 ist die erste bevorzugte Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes 1a gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, und zwar so, daß es in einem Mehrfachabtastmonitor installiert ist, welcher innerhalb des Abtastfrequenzbereiches von 30 kHz bis 60 kHz betrieben werden kann. Die nachstehenden Absätze werden erläutern, wie die erste bevorzugte Ausführungsform eine Linearitätskompensation schaffen kann, die sich gemäß der Größe der horizontalen Abtastfrequenzen ändert.

Die Stromsteuerschaltung des Linearitätskompensationsgerätes 1a ist mit einem Frequenz/Spannungswandler M1 des Mehrfachabtastmonitors verbunden. Der Wandler M1 erzeugt ein Spannungssignal für einen Horizontalrücklauftransformator bzw. Zeilenendtrafo F.B.T. des Mehrfachabtastmonitors, wobei das Spannungssignal der horizontalen Abtastfrequenz von dem externen Anzeigeadapter entspricht, der verwendet wird. Dies gestattet die Erzeugung einer festgelegten Bildbreite und einer stabilen Hochspannung. Ein Kondensator C5 wird auf ein stabiles Gleichstromspannungssignal aufgeladen, welches proportional der horizontalen Abtastbreite ist. Die Spannung über dem Kondensator C5 wird dem Wandler M1 über negative Rückführungswiderstände R1, R2 zugeführt. Jedesmal, wenn sich die horizontale Abtastfrequenz ändert, liefert der Wandler M1 ein Spannungssignal, welches der horizontalen Abtastfrequenz entspricht, um eine festgelegte Bildbreite und eine stabile Hochspannung aufrechtzuerhalten. (Eine detaillierte Beschreibung der internen Schaltung des Mehrfachabtastmonitors wird hier unterlassen.)

Die Stromsteuerschaltung des Linearitätskompensationsgerätes 1a enthält ein Paar von Widerständen R3, R4, die zusammen ein Spannungsteilernetzwerk bilden, welches mit dem Wandler M1 verbunden ist. Der Basisanschluß eines PNP-Transistors Q2 ist mit der Verbindung des Widerstandspaares R3, R4 verbunden. Der Wandler M1 hat einen Spannungsausgang, der von 60 Volt bis 120 Volt reicht. Die Widerstandswerte der Widerstände R3, R4 sind so ausgewählt, daß die Spannung an dem Basisanschluß des Transistors Q2 gleich 60×[R4/(R3+R4)]=12 Volt ist, wenn die horizontale Abtastfrequenz bei 30 kHz liegt, und gleich 120×[R4/(R3+R4)]=24 Volt ist, wenn die horizontale Abtastfrequenz bei 60 kHz liegt.

Die Leitungsspule des Elektromagneten B hat ein Anschlußende, welches mit einer 24-Volt-Spannungsquelle verbunden ist, und ein entgegengesetztes Anschlußende, welches mit dem Emitteranschluß des Transistors Q2 verbunden ist. Wenn die horizontale Abtastfrequenz bei 60 kHz ist, ist der Transistor Q2 in einem ausgeschalteten Zustand und es fließt kein Strom durch die Leitungsspule des Elektromagneten B. Bei niedrigeren Werten der horizontalen Abtastfrequenz erhöht sich der durch den Elektromagneten B fließende Strom graduell und ist bei einem Maximalwert, wenn die Abtastfrequenz gleich 30 kHz ist. In diesem Zustand wirkt das durch die Elektromagneten B erzeugte Magnetfeld gegen jenes, das durch den Permanentmagneten A erzeugt wird.

Da der Spannungsausgang des Wandlers M1 auf einem Maximum (120 Volt) ist, wenn die horizontale Abtastfrequenz bei 60 kHz liegt, ist die Wirkung des internen Widerstands des horizontalen Ablenkungssystems 10 auf die Linearität des Monitors weniger schwerwiegend und es ist nur ein geringer Grad an Induktivitätsänderung für die Linearitätskompensation erforderlich, wodurch sich die Notwendigkeit zum Betreiben des Elektromagneten B erübrigt. Wenn die horizontale Abtastfrequenz bei 30 kHz liegt, ist der Spannungsausgang des Wandlers M1 auf einem Minimum (60 Volt) und die Wirkung des internen Widerstandes auf die Linearität des Monitors ist schwerwiegender. Der Elektromagnet B erzeugt einen Magnetfluß, welcher jenem entgegensteht, der durch den Permanentmagneten A erzeugt wird. Eine Kurve von Strom i_y über Induktivität L mit einer relativ großen negativen Steilheit wird somit erzeugt, um den schwerwiegenden Wirkungen des internen Widerstandes auf die Linearität der CRT entgegenzutreten bzw. diese auszuräumen.

In Fig. 9 ist die Stromsteuerschaltung der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes 1b gemäß der vorliegenden Erfindung so gezeigt, daß sie eine 6- Volt-Zener-Diode ZD enthält, die die Verbindung des Widerstandspaares R3, R4 mit dem Basisanschluß eines NPN-Transistors Q3 verbindet. Die Widerstandswerte des Widerstandspaares R3, R4 sind so gewählt, daß der Basisanschluß des Transistors Q3 ein 6- bis 12-Volt-Signal empfängt, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der horizontalen Abtastfrequenz. Wenn die Spannung über dem Widerstand R4 6 Volt beträgt (d. h. die Abtastfrequenz liegt bei 30 kHz), ist der durch die Leitungsspule des Elektromagneten B fließende Strom gleich Null. Bei höheren Abtastfrequenzen als 30 kHz steigt der durch die Leitungsspule des Elektromagneten B fließende Strom an und erreicht einen Maximalwert von etwa (6 Volt-0,6 Volt)/R5, wenn die Abtastfrequenz gleich 60 kHz ist. Der durch den Elektromagneten B erzeugte Magnetfluß geht in die gleiche Richtung wie jener, der durch den Permanentmagneten A erzeugt wird. Die sich ergebende Kurve von Strom i_y über Induktivität L ist äquivalent der untersten in Fig. 7 (B) gezeigten Kurve.

Die dritte bevorzugte Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes 1c gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 10 gezeigt. Die Leitungsspule des Elektromagneten B liegt in Serie mit einem Potentiometer VR1 und mit dem Kollektoranschluß des NPN-Transistors Q3. Die Werte eines Widerstandspaares R3, R4 und der Zener-Diode in Serie mit einem Potentiometer VR2 sind so gewählt, daß, wenn die dritte bevorzugte Ausführungsform in dem unteren Abtastfrequenzbereich (30 kHz bis 45 kHz) arbeitet, die Vorspannung am Basisanschluß des Transistors Q3 nicht ausreicht, den Transistor Q3 in einen leitenden Zustand zu versetzen bzw. zu triggern. Das Potentiometer VR1 wird so eingestellt, daß es ein anfängliches Einstellen des Stromes gestattet, der durch die Leitungsspule des Elektromagneten B fließt. Wenn die dritte bevorzugte Ausführungsform in dem höheren Abtastfrequenzbereich (45 kHz bis 60 kHz) arbeitet, ist die Spannung am Basisanschluß eines Transistors Q3 höher als jene an dessen Emitteranschluß, wodurch der Transistor Q3 in den leitenden Zustand versetzt wird. Das Potentiometer VR2 kann so eingestellt werden, daß es ein weiteres Einstellen des Stromes gestattet, der durch die Leitungsspule des Elektromagneten B fließt.

Die vierte und die fünfte bevorzugte Ausführungsform eines Linearitätskompensationsgerätes 1d, 1e der vorliegenden Erfindung sind in den Fig. 11 bzw. 12 gezeigt. Der Hauptunterschied zwischen der vierten und der fünften Ausführungsform und den vorstehenden Ausführungsformen liegt im Aufbau der Stromsteuerschaltung.

Es wurde somit gezeigt, daß eine große Vielzahl von Stromsteuerschaltungen verwendet werden kann, um die Ziele der vorliegenden Erfindung zu erreichen.

Es ist anzumerken, daß der Kern des Elektromagneten in unterschiedlichen Formen und Größen hergestellt werden kann. Durch Verändern des Stromes durch den Elektromagneten B, B′, um der horizontalen Abtastfrequenz zu entsprechen, können die magnetische Feldstärke und die Polarität des Elektromagneten B, B′ eingestellt werden, um ein Linearitätskompensationsgerät zu schaffen, welches eine bessere Kompensationswirkung über einen breiten Bereich von Abtastfrequenzen liefert.

Es ist weiterhin anzumerken, daß das Linearitätskompensationsgerät der vorliegenden Erfindung die Verwendung von Relais nicht erfordert und daher eine geringere Größe, geringere Herstellungskosten und einen einfachen und weniger komplizierten Aufbau hat.

Während die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den als am praktischsten und bevorzugtesten erachteten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist doch deutlich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen begrenzt ist, sondern verschiedene Anordnungen abdecken soll, die im Schutzbereich der breitesten Interpretation liegen, um alle Modifikationen und äquivalenten Anordnungen zu umfassen.

Claims

1. Linearitätskompensationsverfahren für einen verschiedene horizontale Abtastfrequenzen verarbeitenden Monitor mit einer Kathodenstrahlröhre vom Magnetablenkungstyp, wobei ein Spannungssignal vorliegt, welches der horizontalen Abtastfrequenz von einem externen Anzeigeadapter entspricht, und einem horizontalen Ablenkungssytem (10), das eine Ablenkspule und eine Linearitätsspule (C) aufweist, die in Serie mit der Ablenkspule verbunden ist, mit den Schritten:
Verbinden eines Elektromagneten (B, B′) mit der Linearitätsspule (C); und
Vorsehen einer Stromsteuerschaltungseinrichtung, die die Größe des durch eine Leitungsspule des Elektromagneten (B, B′) fließenden Stromes (i₁) so steuert, daß sie dem Spannungssignal von dem Monitor entspricht, wodurch die Magnetfeldstärke des Elektromagneten (B, B′) verändert wird, um automatisch die Beziehung zwischen der Induktivität (L) und dem durch die Linearitätsspule (C)fließenden Strom (i_y) gemäß der Höhe der horizontalen Abtastfrequenz von dem externen Anzeigeadapter zu verändern.

2. Linearitätskompensationsgerät (1a, 1b; 1c; 1d; 1e) für einen verschiedene horizontale Abtastfrequenzen verarbeitenden Monitor mit einer Kathodenstrahlröhre vom Magnetablenkungstyp, in dem ein Spannungssignal vorliegt, das einer horizontalen Abtastfrequenz von einem externen Anzeigeadapter entspricht, und einem horizontalen Ablenkungssystem (10) mit einer Ablenkspule, wobei das Linearitätskompensationsgerät aufweist:
eine Linearitätsspule (C), die seriell mit der Ablenkspule verbunden ist;
einen Elektromagneten (B; B′) mit einem Kern, montiert an der Linearitätsspule (C), und einer Leitungsspule, die auf den Kern gewickelt ist; und
eine Stromsteuerschaltungseinrichtung, die das Spannungssignal von dem Monitor empfängt und die Größe des durch die Leitungsspule des Elektromagneten (B; B′) fließenden Stromes (i₁) derart steuert, damit diese dem Spannungssignal von dem Monitor entspricht, wodurch die magnetische Feldstärke des Elektromagneten (B; B′) verändert wird, um automatisch die Beziehung zwischen der Induktivität (L) und dem durch die Linearitätsspule (C) fließenden Strom (i_y) gemäß der Größe der horizontalen Abtastfrequenz von dem externen Anzeigeadapter zu verändern.

3. Linearitätskompensationsgerät nach Anspruch 2, wobei
die Linearitätsspule (C) einen I-förmigen Ferrit-Kern und ein Spulenelement, gewickelt auf den Ferrit-Kern und seriell verbunden mit der Ablenkspule, aufweist, wobei an einem Ende des Ferrit-Kernes ein Permanentmagnet (A) montiert ist und wobei
der Kern des Elektromagneten (B) an dem anderen Ende des Ferrit-Kerns montiert ist.

4. Linearitätskompensationsgerät nach Anspruch 2, wobei:
die Linearitätsspule (C) einen I-förmigen Ferrit-Kern und ein Spulenelement, gewickelt auf den Ferrit-Kern und seriell verbunden mit der Ablenkspule, aufweist, wobei drehbar benachbart zu dem Ferrit-Kern ein Permanentmagnet (A) montiert ist und wobei
der Kern des Elektromagneten (B′) zumindest ein Ende hat, welches an einem jeweiligen Ende des Ferrit-Kernes montiert ist.