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Diese
Erfindung betrifft im Allgemeinen die Korrektions-Wellenformerzeugung
in einer Bildanzeigevorrichtung, und genauer einen Wellenformgenerator,
der bei mehreren Anzeigevorrichtungsstandards betrieben werden kann.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Wellenformen,
die Mehrfrequenzkomponenten umfassen, weisen häufig eine Gleichstromkomponente
auf, die das Signal im Wesentlichen unipolar macht. Doch die Entfernung
der Gleichstromkomponente, zum Beispiel durch kapazitive Kopplung,
führt zum
Verlust der unipolaren Eigenschaft, wobei die sich ergebende Wellenform
in der Fläche
positiv und negativ gleich um einen durchschnittlichen Wellenformwert
angeordnet ist. Dieser Durchschnittswert hängt von der Form der Wellenform
ab, weshalb wechselstromgekoppelte Wellenformen mit sich unterscheidenden
Formen sich unterscheidende Durchschnittswerte in Bezug auf die
Wellenformspitzen erzeugen. Daher werden die Wechselstromspitzenpotentiale,
die durch das auf die Wechselstromkopplung folgende Schaltsystem
erhalten werden, verändert
und schwanken sie gemäß den sich
unterscheidenden Wellenformen. In einer beispielhaften Kathodenstrahlröhre ist
die Entfernung von der Mitte der Elektronenstrahlablenkung zur Mitte
des Anzeigebildschirms im Allgemeinen am kürzesten, wobei die Entfernung
bis zu Höchstwerten
in den Bildschirmecken ansteigt. Das Erzielen einer gleichmäßigen Strahlanlegung
oder eines fokussierten Elektronenstrahls über den gesamten Bildschirmbereich
erfordert somit, dass eine Gleichstromfokussierungsspannung mit
einer Signalwellenform kombiniert wird, die mehrere Frequenzen umfasst,
zum Beispiel parabelförmige
Horizontal- oder
Vertikalfrequenz-Wellenformen. Typischerweise wird diese parabelförmige Wellenform
mit niedrigen Spannungen in der Nähe des Systemerdpotentials
erzeugt und der Hochspannungs-Gleichstromfokussierungsspannung über eine
Wechselstromkopplung hinzugefügt.
Die Amplitude dieses parabelförmigen
Signals weist einen werksseitig bestimmten Wert auf, da die Entfernungen
zwischen allen Stellen des Bildschirms und der Mitte der Elektronenstrahlablenkung
bekannt und fest sind. Somit kann eine einzelne Fokussierungssteuerung,
die ein Gleichstrompotential einstellt, bereitgestellt sein, um
zu gestatten, dass nicht nur in der Bildschirmmitte, sondern an
allen Bildschirmstellen eine optimale Fokussierung erhalten wird.
Eine derartige gesamtoptimierte Einstellung nimmt einen genau bestimmten
werksseitig festgelegten Amplitudenwert für die im Allgemeinen parabelförmigen Signale
an. Obwohl die geometrische Beziehung zwischen dem Anzeigebildschirm
und dem Elektronenstrahl fest und daher nicht standardspezifisch
ist, kann eine Anzeigevorrichtung zu einem Betrieb bei mehreren
Anzeigestandards mit verschiedenen Abtastfrequenzen und sich unterscheidenden
Rücklauf- und
Austastungszeiten fähig
sein. Somit wird ein Generator für
parabelförmige
Wellenformen benötigt, der
auf den Anzeigestandard anspricht, der Abtastfrequenz folgt, zu
einer sich unterscheidenden Phaseneinstellung in Bezug auf einen
vertikalen Rücklaufimpuls
fähig ist,
und auf sich unterscheidende Austastungsdauern anspricht. Derartige
Verschiedenheiten der Wellenformformung und der Phaseneinstellung
verändern
als Folge die Wechselstromspitzen in Bezug auf die Gleichstromkomponente
der Wellenform. Wenn diese beispielhafte Wellenform letzten Endes
wechselstromgekoppelt ist, um der hohen Gleichstromspannung für die Gleichstromfokussierungssteuerung
hinzugefügt
zu werden, kann der Verlust der Gleichstromkomponente daher eine
Neueinstellung oder Optimierung der Gleichstromfokussierungssteuerungsspannung
erforderlich machen. Daher kann eine Anzeigevorrichtung, die bei
mehreren Abtast- und Anzeigestandards betrieben werden kann, für jeden
Anzeigestandard eine einzelne Fokussierungssteuerungseinstellung
benötigen.
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US-A-5,471,121
offenbart ein Verfahren zum Erzeugen von Anzeigevorrichtungskorrektions-Wellenformen
für eine
Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung,
umfassend die Schritte des Erzeugens eines von mehreren Verfolgungsabschnitten
zum Bilden des Verfolgungsteils einer Korrektions-Wellenform während der
Verfolgungsperiode; und des Hinzufügens eines Überabtastungsabschnitts während einer Überabtastungsperiode
zum erzeugten Verfolgungsabschnitt einer Korrektions-Wellenform,
so dass alle sich ergebenden Korrektions-Wellenformen einen vorbestimmten
Durchschnittswert aufweisen. EP-A-554 836 und
DE 19754905 offenbaren Generatoren
für parabelförmige Wellenformen,
die auf digitalen Daten beruhen, welche in Nur-Lese-Speichern gespeichert
sind, um Kathodenstrahlröhrenparameter
zu korrigieren, wenn ein Fernsehablenkungsstandard verändert wird.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung ist wie in Anspruch 1 und 6 aufgezeigt.
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Ein
Verfahren zum Erzeugen von Anzeigekorrektions-Wellenformen für eine Kathodenstrahlröhren-Anzeigevorrichtung
umfasst die Schritte des Auswählens
eines von mehreren Verfolgungsabschnitten zum Bilden eines Teils
einer Korrektions-Wellenform, wobei die Verfolgungsabschnitte unterschiedliche
Durchschnittswerte aufweisen, und des Vervollständigens einer jeden der Korrektions-Wellenformen
durch Kombinieren jedes ausgewählten
Verfolgungsabschnitts mit einem jeweiligen Rücklaufabschnitt, damit alle
vervollständigten
Korrektions-Wellenformen einen vorbestimmten Durchschnittswert aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
einen beispielhaften Generator für
parabelförmige
Wellenformen, der gekoppelt ist, um in einer Kathodenstrahlröhre eine
dynamische Fokussierung bereitzustellen.
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2A veranschaulicht
eine erste erfinderische parabelförmige Wellenform.
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2B veranschaulicht
eine Wechselstromkopplung der Wellenform von 2A mit
einem erfinderischen Koeffizienten V4.
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2C veranschaulicht
eine Wechselstromkopplung der Wellenform von 2A mit
einem erfinderischen Koeffizienten V4'.
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3 veranschaulicht
eine zweite erfinderische parabelförmige Wellenform.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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In 1 ist
ein beispielhafter digitaler Generator für parabelförmige Wellenformen veranschaulicht,
der gekoppelt ist, um, zum Beispiel, eine dynamische Fokussierung,
oder Elektronenstrahlanlegungskorrektur in einer Kathodenstrahlröhre bereitzustellen.
Der digitale Generator für
parabelförmige Wellenformen
ist im Bereich 100 dargestellt, der einen Teil einer erfinderischen
integrierten Schaltung, zum Beispiel Typ STV2050 von ST Microelectronics, bilden
kann. Der digitale Wellenformgenerator 100 ist mit dem
Bereich 200 gekoppelt, der einen Differenzverstärker und
ein Tiefpassfilter aufweist, und der mit einem dynamischen Fokussierungssignalgenerator 250 und
einer Kathodenstrahlröhre
CRT gekoppelt ist. Der digitale Wellenformgenerator 100 weist
eine digitale Steuerung CTRL 105 auf, die alle Funktionen im
Generator 100 über
einen Datenbus 115 steuert und über einen Datenbus 70 eine
Steuerkommunikation mit einem externen Mikroprozessor 75 bereitstellt.
Ein RAM 110 ist über
einen fest zugeordneten Datenbus 85 mit einem externen
EEPROM-Speicher (PROM) 80)
verbunden, von dem er beim Einschalten Betriebsdaten erhält. Der
RAM 110 speichert Betriebsdatenwerte für eine beispielhafte Anzeigevorrichtung,
aber im Besonderen Daten, die für
die Erzeugung der Form einer parabelförmigen Wellenform durch einen
Generator 120 spezifisch sind. Der Datenbus 115 liefert
parabelspezifische Daten vom RAM 110 zum Parabelgenerator 120,
Koeffizientendaten zu einem Generator 130, und Kompensationsdaten
zu einem Generator 140. Der Parabelgenerator 120 erzeugt
gemäß bestimmten
Amplitudenwerten oder Koeffizienten eine durch Sechs-Bit-Digitalwerte dargestellte
parabelförmige
Wellenform Dpar, die zu bestimmten Zeiten während der Verfolgung oder der
aktiven Bildzeit auftritt. Der Kompensationsgenerator 140 bildet
einen Sechs-Bit-Digitalwert Dcomp, der als ein Eingangssignal mit
einem Wahlschalter 150 gekoppelt ist. Die Ausgangs-Dpar
vom Generator 120 ist als ein zweites Eingangssignal mit dem
Schalter 150 gekoppelt, der durch ein Vertikalratensignal
Vrt, das während
einer vertikalen Rücklaufperiode
auftritt, gesteuert wird. Somit koppelt der Schalter 150 die
digitale parabelförmige
Wellenform Dpar während
der aktiven Bild-, oder vertikalen Verfolgungszeit, mit einem Digital-Analog-Wandler 160, und
wählt während der
vertikalen Rücklaufperiode das
digitale Wort Dcomp für
die Digital-Analog-Umwandlung durch den Digital-Analog-Wandler 160.
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Der
Digital-Analog-Wandler 160 erzeugt ein Analogsignal als
ein Differenzausgangssignal, das mit einem Verstärker 170 gekoppelt
ist. Der Verstärker 170 ist
als ein Differenzeingangsverstärker
gestaltet, wobei Eingangswiderstände
R1 und R2 ähnliche
Werte aufweisen, um eine verbesserte Temperaturstabilität bereitzustellen.
Der Verstärkungsgrad des
Verstärkers 170 ist
zum Teil durch einen Widerstand R3 und einen Kondensator C1 bestimmt,
der eine frequenzabhängige
negative Rückkopplung
bereitstellt. Das Analogsignal vom Digital-Analog-Wandler 150 weist
eine parabelförmige
Form auf, die aus bis zu 64 diskreten Amplitudenpegeln besteht,
wobei jeder Pegel, oder Amplitudenwert, für eine Anzahl von Zeilenzeiträumen konstant
gehalten wird. Diesen diskreten Amplitudenwerten, die die vertikale
Parabel beschreiben, ist nur während
horizontaler Rücklaufzeiträume eine
Veränderung
erlaubt. Die Veränderungen
in den Werten oder Schritten des parabelförmigen Signals erzeugen Übergänge, die durch
eine Tiefpassfilterung, die vom Rückkopplungskondensator C1 des
Verstärkers 170 stammt, und
eine Tiefpassfilterung am Verstärkerausgang, die
durch einen seriell angeschlossenen Widerstand R4 und einen parallel
angeschlossenen Kondensator C2 bereitgestellt wird, beseitigt.
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Das
tiefpassgefilterte parabelförmige
Vertikalratensignal Vpar, das in 2A dargestellt
ist, ist über
einen Widerstand R5 mit einem Summierverstärker 180 von Bereich 250 gekoppelt.
Ein parabelförmiges
Horizontalratensignal Hpar, das von einem nicht gezeigten Generator
stammt, ist über
einen Widerstand R6 mit dem Summierverstärker 180 gekoppelt.
Wie wohlbekannt ist, bildet die negative Rückkopplung vom Verstärkerausgang über einen
Widerstand R7 eine niedrige, oder faktisch Erdungs-Eingangsimpedanz,
die das Summieren der eingegebenen parabelförmigen Signale in einem umgekehrten Verhältnis zum
Wert der Eingangswiderstände
R5 und R6 erleichtert. Zusätzlich
zum Summieren der parabelförmigen
Vertikal- und Horizontalratensignale stellt der Verstärker 180 auch
eine Spannungsverstärkung
bereit, so dass das summierte Ausgangssignal eine Amplitude im Bereich
von annähernd
600 Volt aufweist, die über
einen Kondensator C7 mit dem Kontaktarm eines Fokussierungspotentiometers Rf
gekoppelt ist. Somit bilden die summierten parabelförmigen Vertikal- und Horizontalratensignale
ein Fokussierungsmodulationssignal Fm, das der Gleichstromfokussierungsspannung
Vf, zum Beispiel 8,5 KVolt, die durch das Potentiometer Rf erzeugt wird,
hinzugefügt
wird und als Wellenform Vrm an die Fokussierungselektrode der Kathodenstrahlröhre CRT
angelegt wird.
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Der
Koeffizientengenerator 130 bildet parabelamplitudenbestimmende
Koeffizienten als drei digitale Worte V1, V2 und V3, die die Amplitude
der Parabel festlegen, welche in bestimmten Zeitabständen durch
den Generator 120 erzeugt werden soll. Die Koeffizienten
sind voneinander unabhängig,
weisen aber innerhalb einer Feldperiode feste Positionen oder Zeilenzählungen
in Bezug zueinander auf. Zum Beispiel ist in 2A die
Zeit zwischen den Ordinaten V1 und V2 die gleiche wie jene zwischen
den Ordinaten V2 und V3. In 2A ist
eine Feldwiederholungsratenparabel veranschaulicht, wobei eine maximale
Amplitude durch 6 Bits definiert ist, was 64 mögliche Amplitudenwerte ergibt.
Die Parabelposition oder Phase innerhalb der Feldperiode ist ebenfalls einstellbar,
zum Beispiel durch Versetzen eines Anlasspunkts eines Zählers, der
die Zeit zwischen den Ordinaten V1, V2 und V3 bestimmt. Die vertikale
Positionseinstellung der Phaseneinstellung der parabelförmigen Wellenform
kann durch eine beispielhafte Fernsteuerung RC73, die durch einen
Infrarotempfänger
IRRX, 72, mit dem Mikroprozessor 75 kommuniziert, oder
durch eine werksseitige Einrichtung durch eine direkte Datenbusverbindung
mit dem Mikroprozessor 75 (nicht gezeigt) durchgeführt werden.
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Der
Generator 120 führt
Berechungen durch, die die Erzeugung einer Parabel verursachen,
welche durch die drei benutzerdefinierten Amplitudenwerte verläuft. Die
allgemeine Form der Gleichung für die
Erzeugung einer parabelförmigen
Wellenform ist Parabel = ax2 +
bx + c,wobei die Variablen a, b, c und Z wie folgt aus den
benutzerdefinierten Werten für
V1, V2 und V3 berechnet werden: a = 1/Z2·(2V3 – 4·V2 + *V1), b = 1/Z·(–V3 + 4·V2 – 3·V1), c = V1 Z = 12·(VGD +
1), wobei VGD, die vertikale Gitterentfernung, eine in Abtastzeilen
gemessene vertikale Bildabmessung darstellt, die Werte zwischen
11 und 63 aufweisen kann. Während
der Einrichtung werden die Parabelamplitudenkoeffizienten V1, V2
und V3 in Verbindung mit der Fokussierungssteuerung Rf eingestellt, um
eine optimale gesamte Kathodenstrahlröhrenfokussierung zu erzielen.
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Daten,
die den Koeffizienten V4 darstellen, werden durch den Kompensationsdatengenerator 140 aus
dem RAM 115 gelesen und in ein digitales Wort V4 geformt.
Der Datenschalter 150 stellt eine Auswahl zwischen den
Parabeldaten vom Generator 130 und den für einen
festen oder Gleichstromwert kennzeichnenden Kompensationsdaten vom
Generator 140 bereit. Der Schalter 150 wird durch
ein Vertikalratensignal Vrt gesteuert, um während der vertikalen Rücklaufperiode
die Gleichstromkompensationsdaten und für den aktiven Teil der Feldperiode
die Daten der parabelförmigen
Wellenform zu wählen. Der
Wert des Funktionskoeffizienten V4 wird unter Bezugnahme auf 2A, 2B und 2C erklärt werden.
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In 2A ist
das parabelförmige
Signal Vpar veranschaulicht, wobei der Koeffizient V4 zwei unterschiedliche
Werte, nämlich
V4 und V4' (gestrichelt dargestellt)
aufweist. 2B und 2C stellen
das Signal Vpar von 2A über den Summierverstärker 180 und
den Kondensator C3 gekoppelt, um die Form der Fokussierungswellenform
Vfm zu bilden, dar. Doch da die horizontale Komponente der Wellenform
Vfm annähernd
das Doppelte der vertikalen Komponente ausmacht, zeigen 2B und 2C im
Interesse der Klarheit der Zeichnung nur die parabelförmige Vertikalratenkomponente
des Signals Fm. Die Wechselstromkopplung des Signals Fm durch den
Kondensator C3 führt
zum Verlust der Wellenformgleichstromkomponente, was als Folge dazu führt, dass
das Signal Fm hinsichtlich der Wellenformpolaritäten symmetrisch um die Gleichstromfokussierungsspannung
Vf angeordnet ist. Somit kann die beispielhafte Fokussierungssteuerung
Rf wie beschrieben bei einer werksseitig bestimmten und voreingestellten
Amplitude des Signals Fm so eingestellt werden, dass in der Bildschirmmitte
durch den Spitzenspannungswert Vfc eine optimale Kathodenstrahlröhrenfokussierung
erzielt wird, wobei die Fokussierung an der Oberseite und an der
Unterseite des Bildschirms durch Scheitelpunktspannungen Vft bzw.
Vfb bestimmt wird. In Wirklichkeit kann die optimale Fokussierung
dann, wenn die Wellenform Vfm durch eine Koeffizientenwertbeeinflussung
passend geformt ist, über
die gesamten Anzeigeoberfläche der
Kathodenstrahlröhre
erzielt werden.
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Doch,
wie vorher beschrieben wurde, verursachen Veränderungen in der Form des vertikalen parabelförmigen Signals,
wie sie zum Beispiel in 2A durch
den mit der gestrichelten Linie gezeigten Koeffizienten V4' dargestellt sind,
dass der Mittelwert unterschiedlich ist. In 2B und 2C sind die
parabelförmigen
Wellenformen Vparab sowohl in der Form als auch in der Amplitude
identisch. Zum Beispiel ist, wenn die Wellenformamplitude in 2B durch
das Hinzufügen
der Werte Vft + Vfc in Bezug auf den Mittel- oder Durchschnittswert
gemessen wird, dieser Wert den entsprechenden Signalamplituden Vft' und Vfc' von 2C gleich.
Doch da die Mittelwerte der in 2B und 2C gezeigten
Wellenformen unterschiedlich sind, ist die optimierte Mittenbildschirmfokussierung
von 2B, die sich aus dem Hinzufügen der beispielhaften Spitzensignalamplitude
Vfc und dem Gleichstromwert Vf ergibt, als Folge der verminderten
Spitzenamplitude Vfc' in Bezug
auf den Mittelwert der Wellenform nicht länger das Optimum für die in 2C veranschaulichte Wellenform.
Tatsächlich
ist als Ergebnis der sich unterscheidenden Mittelwerte der gesamte
Bildschirm defokussiert, was eine Neueinstellung der Fokussierungssteuerung
Rf zur Wiederherstellung der gesamten optimalen Fokussierung erforderlich
macht.
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2B und 2C veranschaulichen,
dass der Koeffizient V4, der während
der vertikalen Rücklaufperiode
ausgewählt
wird und somit keine Wirkung zur Kathodenstrahlröhren-Elektronensteuerung ausübt, vorteilhaft
einen Ausgleich für
Veränderungen
im Mittelwert der Fokussierungsmodulationswellenformen bereitstellen
kann, die für
sich unterscheidende Anzeige- oder Ablenkungsstandards erzeugt werden.
Zum Beispiel können
sich unterscheidende Anzeigestandards unter Bezugnahme auf 2A betrachtet
werden, die eine Feldperiode angibt, welche eine vertikale Rücklauf-
oder eine vertikale Austastungsperiode Vrt und eine aktive Abtastperiode
2T umfasst. Im NTSC-Fernsehsignalformat
umfasst die Feldperiode 262,5 horizontale Zeilenperioden, wobei das
Intervall Vrt annähernd
20 Zeilenperioden darstellt, weshalb das Verhältnis des Rücklauf oder vertikalen Austastungsintervalls
zur Feldperiode annähernd
1 : 13 oder 8 beträgt.
Doch im ATSC 1080I-Hochauflösungs-Fernsehstandard oder
im ANSI/SMPTE-Standard 274 M umfasst ein Bild 1125 Zeilen mit 1080
aktiven Zeilenperioden. Somit gibt es 45 Zeilen nichtaktiven Bilds
pro Bild, die im Zeilensprungformat zwischen jedem Feld, das 562,5
horizontale Zeilenperioden umfasst, verteilt sein würden. Das
nichtaktive Bild- oder Austastungs- und vertikale Rücklaufintervall
Vrt stellt annähernd
22,5 Zeilenperioden dar. Daher ist das Verhältnis des Rücklauf- oder vertikalen Austastungsintervalls
zur Feldperiode annähernd
1 : 25 oder 4 %, was annähernd
die Hälfte jenes
des NTSC-Formats beträgt.
Dieser ratiometrische Unterschied in der Form oder des Zeittakts
der Wellenform kann durch eine vorteilhafte Verwendung des Koeffizienten
V4 verhindert werden, der sich unterscheidende voreingestellte standardspezifische Werte
aufweist, die gewählt
sind, um durch Ausgleichen von Unterschieden im Durchschnittswert
der Vertikalratenkorrektions-Wellenformen eine optimale Stahlanlegung
oder Fokussierung zu bewahren.
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3 stellt
die Form einer parabelförmigen Wellenform
dar, die zum Beispiel gemäß einem
Anzeigebild erzeugt wird, das eine vertikale Austastungsbreite aufweist,
die sich von jener des Signals, für das das parabelförmige Signal
von 1 erzeugt wurde, unterscheidet. Die in 3 dargestellte
Wellenform ist gemäß den Werten
der Ordinaten V12, V22 und
V32 geformt, wobei die Ordinate V12 um Vϕ in Bezug auf den Beginn
des vertikalen Rücklaufsignals Vrt
verzögert
oder phasenverschoben ist. Zusätzlich kann
die Form der Wellenform als eine Parabel darstellend betrachtet
werden, die über
eine Feldratenflanke oder ein Sägezahnsignal
gelegt ist, wie durch die gestrichelte Linie S dargestellt ist.
Vorteilhaft stellt ein Ausgleichsdatenwort V42 eine
einstellbare Signalkomponente bereit, die gestattet, dass sich unterscheidende
Formen von Wellenformen im Wesentlichen ähnliche Gleichstromkomponenten
aufweisen, wodurch der Betrieb bei mehreren Anzeigestandards ohne
Fokussierungsneueinstellung oder mehrere Fokussierungswerte erleichtert
wird.