DE69311940T2

DE69311940T2 - Anzeigevorrichtung mit Bildröhre einschlisslich einer Kaltkathode

Info

Publication number: DE69311940T2
Application number: DE69311940T
Authority: DE
Inventors: Terence Doyle; Matheus Johannes Gerar Lammers
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2013-03-20
Also published as: EP0562683A3; EP0562683B1; DE69311940D1; US5347197A; EP0562683A2; JPH0667615A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildwiedergabeanordnung mit einer Bildröhre mit einer Kaltkathode, insbesondere einem PN-Emitter.
Bildwiedergaberöhren mit einem PN-Emitter sind beknnnt. Ein PN- Emitter, der ein Beispiel einer "Kaltkathode" ist, ist insbesondere eine spezielle Art einer in Lawinendurchbruch betriebenen Halbleiterdiode, wobei die entwichenen "heißen" Elektronen einen Emissionsstrom erzeugen. Die Verwendung einer solchen Schaltungsanordnung verringert die Antriebsspannung auf typisch zwischen 5 und 10 Volt, während "heiße Kathoden" 120 bis 150 V brauchen. Dieser Vorteil von PN- Emittern ermöglicht es, die Entwicklung eines Niederspannungstreibers (IC) für den PN-Emitter zu entwickeln. Wenn aber Bildwiedergaberöhren mit PN-Emittern auf dieselbe Art und Weise betrieben werden wie Wiedergaberöhren mit "heißen Kathoden", treten mehrere Probleme auf. Die Spannung-Strom-Kennlinie oder Antriebskennlinie von PN-Emittern ist sehr steil und ziemlich verschieden im Vergleich zu Kennlinien der heutigen Röhren. Eine heutige Treiberschaltung wäre deswegen unpraktisch, und zwar durch die extrem hohe Verstärkung in der Spannung-Strom- Kennlinie. Ein weiteres Problem bildet die Diodeneffizienz eines PN-Emitters, d.h. der Emissionsstrom des PN-Emitters geteilt durch den Strom durch die Diode. Typische Werte der Diodeneffizienz liegt zwischen 1% und 5%. Die Efiizienz schwankt nicht nur als Funktion der Zeit, sondern auch von Schaltungsanordnung zu Schaltungsanordnung. In manchen Fällen soll das erlaubt sein.
Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Bildwiedergabeanordnung mit einer geeigneten Treiberschaltung für eine Wiedergaberöhre mit einer Kaltkathode zu schaffen. Dazu schafft ein Aspekt der Erfindung eine Bildwiedergabeanordnung, wie diese in dem Hauptanspruch beschrieben ist.
In Kurzem schafft die Erfindung eine Bildwiedergabeanordnung mit einer Bildwiedergaberöhre mit einer Kaltkathode, deren Anschlüsse zwischen ersten Klemmen eines ersten und eines zweiten Zwischenverstärkers vorgesehen sind, auch als Stromspiegel bezeichnet. Der erste Stromzwischenverstärker ist mit einem Ausgang eines Verstärkers gekoppelt, dessen Rückkopllungseingang mit zweiten Klemmen des ersten und zweiten Zwischenverstärkers gekoppelt ist. Bei diesen Stromspiegeln kann die Differenz in dem Diodenstrom zwischen den beiden Klemmen der Kaltkathode, die im wesentlichen der Emissionsstrom der Kaltkathode ist, zu dem Treiberverstärker zurückgeführt werden. Diese strukur gewährleistet, daß der Emissionsstrom betrieben wird, während keine einzelne DC-Einstellung erforderlich ist und die Effizienz automatisch korrigiert wird. Eine IC mit dem Verstärker und den Stromspiegeln läßt sich in einem Niederspannungs-IC-Prozeß verwirklichen. Für DC- Korrekturen kann die Verstärkung des Verstärkers (Kontrastregelung) eingestellt werden. Frequenzausgleich kann dadurch erzielt werden, daß eine zusätzliche Versteilerungsschaltung verwendet wird. Gammakorrektur kann ebenfalls einzeln angewandt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform wird in Anspruch 2 erläutert. Bei dieser Ausführungsform hat die Verbindung an beiden Enden der Kaltkathode eine niedrige Impedanz und ist folglich wenig empfindlich für Streuimpedanzen an dem Kollektor des ersten Zwischenverstärkertransistors, der mit dem ersten Ende der Kaltkathode vorbunden ist. Eine alternative Ausführungsform ist in Anspruch 3 erläutert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform eines PN-Emittertreibers nach der Erfindung; und
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines PN-Emittertreibers nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist von einer Video-Quelle VS eine erste Klemme nach Erde Gnd verbunden und eine zweite Klemme ist über einen Eingangswiderstand Rin mit einem Signaleingang SI eines Niederspannungs-Differenzverstärkers AMP verbunden. Ein Ausgang des Verstärkers AMP ist mit den Emitterklemmen von PNP-Transistoren Tr1 und Tr2 verbunden, die einen ersten Stromzwischenverstärker CR1 bilden. Selbstverständlich können auch vergleichbare Feldeffekttransistoren verwendet werden. Die Basis-Elektrode und die Kollektor-Elektrode des Transistors Tr1 sind mit der Kathode eines PN-Emitters PNE verbunden, dessen Anode mit dem Kollektor und der Basis eines NPN-Transistors Tr3 verbunden ist. Der Transistor Tr3 ist der Eingangstransistor eines zweiten Stromzwischenverstärkers CR2, dessen Ausgangstransistor durch den NPN-Transistor Tr4 gebildet ist. Die Emitter-Elektroden der Transistoren Tr3 und Tr4 sind nach Erde Gnd verbunden. Die Kollektor-Elektroden der Transistoren Tr2 und Tr4 sind miteinander verbunden und sind mit einem Rückkopplungseingang F1 des Verstärkers AMP verbunden. Der Signaleingang SI und der Rückkopplungseingang FI sind mit einem nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers AMP verbunden. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers AMP ist mit einer Mittenverbindung eines Widerstandsteilers verbunden, der aus der Reihenschaltung aus zwei Widerständen R zwischen dem Ausgang des Verstärkers AMP und Erde Gnd besteht.
Die Schaltungsanordnung fünktioniert wie folgt. Die gesamtverstärkung wird durch den Eingangswiderstand Rin bestimmt. Wenn beispielsweise vorausgesetzt wird, daß ein Spitzenstrahlstrom von 4 mA erforderlich ist, dann ist Rin 175 Ohm. Die Ausgangsspannung Vdrive des Verstärkers AMP bestimmt effektiv die Spannung am PN-Emitter PNE, weil die Anode eine virtuelle Erdung von etwa 0,7 V ist, während der Spannungsabfall an Tr1 ebenfalls etwa 0,7 V beträgt. Die Ströme an den beiden Enden des PN-Emitters PNE gegenüber denen durch die Transistoren Tr1 und Tr3 sind an den Kollektor-Elektroden von Tr2 bzw. Tr4 gespiegelt. Der Differenzstrom ist im wesentlichen der Emissionsstrom. Für eine zunehmende Spannung am PN-Emitter PNE, was verursacht wird durch ein zunehmendes Video-Signal, nimmt der in Tr4 strömende Differenzstrom ebenfalls zu - also weg von dem positiven Knotenpunkt des Verstärkers AMP - wodurch eine negative Differenzstromrückkopplung entsteht. Der Widerstandsteiler mit den zwei Widerständen R legt auf effektive Weise das Kollektorpotential der Transistoren Tr2 und Tr4 auf 0,5 * Vdrive + 0,7 fest, wobei ein ausreichender dynamischer Bereich für die Anordnungen möglich wird. Wenn einer der Widerstände R variabel ist, oder wenn ein kleiner variabler Reihenwiderstand eingefügt wird, können etwaige Fehler in dem Stromzwischenverstärker CR1 (d.h. der Kollektorstrom in Tr1 und Tr2) erwartet werden. Der einzige Fehler liegt dann zwischen dem Stromzwischenverstärker CR1 und dem Stromzwischenverstärker Cr2.
Durch Verwendung dieses Stromspiegelkonzepts werden Streuströme, verursacht durch Streukapazitäten, automatisch ausgeglichen.
Die Video-Quelle VS liefert ein Ausgangssignal, das die Summe eines Video-Signals und einer Offset-Spannung ist. Diese Offset-Spannung dient für die Schwarzpegeleinstellung und zur Gestattung etwaiger Differenzen zwischen verschiedenen Emitterkennlinien. Die Offset-Spannung verbessert auch die Geschwindigkeit der Schaltungsanordnung dadurch, daß die Kapazitäten der Schaltungsanordnung immer in dem geladenen Zustand gehalten werden. Typischerweise wird die Offset- Spannung eine relativ kleine Spannung sein.
Fig. 2 zeigt einen alternativen Treiber für den PN-Emitter PNE. In dieser Schaltungsanordnung werden wieder Stromspiegel verwendet, aber statt einer Spannung von dem Differenzverstärker, wird dem ersten Stromzwischenverstärker CR1' ein Differenzstrom zugeführt. In Fig. 2 enthält der Differenzverstärker AMP zwei NPN-Transistoren Tr5 und Tr6, deren miteinander verbundene Emitter- Elektroden über eine Vorstromquelle BCS nach Erde Gnd verbunden sind. Ein dritter Stromzwischenverstärker CR3 enthält zwei PNP-Transistoren Tr7 und Tr8. Die Basis- Elektrode und die Kollektor-Elektrode des Eingangstransistors Tr7 sind mit der Kollektor-Elektrode des Transistors Tr5 verbunden. Die Kollektor-Elektrode des Ausgangstransistors Tr8 des dritten Stromzwischenverstärkers CR3 ist mit der Kollektor- Elektrodedes Transistors Tr6 verbunden, sowie mit der Kollektor-Elektrode und der Basis-Elektrode eines Eingangstransistors Tr9 des ersten Stromzwischenverstärkers CR1' verbunden. Ein erster Ausgangstransistor Tr1' des ersten Stromzwischenverstärkers CR1' ist mit der Kathode des PN-Emitters PNE verbunden. Die Emitter- Elektroden der Stromzwischenverstärkertransistoren Tr7, Tr8, Tr9, Tr1' und Tr2 sind mit einer Speisespannung Vs verbunden.
Die Basis-Elektroden der Differenzverstärkertransistoren Tr5 und Tr6 sind mit Mittenklemmen betreffender Widerstandsteiler verbunden. Jeder Teiler hat zwei gleiche Widerstände R. Der Widerstandsteiler an der Basis-Elektrode des Transistors Tr5 liegt zwischen der Speisespannung Vs und Erde Gnd. Von der Video- Quelle VS ist eine Klemme nach Erde Gnd verbunden und eine andere Klemme ist über einen der Widerstände R mit dem Signaleingang S1 des Differenzverstärkers AMP, d.h. mit der Basis-Elektrode des Transistors Tr6, verbunden.
Es dürfte einleuchten, daß andere Ausführungsformen durchaus möglich sind. Der wichtigste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung von Differenzstrom- (d.h. Emissionsstrom-) Rückkopplung unter Verwendung von Stromzwischenverstärkern.

Claims

1. Bildwiedergabeanordnung mit einer Bildwiedergaberöhre mit einer kaltkathode, wobei diese Bildwiedergabeanordnung die nachfolgenden Elemente aufweist:

Verstärkungsmittel mit einem Signaleingang und einem Rückkopplungseingang;

erste Stromzwischenverstärkermittel, von denen eine Hauptklemme mit den genannten Verstärkungsmitteln gekoppelt ist, und mit einer ersten Klemme und einer zweiten Klemme,

zweite Stromzwischenverstärkermittel mit einem Eingang und einem Ausgang,

wobei von der genannten Kaltkathode ein erstes Ende mit der genannten ersten Klemme der genannten ersten Stromzwischenverstärkermittel gekoppelt ist, und ein zweites Ende mit dem genannten Eingang der genannten zweiten Stromzwischenverstärkerrnittel gekoppelt ist; und

Rückkopplungsmittel, deren erstes Ende mit der genannten zweiten Klemme der genannten ersten Stromzwischenverstärkermittel und mit dem genannten Ausgang der genannten zweiten Stromzwischenverstärkerrnittel gekoppelt ist, und wobei ein zweites Ende mit dem genannten Rückkopplungseingang der genannten Verstärkermittel gekoppelt ist.

2. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 1, wobei von den genannten Verstärkermitteln ein Spannungsausgang mit der Hauptklemme der genannten ersten Stromzwischenverstärkermittel gekoppelt ist, während die genannte erste Klemme der genannten ersten Stromzwischenverstärkermittel eine Eingangsklemme ist, und daß die genannte zweite Kleme des genannten ersten Stromzwischenverstärkers eine Ausgangsklemme ist.

3. Bildwiedergabeanordnung nach Anspruch 1, wobei von den genannten Verstärkermitteln ein Stromausgang mit der Hauptklemme der genannten Stromzwischenverstärkermittel gekoppelt ist, wobei die genannte erste und zeite Klemme der genannten ersten Stromzwischenverstärkermittel Ausgangsklemmen sind.