DE69833102T2 - Verstärkeranordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Displaysignalverstärkeranordnung und auf ein Displaygerät mit einer solchen Verstärkeranordnung.
• US-A-5.473.282 (PHN 14.375) offenbart eine Audioverstärkeranordnung mit einer ersten Signalprozessorstufe zum Beeinflussen der Signalstärke eines empfangenen Audiosignals für mindestens einen Teil des Frequenzbereichs des empfangenen Audiosignals. Eine Ausgangsverstärkerstufe verstärkt das von der ersten Signalprozessorstufe beeinflusste Audiosignal. Die Audioverstärkeranordnung enthält außerdem einen Transformator mit einer Primärwicklung, die an eine Netzspannung angeschlossen werden kann, und einer Sekundärwicklung, die an einen AC/DC-Wandler angeschlossen ist, dessen Ausgänge an mindestens die Ausgangsverstärkerstufe angeschlossen sind, um die Ausgangsverstärkerstufe zu speisen. Eine Erkennungsschaltung erzeugt ein Erkennungssignal, das in Zusammenhang mit der Leistungsbelastung des Transformators steht. Als Antwort auf das Erkennungssignal erkennt eine Analyseschaltung, ob der Temperaturanstieg, der durch die Leistungslast im Transformator auftritt, eine bestimmte Norm überschritten hat. Die Analyseschaltung umfasst eine Steuerschaltung zur Reduzierung der Signalstärke des empfangenen Audiosignals für mindestens einen Teil des Frequenzbereichs für den Fall, wenn eine Überschreitung der genannten Norm festgestellt wird. Wenn die Signalstärke für eine Reduzierung der Leistungslast reduziert wird, reicht es aus, die Signalstärke der Signalanteile zu reduzieren, welche die niedrigen Töne in dem Audiosignal repräsentieren. Eigentlich ist die zum Wiedergeben dieser Töne notwendige Leistung groß im Vergleich zu der zur Wiedergabe der höheren Töne notwendigen Leistung. Aber es ist auch möglich, durch Reduzieren der Lautstärke die Signalstärke des Audiosignals über das ganze Audiospektrum zu reduzieren, anstatt die niederfrequenten Anteile zu reduzieren.
• Derartige Verstärkeranordnungen sind für Displaysignale nicht geeignet, weil die Sichtbarkeit der Displaysignale beeinträchtigt wird, wenn mindestens die niederfrequenten Anteile reduziert werden.
• Es ist, unter anderem, eine Aufgabe der Erfindung, eine Verstärkeranordnung zu schaffen, die für ein Displaysignal geeignet ist. Zu diesem Zweck schafft ein erster Aspekt der Erfindung eine Verstärkeranordnung wie sie in Anspruch 1 definiert ist. Ein zweiter Aspekt der Erfindung schafft ein Gerät mit einer solchen Verstärkeranordnung. Ein dritter Aspekt der Erfindung schafft Verfahren wie sie in Anspruch 3 und 4 definiert sind. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
• In einer Displaysignalverstärkeranordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung misst eine Strommessschaltung einen Versorgungsstrom eines Verstärkers, um ein Steuersignal für eine Bandbreitenreduktionsschaltung zu erhalten, die vor (einer Ausgangsstufe von) dem Verstärker angeordnet ist, wobei die Bandbreitenreduktionsschaltung adaptiv einen hochfrequenten Teil des Displaysignals in Abhängigkeit von dem Versorgungsstrom abschwächt. Als ein Ergebnis verringert sich die Verlustleistung in dem Verstärker. Folglich benötigt eine Verstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung weniger Kühlbleche oder überhaupt keine Kühlkörper.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Verlustleistung in einem großen Ausmaß durch hochfrequente Anteile in dem Displaysignal verursacht wird. Wenn die Verlustleistung zunimmt, nimmt ein an den Verstärker angelegter Versorgungsstrom zu. Eine Messung dieses Versorgungsstroms resultiert also in einer Messung der Verlustleistung. Wenn diese Messung des Versorgungsstroms anzeigt, dass die Verlustleistung zu groß wird, werden die hochfrequenten Anteile in dem Displaysignal durch die Bandbreitenreduzierungsschaltung reduziert und so die Ursache der Verlustleistung entfernt. Wie gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Hitze durch Reduzierung ihrer Ursache eliminiert, es wird möglich, die Anzahl der Kühlkörper zu reduzieren, sodass insgesamt eine 12 BEF billigere Schaltung erzielt wird, sogar obwohl mehr elektronische Komponenten benötigt werden. Diese Einsparungen sind ganz ansehnlich, wenn sie mit der Gesamtanzahl der TV-Geräte, die diese Schaltung enthalten, multipliziert werden. Ein zusätzlicher Umweltvorteil ist, dass sich der Gesamtleistungsverbrauch verringert. In einer praktischen Ausführungsform wurde der Versorgungsstrom von jedem der drei Farbverstärker durch die erfindungsgemäße Maßnahme auf etwas weniger als 7 mA begrenzt, während ohne diese Maßnahme der Strom so hoch wie etwa 9 mA geworden wäre. Die Sperrschichttemperatur wurde auf etwa 140°C begrenzt, während ohne die Maßnahme der Erfindung Temperaturen von etwa 170°C erreicht wurden. Dies zeigt, dass die Erfindung effektiv sowohl die Verlustleistung wie auch die Temperatur der Verstärkeranordnung reduziert. Als ein Bonus wird eine Art adaptiver Rauschreduzierung erreicht.
• Diese und andere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt werden anhand der hiernach beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Es zeigen:
• 1 ein Grundschaltbild eines Displaygerätes gemäß der vorliegenden Erfindung;
• 2 eine ausführlichere Implementierung einer bevorzugten Ausführungsform einer Verstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
• 3 eine alternative Ausführungsform einer Verstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• In dem Displaygerät von 1 wird ein Displaysignal an einen Eingang 9 einer Ausgangsverstärkeranordnung eines Displaygeräts angelegt. Das Displaysignal wird über eine Bandbreitenreduzierungsschaltung BRC an einen Eingang 3 eines Verstärkers A angelegt. Das verstärkte Displaysignal wird an einem Ausgang 5, der an eine Displayeinrichtung angeschlossen ist, geliefert. Ein Stromversorgungsanschluss 1 des Verstärkers ist über eine Strommessschaltung S an eine Versorgungsspannung V_dd angeschlossen. Ein Steuersignalausgang 7 der Strommessschaltung S liefert ein Steuersignal CTRL an einen Steuereingang der Bandbreitenreduzierungsschaltung BRC.
• In 2 wird eine 200 V Versorgungsspannung Vdd Über eine Spule L1 und einen Sicherheitswiderstand R1 an den Stromversorgungsanschluss 1 des Verstärkers A angelegt. 2 bezeichnen die Zahlen in den Widerständen den Widerstandswert in Ohm. Der Versorgungsstrom wird durch die Strommessschaltung S durch Messen der Spannung über den Widerstand R1 gemessen. Ein Glättungskondensator C1 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss 1 und Masse angeschlossen. In 2 sind die Kapazitätswerte der Kondensatoren neben den Kondensatoren bezeichnet.
• In der Strommessschaltung S ist der Stromversorgungsanschluss 1 über einen Widerstand R3 an die Basis eines pnp-Transistors T1 angeschlossen. Ein Kondensator C3 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss 1 und einem Emitter des Transistors T1 angeschlossen. Ein Widerstand R5 ist zwischen dem Emitter des Transistors T1 und dem Verbindungspunkt der Spule L1 und dem Widerstand R1 angeschlossen. Eine Parallelschal tung eines Kondensators C5 und eines Widerstands R7 ist zwischen dem Kollektor des Transistors T1 und Masse angeschlossen. Der Spannungsabfall über dem Widerstand R1, der durch den Versorgungsstrom verursacht wird, wird in soweit auf den Kondensator C5 kopiert, wie dieser Spannungsabfall die V_be des Transistors T1 übersteigt. Die Spannung über den Kondensator C5 wird durch einen Transistor T2 verstärkt und invertiert, dessen Basis über einen Basiswiderstand R9 an den Kondensator C5 angeschlossen ist, dessen Kollektor über einen Widerstand R11 an den Stromversorgungsanschluss 1 angeschlossen ist, und dessen Emitter über einen Widerstand R13 an Masse angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors T2 ist über eine Parallelverbindung eines Widerstands R15 und einer Serienverbindung einer Zenerdiode Z1 und einer Diode D1 an Masse angeschlossen. Die Zenerdiode Z1 verhindert, dass die Spannung an der Basis des Transistors T3 zu hoch wird, wenn eine Bandbreitenreduzierung noch nicht erforderlich ist, wenn der Versorgungsstrom des Verstärkers A noch nicht zu hoch ist. Der Kollektor des Transistors T2 ist an den Steuersignalausgang 7 der Strommessschaltung S angeschlossen.
• In der Bandbreitenreduzierungsschaltung BRC, ist eine Basis eines pnp-Transistors T3 über einen Widerstand R17 an den Steuersignalausgang 7 der Strommessschaltung S und über einen Kondensator C22 an Masse angeschlossen. Ein Kollektor des Transistors T3 ist an Masse angeschlossen. Ein Emitter des Transistors T3 ist über einen Widerstand R19 an eine 13 V Versorgungsspannung und über einen Kondensator C9 an den Eingangsanschluss 3 des Verstärkers A angeschlossen.
• Ein R-, G-, oder B-Displaysignal an dem Eingangsanschluss 9 wird an den Anschluss 3 über einen Widerstand R21 angelegt, der zusammen mit dem Kondensator C9 ein RC-Netzwerk bildet, das eine Bandbreitenreduzierung verursacht, wenn der Transistor T3 leitend wird, was passiert, wenn die Spannung an dem Kollektor des Transistors T2 niedrig genug wird (niedriger als 12,6 V), was passiert, wenn die Spannung über den Kondensator C5 hoch genug wird, was passiert, wenn der Versorgungsstrom durch den Widerstand R1 einen ausreichend hohen Spannungsabfall über den Widerstand R1 verursacht. Die durch den Kondensator C9 mit 680 pF und den Widerstand R21 mit 164 Ohm verursachte –3 dB-Frequenz beträgt etwa 1,4 MHz.
• Ein nicht invertierender Eingang des Verstärkers A ist über eine Spannungsquelle V1 an Masse angeschlossen. Ein invertierender Eingang des Verstärkers A ist über eine Parallelverbindung eines Widerstands R23 und einer Serienverbindung eines Widerstands R25 und eines Kondensators C11 an den Anschluss 3 angeschlossen. Ein Rückkop pelwiderstand R27 ist zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Verstärkers angeschlossen. Die Serienverbindung des Widerstands R25 und des Kondensators C11 dienen dazu, den durch den Kondensator C9 und den Widerstand R19 verursachten unerwünschten Pol zu kompensieren.
• In einem Farbdisplaygerät gibt es drei Bandbreitenreduzierungsschaltung BRC und drei Verstärker A, eine(n) für jede Farbe, während es eine geteilte Strommessschaltung S gibt.
• Es sei bemerkt, dass die oben erwähnten Ausführungsformen die Erfindung erläutern statt limitieren, und dass Fachleute fähig sein werden, viele alternative Ausführungsformen zu designen, ohne von dem Rahmen der anhängenden Ansprüche abzuweichen. In den Ansprüchen sollten jegliche in Klammern gesetzte Bezugszeichen nicht so ausgelegt werden, als würden sie die Ansprüche limitieren. Die Erfindung kann mit Hilfe von Hardware mit mehreren getrennten Elementen und mit Hilfe eines passend programmierten Computer implementiert werden. Anstelle bipolarer Transistoren können Feldeffekttransistoren verwendet werden. Der Verstärker kann mehrere Stufen haben, in dem in einer ersten Stufe ein Versorgungsstrom gemessen wird, um des Steuersignal CTRL zur Steuerung der Bandbreitenreduzierungsschaltung abzuleiten, die dann in dem Signalpfad zwischen der ersten Stufe und einer Ausgangsstufe des Verstärkers angeordnet ist; in diesem Fall ist der in den Ansprüchen aufgezählte Signaleingang 3 des Verstärkers ein Signaleingang der Ausgangsstufe des Verstärkers, sodass die Bandbreitenreduktion stattfindet, bevor das Displaysignal die Ausgangsstufe erreicht, welche die meisten Verlustleistungsprobleme verursacht.
• In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist ein verstärkungsbestimmendes Element des Verstärkers A adaptiv frequenzabhängig auf das Steuersignal von der Strommessschaltung S hin gemacht. Beispielsweise könnte das Rückkopplungsnetzwerk des Verstärkers A eine Serienverbindung eines Kondensators und eines Transistors parallel zu dem Rückkopplungswiderstand R27 enthalten, wobei der Kondensator adaptiv mithilfe des Transistors als Antwort auf das Steuersignal CTRL, das den Versorgungsstrom des Verstärkers A anzeigt. Auf diese Weise nimmt die Bandbreite des Verstärkers A graduell mit einem zunehmenden Versorgungsstrom ab. Diese Alternative beruht auf derselben Einsicht wie die vorigen Ausführungsformen, nämlich dass Verlustleistung stark von hohen Frequenzen verursacht wird, sodass Verlustleistung durch Abschwächen dieser hohen Frequenzen entweder in dem an den Verstärker angelegten Eingangssignal oder in der Verstärkungsstufe selbst reduziert werden kann.
• 3 zeigt die wesentlichen Teile einer Ausführungsform dieser Alternative. Das Displaysignal wird an einen invertierenden Eingang (–) des Verstärkers A angelegt. Ein nicht-invertierender Eingang (+) des Verstärkers A ist an Masse angeschlossen. Der Verstärker A hat ein Rückkopplungsnetzwerk zwischen dem Ausgang 5 und dem invertierenden Eingang (–). Das Rückkopplungsnetzwerk umfasst den Widerstand R27. Eine Serienverbindung eines Kondensators C13, eines Schalters Sw und eines Überblendreglers F ist parallel zu dem Widerstand R27 angeschlossen. Der Schalter Sw und der Überblendregler F werden beide durch das Steuersignal CTRL angesteuert, welches, wie vorher, von dem gemessenen Versorgungsstrom des Verstärkers A abhängig ist.

Claims (4)

1. Displaysignalverstärkeranordnung, die Folgendes umfasst: einen Verstärker (A) mit einem Stromversorgungsanschluss (1), einem Signaleingang (3) und einem Signalausgang (5); eine Stromabtastschaltung (S) mit einem Abtasteingang, der an genannten Stromversorgungsanschluss (1) des Verstärkers (A) gekoppelt ist, und einen Steuerausgang (7) zum Liefern eines Steuersignals (CTRL); und eine Bandbreitenreduzierungsschaltung (BRC) zum Abschwächen eines hochfrequenten Teils eines Displaysignals, das an den genannten Verstärker (A) angelegt wird, und/oder zum selektiven Verringern eines hochfrequenten Teils einer Übertragungsfunktion des genannten Verstärkers (A) als Antwort auf das genannte Steuersignal (CTRL):
2. Displaygerät zum Anzeigen eines Displaysignals, wobei das Gerät Folgendes umfasst: eine Displaysignalverstärkeranordnung (A, S, BRC) gemäß Anspruch 1; und eine Displayeinrichtung (D), die an den genannten Signalausgang des genannten Verstärkers gekoppelt ist.
3. Verfahren zum Verstärken eines Displaysignals, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Verstärken (A) des genannten Displaysignals mithilfe eines Verstärkers, an den ein Versorgungsstrom angelegt ist; Messen (S) des genannten Versorgungsstroms, um ein Steuersignal (CTRL) abzuleiten; und Reduzieren (BRC) einer Bandbreite des genannten Displaysignals, das an einen Signaleingang (3) des genannten Verstärkers (A) angelegt ist, wobei ein hochfrequenter Teil des genannten Displaysignals als Antwort auf das genannte Steuersignal (CTRL) abgeschwächt wird.
4. Verfahren zum Verstärken eines Displaysignals, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Verstärken (A) des genannten Displaysignals mithilfe eines Verstärkers, an den ein Versorgungsstrom angelegt ist; Messen (S) des genannten Versorgungsstroms, um ein Steuersignal (CTRL) abzuleiten; und und selektives Verringern (BRC) eines hochfrequenten Teils einer Übertragungsfunktion des genannten Verstärkers (A) als Antwort auf das genannte Steuersignal (CTRL).