Schaltungsanordnung und Verfahren zur Generierung des Ansteuersignales des Ablenktransistors einer Kathodenstrahlröhre
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Generierung des Ansteuersignais (HDRV = horizontal drive) für den Ablenktransistor, der den Schwingkreis der horizontalen Ablenkung einer Kathodenstrahlröhre (CRT = cathode ray tube) treibt. Als Eingangssignale für die Schaltungsanordnung werden das horizontale Synchronisationssignal (HSYNC = horizontal synchronization) und der Horizontal-Rücklauf (HFB = horizontal flyback) verwendet. Der Horizontal-Rücklauf ist dabei proportional zur Schwingkreisspannung. Schaltungsanordnungen dieser Art können analog oder digital implementiert werden.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung, die zwei Phasenregelkreise (PLL = phase-lock-loop) verwendet. Der erste dieser Phasenregelkreise generiert dabei eine interne, störungsarme Referenz. Der zweite dieser Phasenregelkreise regelt die Phasenlage der Schleife "interne Referenz- Ansteuersignal (HDRV) - Ablenktransistor - Schwingkreis und Horizontal-Rücklauf (HFB)". Dieser zweite Regelkreis folgt im Gegensatz zum ersten Regelkreis der dynamischen, horizontalen Modulation, die z.B. durch die Parallelogrammeinstellung am Monitor sichtbar wird. Der zweite Regelkreis hat eine sehr viel kleinere Zeitkonstante Tι00p2- Non der beschriebenen Schaltungsanordnung für die Generierung des Ansteuersignales eines Ablenktransistors und von anderen Realisierungen her ist es bekannt, daß idealerweise erstens die horizontale Position (hpos = horizontal position) und zweitens die horizontale Modulation (hmod = horizontal modulation) je einen Einstellbereich von bis zu ± 15% haben sollten. Eine weitere, dritte Anforderung ist, daß die horizontale Auslastungszeit des Ablenktransistors bis zu 60% betragen sollte und dessen Speicherzeit bis zu 30%. Zum Beispiel entsprechen bei 140 kHz Ablenkfrequenz etwa 2 msec Speicherzeit 30% der Periode. Bei den bekannten Systemen können nicht alle drei Anforderungen erfüllt werden. Der Gesamtzusammenhang des Systems führt dazu, daß eine Verbesserung des Wertes der einen Anforderung zu einer Verschlechterung eines der anderen Werte führt.
Die herkömmliche Schaltungsanordnung für die Generierung des Ansteuersignales für den Ablenktransistor hat sich bewährt, jedoch können die großen, geforderten Einstellbereiche für die horizontale Position und die horizontale Modulation bei Ablenktransistoren, die eine große Auslastungszeit und Speicherzeit haben, nicht erreicht werden ohne die Rückkopplung des zweiten Phasenregelkreises um eine Periode zu vergrößern. Diese Verzögerung der Reaktionszeit würde zu einer Verschlechterung des Regelverhaltens des zweiten Phasenregelkreises führen und ist in der Regel nicht akzeptabel.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, die geforderten, großen Einstellbereiche für die horizontale Position und für die horizontale Modulation selbst für einen Ablenktransistor mit großen Auslastungszeit und großer Speicherzeit ohne Vergrößerung der Verzögerung der Rückkopplung des zweiten Regelkreises erreicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen den
Ausgang des ersten Phasenregelkreises und den Eingang des zweiten Phasenregelkreises ein erster Verzögerungsblock geschaltet ist. Das Eingangssignal des Verzögerungsblockes ist die horizontale Referenz, das Ausgangssignal eine verzögerte, zweite horizontale Referenz, welche wiederum ein Eingangssignal des zweiten Phasenregelkreises ist. Der konstante Anteil des ersten Phasenregelkreises und der konstante Anteil des ersten
Verzögerungsblockes zusammen betragen mehr als 100%. Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ergibt sich eine Veränderung in der Phasenmessung des zweiten Phasenregelkreises: es wird nun die Phase des Horizontal-Rucklaufs gegen die verzögerte, zweite horizontale Referenz gemessen, anstatt, wie bei der herkömmlichen Schaltungsanordnung, gegen die einfache horizontale Referenz.
Prinzip und Vorteil der Erfindung ist, daß die verzögerte, zweite horizontale Referenz für alle horizontalen Positionen (hpos) und horizontalen Modulationen (hmod) zusammen, d.h. für den Bereich von hpos+hmod von -30% bis +30%, zwischen dem Auftreten des Horizontal-Rucklaufs (HFB) und dem Start des Ansteuersignais (HDRV) für den Ablenktransistor liegt. Dies bedeutet, daß die Phasenmessung nach dem Ablauf des Horizontal-Rucklaufs sofort in die Generierung des nächsten Ansteuerungssignales (HDRV) einfließen kann und somit eine minimale Verzögerung des Regelkreises (minimal loop- latency) erreicht wird. Damit ist es möglich, die Phasenmessung stets in dem bei einer geforderten Speicherzeit von 60% und einer Auslastungszeit von 30% verbleibenden Fenster
von 10% durchzuführen. Die Phasenmessung begrenzt somit nicht den Einstellbereich der horizontalen Modulation (hmod).
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß die Phasenlage der Signale stets so ist, daß die Phasendektoren in den beiden Phasenregelkreisen zunächst den Zeitpunkt des Auftretens des horizontalen Synchronisationssignales (HSYNC) und des Horizontal-Rucklaufs (HFB) messen, danach den Zeitpunkt des Auftretens der ersten horizontalen Referenz und der zweiten horizontalen Referenz messen und anschließend die Differenz daraus bilden. Die Phasendetektoren vereinfachen sich dadurch insbesondere bei digitalen Implementierungen.
Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Figs. näher erläutert, wobei:
Fig. 1 in den Teilfiguren a) und b) ein Blockschaltbild 1 der erfϊndungsgemäßen Schaltungsanordnung mit unterschiedlichen Steuerungswerten zeigt, Fig. 2 den Signalverlauf des horizontalen Synchronisationssignales über der
Zeit darstellt,
Fig. 3 den Signalverlauf der horizontalen Referenz über der Zeit darstellt, Fig. 4 den Signalverlauf der zweiten horizontalen Referenz über der Zeit darstellt,
Fig. 5 den Signalverlauf des Ansteuersignales über der Zeit darstellt und Fig. 6 den Signalverlauf des Horizontal-Rucklaufs über der Zeit darstellt. Die Signalverläufe in Fig. 2 bis Fig. 6 stellen den eingeschwungenen Zustand dar.
Das in Fig. la) dargestellte Blockdiagramm 1 eines Zwei-PLL-Systems besteht aus einem ersten Phasenregelkreis PLLl, einem ersten Verzögerungsblock DBl, einem zweiten Phasenregelkreis PLL2, einem zweiten Verzögerungsblock DB2 und einem RS-Flipflop FF. Ein Ausgang des ersten Phasenregelkreises PLLl ist mit einem Eingang des ersten Verzögerungsblockes DBl verbunden. Ein Ausgang des ersten Verzögerungsblockes DBl ist mit einem Eingang 2 des zweiten Phasenregelkreises PLL2 verbunden. Ein Ausgang des zweiten Phasenregelkreises PLL2 wird verzweigt und auf einen Eingang S eines RS- Flipflops FF gegeben sowie auf einen Eingang eines zweiten Verzögerungsblockes DB2. Ein Ausgang des zweiten Verzögerungsblockes DB2 ist mit einem Eingang R des RS-Flipflops
FF verbunden. Das im folgenden beschriebene Zwei-PLL-System wird insbesondere für die horizontale Ablenkung einer Kathodenstrahlröhre verwendet. Schnittstellensignale zu dem übrigen System sind die horizontale Synchronisation HSYNC, das Ansteuersignal HDRV für den Ablenktransistor und der Horizontal-Rücklauf HFB. Das Ansteuersignal HDRV, das durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung generiert wird, schaltet den Ablenktransistor ein und aus. Der Horizontal-Rücklauf HFB stellt die Position des elektronischen Strahls auf dem Bildschirm dar. Steuerungswerte für das dargestellte System sind:
- für den ersten Phasenregelkreis PLLl: als Zielphase ZP1 die horizontale Position hpos plus einen konstanten
Anteil konstl, der in dem ersten Phasenregelkreis erzeugt wird und in diesem Ausführungsbeispiel 30% beträgt, und die quasi statische horizontale Position, die vom Gesamtsystem vorgegeben ist und hpos = ± 15% ist, so daß ZP1 = 15% bis 45% ist, für den Verzö gerungsblock DBl: als Zielphase ZP2 die dynamische horizontale Modulation hmod plus einen konstanten Anteil konst2, der in dem ersten Verzögerungsblock erzeugt wird und in diesem Ausfuhrungsbeispiel 80% beträgt, und die horizontale Modulation hmod, die vom Gesamtsystem vorgegeben ist hmod = ± 15% ist, so daß ZP2 = 65% bis 95% ist,
- für den zweiten Phasenregelkreis PLL2: als Zielphase ZP3 ein konstanter Anteil konst3, der in dem zweiten Phasenregelkreis erzeugt wird und in diesem Ausführungsbeispiel 10%o beträgt, so daß auch ZP3 = 10% ist, - für den zweiten Verzögerungsblock DB2: als Zielphase ZP4 die quasi statische horizontale Auslastungszeit hduty, die von dem Gesamtsystem vorgegeben wird, so daß ZP4 = hduty = 40% bis 60%.
Das in Fig. lb) dargestellte Blockdiagramm 1 besteht aus den gleichen Elementen wie das Fig. la) dargestellte. Der Unterschied besteht in den Steuerungswerten für den Verzögerungsblock DBl und den zweiten Phasenregelkreis PLL2. Steuerungswerte für diese beiden sind in diesem Ausfuhrungsbeispiel:
- für den Verzögerungsblock DB 1 :
als Zielphase ZP2 die erste dynamische horizontale Modulation hmodl plus einen konstanten Anteil konst2, der in dem ersten Verzögerungsblock erzeugt wird und in diesem Ausführungsbeispiel 80%) beträgt, und die erste horizontale Modulation hmodl, die vom Gesamtsystem vorgegeben ist hmodl = ± 14% ist, so daß ZP2 = 66% bis 94% ist, - für den zweiten Phasenregelkreis PLL2: als Zielphase ZP3 die zweite horizontale Modulation hmod2 plus einen konstanten Anteil konst3, der in dem zweiten Phasenregelkreis erzeugt wird und in diesem Ausführungsbeispiel 0% beträgt, und die zweite horizontale Modulation, die vom Gesamtsystem vorgegeben ist und hmod2 = ± 1% ist, so daß ZP3 = 9% bis 11%.
Bei dieser Ausführungsform nach Fig. lb) erfolgt die Einstellung der horizontalen Modulation hmod in zwei Teilen hmodl und hmod2, wobei hmod=hmodl+hmod2 ist. Es ist bevorzugt, daß dabei der größere Teil hmodl von z.B. +/- 14% im ersten Verzögerungsblock DBl und der kleinere Teil hmod2 von z.B. +/- 1% im zweiten Phasenregelkreis PLL2 verwirklicht wird. Durch die Aufteilung der horizontalen Modulation ergeben sich Werte, die besonders für eine digitale Implementierung geeignet sind. Fig. 2 stellt den Signalverlauf des horizontalen Synchronisationssignales
HSYNC dar. Mit der steigenden Flanke eines Rechtecksignales beginnt und endet hier eine Periodendauer, die mit 100% angegeben ist. Die Impulsdauer beträgt in der Regel weniger als 25% und als Referenzzeitpunkt wird in der Regel die steigende Flanke oder die Mitte des horizontalen Synchronisationssignals HSYNC genutzt. Fig. 3 stellt den Signalverlauf der internen, störungsarmen, horizontalen
Referenz HREF (= horizontal reference) dar. Der Einfluß der Zielphase ZP1 von 15% bis 45% auf das Ausgangssignal HREF des ersten Phasenregelkreises PLLl ist mit gepunkteter Linie dargestellt. Der mit durchgezogener Linie dargestellte Rechteckimpuls verdeutlicht für den Fall hpos = 0% den Einfluß des konstanten Anteils konstl = 30%>. Die Rechteckimpulse bei etwa 15% und etwa 45% verdeutlichen, daß die Grenzen des Eiiistellbereiches der horizontalen Position hpos, die den Anforderungen nach ± 15%o sollen, erreicht werden, und zwar sind sie um 30% verschoben, damit sie nur positiv sind.
Fig. 4 stellt den Signalverlauf der verzögerten zweiten horizontalen Referenz HREF2 dar. In dem dargestellten Beispiel beträgt der Anteil, gemessen vom Eingangssignal
HREF des Verzögerungsblockes DBl an, konst2 = 80%. Dies bedeutet, daß im Fall hpos = 0%> und hmod = 0% über eine Periodendauer von 100% hinweg gesehen, die steigende Flanke des Rechtecksignales der zweiten horizontalen Referenz HREF2 um 10% einer Periodendauer nach der steigenden Flanke des horizontalen Synchronisationssignales erscheint. Dies ergibt sich aus der Gleichung 1 :
30 % {HREF) + 80 % {HREF2) - 100 % {HSYNC) = 10 % {HFB) (1)
Der maximale Einfluß der Führungsgröße hpos = ± 15%> ist durch die in gestrichelter Linie dargestellten Rechteckimpulse rechts und links des mit durchgezogener Linie für hpos = 0% dargestellten Rechteckimplus verdeutlicht. Der maximale Einfluß der Führungsgröße hmod = ± 15% ist durch die in gestrichelter Linie dargestellten Rechteckimpulse rechts und links außen dargestellt. Die Anforderung an hmod können also zusätzlich zu den Anforderungen an hpos, beide Anforderungen lauten ± 15%, erfüllt werden.
Fig. 5 stellt den Signalverlauf des generierten Ansteuersignais HDRV für den Ablenktransistor dar. Mit durchgezogener Linie ist die maximale Impulsdauer von 60% dargestellt. Die mit gepunkteter Linie gezeichneten Segmente stellen das Ansteuersignal
HDRV bei einer maximalen Impulsdauer von 60% für die Fälle (hpos+h od) = -30%>, -15%, +15% und +30% dar.
Fig. 6 stellt den Signalverlauf des Horizontal-Rucklaufs HFB dar. In dem mit durchgezogener Linie dargestellten Beispiel ist der Horizontal-Rücklauf in Phase mit dem horizontalen Synchronisationssignal. Der Horizontal-Rücklauf HFB erscheint jeweils mit einer Verzögerung um die Speicherzeit nach dem Ausschalten des Ablenktransistors (fallende Flanke des HDRV). Demnach variiert die Phasenlage des horizontalen Rücklaufs HFB entsprechend der des Ansteuersignais HDRV.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zielphase ZP3 des zweiten Phasenregelkreises PLL2 konstant, z.B. 10%, und die horizontale Modulation hmod wird ausschließlich in der Zielphase ZP2 des Verzögerungsblockes DBl verwirklicht.
Bei einer Variante zum Betreiben der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt die Zielphase ZP2 für den ersten Verzögerungsblock DBl in einem Bereich, der von dem ersten Teil hmodl und einem konstanten Anteil konst2, so daß ZP2 = hmodl + 80% ist. Für hmodl wird bevorzugt ± 14% gewählt, somit ergibt sich für die Zielphase ZP 2 ein Bereich von 66% bis 94%. Außerdem liegt bei dieser Variante die Zielphase ZP3 für den zweiten Phasenregelkreis PLL2 in einem Bereich, der von dem zweiten Teil und einem konstanten Anteil konst3 gebildet wird, so daß ZP3 = hmod2 + 10% ist. Für hmod 2 wird bevorzugt ± 1% gewählt, somit ergibt sich für die Zielphase ZP3 ein
Bereich von 9% bis 11 . Diese Variante eignet sich besonders für eine digitale Implementierung.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung erzeugt ein zweites horizontales Referenzsignal HREF2, das zeitlich gesehen zwischen dem Rechtecksignal des horizontalen Rücklaufs und dem Rechtecksignal des Ansteuersignais für den Ablenktransistor liegt, und zwar für alle horizontalen Positionen hpos und horizontalen Modulationen hmod zusammen, dies bedeutet, für den Bereich von hpos+hmod = -30% bis hpos+hmod = +30%. Für große Speicherzeiten, zum Beispiel TSPEICHER = 30%, des Ablenktransistors und für große Auslastungszeiten, zum Beispiel hduty = 60%, verbleibt eine Zeit von 10% für die Phasenmessung und Rückkopplung des zweiten Phasenregelkreises PLL2.
Zusammengefaßt sind für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem Verzögerungsblock DBl für die Positionierung des zweiten horizontalen Referenzsignals HREF2 zwischen dem horizontalen Rücklauf HFB und dem generierten Ansteuersignal HDRV gegenüber dem Stand der Technik ein größerer Bereich für die horizontale Modulation, mehr Auslastungszeit und/oder mehr Speicherzeit akzeptabel, ohne die Verzögerung der Rückkopplung der Phasenregelkreise auf über eine Periodendauer zu verlängern.