FI103242B - Vaakalineaarisuuden säätö - Google Patents

Description

103242

VAAKALINEAARISUUDEN SÄÄTÖ - KONTROLL AV LINEÄRITETIHORI-SONTAL AVBÖJNING

Keksintö liittyy televisioissa ja monitoreissa käytettyjen kuvaputkien ohjaukseen, 5 tarkemmin sanottuna niiden vaakasuuntaisen pyyhkäisyn linearisointiin.

Kuvaputkissa etäisyys kuvaputken elektronitykistä kuvaruudun eri kohtiin vaihtelee elektronisuihkun poikkeutuskulman mukaan. Tämän vuoksi elektronisuihkun osoittama kohta kuvaruudulla ei liiku tasaisesti vaan on nopeampaa kuvaruudun reunoilla 10 ja hitaampaa keskikohdalla, jos elektronisuihkua poikkeutetaan kuvan 1 mukaisella tasaisesti muuttuvalla signaalilla, jolloin kuvaruudulla esitettävät kuviot vääristyvät. Kuvassa 1 varsinaisen pyyhkäisyn osa on ajankohtien tj ja to välinen aika. Vääristymää korjaamaan käytetään pysty- ja vaakalinearisointia, jolloin elektronisuihkua ohjaavan signaalin aaltomuoto muodostetaan siten, että elektronisuihkun kulma muut-15 tuu kuvaruudun reuna-alueilla hitaammin kuin keskiosassa, jolloin elektronisuihkun muodostama kuvapiste liikkuu tasaisesti. Tällaista aaltomuotoa esittää kuva 2.

Vaakapyyhkäisyvirta voidaan muodostaa esimerkiksi kuvassa 3 esitettävällä tunnetun tekniikan mukaisella perusrakenteella, mikä on esitetty mm. julkaisun Electronic De-20 sign 4.1.1973 julkaistussa numerossa. Tässä kytkennässä pyyhkäisyn toisella puoliskolla transistori johtaa ja C2 toimii energian lähteenä. Hetkellä to poikkeutusvirta poikkeutuskelan LI läpi saavuttaa negatiivisen huippuarvon, ja samalla transistori ohjataan johtamattomaan tilaan, jolloin pyyhkäisyn paluuosa alkaa. Kelaan L2 varastoitunut energia synnyttää sinimuotoisen jännitteen pyyhkäisykondensaattorin Cl yli.

' 25 Kun tämä jännite palaa takaisin nollaan hetkellä tj, diodi Dl alkaa johtaa ja pyyhkäi- syjakso alkaa alusta. Poikkeutuskela LI toimii taas energianlähteenä hetkeen t2 asti. Hetkellä t2 virran suunta vaihtuu, diodi menee estotilaan ja transistori alkaa johtaa. Energianlähteenä toimii nyt kondensaattori C2 seuraavan jakson hetkeen to asti.

30 Edellä kuvattu kytkentä muodostaa ideaalisessa tapauksessa kuvan 2 mukaisen aal-* ! tomuodon. Aaltomuodon erot verrattuna kuvan 1 aaltomuotoon muodostuvat pääasi assa kondensaattorin C2:n vaikutuksesta, jonka vuoksi kondensaattoria C2 kutsutaan S-korjauskondensaattoriksi. Todellisissa komponenteissa muodostuu kuitenkin häviöitä, jotka muuttavat käyrän epäsymmetriseksi. Epäsymmetrisyys voidaan poistaa 35 esimerkiksi tuomalla poikkeutuspiiriin ulkopuolinen korjausvirta esimerkiksi muuntajan välityksellä. Tällaisen ratkaisun haittapuolia ovat korjausvirran muodostamiseen ja poikkeutuspiiriin syöttämiseen vaadittavien piirien suhteellinen monimutkaisuus ja kalleus.

103242 2

Yleisesti käytössä oleva häviöiden kompensointimenetelmä on käyttää ns. lineari-sointikelaa poikkeutuskelan lisäksi, esimerkiksi sen kanssa Saijaan kytkettynä. Li-nearisointikelana käytetään kelaa, jonka induktanssi riippuu sen läpi kulkevasta virrasta. Tällainen kela voidaan muodostaa käyttämällä kelassa ferromagneettista sy-5 däntä ja lisäksi biasointimagneettia. Tällaisen linearisointikelan optimaalisen muotoinen virta-induktanssikuvaaja oikean pyyhkäisymuodon tuottamiseksi on esitetty kuvassa 4. Tällainen yksinkertaisen periaatteen mukainen ratkaisu toimii hyvin silloin, kun juovataajuus on vakio, kuten televisioissa. Linearisointipiirin muodostama aaltomuodon korjaus voidaan tällöin virittää käytettävää juovataajuutta vastaavaksi 10 biasointimagneettia siirtämällä, mikä efektiivisesti siirtää induktanssikuvaajaa virta-akselin suunnassa kuvassa 4.

Monitoreissa tilanne on monimutkaisempi, koska niissä voidaan käyttää useita eri juovataajuuksia, jolloin linearisointikelan induktanssia on voitava muuttaa juovataa-15 juuden mukaan. Tällainen ratkaisu voidaan toteuttaa kytkemällä FET-transistorilla linearisointikelan rinnalle toinen kela, jolloin FET-transistorin avulla ohjataan osa pyyhkäisyvirrasta linearisointikelan ohitse. Tällaisen ratkaisun epäkohtana on se, että lisäkeloja ja FET-transistoreita tarvitaan useita monitorissa käytettävien juova-taajuuksien määrästä riippuen. Yleensä kuitenkin käytetään kustannussyistä vain 20 yhtä lisäkelaa ja fettiä.

Nykyään yleisempi ratkaisu on käyttää kontrollikäämillä varustettua linearisointike-j laa, jolloin kontrollikäämiin tuodaan tasavirtaa kompensoimaan linearisointikelan : biasointimagneetin kenttää linearisointikelan päissä vaikuttavan induktanssin muut- .· 25 tamiseksi. Kontrollikäämin läpi kulkevaa virtaa ja siten linearisointikelan induktans sia voidaan muuttaa käytössä olevan juovataajuuden mukaan. Tällaisessa ratkaisussa epäkohtana on se, että virta-induktanssikuvaajan muoto ei säily, kuten kuvassa 5 esitetään, mistä aiheutuu epälineaarisuuksia monitorin kuvaan.

| 30 Linearisointipiirien virityksen on lisäksi oltava hyvin tarkka. Pelkästään uusien kom-; ponenttierien normaalien toleranssien rajoissa esiintyvä ominaisuuksien vaihtelu ; saattaa vaikuttaa viritykseen niin paljon, että tuotettua piiriä on valmistuksen jälkeen ; vielä erikseen viritettävä. Kiinteäkelaisissa laitteissa on jouduttu joko vähentämään kierroksia linearisointikelasta tai lisäämään linearisointikelan rinnalle ylimääräisiä 35 keloja.

Keksinnön tavoitteena on järjestää linearisointipiirin säätö niin, ettei linearisointikelan virta-induktanssikuvaajan muoto muutu eikä linearisointipiirin viritys siten itse 103242 3 aiheuta epälineaarisuutta vaakapoikkeutukseen. Lisäksi keksinnön tavoitteena on järjestää linearisointipiirin säätö yksinkertaisesti ja mahdollisimman vähiä komponentteja käyttäen.

5 Tavoitteet saavutetaan käyttämällä hyväksi kontrolli käämi in indusoitunutta sähkö-motorista voimaa. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä kontrollikäämiin ei tuoda sähkövirtaa, vaan käämiä kuormitetaan sopivalla impedanssilla.

Keksinnön mukaiselle järjestelmälle on tunnusomaista, että linearisointikelan 10 induktanssi on järjestetty muutettavaksi siten, että linearisointikelan virta-induktanssikuvaajan muoto ei muutu.

Keksintö kohdistuu myös menetelmään, jossa linearisointikelan efektiivistä induktanssia säädetään siten, että linearisointikelan virta-induktanssikuvaajan muoto 15 säilyy.

Seuraavassa selostetaan keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten esimerkkinä esitettyihin edullisiin suoritusmuotoihin ja oheisiin kuviin, joissa kuva 1 esittää linearisoimattoman vaakapyyhkäisyvirran kuvaajan, 20 kuva 2 esittää lineaariseen vaakapyyhkäisyyn tarvittavan vaakapyyhkäisyvirran kuvaajan, kuva 3 esittää tunnetun tekniikan mukaista vaakapyyhkäisyn muodostavan piirin periaatteellista rakennetta, kuva 4 esittää linearisointikelan optimaalista virta-induktanssikuvaajaa, 25 kuva 5 esittää tunnetun tekniikan mukaisella ratkaisulla syntyvää muutosta linearisointikelan virta-induktanssikuvaajaan, kuva 6 esittää keksinnön mukaista periaatteellista linearisointiratkaisua, kuva 7 esittää keksinnön mukaisen ratkaisulla syntyvää muutosta linearisointikelan virta-induktanssikuvaajaan, 30 kuva 8 esittää keksinnön mukaista esimerkkikytkentää, jonka avulla kuormaim-pedanssia voidaan muuttaa portaittain ja kuva 9 esittää keksinnön mukaista esimerkkikytkentää, jonka avulla kuormaim-pedanssia voidaan säätää portaattomasti.

35 Kuvissa käytetään toisiaan vastaavista osista samoja viitenumerolta ja -merkintöjä.

Keksinnön toiminta voidaan selittää seuraavaila tavalla. Linearisointikelan muuttuva virta aiheuttaa ferriittisydämeen muuttuvan magneettivuon. Kontrollikäämiä loikkaa- 103242 4 va muuttuva vuo indusoi käämiin tietyn sähkömotorisen voiman. Kun kontrollikää-miin kytketään kuormaksi impedanssi, siinä alkaa kulkea virta. Tämän virran aiheuttama vuo vaikuttaa feniittisydämessä linearisointikelan aiheuttamaa vuota vastaan. Tästä johtuen linearisointikelan synnyttämä päävuo pyrkii pienenemään, mutta kos-5 ka tällä hetkellä linearisointikelassa vaikuttava jännite on (hetkellisesti tarkasteltuna) oleellisesti vakio, ei vuon pieneneminen ole mahdollista, koska itseinduktion aiheuttama vastasähkömotorinen voima asettuu aina niin suureksi, että se kumoaa kelaa syöttävän jännitteen. Tämän seurauksena linearisointikelassa vaikuttava jännite syöttää kelaan lisävirran. Koska magneettipiiri on valmistettu ferromagneettisesta 10 aineesta, aiheuttaa tämä sen, että piirin induktanssi ei ole vakio, vaan on riippuvainen virrasta.

Kuva 6 esittää keksinnön mukaista ratkaisua sovellettuna kuvan 3 peruskytkentään. Tässä vaakapoikkeutuskelan LI kanssa sarjaan on kytketty linearisointikela L3, 15 jonka induktanssia säädetään kontrollikäämin L4 ja impedanssin Z avulla.

Kuvassa 7 esitetään keksinnön mukaisen ratkaisun vaikutus linearisointikelan virta-induktanssikuvaajaan. Kuvassa on esimerkki erään keksinnön mukaisen koejärjestelyn mittaustuloksista. Kuten kuvasta havaitaan, linearisointikelan efektiivistä induk-, 20 tanssia voidaan pienentää kuormittamalla kontrollikäämiä. Ylempi kuvaaja esittää linearisointikelan induktanssin riippuvuutta kelan läpi kulkevasta virrasta, kun kontrollikäämin kuormituksena on noin 11 kO, eli kun kuormitusvirta on suhteellisen pieni. Alempi kuvaaja esittää linearisointikelan virta-induktanssikuvaajaa, kun kontrollikäämin navat on oikosuljettu, eli kun kuormitusvirta on suhteellisen suuri. Tästä ! : 25 voidaan havaita, että tämän esimerkin koejärjestelyssä saavutettava induktanssin muutos oli noin 25 %.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa kuormana olevaa impedanssia voidaan säätää juovataajuuden mukaan. Impedanssi voidaan järjestää muutettavaksi 30 kiintein askelin, jolloin valittavissa oleva joukko impedanssiarvoja vastaa järjestel-’; mässä käytettäviä juovataajuuksia. Alan ammattimiehelle on ilmeistä, että nämä im- pedanssiarvot voivat olla kiinteitä, tai ne voidaan järjestää säädettäviksi tuotannon loppukoestusvaiheessa. Vastaavasti on myös ilmeistä, että impedanssin arvojen valinta voidaan toteuttaa monella erilaisella tunnetulla mekaanisella tai elektronisella 35 kytkinjärjestelyllä. Esimerkki eräästä elektronisesta kytkinjärjestelystä esitetään kuvassa 8, jonka mukaisessa järjestelmässä ohjaussignaalien BO ja B1 avulla voidaan impedanssiksi muodostaa kolmen kiinteän impedanssin summa Z1 + Z2 + Z3, kahden kiinteän impedanssin summa Z1 + Z2 tai pelkästään impedanssi Z1.

103242 5

Impedanssi voidaan järjestää myös oleellisesti jatkuvasäätöiseksi. Tämä on mahdollista toteuttaa esimerkiksi kuvan 9 mukaisella periaatekytkennällä, jossa kuormaim-pedanssi on impedanssien Z2 ja Zs sekä transistorin Tl (resistiivisen) impedanssin summa. Impedanssi Zs on tässä suojaimpedanssi, jonka tarkoitus on rajoittaa tran-5 sistorin Tl kautta kulkevaa virtaa transistorin vioittumisen ehkäisemiseksi.

Jatkuvasäätöisellä impedanssilla voidaan toteuttaa myös edellä mainittu joukko diskreettejä impedanssiarvoja, jolloin jäqestelmän mikroprosessorin muistissa on taulukko eri juovataajuuksia vastaavista impedanssiarvoista, jonka taulukon perusteella 10 mikroprosessori antaa tarvittavan säätöjännitteen D/A-muuntimen kautta.

Jatkuvasäätöisen impedanssin avulla voidaan toteuttaa myös automaattinen, takaisinkytketty vaakalineaarisuuden säätö. Tällaisessa keksinnön mukaisessa ratkaisussa takaisinkytkentäsignaali ohjaa esimerkiksi kuvan 9 mukaista piiriä. Eräässä mahdol-15 lisessa takaisinkytketyn säädön toteutusmuodossa järjestelmä käsittää pyyhkäisyvir-ran aaltomuodon mittauselimen, vertailuelimen mitatun aaltomuodon ja kuvaputken tunnetun ideaalisen pyyhkäisyaaltomuodon vertaamiseksi ja aaltomuotojen eroon verrannollisen korjaussignaalin tuottamiseksi, sekä ohjauselimen impedanssin ohjaamiseksi mainitun korjaussignaalin perusteella. Tällainen ratkaisu voidaan toteuttaa 20 esimerkiksi pyyhkäisyvirtaa mittaavan A/D-muuntimen, mikroprosessorin ja impedanssin muodostavaa säätökytkentää ohjaavan D/A-muuntimen avulla, jolloin mitatun aaltomuodon vertailu tunnettuun ideaaliseen aaltomuotoon ja korjaussignaalin muodostaminen tapahtuu ohjelmallisesti mikroprosessorissa.

25 Kuvat 8 ja 9 ovat esimerkkejä erilaisista kytkennöistä, joilla keksinnön mukainen järjestelmä voidaan toteuttaa. Alan ammattimiehelle on ilmeistä, millaisilla kompo-nenttiarvoilla esitetyt kytkennät voivat toimia, minkä vuoksi komponenttiarvoja ei kuvissa ole tarkemmin määritelty. Alan ammattimiehelle on myös ilmeistä, että esitetyistä kytkennöistä voidaan tehdä monenlaisia keksinnön mukaisia muunnelmia.

30 • ; Eräs keksinnön tuoma etu on se, että virta/induktanssikuvaajan muoto säilyy, kun li- nearisointikelan induktanssia muutetaan keksinnön mukaisella järjestelmällä. Lisäksi , keksintö on hyvin yksinkertaisesti ja taloudellisesti toteutettavissa. Keksinnön mu kainen ratkaisu myöskin poistaa lisäkelojen tarpeen linearisointikelan induktanssin 35 muuttamiseksi.

Claims (11)

1. Jäijestelmä kuvaputken vaakapoikkeutuksen epälineaarisuuden korjaamiseksi, joka järjestelmä käsittää vaakapoikkeutuskelan (LI), linearisointikelan (L3) ja lineari-sointikelaan liittyvän kontrollikäämin (L4) linearisointikelan efektiivisen induktans- 5 sin muuttamiseksi ja kuvaputken vaakapoikkeutuspiirin linearisoimiseksi eri juova-taajuuksilla, tunnettu siitä, että linearisointikelan induktanssi on järjestetty muutettavaksi siten, että linearisointikelan virta-induktanssikuvaajan muoto ei muutu.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että linearisointikelan 10 kontrollikäämin kuormana on impedanssi (Z) linearisointikelan efektiivisen induktanssin säätämiseksi.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu impedanssi on järjestetty muutettavaksi. 15

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu impe-danssi on järjestetty valittavaksi joukosta vakioarvoja.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainitut vakioar-20 vot vastaavat kuvaputkella käytettäviä eri juovataajuuksia.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainitun impedanssin vakioarvot on jäljestetty säädettäväksi laitteiston koestusvaiheessa. i 25

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittu impe danssi on järjestetty olennaisesti jatkuvasti muutettavaksi.

6 103242

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että mainittuun impedanssiin on toiminnallisesti kytketty automaattinen impedanssin ohjauselin. 30 .

; 9. Menetelmä kuvaputken vaakapoikkeutuksen epälineaarisuuksien korjaamiseksi, jossa menetelmässä epälineaarisuutta korjataan linearisointikelalla (L3) sekä siihen liittyvällä kontrollikäämillä (L4), tunnettu siitä, että linearisointikelan efektiivistä , induktanssia säädetään siten, että linearisointikelan virta-induktanssikuvaajan muoto 35 säilyy. 103242

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että linearisointi-kelan efektiivistä induktanssia säädetään kuormittamalla kontrollikäämiä sopivalla impedanssilla (Z).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun im-5 pedanssin säätäminen käsittää vaiheet, joissa - mitataan poikkeutusvirran aaltomuoto, - verrataan mitattua aaltomuotoa ideaaliseen aaltomuotoon, - muodostetaan aaltomuotojen eroon verrannollinen ohjaussignaali ja - säädetään impedanssia ohjaussignaalin perusteella.

10 Patentkrav