FR2561846A1 - Amplificateur de sortie video ne saturant pas - Google Patents

Abstract

L invention concerne un système de traitement de signaux vidéo comprenant une source de signaux vidéo, et un dispositif de visualisation de l'image répondant aux signaux vidéo appliqués à son électrode de réglage de l'intensité. Selon l'invention, le système comprend un amplificateur d'attaque en contre-réaction 20, 22 ayant une entrée et une sortie de signaux pour appliquer des signaux d'attaque vidéo à l'électrode 16a de réglage de l'intensité, l amplificateur ayant un réseau contre-réaction 25 avec une impédance couplée entre la sortie de signaux et l'entrée de signaux; un circuit d'entrée 30, 31, 32, 40 couplé à la source pour appliquer des signaux vidéo à l'entrée de l'amplificateur; et un limiteur de signaux 40 incorporé dans le circuit d'entrée et couplé à l'impédance pour limiter la grandeur de signaux d'entrée au-delà d'un niveau donné pour empêcher la saturation de l'amplificateur. L'invention s'applique notamment à la télévision.

Description

La présente invention concerne un amplificateur de sortie vidéo pour

appliquer des signaux d'attaque vidéo à un dispositif de visualisation de l'image tel qu'un tube-image dans un téléviseur couleur. En particulier, l'invention concerne un agencement pour empêcher un amplificateur de sortie vidéo de saturer en

réponse à de grands signaux vidéo.

Plusieurs amplificateurs de sortie vidéo sont utilisés pour appliquer des signaux vidéo amplifiés à un niveau haut à des électrodes de réglage de l'intensité (comme les cathodes) d'un tube-image dans un téléviseur couleur. Les transistors de sortie des amplificateurs d'attaque sont sujets à une conduction à un état saturé en réponse à des signaux vidéo de grande amplitude représentatifsde l'information d'images couleur très saturée, de l'information d'images blanches de crête et de l'accentuation de l'image aux bords des zones

blanches de l'image.

Un amplificateur de sortie saturé peut produire un maculage gênant de l'image blanche ou colorée suivant une zone de l'image visualisée produite par un signal d'attaque vidéo de grande amplitude. Par exemple, si une zone d'image blanche est visualisée et que la polarisation du transistor vidéo de sortie du rouge est telle que le transistor de sortie du rouge sature, un maculage de couleur rouge suivant la zone de l'image blanche pourra se produire par le fait que le transistor de sortie vidéo du rouge présentera un état de conduction saturée en même temps que le lent "temps de récupération du transistor de sortie du rouge du fait des effets de stockage de charge du transistor.

2 2561846

La saturation du transistor de sortie peut être empêchée en restreignant la gamme des amplitudes du signal d'attaque vidéo développé à la cathode du tube-image. Cela n'est pas souhaitable,cependant, car cela conduit à un contraste réduit de l'image pour

toutes les scènes visualisées.

La saturation du transistor de sortie peut également être empêchée en employant des agencements d'amplificateur vidéo de sortie tels que révélés dans le brevet US NI 3 732 356 au nom de Matzek et dans une demande de brevet US en cours n0 547 325 au nom de W. E. Harlan intitulée "Driver Amplifier for an Image Display Device" déposée le 31 Octobre 1983. Le brevet de Matzek décrit un agencement o un limiteur de signaux à diode est utilisé pour limiter en tension l'amplitude des signaux vidéo d'entrée qui pourraient autrement provoquer une saturation du transistor vidéo de sortie. Cependant, dans l'agencement de Matzek,;le seuil de limitation par diode est imprévisible, de manière non souhaitable, car il est fonction du paramètre de gain en courant direct (Bgta) du transistor de sortie, qui peut varier de manière significative d'un transistor à un- autre et avec la température. L'agencement de Harlan comprend un amplificateur de sortie vidéo avec un réseau de contre-réaction non linéaire comprenant un dispositif de commutation. Le dispositif

de commutation modifie l'impédance du réseau de contre-

réaction afin de réduire le gain du signal du transistor de sortie en présence de signaux vidéo de grande amplitude autrement capables de forcer l'amplificateur de sortie à saturer. Cependant, on a trouvé que les effets parasites introduits par le dispositif de commutation en contre-réaction pouvaient restreindre la largeur de

3 2 2561846

bande de fonctionnement de l'amplificateur de sortie d une quantité pouvant être inacceptable dans certaines applications de grande largeur de bande, à moins qu'une compensation ne soit prévue pour restaurer la ' largeur de bande de fonctionnement. En conséquence, on révèle ici un agencement économique pour empêcher la saturation d'un amplificateur vidéo de sortie d'une manière présentant un fonctionnement plus prévisible en comparaison à des agencements du type décrit par Matzek, sans présenter des effets de limitation de la largeur de bande du type présenté par l'agencement

de Harlan.

Selon les principes de la présente invention, un agencement d'amplificateur de sortie vidéo ne saturant pas comprend un circuit de limitation de signaux couplé entre une source de signaux vidéo et un signal sensible au courant à l'entrée d'un amplificateur de sortie vidéo qui produit une tension du signal de sortie en réponse à un courant de signal d'entrée. Le circuit de limitation limite la grandeur des courants du signal d'entrée pouvant autrement provoquer une saturation de l'amplificateur de

sortie vidéo.

Selon une caractéristique de l'invention, l'amplificateur de sortie vidéo comprend un amplificateur en réaction avec une entrée virtuelle de signaux à la masse et le circuit de limitation est couplé entre la source de signaux vidéo

et l'entrée virtuelle de signaux à la masse.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lequel:

4 2 561846

la figure unique montre une partie d'un téléviseur couleur comportant un agencement d'un amplificateur de sortie vidéo selon les principes de la présente invention. Des circuits 10 de traitement de signaux de télévision appliquent des composantes séparées de luminance (Y) et de chrominance (C) d'un signal composite

de télévision en couleur à un processeur 12 de luminance-

chrominance. Le processeur 12 comprend des circuits de réglage du gain, des circuits d'ajustement du niveau en courant continu, des démodulateurs couleur et des circuits de matrice pour produire des signaux à un bas niveau représentatifs de l'image en couleur r, g et b. Ses signaux sont amplifiés par des circuits dans des réseaux de traitement de signaux de sortie vidéo 14a, 14b et 14cIrespectivement,qui appliquent des signaux d'image couleur amplifiés à un niveau haut R, G et B aux électrodes respectives de réglage d'intensité

de cathode 16a, 16b et 16c d'un tube-image couleur 15.

Comme les processeurs de signaux de sortie 14a, 14b et 14c sont semblables dans ce mode de réalisation, la

description qui suit de la structure et du fonctionnement

du processeur 14a s'applique également aux processeurs

14b et 14c.

Le processeur 14a comprend un étage amplificateur

de sortie vidéo (tel qu'un étage d'attaque du tube-

image) qui comprend un transistor amplificateur d'entrée en émetteur commun, qui reçoit le signal vidéo r du processeur 12 par une borne T1 et un réseau de couplage de signaux d'entrée comme on le décrira. L'étage amplificateur comprend également un transistor amplificateur de sortie haute tension en base commune 22 qui, avec le transistor 20, forme un amplificateur de sortie vidéo en cascode. Le signal vidéo R à un niveau haut, approprié pour attaquer la cathode 16a du tube-image est développé à travers une résistance de charge 24 dans le circuit de collecteur du transistor 22. La contre réaction en courant direct de l'amplificateur 20, 22 est réalisée au moyen d'une résistance de contre-réaction 25 qui est couplée entre le collecteur de sortie du transistor 22 et l'entrée ou base du transistor 20 au noeud A.

Le noeud A représente une jonction d'addition de courant.

La base du transistor 20 est également couplée à une source de potentiel négatif de fonctionnement -V2 par

une résistance 28.

Le réseau de couplage de signaux d'entrée du transistor 20 comprend une résistance réglable 30

qui est couplée à une source de potentiel négatif.

de fonctionnement -V1 par des résistances de polarisation 31 et 32, et une diode normalement conductrice de limitation de courant 40. La résistance 30 peut être ajustée pour établir le gain du signal de l'amplificateur , 22. Une tension positive de polarisation d'une source 35 est couplée par une résistance 36 à la cathode de la diode 40. La source 35 peut produire soit une tension fixe ou variable de polarisation, selon les conditions de polarisation d'un système donné. Par exemple, la source 35 peut produire une tension variable de réglage en courant continu pour contrôler automatiquement la polarisation de l'amplificateur de sortie vidéo dans un

récepteur comprenant un système pour maintenir automatique-

ment une polarisation souhaitée du tube-image, comme cela

est décrit dans le brevet US n0 4.414.577.

Les courants de signaux d'entrée conduits de la borne T1 à la diode 40 modulent le courant autrement conduit par la diode 40. Cela force la tension de sortie de collecteur du transistor 22 à varier avec de telscourants d'entrée, jusqu'à ce que les courants des signaux d'entrée deviennent suffisamment importants pour rendre la diode non conductrice lorsqu'un-seuil donné de saturation limitant le courant est atteint. A ce moment, le courant d'entrée de base - du transistor 20 est limité, et le transistor 22 ne peut saturer. L'étage d'attaque 20, 22 agit essentiellement comme un amplificateur opérationnel o le courant de base du transistor est négligeable et la réponse de la tension de sortie en fonction du courant d'entrée de l'amplificateur 20, 22 est sensiblement insensible au paramètre de gain en courant direct (Bêta) du transistor 20. La tension de sortie de collecteur du transistor 22 varie par suite des changements du niveau du courant conduit par la résistance de contreréaction 25 suivant (c'est-à-dire équilibrant) les changements du niveau du courant conduit

par la diode 40. Une description plus détaillée du circuit

suit immédiatement ci-dessous.

Le noeud A à la base du transistor 20 représente un point virtuel à la masse, c'est-à-dire que le potentiel permanent à la base du transistor 20 correspond à un potentiel fixe, relativement faible, égal à la somme. du potentiel de la masse à l'émetteur du transistor 20 plus la tension de décalage à la jonction base-émetteur,

sensiblement constante, de +0,7 volt,du transistor 20.

L'émetteur du transistor 20 est connecté à la masse avec un décalage sensiblement nul, et la tension de polarisation à la base du transistor 20 et à l'anode de la diode 40 correspond à une tension relativement faible et prévisible d'environ +0,7 volt. L'amplificateur 20, 22 correspond à un amplificateur sensible au courant d'entrée pour produire des variations de la tension du signal de sortie au collecteur du transistor 22 en réponse aux variations de courant du signal d'entrée au noeud A. De ce point de vue, les tensions du signal d'entrée appliqué à la borne T1,

7 2561846

c'est-à-dire de l'émetteur ou sortie d'un transistor en émetteur suiveur dans le circuit de sortie du processeur 12, sont convertiesen courants au moyen du circuit de couplage de signaux d'entrée comprenant les résistance 30, 31 et 32. La diode de limitation 40 normalement conductrice est polarisée de façon à être rendue non conductrice en réponse à des courants d'entrée du signal vidéo d'une grandeur qui autrement forcerait le transistor de sortie vidéo 22 à présenter un état de conduction saturée. Tandis que le courant du signal conduit par la borne T1 et la résistance 30 à la cathode de la diode 40 augmente, le courant de polarisation en direct de la diode qui s'écoule de l'anode à la cathode de la diode 40 diminue jusqu'à ce que la diode soit polarisée en inverse en réponse à des courants importants du signal, et de plus amples augmentations

des courants du signal vidéo au noeud A sont limitées.

Le niveau de limitation du courant d'entrée est établi à un niveau juste en dessous de celui qui forcerait le transistor 22 à saturer. Le courant de contre réaction dans la résistance 25 et la tension de sortie du collecteur du transistor 22 diminuent tandis que la conduction de la diode de limitation 40 diminue, et la tension de sortie de collecteur du transistor de sortie 22 est limitée avant que le point de saturation ne soit atteint lorsque les courants du signal d'entrée

sont limités par l'action de la diode 40.

Lorsque la diode 40 est non conductrice en mode de limitation de courant, la tension (V o) à la sortie de l'amplificateur au collecteur du transistor 22 est fonction des valeurs des résistances 25, 28 et de la grandeur de la tension -V2 selon l'expression

8 2561846

R25 (V2)

R28 Ainsi, les valeurs des résistances 28 et 25 peuvent être déterminées pour obtenir un niveau minimum souhaité non saturé de la tension V de sortie en mode de courant limité. La tension de sortie V peut diminuer en dessous de ce niveau, par exemple en condition d'amplificateur saturé, uniquement si le courant du signal est forcé au point virtuel de masse au noeud A. La diode de limitation de courant empêche des courants excessifs d'entrée dans le noeud à la masse virtuelle, empêchant ainsi une condition d'attaque des signaux d'entrer du transistor 20 qui pourrait autrement forcer le transistor de sortie 22 à être conducteur excessivement à un état saturé. Le courant de polarisation de la diode 40 est produit au moyen du courant conduit vers la diode 40 par la résistance de contre-réaction et la résistance 32 fait baisser le courant conduit par la diode 40. La valeur de la résistance 32 est de préférence choisie de façon que la tension Vo0 à la sortie de l'amplificateur présente une valeur -positive maximum souhaitée lorsque les résistances 30 et 36

ne sont pas conductrices de courant.

R EV ENDI C A T I ON S

1. Système de traitement de signaux vidéo du type comprenant: une source de signaux vidéo; un dispositif de visualisation de l'image répondant aux signaux vidéo appliqués à son électrode de réglage de l'intensité; caractérisé par un amplificateur d'attaque en contre-réaction (20, 22) ayant une entrée de signaux et une sortie de signaux pour appliquer des signaux d'attaque vidéo à ladite électrode de réglage de l'intensité (16a) dudit dispositif de visualisation de l'image (15),

ledit amplificateur comprenant un réseau de contre-

réaction (25) avec une impédance couplée entre la sortie de signaux et l'entrée de signaux; un circuit d'entrée (30, 31, 32, 40) couplé à ladite source, pour appliquer des signaux vidéo à ladite entrée de l'amplificateur; et un limiteur de signaux (40) incorporé dans ledit circuit d'entrée et couplé à ladite impédance de contre réaction, pour limiter la grandeur des signaux d'entrée plus importants qu'un niveau donné

pour empêcher une saturation dudit amplificateur.

2. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'entrée de signaux (base de 20) correspond

à un point virtuel à la masse.

3. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que le limiteur comprend une diode normalement conductrice (40) couplée en série entre la source de signaux et l'entrée de signaux de l'amplificateur, ladite diode étant polarisée pour une conduction de courant direct de façon que les grandeurs croissantes des courants des signaux d'entrée de ladite source

rendent ladite diode non conductrice audit niveau donné.

4. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que la polarisation du limiteur est dérivée

du réseau de contre-réaction (25).

5. Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'amplificateur comprend: un transistor (20) ayant une électrode ou base d'entrée de signaux vidéo, une électrode de sortie ou collecteur couplée à un circuit de sortie comprenant une impédance de charge, et une électrode ou émetteur couplé à un potentiel de référence (MASSE), ladite électrode de base ou entrée correspondant à un point virtuel à la masse; et le réseau de contre réaction est: un réseau résistif de contre-réaction (25) couplé entre le circuit de sortie et le point virtuel à la

masse à ladite électrode de base.

6. Système selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'une source de potentiel de polarisation (-V2) est couplé par une résistance (28) au point virtuel

à la masse à l'électrode ou base.

7. Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'émetteur du transistor (20) est connecté au potentiel de référence de la masse avec un décalage sensiblement nul, ainsi le potentiel à ladite électrode ou base correspond sensiblement à la tension à la

jonction base-émetteur du transistor.

8. Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que le limiteur comprend un diode normalement conductrice (40) couplée en série entre la source de signaux vidéo et l'électrode ou base du transistor (20), ladite diode étant rendue non conductrice en réponse à des signaux d'entrée d'une grandeur dépassant

le niveau donné.

9. Système selon l'une quelconque des revendications

précédentes caractérisé en ce que le dispositif de

visualisation de l'image (15) correspond à un tube-

image ayant une électrode de réglage de l'intensité de cathode (16a). 10. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplificateur comprend un transistor ayant une électrode d'entrée pour recevoir des signaux vidéo à amplifier, une électrode de sortie couplée à une impédance de charge et une électrode commune couplée au potentiel de référence de la masse avec un décalage

sensiblement nul.