JPH04271506A - 電圧に比例する電流供給用チョッパ増幅器回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧に比例する電流供
給用チョッパ増幅器回路に関し、特にその操作に必要な
電流を用いてブラウン管の偏向コイルを提供するように
設計された回路に適用する。

【０００２】

【従来の技術】以後引用する回路は、ブラウン管のスク
リーン上にストローク偏向、即ちビームが任意の方向に
スクリーンを走行し得る走査を実行するために、主に偏
向コイルを供給する増幅器回路である。偏向コイルに電
流を供給すると、エネルギー損失という重大問題を引き
起こす。しかしながら本発明の回路は、任意の負荷に高
出力が供給されるべきいかなる分野にも適用され得る。

【０００３】偏向コイルは、誘導子と類似され得るので
、その端子に於ける電圧は、式Ｌ．ｄＩ／ｄｔ（式中、
Ｌはコイルのインダクタンスを表し、ｄＩ／ｄｔはコイ
ルを介して流れる電流Ｉの時間ｔに関する導関数を表す
）を有する。スクリーン上のビームのシフチングはＩに
ほぼ比例するので、式ｄＩ／ｄｔはスクリーン上の掃引
線の速度とすることができる。

【０００４】ストローク偏向に於いて、スクリーン上に
掃引されるべき像が充電される（即ち詳細が満たされる
）と、掃引速度は速くなければならないので、供給電圧
は比較的高くなければならない。

【０００５】さらに、必要とされる偏向エネルギーは、
１ミリジュールのオーダーである。これは、数アンペア
の偏向電流を意味する。

【０００６】このように、ランダムタイプの電磁偏向シ
ステムの作動に必要とされる電力は高いことが理解され
よう。さらに、デフレクタは反応性であるので、消費さ
れる殆ど総ての電力は、増幅器の最終段階では消散して
しまう。

【０００７】結果として、出力トランジスタに於いて数
十ワット（Ｗａｔｔｓ）が消散することは避けがたく、
このためコンパクトディスプレイに於いて重大問題を引
き起こしてしまう。

【０００８】この目的を達成する公知の方法は１つであ
り、それは線形増幅器及びチョッパ増幅器の同一のチョ
ッパ増幅器回路を相補的に組み合わせる方法である。入
力電圧に比例する出力電流の負荷に対する供給用のチョ
ッパ増幅器回路は、線形増幅器及びチョッパ増幅器を備
え、その出力は負荷と結合されている。線形増幅器は、
入力電圧と出力電流に比例する電圧との間の差の関数と
して電流を供給するように制御される電力増幅器であり
、その出力は供給する電流が出力電流の一部を構成する
ように負荷と結合されている。出力電流のもう一部は、
増幅器によって与えられる電流の関数として制御される
チョッパ増幅器によって与えられる。

【０００９】公知のチョッパ増幅器回路に於いては、チ
ョッパ増幅器の制御は十分に実施されず、その結果低周
波となり、高周波で作動し得るようにこれらの回路を作
成するのが困難である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、これらの欠点
を回避または、少なくとも減少させることを目的とする
。この目的は、増幅器回路の出力電流が所与の値よりも
高いときだけ、線形増幅器によって与えられる電流が絶
対値において減少する電流を、チョッパ増幅器を介して
供給することによって達成される。このように特にこの
試みは、反対方向の２つの電流のチョッパ増幅器から同
時供給するいかなる危険性をも避け且つ、これらの電流
の切換えを助長する。

【００１１】本発明により、入力電圧に比例する出力電
流の負荷に対する供給用チョッパ増幅器回路であって、
線形増幅器及び負荷と結合された出力を有するチョッパ
増幅器を備え、線形増幅器は、入力電圧と出力電流に比
例する電圧との間の差の関数として電流を供給するため
に制御された電力増幅器であって、且つ負荷に結合した
出力を有し、該線形増幅器によって与えられる電流は出
力電流の一部を構成し、出力電流のもう一部分はチョッ
パ増幅器により与えられ、このチョッパ増幅器は線形増
幅器によって与えられた電流の関数として制御されてお
り、チョッパ増幅器の制御が次のような回路、即ち線形
増幅器によって与えられる電流を絶対値で減少させるよ
うに、絶対値での出力電力を増加させる電流のチョッパ
増幅器による供給の出力電流が絶対値で所与値よりも大
きいときのみ、活性化用の測定装置及び制御装置を含む
回路によって達成されることを特徴とする該回路が提供
される。

【００１２】

【実施例】本発明は、以下の記載からより明確にされ、
他の特徴も明らかになるだろう。

【００１３】図１は、ストローク偏向に使用されるブラ
ウン管用の入力電圧Ｖｅの関数として、偏向コイルＬ内
に電流Ｉを提供するために、本発明者らによって考案さ
れた増幅器回路の線図を示している。

【００１４】図１の回路は、２つの入力と２つの出力と
を備える増幅器Ａと、各々２つの電圧＋Ｖと−Ｖが与え
られている２点間に直列接続されているスイッチＳ１、
Ｓ２とによって図式的に表されるチョッパ増幅器を備え
ている。実際にはトランジスタであるスイッチＳ１とＳ
２の開閉は、増幅器Ａの出力シグナルによって活性化さ
れる。増幅器Ａの２つの入力は各々、断続シグナルＶｒ
と線形差動増幅器ＡＬの出力シグナルを受ける。その「
＋」入力では、増幅器ＡＬは入力電圧Ｖｅを受ける。 断続シグナルは、チョッピングを制御する一定値の鋸歯
型の電圧シグナルである。

【００１５】チョッパ増幅器の出力、即ちスイッチＳ１
とＳ２の共通点は、平滑コイルＬｉによって偏向コイル
Ｌの第１の端子に接続され、その第２の端子はレジスタ
Ｒによって接地されており、且つ差動増幅器ＡＬの「−
」入力に接続されている。

【００１６】増幅器ＡＬは、入力電圧ＶｅとレジスタＲ
の端子の電圧との間の差をとる。チョッパ増幅器は、偏
向コイルＬに与えられた電流Ｉの値を変化させることに
よってこの抵抗を０にする傾向がある。

【００１７】図１の回路の主な欠点は、シグナルＶｒを
断続する必要があること、即ち、その周波数が入力シグ
ナルの２倍でなければならないことである。入力シグナ
ルの周波数スペクトルは、通常１ストローク偏向毎に１
ＭＨｚ以上であるので、実際には少なくとも４ＭＨｚで
チョッピングする必要がある。このような周波数に於い
ては、切換えによる損失は線形増幅器に於ける伝導によ
る損失と匹敵する。さらに、切換えノイズは除去し難く
、画像を汚染してしまう。

【００１８】図１の回路は、少なくとも現在市販されて
いる切換えトランジスタに関しては、このように利用で
きないことが理解される。

【００１９】偏向コイルの誘導特性は、それを介して流
れる電流の速い変動を妨げるので、スクリーン上の掃引
速度は必然的に制限され、従って電流スペクトルの殆ど
の部分が低周波数である。これは、以下に説明される回
路で、チョッパ増幅器により低周波数及び高電流構成部
分を扱うために都合がよく、切換え損失を許容可能にす
るために、その操作周波数は伝送されるべきスペクトル
の上部周波数よりも高くない。対称的に、増幅器内に制
限されている偏向コイル内の電流の高周波数の構成部分
は、速いが比較的低電力の線形増幅器によって処理され
る。

【００２０】図２による回路の線図は、線形差動増幅器
ＡＬの出力が増幅器Ａの入力の１つだけではなく、平滑
コイルＬｉ及び偏向コイルＬの共通点に接続されている
ことと、並びに増幅器ＡＬの出力シグナルを受けた増幅
器Ａの入力が入力電圧Ｖｅを受けることによって図１の
線図と区別し得る。

【００２１】線形増幅器ＡＬは、レジスタＲの端子の電
圧とコイルＬの電流Ｉを入力電圧Ｖｅにサーボ−リンク
するために高いゲインを有する。この回路に於いては、
図式的に図２中の増幅器Ａと、スイッチＳ１及びＳ２で
表されているチョッパ増幅器は、偏向コイルの電流Ｉの
主要部分を与える。線形増幅器ＡＬがしなければならな
いことは、補足分を与えることと、増幅器Ａにより生じ
たノイズ除去に寄与することである。

【００２２】図２の回路は、増幅器ＡＬとＡとの間のゲ
インを等しくしておくことが必要であるが、これは容易
ではない。それ故、図２の回路は図３の回路でうまくい
くように変形され、その回路内ではチョッピングは線形
増幅器の出力電流によって直接制御されており且つチョ
ッパ増幅器は自然緩和を備える、即ち図１及び図２の回
路での鋸歯型シグナルＶｒをもはや必要としないタイプ
である。

【００２３】図３の回路は線形差動増幅器ＡＬを有し、
その「＋」入力は、Ｖｅに線形比例する、１２０−マイ
クロヘンリー偏向コイルＬに与えられるべき電流Ｉを介
して制御シグナルを構成する入力電圧Ｖｅを受ける。

【００２４】増幅器ＡＬの出力は、１０−オームレジス
タＲａによってコイルＬの第１の端子に接続されており
、コイルの第２の端子は増幅器ＡＬの「−」入力並びに
標準比較器Ａ３の第２の入力及び、標準比較器Ａ４の第
１の入力に接続され、且つ０．５オームレジスタＲを介
して接地されている。比較器Ａ３の第１の入力は、固定
された正のＤＣ参照電圧＋Ｖｏを受け、比較器Ａ４の第
２の入力は電圧−Ｖｏを受ける。

【００２５】レジスタＲａの２つの端子は、各々が線形
操作増幅器Ａａの入力に接続されており、増幅器の出力
は２つの速い比較器Ａ１とＡ２の第１の入力に接続され
ていて、それらの第２の入力は接地されている。

【００２６】２つの比較器Ａ１、Ａ２は、各々の出力と
接続した２つのスイッチＫ１、Ｋ２と、スイッチＫ１、
Ｋ２を介して比較器Ａ１、Ａ２の出力シグナルによって
各々制御される２つのスイッチＳ１、Ｓ２とを備えたチ
ョッパ増幅器を形成する。このチョッパ増幅器は以後示
されるように自然緩和モードで作用する。

【００２７】比較器Ａ３、Ａ４の出力シグナルは各々、
スイッチＫ１、Ｋ２を制御する。図１及び図２の回路と
同様に、簡単な機械的な接触子として示された図３の４
つのスイッチは、記載の実施例では実際にはトランジス
タである。

【００２８】スイッチＳ１、Ｓ２は、固定されたＤＣ電
圧＋Ｖ＝４０ボルト及び−Ｖ＝−４０ボルトに各々接続
されている２点間に直列接続され得る。

【００２９】並べて配置されている２つのダイオードＤ
１、Ｄ２は、＋Ｖと−Ｖの電圧点の間に反転して直列に
据え付けられており、これらダイオードの共通点はスイ
ッチＳ１、Ｓ２の共通点と、４０マイクロヘンリー平滑
誘導子Ｌｉの第１の端子に接続されている。誘導子Ｌｉ
の第２の端子は、偏向コイルＬの第１の端子に接続され
ている。

【００３０】このようにして作成された図３の回路は、
コイルＬに、増幅器ＡＬによって与えられた電流Ｉａ（
増幅器ＡＬの出力に於いては、増幅器Ａａは実際に電流
を取らないと理解される）と、チョッパ増幅器によって
与えられた電流Ｉｂとの合計の電流Ｉを与える。

【００３１】コイルＬを介して流れる総電流Ｉはレジス
タＲを介して流れるので、増幅器ＡＬの非常に高いイン
ピーダンス入力は、実質的に電流を全く消費せず、非常
に高いインピーダンス入力である比較器Ａ３の「−」入
力と、比較器Ａ４の「＋」入力は、ポテンシャルＲ．Ｉ
で運ばれる。このように、Ｖｏを固定された正のＤＣ電
流Ｉｏによる抵抗Ｒの積であると書くと、比較器Ａ３及
びＡ４は各々ＶｏとＲ．Ｉ並びに、Ｒ．Ｉと−Ｖｏを比
較する（即ち、これらは各々ＩｏとＩ並びに、Ｉと−Ｉ
ｏとを比較する）。ＩがＩｏ以上のときを除いて比較器
Ａ３はスイッチＫ１を閉じないので、比較器Ａ１をスイ
ッチＳ１上で作用させない。Ｉが−Ｉｏよりも小さいと
きを除いて比較器Ａ４はスイッチＫ２を閉じないので、
スイッチＳ２上で比較器Ａ２を作用させない。このよう
にチョッパ増幅器Ａ１、Ａ２及びスイッチＫ１、Ｋ２、
Ｓ１、Ｓ２は、正負に拘わらず、ＩがＩｏ以上または−
Ｉｏ未満（即ち、│Ｉ│＞Ｉｏ）以外には電流を提供し
ない。Ｉｏの値は小さくなるように選択される。│Ｉ│
＜Ｉｏのとき、この電流は低いので、増幅器ＡＬのみが
コイルＬに電流を与え、増幅器ＡＬの効率は低下しない
。

【００３２】チョッパ増幅器は、│Ｉ│＜Ｉｏのときに
電流を与えないので、スイッチＳ１、Ｓ２の制御回路が
非常に簡単になる。実際、もしＩが０に近付かなければ
、２つのスイッチＳ１、Ｓ２を殆ど同時に制御する必要
がある。この結果として、２つのスイッチＳ１、Ｓ２は
同時にオンとなり、従って非常に短い時間だけ、電圧＋
Ｖと−Ｖを提供する供給源の短路となり、それ故に増幅
器の効率が低下し、トランジスタＳ１とＳ２を過度に疲
労させてしまう。

【００３３】図３の回路に於いて、線形増幅器ＡＬは、
電流の振幅が低い限り総て低い周波数の電流を流す。従
ってチョッパ増幅器は、等式Ｉ＝Ｉａ＋Ｉｂを保つため
に、電流Ｉの絶対値を増加させるスイッチＳ１及びＳ２
の一つを閉じる。それでＩａが低下して、スイッチが開
く。Ｉｂは零であるので、Ｉａは再び増加し、スイッチ
を閉鎖してしまう。説明を簡単にするために、Ｖｅが一
定であると仮定すると、Ｉは一定であり、チョッパ増幅
器が自然発振し、線形増幅器ＡＬはオールオワナッシン
グモードで働くチョッパ増幅器の不完全さを補う。

【００３４】図３の回路の操作は、以下の通りである。

【００３５】−Ｉｏ＜Ｉ＜Ｉｏ、即ちＩが低い値である
とき、増幅器は単独で、偏向コイルＬによって構成され
る負荷に電流Ｉを与えるに十分である。比較器Ａ３及び
Ａ４は、スイッチＫ１、Ｋ２を閉鎖しないので、比較器
Ａ１、Ａ２を妨げてスイッチＳ１、Ｓ２の閉鎖を作動さ
せなくする。電流Ｉｂは従って零であり、ＩはＩａと等
しい。

【００３６】Ｉ＞Ｉｏであるとき、比較器Ａ３は、スイ
ッチＫ２が開いたままであるときスイッチＫ１を閉じ、
スイッチＳ１だけが閉じることができるので、このよう
にして電流Ｉｂを供給電圧＋ＶからコイルＬに提供でき
る。スイッチＫ２は閉じられていないので、比較器Ａ４
がスイッチＳ２を閉じてしまう危険性は無く、このよう
にして電圧−ＶからコイルＬへ供電できる。偏向コイル
Ｌに電流Ｉｂを供給するためにスイッチＳ１を閉じ、線
形増幅器ＡＬによって与えられる電流Ｉａを補う。電流
Ｉａに相補的な電流の必要性に応じたペースで閉じられ
、これらは増幅器Ａａに続いて比較器Ａ１によって測定
される必要がある。

【００３７】Ｉ＜−Ｉｏのとき、比較器Ａ３はスイッチ
Ｓ１を閉じさせず、今度はＳ２が、供給電圧−Ｖを介し
て電流Ｉａに相補的な電流の必要性に応じたペースで電
流Ｉｂを与える。

【００３８】偏向コイルＬに於ける電流Ｉの変動は比較
的遅いので、電流ＩがＩｏ値から−Ｉｏ値、またはその
逆に流れるのにかかる時間は無視できないことは記載さ
れねばならない。比較器Ａ３、Ａ４は従って、通常の比
較器である。比較器Ａ１、Ａ２はこれらと異なり、速い
比較器であると、スイッチＳ１、Ｓ２の開閉時間を決定
し、従って電流Ｉａに於ける変動と非常に迅速に反応す
る。比較器Ａ１、Ａ２は従って速い比較器であるべきで
ある。スイッチＳ１またはＳ２の一方が開いているとき
、電流ＩｂはコイルＬｉの存在により一定である傾向が
あるため、ダイオードＤ２またはＤ１の一方は導電性と
なり、この効果は供給源を再充電し、且つ効率を高める
ことであることも記載されねばならない。

【００３９】図４は、ブラウン管スクリーン上の非常に
解像度の高いディスプレイ用に設計された本発明の回路
を示している。この図は、比較器Ａ１〜Ａ４と、スイッ
チＫ１、Ｋ２を含む図３の回路の一部に対応する制御論
理と呼ばれるブロック１を示している。図４の回路は、
平滑コイルＬｊ、線形操作増幅器Ａａ’及びレジスタＲ
ａ’が加えられているという点で図３の回路と異なる。 コイルＬｊはコイルＬｉとＬとの間に直列して配置され
ている。レジスタＲａ’は、増幅器Ａａの出力と、２つ
の平滑コイルＬｉ及びＬｊの共通点との間に直列に接続
されている。増幅器Ａａ’は制御論理付きの増幅器Ａａ
と結合し、このために、レジスタＲａ’の両端に接続さ
れている２つの入力を有する。このことは、コイルＬｊ
による受動平滑と増幅器Ａａによる能動平滑との二重効
果を有する。

【００４０】本発明は、電子ビームの電磁気偏向に関連
する、記載の実施例に限定されない。本発明は例えば、
可聴周波数のために効率が改良された増幅回路の作成に
適用され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の線路導入上の一段階を構成する回路の
線図である。

【図２】本発明の別の回路の線図である。

【図３】本発明の別の回路の線図である。

【図４】本発明の別の回路の線図である。異なる線図に
於いては、対応する要素は同じ印によって示されている
。

【符号の説明】

Ａ　　増幅器 Ａ１〜４　　比較器 ＡＬ　　線形差動増幅器 Ｄ１，Ｄ２　　ダイオード Ｋ１，Ｋ２，Ｓ１，Ｓ２　　スイッチ Ｉ　　電流 Ｌ，Ｌｉ，Ｌｊコイル Ｒａ　　レジスタ Ｖ　　電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力電圧に比例する出力電流の負荷に
   対する供給用チョッパ増幅器回路であって、線形増幅器
   及び負荷と結合された出力を有するチョッパ増幅器を備
   え、線形増幅器は、入力電圧と出力電流に比例する電圧
   との間の差の関数として電流を供給するために制御され
   た電力増幅器であって、且つ負荷に結合した出力を有し
   、この線形増幅器によって与えられる電流は出力電流の
   一部を構成し、出力電流のもう一部分はチョッパ増幅器
   により与えられ、このチョッパ増幅器は線形増幅器によ
   って与えられた電流の関数として制御されており、チョ
   ッパ増幅器の制御が次のような回路、即ち線形増幅器に
   よって与えられる電流を絶対値で減少させるように、絶
   対値での出力電力を増加させる電流のチョッパ増幅器に
   よる供給の出力電流が絶対値で所与値よりも大きいとき
   のみ、活性化用の測定装置及び制御装置を含む回路によ
   って達成されることを特徴とする該回路。