JPS6369396A - 陰極駆動回路 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、陰極線管の陰極を駆動する回路、詳しくは、
陰極信号源を駆動信号に歪みを起こさずに陰極より離隔
できる広帯域陰極駆動回路に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、陰極駆動回路において、信号源を第１伝送線
を介して陰極に接続すると共に陰極を第２伝送線を介し
てインピーダンス整合負荷で終端し、第１伝送線、陰極
及び第２伝送線を結合するインピーダンス整合手段を設
けることにより、陰極駆動回路内の反射をなくして陰極
線管の超高周波駆劾を可能としたものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

陰極線管（以下ｒｃＲＴＪという。）の動作周波数は、
より高解像度のビデオ画像を得るためにますます高くな
ってきている。高解像度ビデオ画像は、特にコンピュー
タ利用工学（ＣＡＥ）や航空機管制において有用である
。ビデオ画像を作るラスタ走査線（ライン）の強さは、
陰極駆動信号の大きさによって決まる。高解像度画像を
得るには、陰極駆動回路がその駆動信号の変化に急速に
且つ正確に応答できなければならない。

ＣＲＴ陰極が駆動される速度は、多くの要因により制限
されてきた。なかでも主なものは、従来の陰極駆動回路
の周波数応答が悪いことである。

この不良周波数応答の大部分は、駆動される陰極のイン
ピーダンスが大きなりアクタンスをもつことによる。

ＣＲＴ陰極のインピーダンスは、本来純粋にリアクティ
ブである。その陰極に加えられる信号エネルギは殆ど吸
収されず、その大部分は信号源に反射される。陰極から
信号源に反射される信号は、陰極出力増幅器に戻り、陰
極に再反射される。こうして、陰極駆動回路は、陰極出
力増幅器と陰極の間をエネルギが行ったり来たりして振
動し、そのエネルギの小部分が反射毎に吸収されるにす
ぎない。

陰極駆動回路にこのような反射があるため、陰極に加え
られる波形が原形より著しく劣化する。

陰極に加わる信号は、陰極増幅器の出力信号と陰極へ再
反射される反射信号の全部とのベクトル和である。これ
らの余分の反射が原陰極駆動信号に重なると、周波数の
上昇と共に信号の劣化が増加する。このような信号劣化
のため、これまでＣＲＴ陰極の高周波動作は非常に困難
であった。

極めて高解像度の装置では、ＣＲＴ画面上に例えば２５
６　のビーム強度の異なる明暗（濃淡）を作る必要があ
る。これに対応する陰極駆動回路は、陰極に対しこれら
の２５６　レベルの１つを極めて短い期間に決める信号
を発生できなければならない。

その２５６　　レベルの１つを決める信号に与えられる
時間長は、陰極に加えられるビデオ信号の帯域幅によっ
て決まる。ビデオ信号の帯域幅はまた、画面の寸法及び
ライン数によって決まる。１９インチ２０００ラインＣ
ＲＴの場合、３００ＭＨｚのビデオ帯域幅が必要である
。３００ＭＨｚの帯域幅をもつビデオ信号に適応させる
には、陰極駆動信号は、上記２５６　レベルの１つから
次の１つに１ナノ秒より短い時間内に切替わらなければ
ならない。ビデオ画像の完全な形を維持するには、陰極
駆動回路において反射により発生するどんなオーバーシ
ュート、アンダーシュート又はリンギングも、５ナノ秒
以内に所望値に落着かねばならない。

陰極駆動回路における反射によるビデオ信号劣化をでき
るだけ減少させるための、２つの方法が知られている。

第１の方法は、陰極出力増幅器をＣＲＴのネック部に隣
接しその陰極と並べて配置することである。出力増幅器
と陰極を接ぐ導線の長さをできるだけ短くすると、出力
増幅器及び陰極間の反射が振動する時間長は減少する。

しかし、陰極出力増幅器をＣＲＴネック部の直ぐ隣に配
置することは、熱の面からみて非常に望ましくない。出
力増幅器及びＣＲＴネック部は、どちらも可成りの熱量
を消散しなければならない。

出力増幅器とＣＲＴネック部が互いに隣接すると、各々
を取巻く空気（これに通常熱が放散される。）が一部他
の発熱部品と置換えられることになる。

そうすると、各部品の動作温度が上昇し、動作有効時間
及び効率が減少する結果となる。これらの熱問題は、カ
ラーＣＲＴを使用する装置では更に悪化する。かような
場合、３つの陰極を３つの別々の駆動回路で駆動し、３
倍増しの熱放散を図っている。

反射によるビデオ信号劣化をできるだけ減少させる第２
の従来方法は、電力消散用抵抗器を陰極出力増幅器及び
陰極間に挿入することである。この抵抗器は、これを通
過する各信号を減衰させ、上記反射を速やかにゼロにす
る。しかし、かような抵抗は、駆動信号の大部分をも放
散させて回路効率を低下させると共に、熱消散問題を再
燃させる。

増幅器をＣＲＴネック部の隣に配置する方法と、増幅器
を抵抗器を介して陰極に結合する方法とを組合せると、
陰極駆動回路の動作範囲を８０ＭＨｚ近くの周波数まで
広げることができる。しかし、前述したように、多くの
高解像度表示（ディスプレー）装置にはこの値を遥かに
越える帯域幅が必要である。

したがって、広帯域幅にわたってＣＲＴの陰極を駆動し
ろる改良された方法及び装置が要望されている。

本発明の目的は、信号の歪をできるだけ少なくして非常
に高い周波数でＣＲＴの陰極を駆動することである。

本発明の他の目的は、ＣＲＴネック部近くに余分な熱を
生じることなく超高周波数でＣＲＴの陰極を駆動するこ
とである。

本発明の更に他の目的は、陰極駆動回路における反射を
なくすことである。

本発明の別の目的は、出力増幅器及びＣＲＴの両方から
離れた位置にある陰極駆動回路におけるエネルギを消散
することである。

〔問題点を解決するための手段及び作用〕本発明の陰極
駆動回路は、駆動信号を第１のインピーダンス整合伝送
線に沿って陰極出力増幅器から陰極に結合し、陰極に吸
収されない信号エネルギをすべて第２のインピーダンス
整合伝送線に沿って電力消散用負荷に結合する。インピ
ーダンス整合伝送線を用いることにより、そのシステム
における反射が回避され、これに付随する信号劣化がな
くなる。電力消散用負荷は、陰極出力増幅器及び陰極の
双方から任意の距離に離すことができ、熱の放散問題を
軽減する。

〔実施例〕

第１図は、本発明の実施例を示すブロック図である。同
図において、本発明による陰極駆動回路（ｌＯ）は、第
１及び第２の伝送線（１２＞、　（１４）　　並びに東
１及び第２の整合回路（１６）、　（１８）　　を有す
る。広帯域ビデオ信号源（１９〉は、伝送線（１２）の
入力端（２０）に信号を供給する。整合回路網（１６）
は、信号源（１９）と入力端（２０）の間に置かれ電弧
保護回路を補償する。電弧保護回路は、信号源（１９）
の出力とＲＦ（無線周波数）接地間に接続され、ビデオ
信号の所定レベルを超える過渡電流分をすべてクリップ
するものである。

第２のインピーダンス整合回路（１８）は、第１伝送線
（１２）の出力端、ＣＲＴ　（、図示せず）の陰極及び
第２伝送線（１４）の入力端（２４）を−緒に結合する
。

第２インピーダンス整合回路（１８）は、複数の機能を
果たす。すなわち、第１に伝送線（１２）の出力端（２
２）からＣＲＴの陰極に信号を供給し、第２に第１伝送
線（１２〉の出力端（２２）インピーダンスを第１伝送
線の特性インピーダンスに等しくシ、第３に第２伝送線
（１４）の入力端（２４）インピーダンスを第２伝送線
の特性インピーダンスに等しくする。

第２伝送線（１４）の出力端（２６）は終端回路（負荷
）（２８）に結合し、第２伝送線により結合される信号
エネルギをこれに吸収させる。終端回路（２８）のイン
ピーダンスが伝送線（１４）の特性インピーダンスと整
合しない場合は、第３のインピーダンス整合回路（３０
）を終端回路（２８）と伝送線（１４）の出力端（２６
）との間に挿入して、終端回路（２８）のインピーダン
スを伝送線（１４）のインピーダンスに整合させること
ができる。

上述より、陰極は、陰極出力増幅器（１９）により駆動
される究極の負荷ではないことが判るであろう。代わり
に、増幅器（１９）は終端回路〈２８）を駆動する。陰
極は、このエネルギの小部分を増幅器と終端回路を接ぐ
複合伝送線から受は取るが、この線には不連続部分が全
くない。したがって、駆動信号の反射は回避され、ビデ
オ信号の完全な形が維持される。

第２図は、第１図の実施例に用いる整合回路の具体例を
示す回路図である。第２図に示す例は、４ｐＦのコンデ
ンサで側路された出力インピーダンスが５０にΩの陰極
出力増幅器で、３００　九１　ｆｌ　ｚに及ぶ広帯域幅
動作ができるように設計されたものである。

この例において駆動される陰極は、２ｐＦのコンデンサ
に直列接続された３０ｎＨ（ナノヘンリー）のインダク
タンスと想定した。伝送線（１２）、　（１４）　　の
特性インピーダンスは、２００Ωである。

信号源（１９）とＲＦ接地間に接続された電弧保護回路
は、第２図では正味の等価リアクタンスすなわち２．３
３ｐＦの実効値をもつコンデンサ（６０）で示した。整
合回路（１６）は、３ＱＱＭＨｚの帯域幅にわたりこの
リアクタンスに対する補償をするもので、信号源（１９
）と第１伝送線（１２）の入力端（２０）との間に直列
に接続された第１及び第２のインダクタンス素子（５０
）、　（５２）　を有する。これらの直列接続されたイ
ンダクタンス素子（５０）、　（５２）　　の両端に、
容量素子（５４）を並列接続する。直列接続インダクタ
ンス素子（５０）、　（５２）　の中間接続点（６２）
と電弧保護回路（６０）との間に、インダクタ（５８）
より成るリアクティブ回路（５６）を直列に接続する。

信号源＜１９）と整合回路（１６）の間に、ピーキング
・コイルとして働くインダクタ（６４）を挿入すること
ができる。

図示の例では、インダクタ（５０）、　（５２）　　の
値はそれぞれ３ＱｎＨであり、インダクタ（５０）、　
（５２）　　間の結合係数は約０．７　である。インダ
クタク５８）の値は１２ｎＨで、ピーキング・コイル（
６４）の値は８０ｎＨである。コンデンサ（５４）の値
は、０．５ｐＦである。

第２整合回路（１８）は、第１伝送線（１２）の出力端
（２２）と第２伝送線（１４）の入力端（２４）との間
に直列接続された第１及び第２のインダクタンス素子（
６６）、　　（６８）を有する。インダクタンス素子（
６６）。

（６８）間の結合係数は、約０．６　である。直列接続
インダクタンス素子（６６）、　（６８）　　の両端に
、容量素子（７０）を並列接続する。直列接続インダク
タンス素子の中間接続点（７２）とＣＲＴの陰極との間
に、抵抗器（７４）を設ける。図示の例では、この抵抗
器（７４）は、１６２Ωの値をもち陰極への入力信号を
減衰させアンダーシニート及びオーバーシュートを防止
する。（抵抗器（７４）の値は勿論、駆動される陰極の
特性に依存する。） 第２伝送線（１４）の出力端（２６）に結合される終端
回路（２８）は、ＲＦ接地された２００Ωの抵抗器より
成る。しかし、高周波では、終端回路（２８）の寄生リ
アクタンスは重大である。図示の例では、２００Ω抵抗
器（２８）は２．１７ｐＦの実効並列容量を有する。こ
のリアクティブ・インピーダンスと整合させるため、第
３の整合回路（３０）を第２伝送線（１４）の出力端（
２６）と終端回路（２８）との間に入れる。第３整合回
路（３０）は、２００Ω抵抗器（７６）とこれに並列の
５０ｎＨコイル（７８）とより成る。これらの部品の値
は、終端回路（２８）がもつ時定数と同一の時定数をも
つように選択する。

第２図に示す整合回路（１６）、　（１８）　及び（３
０）は代表的なものにすぎず、他の位相幾何学（ｔｏｐ
ｏｌｏｇｉｅｓ）を用いてもよい。場合によっては、整
合回路（１６）及び（３０）を省略してもよい。電弧保
護回路がない場合は、整合回路（１６）を除去してもよ
い。また、終端回路（２８）のインピーダンスが伝送線
（１４）の特性インピーダンスと整合する場合は、整合
回路（３０）を省略してもよい。

第２図に示す伝送線（１２）、　（１４＞　の２０ＱΩ
特性インピーダンスもまた、本発明にとって決定的な事
項ではない。このインピーダンスは、周波数応答及び電
力消費の２つの相反する条件を考慮して選択しである。

終端回路（２８）の特性インピーダンス及び伝送線（１
２）、　（１４）　　の特性インピーダンスは、回路の
時定数をできるだけ小さくして回路の周波数応答を延ば
すために、可能な限り低くすべきである。しかし、伝送
線（１２）、　（１４）　及び終端負荷（２８）のイン
ピーダンスが減少すると、回路の消費電力が増加する。

２００Ωという伝送線のインピーダンスは、これらの相
反する事柄を折衷して選択したが、本回路の作用にとっ
て決定的なことではない。

同様に、実施例における伝送線（１２）、　（１４）　
　の特性インピーダンスは等しいが、これも必ずしも必
要ではない。異なる特性インピーダンスをもつ伝送線を
用いて本回路を設計してもよい。

また、終端回路（２８）は、別個の部品としなくてもよ
い。その代わりに、第２伝送線（１４）の距離を延長し
て線（１４）に供給されるすべてのエネルギがこの線画
体において消散されるようにしてもよい。

本発明の好適な実施例では、第１及び第２伝送線（１２
）、　（１４）　　並びに第２整合回路（１８）はすべ
て可撓性基板上に形成する。第３ないし第５図に、それ
らの構造を示す。伝送線（１２）及び（１４）は、可撓
性基板（１００）上に形成された第１及び第２金属線（
１０２）　及び（１０４）を有し、これら２つの線の間
に接地面（１０６）　　がある。導線（１０２）、　（
１０４）　　の幅及びこれら２導線の接地面（１０６）
からの距離は、２００Ωの伝送線インピーダンスを生じ
るように選ぶ。図示の例では、線（１０２）、　（１０
４）　　の幅は１２ミル（０，０１２インチ）で、接地
面（１０６）の端縁からの距離は１０５ミル（０，１０
５インチ）　である。

第４図に拡大して示すように、可撓性基板（１００）上
にはまた第２整合回路（１８）が形成される。整合回路
（１８）は、コンデンサ（７０）が並列接続されたタッ
プ付き渦巻きインダクタ（１０８）　　を有する。渦巻
きインダクタ（１０８）　　は、その長さに沿ってタッ
プを有し、第２図に示す２つのインダクタンス素子（６
６）、　（６８）　　を作る。整合回路（１８）と陰極
に接続するはとめ金（１１０）　　との間に、チップ抵
抗器（７４）が設けられる。接地面（１０６）　　にも
、同様な接続用はとめ金（１１１）　　が設けられる。

第３及び第４図に示す回路の製法例を第５図を参照して
述べる。可撓性基板（１００）　　は厚さ５ミルのポリ
イミド薄板で、これに厚さ１．４ミルの圧延され焼入れ
された銅薄層（１１３）を接着する。伝送線、接地面及
び整合回路（１８）の渦巻きインダクタは、それから従
来の写真石版技法を用い銅薄層（１１３）　をエツチン
グして作る。その後、厚さ２ミルのポリイミド被覆層（
１１２）　　をアクリル又はエポキシ樹脂接着剤（１１
４）　　を用いて接着し、回路を被覆する。樹脂接着層
は、約０，５〜１ミルの厚さである。

樹脂接着層（１１４）　　及び被覆層（１１２）　　は
可撓性組立体の全体に形成せず、部品や外部回路に接続
すべき銅薄層（１１３）　　の部分は被覆しないで残す
。これらの被覆しない部分を第４図に示す。それらは、
溝状のはとめ金（１１０）、　（１１１）　　及び整合
回路（１８）の部品を接続するパッドである。

伝送線（１２）及び（１４）の長さは、重要ではない。

回路に反射がないので、どんな長さでもよい。したがっ
て、陰極出力増幅器及び電力滴数用負荷を共にＣＲＴか
ら任意の距離だけ離して置くことができる。図示の例で
は、伝送線の長さは約２インチである。

本発明は、ハイブリッド型構造によく適合する。

好適な実施例では、第１ハイブリッド回路は、陰極出力
増幅器（１９〉及び対応する整合回路網（１６）を含み
、第２ハイブリッド回路は、厚膜終端抵抗（２８）及び
対応する整合回路（３０）含む。これらのハイブリッド
回路は、伝送線（１２）の第１端部（２０）と伝送線（
１４）の第２端部（２６）とにそれぞれ接続される。

回路の使用可能な帯域幅をできるだけ広くするには、陰
極とハイブリッド回路素子との間の接地帰路のインダク
タンスをできるだけ小さくしなければならない。好適な
実施例では、帰路のインダクタンスは、回路素子の接地
点をすべて一緒に共通の接地面に接続することによりＱ
、　５ｎ１１以下に保っている。

写真石版された可撓性回路を用いる図示の構成により、
回路の周波数上限が太き（伸びた。回路は別々の同軸ケ
ーブル又は他の型式の伝送線を用いても構成しろるが、
高周波数動作に要求される回路許容誤差を維持すること
は殆ど不可能であろう。

本発明は、陰極駆動回路の帯域幅を制限する反射をなく
すので、個々の回路部品の周波数応答のみが残された制
限要因となる。図示の例では、動作帯域幅は、主として
渦巻きインダクタ（１０８）　　の渦巻き線間分布容量
によって制限される。しかし、ストリップライン整合回
路網のような他の回路位相幾何学や技法を用いて、動作
帯域幅を所望値に広げることもできる。

以上、本発明の原理を好適な実施例及び二、三の変形例
について説明したが、本発明がその原理を逸脱すること
なく配置や細部を変更しつるものであることは、当ス者
に明らかであろう。

〔発明の効果〕

本発明による効果をまとめると、次のとおりである。

（イ）陰極駆動回路内において反射が殆ど起こらない。

（ロ）したがって、周波数が上昇しても信号劣化を生せ
ず、ＣＲＴ陰極の超高周波駆動が可能となる。

（ハ）伝送線の長さを任意に選べるので、陰極出力増幅
器及び電力消散用負荷をＣＲＴから離すことができる。

また、陰極出力増幅器と電力消散用負荷とを離すことも
できる。

（ニ）シたがって、従来の熱消散問題を軽減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図の整合回路の具体例を示す回路図、第３図は第１及
び第２伝送線並びに第２整合回路の構成例を示す平面図
、第４図は第３図の一部拡大図、第５図は第４図の５−
５線に沿う拡大断面図である。 （１２）・・・第１伝送線、（１４）・・・第２伝送線
、（２８）・・・終端手段、（１８）・・・インピーダ
ンス整合手段、（１９）・・・信号源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 周波数範囲の広い信号源より陰極線管の陰極を駆動する
   陰極駆動回路において、 入力端、出力端及び特性インピーダンスを有する第１伝
   送線と、 入力端、出力端及び特性インピーダンスを有する第２伝
   送線と、 該第２伝送線の出力端を上記第２伝送線の特性インピー
   ダンスと整合する負荷で終端する終端手段と、 上記第１伝送線の出力端、陰極線管の陰極及び上記第２
   伝送線の入力端を結合するインピーダンス整合手段とを
   具え、 該インピーダンス整合手段は、 上記第１伝送線の出力端より上記陰極に信号を送り、 上記第１伝送線の出力端に上記第１伝送線の特性インピ
   ーダンスに等しいインピーダンスを接続し、 上記第２伝送線の入力端に上記第２伝送線の特性インピ
   ーダンスに等しいインピーダンスを接続するものであり
   、 陰極駆動回路内に反射が殆ど起こらないようにしたこと
   を特徴とする陰極駆動回路。