KR20040064723A - 승압 단권변압기를 구비한 동적 초점 증폭기 출력 - Google Patents

Abstract

단권변압기(autotransformer)는 CRT의 초점 전극에 구동 신호를 인가하기 위한 고압 증폭기의 출력을 승압시킨다. 수평 주사 주파수와 같은 편향 주파수에서 파라볼라 신호가 획득되거나 생성되고 증폭기에 입력으로서 인가된다. 증폭기 출력단은 단권변압기의 중앙탭에 연결된다. 일 권선은 초점 전극에 직렬 연결되고 다른 권선은 증폭기 출력단과 병렬로 접지에 캐패시터에 의해 AC 연결된다. 변압기는 증폭기 출력 전압을 승압시키고, 증폭기 내의 트랜지스터의 필요한 정격 전압을 감소시킬 수 있다.

Description

승압 단권변압기를 구비한 동적 초점 증폭기 출력{DYNAMIC FOCUS AMPLIFIER OUTPUT WITH STEP-UP AUTOTRANSFORMER}

디스플레이용 또는 프로젝션용 음극선관(CRT: cathode ray tube)에서, 하나 이상의 전자총이, 음극선관의 전면 플레이트 상의 형광체를 향해 정전기력에 의해 끌리는 힘을 받는 전자를 방출한다. 전자 빔 전류의 진폭은 변화되어, 상기 빔이 편향 코일에 의해 생성되는 시간에 따라 변동하는 자기장에 의해 래스터 패턴으로 주사될 때 형광체 휘도를 변동시킨다. 전자빔은 정전 반발력 때문에 발산하려는 경향이 있다. CRT 빔 내의 전자들이 캐소드에서 스크린(애노드)를 향해 이동할 때, 전자총과 결합되어 있는 집속 디바이스는 주사 빔 내의 발산하는 전자들이 다시 초점에서 수렴하도록 동작한다. 정밀한 최소 빔 직경의 점은 수렴하는 또는 집속하는 힘이 동작하는 거리에 의존한다. 만약 빔이 캐소드와 스크린 상의 순간적인 빔의 주사점 사이의 거리보다 더 크거나 더 작은 거리에서 수렴한다면, 상기 빔은 초점이 맞지 않을 것이다. 더 구체적으로 말해서, 상기 빔은 넓게 퍼져서 스크린 상의원래 그래야하는 것보다 더 넓은 면적으로 입사할 것이다. 가능한 가장 좋은 화상 해상도는, 달성되는 경우에는 하나의 픽셀 크기가 하나의 형광체 도트 만큼 작을 수 있는데, 상기 빔이 단 하나의 픽셀 상으로 입사될 수 있도록 집속되지 않는 한 달성될 수 없다.

캐소드와 최소 직경의 점 사이의 거리는 집속 디바이스의 초점 길이(focal length)라고 생각될 수 있다. 집속 디바이스는, 회절에 의해 광선을 수렴하는 광학 렌즈의 동작과 유사한 방식으로 동작한다. 그러나, CRT의 집속 디바이스에서 필요한 초점 길이는, 캐소드와 스크린 사이의 거리가 일반적인 스크린의 면적에 걸쳐서 일정하지 않기 때문에, 래스터 주사 동안에 변동한다.

만약 스크린상의 모든 점들이 전자총과 동일 거리에 존재하였다면, 스크린은 전자총에 원점을 가지는 구의 일부분을 한정하였을 것이다. 현대의 화상관 설계는 텔레비전 수신기의 캐비닛 깊이를 제한하면서 반면에 상대적으로 넓은 디스플레이 면적을 가지며, 또한 전면 플레이트는 전체적으로 구 표면보다는 훨씬 더 평편하게 되는 것을 목표로 한다. 일반적인 스크린은 평평하다기 보다는 작은 곡률 반경을 가지지만, 곡률 반경은 전자총과 스크린 사이의 거리와는 다르다. 일반적인 곡률 반경은 빔 방출부와 형광체 사이의 거리보다 더 길며 전체 전면 플레이트에 걸쳐 일정하지 않다.

CRT에는 가변 초점 회로가 제공되는데, 상기 가변 초점 회로는 스크린 상의 상이한 점들에서 캐소드와 스크린 사이의 거리 차를 적응시킨다. 가장 짧은 반경 거리는 일반적으로 스크린의 중심에 존재한다. 반경은 중심에서 멀어지게, 측방향으로 좌우측으로 갈수록 또는 수직하게 위아래로 갈수록 더 길다. 최대 거리는 디스플레이의 4개의 코너에 존재한다. 하나 이상의 전자총이 중심에서 벗어나 위치하는 다른 레이아웃도 가능하다.

초점 회로는 정전 전압을 인가하여 스크린 상의 임의의 점에서 빔이 수렴하도록 즉 집속하도록 한다. 집속하는 힘은, 예컨대 별개의 초점 전극들을 사용하여, DC 및 AC 성분을 포함한다. 스크린 상의 상이한 점들에 있어서의 거리 차를 적응시키기 위하여, 동적 초점 전압이 더 인가되어 래스터 주사 동안 초점 회로의 초점 거리를 변동시킨다. 필요한 동적 전압은 전체적으로 파라볼라 형태로서, 즉 스크린의 중심에서보다 스크린의 에지 근처에서 변화율이 더 크다. 극단적으로 넓고 얕은 화상관의 경우, 기울기 차는 극단적일 수 있는데, 이 경우 동적 성분은 "욕조 형태(bathtub shaped)"이라고 지칭될 수 있다.

수평 편향 출력 스테이지의 S-형태 캐패시터에 나타나는 S-정정 전압으로부터 수평 주사율에서 초점 조정을 위한 파라볼라 전압 성분을 유도하는 것이 알려져 있다. 또한 수직 편향을 제어하는데 사용되는 톱니 신호를 적분함으로써 수직 정격 파라볼라를 제공하는 방법도 알려져 있다. 이 경우, CRT의 초점 전극(들)을 유도하기 위하여, 예컨대 정류된 DC 레벨은, 수평 정격 파라볼라-형태 AC 신호에 덧붙여서, 그리고 유사한 형태의 수직 정격 파라볼라에 덧붙여서, 편향 전력 공급기의 B+ 전압으로부터 또는 플라이백 변압기(flyback transformer)의 일 권선으로부터 얻어진다.

다른 해결책으로서, 수평 편향 전류를 나타내는 전류의 경사도를 적분하기위하여 캐패시터로 종단을 이루는 변류기(current transformer)에 전류 결합된 편향 요크를 사용하는 것이 알려져 있다. 이것은 고압 파라볼라를 제공한다. 이러한 해결책은, 편향 회로로부터 직접 약간의 신호를 생성하는 것에 기초하고 있는데, 몇몇 경우에는 잘 적용된다. 그러나, 이 해결책은 대체로 연속적인 신호를 가정하며, 예컨대 초점 신호를 게이트 온 및 오프시키는 것이 바람직한 AKB(automatic kine bias) 경우거나 또는 수평 신호가 연속 파라볼라가 아닌 다른 경우에는, 잘 적용되지 않는다.

미국 특허 6,278,246(George) 및 6,118,233(Craig)는, 편향 권선들로부터 전력을 공급받으며 초점 구동 신호(이 신호는 AKB 목적으로 게이트 온 및 오프된다)를 생성하도록 동작하는 고압 증폭기를 포함하는 정적 초점 회로를 보여준다. AKB 샘플링 간격 동안 저레벨에서 동적 초점 신호를 게이트 오프하는 것은, CRT 내의 전류가 고압 수평 정격 파형의 내부적인 결합에 의한 오염없이 정확하게 샘플링되는 것을 보장한다. 임의의 증폭기는 동적 초점 파형의 이러한 온/오프 게이트 동작을 용이하게 하는 장점을 가지며, 또한 동적 초점 파형의 형태를 최적화하기 위한 어떤 유연성을, 예컨대 초점 신호를 "욕조" 형태로 성형하는 기회를 제공하는 것과 같은 유연성을 제공한다.

그러나, 이러한 증폭기는 상당히 높은 전압에서 동작한다. 이러한 전압 레벨은, 트랜지스터와 같은 어떤 증폭기 소자들이 사용가능한 범위 또는 긴 유효수명으로 동작할 범위의 상위 극한에 존재한다. 소자에 가해지는 동작 부하가 적고 회로와 관련된 비용이 적으면서도, 고압 증폭기의 장점을 가지는 회로를 제공하는 것이유리할 것이다.

예컨대 CRT를 구비하는 텔레비전이나 다른 영상 처리 디바이스를 위한 설계 표준은, 예컨대 어느 정도 또는 비율로 이러한 소자가 사용될 레벨보다 더 높은 적어도 하나의 주어진 전압이나 전력 레벨에 대해 정격인 소자의 사용을 수반할 수 있다. 이러한 설계 표준의 목적은, 예컨대 해당 장치의 유효수명을 늘이기 위하여 소자 파라미터의 정격출력을 낮추는 것일 수 있다. 그러나, 만약 회로 설계에 있어 소자가 동작가능한 범위의 극한에서의 동작이 필요하다면, 이러한 설계 표준을 채용하는 것은 어렵거나 불가능하다.

본 발명은 음극선관용 동적 초점 조정 회로에 관한 것이며, 상세하게는 게이트형 고압 증폭기의 출력 전압을 올리기 위한 단권변압기(autotransformer)를 사용하는 음극선관용 동적 초점 조정 회로에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 장치를 전체적으로 도시하는 개략도.

도 2는 도 1의 회로에서 사용되는 슬롯-권선형 보빈 단권변압기를 보여주는 도면.

본 발명의 일 양상에 따라, 본 발명은 사용가능한 또는 정격인 전압 레벨의 상위 극한에서 트랜지스터와 같은 소자가 동작하여야 할 필요성을 감소시킨다. 다시 말해서, 심지어 임의의 소자가 주어진 전압 레벨에서 동작하는 것이 가능한 경우에라도, 본 발명에 따라 더 낮은 전압 소자가 사용될 수 있다. 이것은, 출력 전압 레벨을 증가시키면서 초점 구동 회로의 고압 증폭기 타입과 관련된 다른 많은 장점들을 유지시키도록, 동적 초점 증폭기의 출력단에 연결된 승압 변압기를 제공함으로써, 성취된다.

도 1은 본 발명의 따른 비디오 영상처리 장치를 도시하는데, 여기서 동적 초점 증폭기(22)가 동작하여 미리결정된 출력 진폭 V_A의 시간적으로 변동하는 초점 조정 신호를 생성시키며, 상기 신호의 전압은 단권변압기(42)를 사용하여 더 높은 진폭 V_F까지 승압된다. 더 높은 진폭 전압 V_F는 음극선관(32)의 동적 초점 전극(26)에 인가된다. 동시에 높은 DC 전압 V_DC가 정적 초점 전극(27)에 인가된다.

본 발명은, 더 낮은 전압에서 사용되도록 정격되어 있는 증폭기 소자의 사용을 허용하는 방식으로 고압의 동적 초점 신호를 제공함으로써, 비용을 억제하면서 동시에 해당 디바이스의 수명을 연장시킨다.

초점 전극(26)은 CRT(32)의 스크린 상에 전자빔을 주사하는 편향 주파수와 관련된 주파수의 파라볼라 전압으로 구동된다. 입력 파라볼라 신호 V_PARAB는 도 1에 전체적으로 도시된, 수직 정격 및 수평 정격의 파라볼라 성분들을 제공하는 소스(35)로부터 생성되며, 이들 성분들은 결합되어 증폭기(22)로의 입력신호로서 인가된다.

파라볼라 신호를 위한 다양한 소스(35)가 가능하다. 바람직하게, 관련된 두개의 파라볼라 신호, 즉 수평 주사 주파수의 신호 및 수직 주사 주파수의 신호의 성분들이 존재한다. 300 V 피크간 수직 변동에 대한 1 KV 피크간 수평 변동과 같은, 더 높은 진폭 수평 변동이 전극(26)에서 동적 초점 출력을 위해 필요하다.

수평 정격 소스는 유리하게 수평 편향 회로와 연결된 S-형태 캐패시터 양단의 전압일 수 있다. 수직 정격 소스는 유사하게 수직 편향 회로 내의 적절한 지점으로부터 얻어질 수 있다.

증폭기(22)로의 입력 신호가 파라볼라로서 기술되는 한, 상기 신호는 CRT(32)의 디스플레이 스크린의 형태를 고려하는데 필요한 구동 신호라는 점이 이해되어야만 한다. 회로의 스크린 편평도 및/또는 속성은, 최적 신호가 전압 또는 전류 또는 전력 레벨 등등에 대하여와 마찬가지로 파라볼라의 수학적 함수에 대해 동일하게 대응하지 않도록 되어 있을 수 있다. "파라볼라"라는 용어는 전체적으로 필요한 파형을 지칭하려는 것이며, 일반적으로 스크린의 측면 부분에 대응하는 부분에서 더 큰 변화율(즉, 시간 기울기)을 가지며 중앙 부분에 대응하는 부분에서 더 낮은 변화율을 가지는 신호이다. 이때 상기 용어는 또한 소위 욕조 형태를 포함하는데, 여기서 기울기의 차이는 매끄러운 파라볼라(포물선)보다 약간 더 급격하게 발생한다.

증폭기(22)로의 소스 또는 입력 "파라볼라" 신호는, 바람직하게 수직 및 수평 정격 파라볼라 전압 성분을 포함하는데, 대안적으로 예컨대 적분되면 파라볼라를 생성하는 톱니 전류와 같이 파라볼라가 생성될 수 있는 성분이나 신호를 포함할 수 있다. 따라서, 예컨대 수직 정격 톱니는, 적분기(intergrator)와 함께, 수직 정격 파라볼라 신호를 제공할 수 있다. 수평 및 수직 파라볼라 신호는 동적 초점 증폭기(22)의 하나 이상의 입력단에 연결되어 미리결정된 진폭을 가지는 동적 초점 신호 V_A를 생성시킬 수 있다.

유리하게, 증폭기(22)는 추가 기능을 제공할 수 있다. 증폭기(22)는 예컨대 제어 신호에 응답하여 동적 초점 출력을 게이트 온 및 오프할 수 있는 기능을 구비할 수 있다. 상기 제어 신호는, 예컨대, 자동 카인 바이어스 피드백 제어 배열에서 CRT 전류를 감지하는 것과 관련된 측정 간격 동안 동적 초점 출력을 게이트 오프시키는 AKB 감지 신호 V_AKB일 수 있다. 이 기능은 도 1에서, 미도시된 소스로부터 알려진 방식으로 출력되며, 동적 초점 증폭기(22)를 트랜지스터 Q20를 통해 스위칭 온 시키기 위한, AKB 감지 신호 V_AKB로 개략적으로 표시되어 있다.

증폭기(22)는 도 1에 도시된 바와 같이 AKB 게이팅 동작을 위해 연결된 캐스코드 증폭기(cascode amplifier)일 수 있다. 캐패시터 C23은 수평 정격 파라볼라를 저항 R17을 경유하여 고압 전압 캐스코드 증폭기(22)로 AC-연결시킨다. 캐패시터 C10은 소스(35)로부터의 수평 정격 파라볼라를 V_PARAB인 수평 파라볼라와 함께 합산 정션으로 용량적으로 연결한다.

증폭기(22)는 일반적으로, 파라볼라 입력 성분에 응답하고, 바이어스를 위해 제어되며, 또한 트랜지스터 Q20를 경유하여 자동 카인 바이어스 게이팅 신호 V_AKB로부터 스위칭되는, 둘 이상의 고압 트랜지스터를 포함한다. 초점 증폭기(22)의 직접전류 동작 지점은 입력 파라볼라 신호에 의해서가 아니라 저항 R10에 의해 결정된다. 입력단에서의 용량적 연결 때문에 직접 전류 성분이 제거된다. 캐패시터 C24는, 수평 초점 정정이 적절하게 시간에 맞게 될 수 있도록, 증폭기(22)의 스트레이 입력 캐패시턴스(미도시됨)에 의해 야기되는 위상 지연을 정정한다.

증폭기(22)에서, 트랜지스터 Q5 및 트랜지스터 Q6은 서로 연결되어 차동 입력 스테이지를 형성한다. 이 트랜지스터들은, 트랜지스터 Q5의 베이스에서 높은 입력 임피던스를 제공하기 위하여, 베타라고 지칭되는, 매우 높은 콜렉터 전류-대-베이스 전류 비율을 가진다. 트랜지스터 Q5 및 Q6의 베이스-에미터 정션 전압들은 서로 보상하며, 전류 변화에 따른 직접 전류 바이어스 드리프트를 감소시킨다. 저항 R10은 트랜지스터 Q5 및 Q6의 에미터들에 공통으로 연결된다. 트랜지스터 Q6은 +12V 공급 전압에 연결된다. 트랜지스터 Q6의 베이스에서의 전압은 저항 R11, R12를 포함하는 전압 분할기에 의해 결정되고, 캐패시터 C20에 의해 필터링되며, 저항 R25에 의해 트랜지스터 Q6의 베이스에 연결된다.

트랜지스터 Q5 및 Q6의 에미터들에 연결되어 있는 공통 에미터 저항 R10의 값은, 약 8.3 mA [2.3/270]의 최대 전류를 전달하도록 선택된다. 이것은, AKB 게이팅 신호 V_AKB에 의해 스위칭되는 고압 트랜지스터 Q20을 보호한다.

트랜지스터 Q20는 캐스코드 구성으로 트랜지스터 Q5에 연결된다. 트랜지스터 Q20은 과-구동되는 것에서부터 보호되는 것이 유리한데, 그 이유는 트랜지스터 Q20가 일반적으로 약 10 mA 콜렉터 전류까지만 허용할 수 있기 때문이다. 이것은 기술된 바와 같은 저항 R10에 의해 성취된다.

트랜지스터 Q20 및 Q5의 캐스코드 구성은 트랜지스터 Q20의 콜렉터-베이스 정션 양단의 밀러 캐패시턴스(미도시됨)을 고립시켜, 몇몇 다른 증폭기 구성에 비하여 증가된 대역폭을 제공한다. 또한 캐스코드 구성은 증폭기 이득이 고압 트랜지스터 Q20의 낮은 베타에 대해 독립적이게 한다.

증폭기(22)는, 증폭기(22)에 전원을 공급하기 위하여 정류되고 필터링된 승압된 리트레이스 전압으로부터 유도될 수 있는, 예컨대 약 1600 V의 공급 전압에서 구동된다. 액티브 풀업 트랜지스터 Q1은 1600 V 공급 전압에 연결된 콜렉터를 구비한다. 트랜지스터 Q1의 베이스 풀업 저항 R1은, 부트스트랩(bootstrap)이나 다이오드 D7 및 캐패시터 C26을 포함하는 부스팅 배열을 경유하여 공급 전압에 연결된다. 다이오드 D5는, 저항 R1에 직렬로 연결되고 트랜지스터 Q20의 콜렉터에 연결된다. 다이오드 D4는 트랜지스터 Q1의 에미터와 트랜지스터 Q20의 콜렉터 사이에 연결된다.

리트레이스 전압 소스로부터의 네거티브 피크 동안에, 다이오드 D7은 다이오드 D7의 캐소드에서 +1600 V 공급 전압으로 캐패시터 C26의 일 단부 단자를 클램핑하고, 트랜지스터 Q20는 캐패시터 C26의 다른 단부 단자를 거의 접지 전위까지 끌어내린다. 트랜지스터 Q1는 다이오드 D4 및 D5에 의해 차단된다. 공급 전압이 승압함에 따라, 캐패시터 C26에 저장되어 있는 에너지는 저항 R1을 통과하여 트랜지스터 Q1의 베이스로 공급된다. 심지어 트랜지스터 Q1 양단의 콜렉터-에미터 간 전압이 0에 접근할 때조차, 저항 R1 양단의 전압은 높은 상태로 유지되며, 또한 트랜지스터 Q1 내의 베이스 전류도 유지된다. 따라서, 트랜지스터 Q1 에미터 전류는 유지된다. 이때 리트레이스 전압 소스에서 출력 포지티브 피크는, 왜곡없이, +1600 V 공급 전압 레벨에 매우 가까울 수 있다.

도 1에 도시된 캐패시턴스 C1은 초점 전극(26)과 권선에 관련된 캐패시턴스를 나타낸다. 액티브 풀업 트랜지스터 Q1은 단권변압기(42)의 중앙 탭에 전류를 공급한다. 풀다운 트랜지스터 Q20는 유사하게, 푸시풀 방식으로, 다이오드 D4를 경유하여 전류를 빨아들인다.

증폭기(22)는, 도시된 예에서 예컨대 8 KV인, R28 및 R29로 된 전압 분할기로부터 DC 바이어스 레벨의 정상에서 동적 초점 전압을 제공하여, 단권변압기(42)를 통해 동적 초점 전극(26)을 구동한다. 덧붙여서, 제 2 초점 전극(27)이 제공될 수 있고, 동일한 10 KV 공급기로부터, R28', R29'로 된 제 2 전압 분할기에 의해 제공되는 정적 DC 레벨을 가질 수 있다.

본 발명의 일 양상에 따라, 상이한 전압 V_F(V_F에서 AC 성분이 V_A보다 적어도 약간 더 크다)에서 초점 전극(26)을 구동하도록, 증폭기(22)의 출력단 V_A에서 AC 또는 동적 초점 전압 성분을 승압시키기 위하여, 단권변압기(42)가 증폭기(22)의 출력단 V_A과 CRT(32)의 초점 전극(26) 사이에 연결된다.

본 발명은 특히, 증폭기(22)의 소자들, 즉 구체적으로 고압 트랜지스터 Q1 및 Q20 은, V_F에서 즉 초점 전극(26)에서 AC 성분의 피크 대 피크 진폭과 동일한 전압 진폭에서 동작되거나 그 진폭을 위해 정격될 필요가 없다는 유리한 결과를 가진다. 증폭기(22)는 상대적으로 더 낮은 공급 전압(도시된 실시예에서는 1600 V)에서 동작될 수 있고, 전압 V_A(1600 V 공급 전압 보다는 약간 작은)의 AC 성분의 피크 대 피크 진폭은 예컨대 2KV인 변압기(42)의 출력 전압 V_F에서 더 높은 피크 대 피크 진폭으로 승압된다. 증폭기(22)의 소자들은 1600 볼트에서의 동작을 위해 정격될 수 있고(또는 스트레스를 감소시키려고 하는 설계 규칙에 따라 정격출력이 낮추어질 수 있고), 한편으로 다른 방식으로는 2 KV에서 증폭기(22)가 동작되는 것을 요구할 것인 출력 레벨을 생성할 수 있다. Q1 및 Q20과 같은 증폭기(22)의 소자는 정격출력이 낮추어질 수 있고 실제로 그 최대 정격 전압의 80%에서 동작될 수 있다. 이것은 초점 회로의 신뢰성과 수명을 향상시킨다.

이들 장점을 성취하기 위하여, 변압기(42)는 실질적으로 입력 전압을 배증시킬 필요가 없다. 1600 V 를 2 KV로의 승압하는 예에서, 변압기(42)에 의해 제공되는 승압은 25%이다. 이것은 논쟁의 여지는 있으나 간소한 증가이며 그럼에도 불구하고 전압 V_A의 피크 대 피크 진폭보다는 더 낮은 최대 동작 전압에 대하여 정격된 증폭기(22) 내의 소자의 사용을 허용하며, 또는 더 높은 전압에서 동작가능한 소자가 더 좋은 수명 및 신뢰성을 위하여 정격출력이 낮추어진 더 낮은 전압에서 사용될 수 있게 한다.

변압기(42)는 하나의 자기 코어를 경유하여 연결된 복수의 권선들(43, 45)을 구비하는 중심 탭 단권변압기(center-tapped autotransformer)인 것이 바람직하다. 단권변압기의 중심 탭은, 입력으로서 파라볼라 신호 V_PARAB가 인가되는 증폭기(22)의 일 출력단에 연결된다. 두 변압기 권선(43, 45)은 중심탭에서 서로 직렬로 연결된다. 변압기(42)의 출력단은, 직렬 캐패시터 C22 를 통해 권선들 중 하나와 직렬로, 초점 전극(26)에 연결된다. 다른 권선은 캐패시터 C21을 경유하여 접지에 AC 연결된다. V_F에서의 동적 AC 초점 신호는 초점 전극(26)에서 저항 R28, R29 로부터의 정적 DC 초점 전압과 합해진다. 정적 초점 전극은 유사하게 저항 R28', R29'로 구성된 유사한 전압 분할기에 의해 정적 초점 전압 V_DC에서 유지된다. 전압 분할기 R28, R29 또는 R28', R29' 둘 모두 또는 어느 하나는, 전압 전극 26, 27에의 직렬 연결뿐만 아니라, 세밀한 동조 목적으로 바람직하게는 추가적인 수동 조정가능한 저항(미도시됨)이 제공될 수 있다.

도 2에 도시된 바람직한 배열에 따라, 단권변압기(42)는 구체적으로 슬롯-권선형 보빈(slot-wound bobbin) 타입으로서 구현된다. 단권변압기(42)는, 관련된 증폭기(22)의 출력에 비하여, 초점 전극에 대해 승압된 동적 전압 성분을 얻기 위하여, 동적 초점 증폭기 출력을 승압시킨다. 이 더 높은 출력 동적 초점은 예컨대 트루 플랫 MR건 CRT(이전에는 "Eureka"타입으로 알려진)에 적당하다. 이런 타입의 CRT는 COTY건 CRT와 같은 더 종래의 타입보다 더 큰 동적 초점 범위를 요구한다. 분명히 이들 타입 둘 모두, 뿐만 아니라 다른 타입들도, 위에서 논의된 정격출력을 낮추는 양상으로부터 이익을 얻을 수 있다. 기술된 바와 같은 트랜지스터 증폭기를 사용할 때, 오랜 기간에 걸쳐 높은 신뢰성을 달성하기 위한 설계 표준으로서 정격출력을 낮추는 규칙을 채용하는 것이 유리하다. 예컨대, 이때 얻어질 수 있는 고압 초점 증폭기를 위한 최대 정격이 2 KV이라고 가정할 때, 요구되는 출력이 2 KV이라면, 정격출력을 낮추는 것은 문제이다. 그러나, 만약 본 발명에 따라 단권변압기가 10% 내지 30% 등의 더욱 간소한 비율로, 잠재적으로는 더 높은 비율로, 출력 전압을 부스팅한다면, 신뢰성을 향상시키거나 유효 수명을 증가시키기 위하여 정격 출력을 낮추는 표준에 부합하면서 필요한 진폭 출력을 달성하는 것이 쉽게 가능하다.

본 발명에 따라, 주사 단계에서 필요한 형태의 신호를 생성하는 임의 종류의 저레벨 신호 생성기에 의해 하나 이상의 파라볼라 신호 V_PARAB가 제공될 수 있다. 전압은 편향 회로에서 이용가능한 노드 또는 다른 곳으로부터 얻어질 수 있다. 따라서 파라볼라의 소스는 예컨대 S-캐패시터 상의 전압, 톱니 전압에 연결되는 적분기의 출력과 같은 다른 신호의 처리된 버전, 다른 형태의 파라볼라 생성기의 출력, 디지털적으로 제어되는 파형 생성기, "욕조" 파형 회로, 등등 일 수 있다.

바람직한 배열에서 파라볼라 증폭기는 AKB 감지 동작 중 초점 신호 생성을 디스에이블링하기 위한 게이트동작이 가능한 트랜지스터 증폭기이다. 본 명세서에서 기술된 고압 캐스코드 증폭기 배열은 US 특허 6,278,246 또는 6,118,233에 개시되어 있는 캐스코드 증폭기 배열과 대체로 유사한데, 상기 개시된 캐스코드 증폭기 배열은 단권변압기(42)에 의해 제공되는 바와 같은 유사한 출력 전압 부스트가 없다.

본 발명에 따라 채용되는 단권변압기(42)는 큰 턴수를 가지며 결과적으로 상대적으로 높은 인덕턴스, 예컨대 300 내지 500 mH를 가질 수 있으나 높은 턴비를 가질 필요는 없다. 이것은 캐스코드 증폭기의 경우에 적절하다. 상기 캐스코드 증폭기는 통상적으로 상대적으로 고압이지만 낮은 전류에 대해 정격이다. 본 발명의 일 양상에 따라, 증폭기 소자, 구체적으로 트랜지스터의 전압 정격은 출력 전압 레벨을 부스팅하는 단권변압기의 사용에 의해 억압되거나 초과될 수 있다. 반면에 CRT 초점 전극은 실질적으로 정전기적으로 또는 전압-동작형 메커니즘으로서 동작하며, 그럼에도 불구하고 초점 회로는 적절하게 기능한다.

단권변압기(42)는 중앙 탭에서 구동되는 것이 바람직하고, 전압 출력의 바람직한 승압 비율은 턴 비율 즉 상기 탭의 "위"의 권선(45) 즉 증폭기(22)의 출력단과 초점 전극(26) 사이에 직렬로 연결된 턴 부분의 턴수, 대 상기 탭의 하부의 권선(43) 즉 상기 증폭기 출력과 병렬로 접지에 연결되어 있는 권선(43)의 수의 비율의 선택에 의해 선택된다. 이 턴 비율은 1보다 더 크며, 그럼으로써 전압 출력을 부스팅한다(V_F> V_A). 탭 "아래의" 권선은 캐패시터 C21에 의해 접지에 AC 연결되고, 탭 "위"의 권선은 캐패시터 C22에 의해 초점 전극(26)에 AC 연결된다.

만약 초점 회로가 통상의 1 H 비월주사형 수평 주사 주파수(약 15 kHz)에서 사용되면, 증폭기 출력 파형이 초점 전극에서 양호하게 재생성되는 것을 보장하기 위하여, 단권변압기(42)의 인덕턴스는 상대적으로 높을 수 있는데, 즉 예컨대 500 mH보다 더 클 수 있다. 다중-H 동작에 있어서, 단권변압기(42)는, 예컨대 2.4 H인 더 높은 주파수에서 출력을 왜곡시킬 수 있는 캐패시턴스 효과를 최소화하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같은 슬롯형 보빈을 사용하여, 즉 축상으로 서브분할된 세그먼트로 그룹화된 권선들을 사용하여 구성되는 것이 바람직하다. 단권변압기를 길쭉하게 하고 축상으로 세그먼트화된 슬롯형 보빈 구조로 서브분할하는 것은, 또한 고압 동작 중 전압 스트레스를 최소화시킨다. 중앙 탭의 양 측면상에 있는 단권변압기 코일 섹션들은 위에서 언급된 바와 같이 각각 CRT의 초점 전극(26)에 그리고 접지에 연결된 캐패시터 C21에 연결된다. 캐패시터 값은 1 H 수평 주사 동작에 대해 충분히 크게 되도록, 그러나 특히 AKB 게이트동작이 주기적으로 초점 전극의 영향을 제거하기 위하여 사용되는 경우에는 충/방전 전류 문제를 야기시키는 정도로까지는 높지 않게, 선택된다. 단권변압기가 인덕턴스 300 - 500 mH를 가지는 슬롯형 보빈인 바람직한 실시예에서, 약 470 내지 1000 pF이고 바람직하게는 1000 pF의 캐패시터 값이 적당하다.

본 발명의 본질을 설명하기 위하여 위에서 기술되고 도시된 부분들의 상세부, 재료, 및 배열에 있어서 다양한 변화들이, 첨부되는 특허청구범위에서 기재되어 있는 본 발명의 원리 및 범위를 벗어나지 않고 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 이루어질 수 있다.

본 발명은 음극선관용 동적 초점 조정 회로에 이용가능하며, 상세하게는 게이트형 고압 증폭기의 출력 전압을 올리기 위한 단권변압기(autotransformer)를 사용하는 음극선관용 동적 초점 조정 회로 등에 이용가능하다.

Claims (9)

1. 비디오 영상처리 장치로서,

   초점 전극을 포함하는 음극선관(CRT)과;

   편향 주파수에 관련된 주파수의 파라볼라 신호의 소스와;

   상기 파라볼라 신호에 반응하는 증폭기로서, 미리결정된 진폭을 가지는 동적 초점 신호를 생성하도록 상기 파라볼라 신호를 증폭시키는 증폭기; 및

   상기 증폭기와 상기 초점 전극 사이에 연결되는 변압기로서, 상기 초점 전극을 위한 상기 미리결정된 진폭을 승압시키고 상기 초점 전극을 구동하는 변압기를

   포함하는, 비디오 영상처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 미리결정된 진폭은 전압 진폭이며, 상기 초점 전극은 상기 음극선관의 전자빔에 대해 정전기 초점 효과를 인가하는, 비디오 영상처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기는 하나의 자기 코어를 통해 연결된 복수의 권선들을 구비하는 단권변압기인, 비디오 영상처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기는 하나의 자기 코어를 통해 연결된 복수의 권선들을 가지는 중앙-탭(cetertapped) 형태의 단권변압기이며, 여기서 상기 단권변압기의 중앙 탭은 상기 증폭기의 출력단에 연결된, 비디오 영상처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 권선들 중 하나와 접지 사이에 연결된 캐패시터를 더 포함하며, 여기서 상기 권선들 중 다른 하나는 상기 초점 전극과 직렬로 연결된, 비디오 영상처리 장치.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 권선들 중 하나와 상기 초점 전극 사이에 직렬로 연결된 캐패시터를 더 포함하는, 비디오 영상처리 장치.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 초점 전극에 연결된 정전압 소스를 더 포함하는, 비디오 영상처리 장치.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 초점 전극은 동적 초점 전극을 포함하고, 상기 CRT는 정적 초점 전극을 더 포함하여, 여기서 상기 동적 초점 전극은 상기 권선들 중 하나와 직렬로 연결되며, 또한 상기 CRT는 상기 정적 초점 전극과 연결된 정적 전압 소스를 더 포함하는, 비디오 영상처리 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 변압기는 슬롯-권선형 보빈(slot-wound bobbin)을 포함하는, 비디오 영상처리 장치.