MXPA04001591A

MXPA04001591A - Control de ancho de banda en un amplificador de cinescopio.

Info

Publication number: MXPA04001591A
Application number: MXPA04001591A
Authority: MX
Inventors: Werner Keller Anton
Original assignee: Thomson Licensing Sa
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-07-08
Also published as: JP2005501486A; US20040212740A1; KR20040030079A; CN1545801A; US7277136B2; WO2003019934A1; CN1317883C; KR100897662B1; EP1438838A1

Abstract

Un metodo para controlarla disipacion en un amplificador (200) de video para una senal (Vin) de despliegue. El metodo comprende los pasos de ajustar una primera corriente para establecer un primer producto de ganancia de ancho de banda en el amplificador (200) de video. Generar una senal de control (CS) de conformidad con una velocidad de exploracion de la senal (Vin) de despliegue. Generar una senal (CS) de control de conformidad con una velocidad de exploracion de la senal (Vin) de despliegue. Modificar la primera corriente en respuesta a la senal (CS) de control de tal modo que el producto de ganancia de ancho de banda del amplificador de video es controlado de conformidad con la velocidad de exploracion de la senal de despliegue (Vin).

Description

CONTROL DE ANCHO DE BANDA EN UN AMPLIFICADOR DE CINESCOPIO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se relaciona con el campo de tecnología de despliegue de video y en particular a un control dinámico de disipación de energía de conformidad con el contenido espectral de la señal de despliegue.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Además del despliegue de la programación de televisión de transmisión, con frecuencia los receptores de televisión proporcionan una capacidad de monitor para desplegar video o material gráfico de otras fuentes de señal como reproductores DVD, computadoras y juegos de computadora. El ancho de banda de estas señales de no transmisión puede variar de 3.5 MHz para una señal de video derivada de VCR, a la región de 25 MHz para imágenes generadas por computadora. El consumo de energía de una amplificador de salida de video en el despliegue de monitor TV aumenta el ancho de banda requerido para desplegar fielmente el ancho de banda y la amplitud de la señal de no transmisión. Con frecuencia, los despliegues de TV modernos despliegan señales de diferentes fuentes con diferentes anchos de banda de contenido. Típicamente, una disipación promedio de energía en un amplificador de video tipo A con un ancho de banda dentro del intervalo de 5 MHz a 20 MHz disipará en forma correspondiente entre 2W a 5W. Sin embargo, en un amplificador de carga activa de ancho de banda alto esto puede exceder fácilmente a 5 Watts. Debido a que el monitor receptor de tubo de rayos catódicos contiene tres amplificadores de salida de video, esto puede representar una contribución importante para el consumo total de energía del despliegue. Es bien conocido controlar un punto de operación de un amplificador de video por medio de la retroalimentación desde un trayecto de corriente que sufre un cambio de parámetros como una consecuencia de la operación a frecuencias de aumento. La señal de retroalimentación puede desarrollarse a través de un resistor emisor en proporción con la corriente que aumenta a frecuencias más altas. La señal de retroalimentación es filtrada y aplicada en la entrada del amplificador para influenciar el punto operativo. Para reducir los niveles de las emisiones sin propósito, se conoce analizar el contenido espectral de una señal de despliegue y generar una señal de control de emisión de conformidad con las señales de entrada que probablemente provoquen emisiones. Tal señal de control puede aplicarse para reducir los efectos de cresta de un video subjetivo producido al escanear la modulación de velocidad (SV ), o para modular en forma dinámica la circuitería de cresta de video para disminuir las emisiones. Se debe apreciar que el análisis del contenido espectral de la señal de despliegue puede proporcionar una indicación exacta de los candidatos probables de emisión, con el remedio que es la reducción dinámica de la mejora de imagen. Sin embargo, tal control de mejora de imagen es diferente a los objetivos en donde el ancho de banda del amplificador de control adaptable es suficiente para la señal real de despliegue presente en la entrada del amplificador. Con el uso en aumento de la computadora y los juegos de video, más una transmisión de 24 horas o la disponibilidad de programación de cable, los monitores receptores de televisión pueden operar durante períodos prolongados de tiempo, por lo cual será benéfico en términos de la confiabilidad del dispositivo y el consumo de energía, reducir la energía disipada por el despliegue.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un arreglo ventajoso del circuito, el ancho de banda de la etapa de salida de video se ajusta continuamente de conformidad con el requerimiento de ancho de banda o los componentes espectrales presentes o esperados en la señal de entrada. Como resultado, se reduce el consumo de energía cuando se despliegan señales de video de una resolución más baja. En otro arreglo, el ancho de banda se puede conmutar en forma adaptable entre dos valores de ancho de banda, normal y ancho, por una señal de control. Este control adaptable del ancho de banda se puede generar por un microcontrolador al extraer los datos relacionados con el ancho de banda desde la señal de video o la selección de señal de entrada. En un método alternativo, la disipación se controla por un amplificador de video para una señal de despliegue. El método comprende los pasos de ajustar una primera corriente para establecer un primer producto de ganancia de ancho de banda en el amplificador de video. Al generar una señal de control de conformidad con una velocidad de exploración de la señal de despliegue. Al modificar la primera corriente que responde a la señal de control, de tal modo que el producto de ancho de banda de ganancia del amplificador de video sea controlado de conformidad con la velocidad de exploración de la señal de despliegue. En otro arreglo inventivo, un amplificador de video para un despliegue de tubo de rayos catódicos comprende un amplificador de procesamiento de video con un amplificador activador de salida acoplado con el amplificador de procesamiento de video y proporciona una señal de video amplificada desde el amplificador de procesamiento de video para el despliegue por el tubo de rayos catódicos. El amplificador activador de salida se acopla con el amplificador de procesamiento de video para formar un circuito de regreso negativo, y una señal de control del circuito abierto de alimentación directa generada por el amplificador de procesamiento de video se aplica a un control del ancho de banda del amplificador activador de salida. En otro arreglo inventivo, la señal de control del circuito de alimentación directa se genera de acuerdo con la velocidad de exploración de la señal de despliegue de video.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama en bloque de un amplificador de video que incluye los arreglos inventivos. La Figura 2 es un circuito esquemático que incluye los arreglos inventivos de la Figura 1. La Figura 3 es un circuito esquemático que muestra el detector de velocidad de exploración inventivo para utilizarse con los arreglos inventivos de la Figura 1. La Figura 4 ilustra una respuesta de frecuencia del detector de velocidad de exploración inventivo de la Figura 3. La Figura 5 muestra los requerimientos de corriente y la variación de temperatura de un amplificador de video controlado de conformidad con los arreglos inventivos de las Figuras 1, 2, 3 y 4.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El diagrama en bloque de la Figura 1 ilustra un amplificador activador de tubo de rayos catódicos que incluye varios arreglos inventivos, en donde el amplificador de ancho de banda es controlado en forma adaptable de conformidad con el contenido espectral de la señal a ser desplegada. En un despliegue de tubo de rayos catódicos de color, los bloques 100, 200, 250, 400 y 500 están presentes para cada color de despliegue, sin embargo, el controlador 400 microcontrolador puede proporcionar señales de control específicas para color de cada canal de color. Una señal de despliegue de color, por ejemplo, rojo, verde o azul desde un demodulador de color ejemplificativo o una fuente de banda de base externa se introduce en el bloque 100 de procesamiento para su amplificación y por ejemplo, para un control de impulso DC. El control del contenido o componente DC de una señal de despliegue por medio de un impulso automático de cinescopio o circuito de control de regreso (AKB) es bien conocido y sirve para mantener una corriente predeterminada en cada cátodo de un despliegue de tubo de rayos catódicos. El bloque 100 de procesamiento suministra una señal de despliegue de color, por ejemplo, rojo, verde o azul, al amplificador 200 de salida de video y también proporciona la señal de video controlada con DC y amplificada al bloque 300, el cual genera una señal Vg de control de conformidad con el contenido de frecuencia detectado o la velocidad de exploración presentes dentro de la señal de video. La derivación de la señal Vg de control de ancho de banda dinámico, adaptable será descrita con referencia a la Figura 3. La señal Vg de control de ancho de banda adaptable, relacionada con la velocidad de exploración del bloque 300 se acopla con un bloque 200 de salida de video que será descrito con referencia a la Figura 2. Otra señal de control de ancho de banda adaptable se desarrolla dentro del bloque 400 microcontrolador, el cual emplea un microprocesador para deducir o inferir la información acerca del contenido de señal probable de los indicadores, tal como la norma o tipo de señal del conector de entrada seleccionado como la fuente de entrada. De esta forma, el microcontrolador 400 puede proporcionar un control un control de ancho de banda fijo o preajustado para el amplificador 200 de salida de video. En otro arreglo, la temperatura de los transistores de salida que forman al amplificador 200 se puede utilizar como un control de ancho de banda, en forma arbitraria, en donde el exceso de temperatura provoque una reducción predeterminada del ancho de banda del amplificador. La señal de video controla con ancho de banda adaptable desde el bloque 200 de salida de video se acopla con un impulso automático de cinescopio o con un transistor Q de muestreo (AKB) 500 conectado con un seguidor emisor. Como es conocido, la corriente del cátodo del CRT desde el colector del transistor Q 500 tiene su fuente en el procesador 100 de video y se puede considerar para formar un circuito de regreso negativo para estabilizar el componente DC del video de despliegue y por lo tanto, la brillantez de la imagen de despliegue. Un circuito de control del impulso automático del cinescopio emplea líneas de calibración o de prueba, que representan la señal de gris oscuro o el nivel bajo que se insertan dentro del intervalo de bloqueo de la señal de video de despliegue. La corriente de cátodo del CRT que resulta de estas líneas de calibración se compara con un valor de corriente y con los ajustes correctivos deseados aplicados al componente DC de la señal de video de despliegue. De esta manera, las tres corrientes de cátodo coinciden en un valor común. Los diferentes arreglos de control adaptable mostrados en la Figura 1 no solamente pueden considerarse que representan un circuito de control de regreso negativo cerrado, para la estabilidad DC y para el impulso automático del cinescopio (AKB), sino también como controles de alimentación directa abierta para el control dinámico del ancho de banda del amplificador de salida. De esta manera, se evita la provisión de un ancho de banda del amplificador activador y en consecuencia la disipación de energía se reduce en forma importante. El amplificador 200 de salida de video con un control adaptable de ancho de banda se ilustra en esquema en la Figura 2. Con la ausencia de un control de ancho de banda dinámico, el amplificador se puede considerar como un amplificador de salida de video de carga activa de ancho de banda común. Una señal de entrada desde el procesador 100 de video se acopla con la base del transistor Q1 seguidor emisor a través de una adaptación de ganancia y una red de retroalimentación formada por los resistores R1, R2, R3, R4 y R5 y el capacitor C1. El emisor del transistor Q1 PNP se acopla con un voltaje +12 a través del resistor R6 y activa la base del transistor Q3 amplificador NPN a través de una combinación de un resistor R7 y un capacitor C2 conectados en paralelo, la cual proporciona la forma de frecuencia. La base del transistor Q3 también se conecta con la base del transistor Q2 del amplificador PNP a través del capacitor C3 de acoplamiento. La señal en la base del transistor Q3 genera una corriente le colectora y la ganancia de circuito abierto del amplificador se determina como se muestra a continuación por la corriente le.

Circuito abierto de ganancia = -gm Re, en donde Re = impedancia de carga del transistor Q3 y sustituye a gm, en donde gm = 1/re y re = 25/lc (mA); Circuito abierto de ganancia = -Re. lc/25. Se conoce que el producto del ancho de banda de ganancia o /t de un amplificador emisor común, por ejemplo, el transistor Q3, varía con la corriente colectora y sigue una curva algo convexa. Por ejemplo, a una corriente colectora más baja, da como resultado un /T más bajo que se puede obtener con una corriente más alta. Sin embargo, la provisión de un punto de funcionamiento más alto con una corriente colectora más alta, produce un producto de ancho de banda con ganancia más alta en espera de que la capacidad de manejo de la señal de ancho de banda amplia de cómo resultado una disipación innecesaria de la energía del transistor. De este modo, la variación ventajosa de la corriente le colectora de conformidad con la velocidad de exploración de la señal de entrada permite la regulación de la señal de entrada dinámica de la ganancia del circuito abierto, el producto de ancho de banda de ganancia y en consecuencia el ancho de banda del amplificador. El transistor Q2 superior está configurado en un modo emisor común que es activado con el contenido de alta frecuencia de la señal de video desde el seguidor Q1 emisor a través del capacitor C3. La amplitud máxima de la señal de salida en los emisores de ios transistores Q4 y Q5 activadores es proporcional a la corriente quiescente del transistor Q2, la cual se ajusta al impulsar a los resistores R9 y R10. El límite más bajo de corriente se define por la corriente de retroalimentación DC provista por el resistor R5, la corriente máxima se ajusta por los parámetros del transistor que especifican la corriente colectora máxima permitida o disipación de energía. Con ventaja, al cambiar la corriente en los transistores Q2 y Q3, se puede controlar el ancho de banda total del amplificador. Un circuito de control de ancho de banda inventivo, a ser descrito con referencia a la Figura 3, puede cambiar la corriente quiescente en el transistor Q2 y así cambiar el ancho de banda del amplificador 200. Una corriente de control, por ejemplo, lc(Q23)/3 desde el colector del transistor Q23 se acopla con la base del transistor Q2 a través del resistor R14 y proporciona la corriente colectora del transistor Q2 con un intervalo de control de 6 mili Amperes (mA) hasta 15 mili Amperes (mA). Como consecuencia del control de corriente dinámica y la ganancia del circuito DC del amplificador de video, el componente DC presente en la señal activadora del CRT de salida puede variar. Sin embargo, como se mencionó antes, el circuito de retroalimentación negativa provisto por el circuito de control de impulso automático del cinescopio (AKB) puede compensar adecuadamente esta fuente de variación DC de la señal de despliegue. El detector 300 de velocidad de exploración se muestra en el dibujo esquemático de la Figura 3, y se puede considerar como una velocidad de exploración y un detector de frecuencia. Debido a que la velocidad de exploración es proporcional al primer derivado de una señal, el detector debe actuar como un filtro de paso alto. Las señales de video que representan las señales de color individuales se acoplan AC y se diferencian por los capacitores Cr, Cb, Cg, y se suman a una impedancia baja en un emisor de un amplificador Q21 del transistor NPN con base a tierra. La base del transistor Q21 se desacopla de tierra por el capacitor C23 y se impulsa por el diodo D21, el cual es suministrado de un suministro de voltaje +12 a través del resistor R22. Los componentes de señal negativa de la amplitud suficiente en el emisor del transistor Q21 provocan que el transistor conduzca y forme impulsos negativos o rectificados, una señal sumada o amplificada en el colector del amplificador Q21. Esta señal de salida se desarrolla a través del resistor R23 que está conectada en paralelo con un filtro de muesca formado por una red conectada en serie del inductor L21 y el capacitor C24, que resuenan a aproximadamente 6.5 MHz. De este modo, la señal filtrada y rectificada es suministrada a la base del amplificador Q22 del transistor PNP. Cada vez que la señal en la base del amplificador Q22 del transistor sea menor a un cierto nivel, el transistor Q22 se vuelve conductor, lo que provoca que el capacitor Q25 sea cargado a un suministro de +12 voltios. Cuando el transistor Q22 es no conductor, el capacitor C25 se descarga a través del resistor R26 y la impedancia de entrada del transistor Q23, que define una constante de tiempo de descarga de aproximadamente 2 segundos. El tiempo de descarga es en parte, requerido para permitir que cualquier señal DC de despliegue cambie para ser corregida por una acción de velocidad de campo, baja del circuito AKB. Además, el tiempo de descarga asegura evitar la conmutación frecuente del ancho de banda, innecesaria. El voltaje a través del capacitor C25 se aplica en la base del transistor Q23, con el cual el resistor emisor R27, forma una fuente de corriente que controla el impulso del transistor Q2 de fuente de corriente y el punto operativo del amplificador de salida de video mostrada en la Figura 2. Como se mencionó antes, el bloque 400 del microcontrolador puede generar una señal de control de determinación del ancho de banda que se acopla con la base del transistor Q24 de conmutación, el cual conmuta el resistor R28 a tierra y cambia el impulso en el transistor Q22. De este modo, el transistor Q22 se puede forzar a una corriente predeterminada y por lo tanto, el ancho de banda del amplificador 200 de video se puede pre-ajustar en respuesta a la determinación del ancho de banda desde el microcontrolador 400. Por ejemplo, con el transistor Q24 encendido, el transistor Q22 provoca que el voltaje a través del capacitor C25 se eleve, lo cual aumenta la corriente lc(Q23) de control de ancho de banda, y en consecuencia provoca que el amplificador 200 del ancho de banda se aumente. En forma contraria, cuando el microcontrolador 400 mantiene al transistor Q24 apagado, los componentes de señal negativa del transistor Q21 son requeridos para provocar una elevación en el voltaje a través del capacitor 25 con el aumento resultante tanto en corriente como en ancho de banda del amplificador 200. La relación entre el voltaje de control generado a través del capacitor C25 y el efecto correspondiente en el amplificador 200 de ancho de banda se ilustra en la Figura 4. Las consecuencias benéficas del control de ancho de banda adaptable se muestra en la tabla de la Figura 5, lo cual demuestra las diferencias en temperatura, medidas a una temperatura ambiente de 25 grados Celsius, durante la operación con dos diferentes anchos de banda y dos diferentes señales de entrada. El uso ventajoso de un activador de video de ancho de banda variable reduce el consumo de energía al 50% durante la operación de ancho de conductor bajo, lo que ahorra un total de 6W y además, la temperatura de los sumideros de calor de los transistores Q4, Q5 se reduce por aproximadamente 30%.

Claims

REIVINDICACIONES

1. En un despliegue de tubo de rayos catódicos, un amplificador (50) caracterizado porque comprende: una señal (Vin) de despliegue de video; un amplificador (200) activador que amplifica la señal de despliegue de video y se acopla con el tubo de rayos catódicos para su despliegue; y un generador (300) de señal de control que genera una señal (CS) de control para controlar un ancho de banda de un amplificador (200) amplificador, que responde a los componentes de frecuencia presentes en la señal (Vin) de despliegue de video antes de la amplificación por el amplificador (200) activador, en donde los componentes de frecuencia son indicativos de la señal (Vin) de despliegue de video que ocupa un primer ancho de banda, la señal de control (CS) provoca que el amplificador (200) activador adopte un primer ancho de banda y los componentes de frecuencia son indicativos de una señal de despliegue de video (Vin) que ocupa un segundo ancho de banda mayor que el primer ancho de banda, la señal (CS) de control provoca que el amplificador (200) activador adopte un segundo ancho de banda.

2. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la operación controlada del amplificador (200) activador con el primer ancho de banda, en donde la corriente (le) en el amplificador (200) activador tiene un primer valor.

3. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la operación controlada del amplificador (200) activador con el segundo ancho de banda, la corriente (le) en el amplificador (200) activador tiene un segundo valor mayor que el primer valor.

4. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque durante la operación controlada del amplificador (200) activador con el primer ancho de banda, el amplificador activador disipa un primer valor de energía.

5. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque durante la operación controlada del amplificador (200) activador con el segundo ancho de banda, el amplificador (200) activador disipa un segundo valor de energía mayor que el primer valor de energía.

6. Un amplificador (50) de video para un despliegue de tubo de rayos catódicos caracterizado porque comprende: un amplificador (100) de procesamiento de video para amplificar una señal de despliegue de video; un amplificador (200, Q500) activador de salida acoplado con el amplificador (100) de procesamiento de video y que suministra la señal (Vd) de despliegue de video amplificada desde el amplificador (100) de procesamiento de video para ser desplegada por el tubo de rayos catódicos; en donde el amplificador (200, Q500) activador de salida se acopia con el amplificador (100) de procesamiento de video para formar un circuito de regreso negativo (AKB), y una señal (CS) de control de circuito abierto de alimentación directa generada desde una salida del amplificador de procesamiento de video y aplicada al control del ancho de banda del amplificador (200, Q500) activador de salida.

7. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el circuito de regreso de alimentación negativa (AKB) controla un componente DC en la señal (Vd) de despliegue de video amplificada.

8. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la señal (CS) de control de circuito de alimentación directa controla una corriente (le) en el amplificador (200) activador de salida.

9. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la señal (CS) de control de circuito de alimentación directa controla la disipación de energía en el amplificador (200) activador de salida.

10. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el ancho de banda del amplificador (200) activador de salida es controlado en respuesta a la señal (CS) de control de circuito de alimentación directa.

11. El amplificador (50) de video de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la señal (CS) de control de circuito abierto de alimentación directa se genera de conformidad con la velocidad de exploración de la señal (Vin) de despliegue de video.

12. Un método para controlar la disipación en un amplificador (200) de video para una señal (Vin) de despliegue, caracterizado porque comprende los pasos de: ajustar una primera corriente (le) para establecer un primer producto de ganancia de ancho de banda en el amplificador (200) de video; generar en el amplificador (200) de video una entrada para una señal (CS) de control de conformidad con la velocidad de exploración de la señal (Vin) de despliegue; y modificar la primera corriente (le) en respuesta a la señal (CS) de control, de modo que el producto de ancho de banda de ganancia del amplificador de video esté controlado de conformidad con la velocidad de exploración de la señal (Vin) de despliegue.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de ajuste comprende: determinar un punto operativo de baja disipación para el amplificador (200) de video.

14. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de ajuste comprende: establecer un primer ancho de banda para el amplificador (200) de video.

15. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de generación comprende: formar la señal (CS) de control en proporción a una magnitud de la velocidad de exploración de la señal de despliegue.

16. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el paso de generación comprende: aumentar el ancho de banda del amplificador (200) de video de conformidad con un aumento en la magnitud de la velocidad de exploración de la señal de despliegue.

17. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el paso de modificación comprende: determinar un punto operativo para el amplificador (200) de video con una mayor disipación que el punto operativo de baja disipación .

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el paso de determinación comprende: establecer un segundo ancho de banda para el amplificador (200) de video mayor que el primer ancho de banda.