MXPA99008135A - Etapa de salida de video con limitacion de corriente de haz auto-regulable - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de procesamiento de vídeo incluye una etapa de activador de salida de rodeo (20) que es capaz de auto-regular automáticamente la salida de corriente de haz pico proporcionada a un despliegue. El sistema incluye una etapa de activador de salida de vídeo (20) con una entrada de señal de vídeo (b) y una salida de señal de vídeo (B) para proporcionar una señal de vídeo amplificada. La etapa de activador de salida de vídeo (20) comprende medios para amplificar la entrada de señal de vídeo para formar la salida de señal de vídeo y pasar la salida de la señal de vídeo amplificada al dispositivo de despliegue de reproducción de imágenes. El sistema adicionalmente comprende una salida detectara para proporcionar una señal detectada (V4) representativa de la corriente (IB) conducida por tal dispositivo de despliegue de reproducción de imágenes (1). El sistema también incluye un medio de detección y control (28, 29;Q108) para detectar la señal detectada y para proporcionar una señal de retroalimentación (16) a un componente de entrada (Q101) de la etapa de activador de salida de vídeo para limitar la corriente conducida por tal dispositivo de despliegue de reproducción de imágenes a un valor predeterminado.

Description

ETAPA DE SALIDA DE VIDEO CON LIMITACIÓN DE CORRIENTE DE HAZ AUTO-REGULABLE Esta invención se refiere a un sistema de procesamiento de vídeo que incluye un amplificador de salida de vídeo para proporcionar señales de activación de vídeo a un dispositivo de despliegue de imágenes tal como un cinescopio. En particular, esta invención se refiere a un amplificador activador de salida de vídeo que automáticamente puede auto-regular la salida de corriente de haz pico proporcionada a un despliegue. En un sistema de procesamiento de vídeo común, los amplificadores de salida de vídeo se usan para proporcionar señales de vídeo amplificadas a electrodos de control de intensidad (por ejemplo, cátodos) de un dispositivo de despliegue (por ejemplo, un cinescopio). Las señales de vídeo amplificadas se proporcionan en la forma de, por ejemplo, corrientes de haz R, V y A al cátodo de un dispositivo de despliegue de imágenes. Es deseable poder limitar la corriente de haz proporcionada al despliegue a un nivel predeterminado. Una razón es que si se desarrolla una corriente de haz de salida excesiva en respuesta a una señal de vídeo de amplitud grande representativa de información de imagen de color sumamente saturada o información de imagen blanco pico en la entrada de los amplificadores de vídeo, en respuesta los transistores de salida de los amplificadores se pueden saturar. Un amplificador de salida saturado puede producir una borrosidad en la imagen de color o blanca objetable después de un área de imagen desplegada producida por una señal de activación de vídeo de amplitud grande. Por ejemplo, si se despliega un área de imagen blanca y la polarización de transistor de salida de vídeo rojo es tal que el transistor de salida rojo se satura, es muy probable que se produzca una borrosidad de color rojo posterior a la imagen blanca como resultado de que el transistor de salida de vídeo rojo exhiba un estado conductivo saturado junto con el "tiempo de recuperación" lento del transistor de salida rojo debido a los efectos de almacenam iento de carga del transistor. Además hacer un receptor produzca una imagen degradada, la corriente de haz excesiva también puede producir degradación del desempeño del sistema de deflexión del receptor, desenfoque de punto del haz de electrones y floración de la imagen. Una corriente de haz alta de este tipo puede exceder la capacidad de operación segura del cinescopio, posiblemente causando daños al cinescopio y a los componentes asociados del circuito. Por otro lado , es deseable poder proporcionar la máxima corriente permisible al cinescopio de manera que la imagen producida por el despliegue pueda ser lo más brillante posible y tenga el mayor contraste posible . Esto es particularmente deseable en un despliegue tipo proyección en donde las imágenes en el despliegue de proyección tienden a ser más opacas que las que se muestran en un tubo de despliegue directo. Se conocen varios sistemas l im itantes de corriente de haz. U n enfoque común a limitar la corriente de haz a un tubo de rayos catódicos se muestra en la Figura 1. Este enfoque incluye monitorear la corriente de haz promedio en el suministro de alto voltaje de un tubo de rayos catódicos 101 y proporcionar una señal de control representativa de la magnitud de la corriente de haz promedio. La corriente de haz promedio se deriva de un capacitor de filtro C1. Si la corriente de haz promedio excede un nivel predeterminado, entonces los parámetros de las etapas de ajuste de contraste y brillantez 104A y 104B en el circuito de procesamiento de vídeo 104 se cambian de conformidad con la señal de control, al reducir el contraste y brillantez de la señal de vídeo en la entrada de la etapa de activación de vídeo, la corriente de haz en la salida del amplificador activador de vídeo (20', 22', 24') también se reduce. Por lo tanto, la corriente de haz se controla vía las etapas de ajuste de contraste y brillantez del sistema de procesamiento de vídeo, mucho antes que la señal de vídeo alcance la etapa de activación de vídeo. EP 0 680 226 A2 divulga un aparato activador de cinescopio que tiene una función de corrección gamma. La corrección gamma es deseable para compensar la relación no lin eal entre la señal de entrada y la salida de l uz de un tubo de imágenes. El aparato comprende un amplificador compensador 70 acoplado al cátodo K1 vía el resistor 79, que detecta la corriente del cátodo. El amplificador compensador 70 está acoplado al amplificador lineal 60 vía la red 80. La señal de retroalimentación proporcionada por la red 80 proporciona corrección gamma como se muestra en la Figura 1 . Sin embargo, el aparato no proporciona un aspecto limitante de haz pico que limita la salida al cátodo a un nivel predeterminado cuando la corriente del cátodo excede un nivel de corriente de cátodo pico predeterminado. La Patente de los Estados Unidos de Norteamérica Número de Serie 4,599,642 divulga un procesador de señal de vídeo que acopla selectivamente una señal de control de corriente de haz a un procesador de luminancia y un procesador de crominancia durante intervalos de control de activación de nivel blanco e intervalos de control de polarización de nivel negro . El procesador incluye un circuito de control limitador de haz que recibe una señal sumada representativa de una combinación de corrientes de cátodo y proporciona una señal de control a los procesadores de luminancia y cromin ancia. Aqu í, el aparato usa una señal de corriente de cátodo combinada para general la señal de control y proporciona la señal de control a varios procesadores, en lugar de a un amplificador de activación particular asociado con un cátodo seleccionado. El presente inventor reconoce que, sin embargo es importante monitorear y controlar no sólo la corriente de haz promedio sino también la corriente de haz pico . La corriente de haz promedio excesiva y la corriente de haz pico pueden causar diferentes problemas arriba mencionados . Se necesita un limitador de corriente de haz promedio particularmente para proteger el sistema de su ministro de alto voltaje de excesivo consumo de energ ía y el despliegue de excesiva disipación de energía. La excesiva corriente de haz promedio puede también producir error de ubicación de haz de máscara de sombra, produciendo así error de color, en tubos de visión directa con una máscara de sombra. Por otro lado, se necesita un limitador de corriente de haz pico para evitar una excesiva corriente de haz instantánea que pueda causar excesivo envejecimiento de la pantalla de fósforo y un mal tamaño de punto. El tamaño de punto grande o malo es equivalente a mal foco y pérdida de resolución. Adicionalmente, es deseable tener ambos tipos de limitadores de corriente de haz en el mismo sistema de procesamiento de vídeo porque la relación entre el nivel promedio y pico de una señal de vídeo no se p uede predecir. Por ejemplo, los caracteres blancos en un fondo negro puede producir corriente de haz pico instantánea muy alta, y una baja corriente de haz promedio, si un aparato de televisión es un aparato de alto desempeño, con ganancia o capacidad de activación significativa. De conformidad con la presente invención , se proporciona un sistema de procesamiento de señal de vídeo que incluye un dispositivo reproductor de imágenes para desplegar información de vídeo en respuesta a una señal de vídeo aplicada al mismo. El sistema de procesamiento incluye un aparato que comprende una etapa de activación de salida de vídeo con una entrada de señal de vídeo y una salida de señal de vídeo para proporcionar una señal de vídeo amplificada . El aparato está caracterizado porque la etapa de activación de salida de vídeo comprende medios para amplificar la señal de vídeo de entrada y acoplar dicha señal de salida al dispositivo reproductor de imágenes. El activador de salida también incluye una salida detectora para proporcionarle una señal detectada representativa de corriente conducida por el dispositivo de despliegue y reproductor de imágenes. Adicionalmente, la etapa del activador de vídeo comprende medios de medición y control para detectar la señal detectada y para proporcionar una señal de retroalimentación a un componente de entrada de tal etapa de activación de salida de vídeo para limitar la corriente de haz pico conducida por tal dispositivo de despliegue y reproductor de imágenes a u n valor predeterminado. En los dibujos: La Figura 1 , muestra un diagrama de bloques de un enfoque conocido para lim itar la excesiva corriente de haz promedio; La Figura 2 , muestra un diagrama de bloques de una modalidad ejempl ar de un sistema de procesamiento de vídeo que utiliza la presente invención ; La Figura 3, muestra un sistema de procesamiento de vídeo que incluye componentes de circuito ejemplares del activador de vídeo de salida de conformidad con la presente invención; La Figura 4, muestra otra modalidad ejemplar de un sistema de procesamiento de vídeo q ue utiliza la presente invención; La Figura 5 , es una gráfica que m uestra una simulación en computadora del circuito ejemplar mostrado en la Figura 4.

La Figura 2, es un ejemplo de un diagrama de bloques de un sistema de procesam iento de vídeo de conformidad con los principios de la presente invención . El sistema de procesamiento de vídeo incluye un subsistema de procesamiento de vídeo común 204 que comprende secciones de procesamiento de luminancia y crominancia para procesar una señal de vídeo de entrada. El sistema de procesamiento de vídeo también emplea un sistema conocido lim itante de corriente de haz promedio incluyendo un circuito de retroalimentación y detección de corriente de haz promedio 103 como se describió anteriormente, y como se muestra en la Figura 1 . Adicionalmente, el sistema de procesamiento de vídeo comprende circuitos de activador de vídeo 20, 22 , y 24 para las respectivas señales de vídeo azu l , verde y roja. Cada circuito activador de vídeo (por ejemplo, 20) comprende un circuito amplificador 27 para amplificar la respectiva señal de vídeo, un circuito detector 28 para medir el AKB y la corriente de haz pico, y un circuito de control 29 para comparar la corriente de haz pico a un nivel predeterminado y para limitar la corriente de haz pico al nivel predeterminado. La corriente de haz detectada por el circuito detector 28 también se proporciona a un sistema de procesamiento AKB 30. El sistema de procesamiento AKB 30 es un sistema conocido para establecer automáticamente los niveles de corriente representativos de imágenes negras adecuada para caga cañón de electrones de un cinescopio . Como resultado de esta operación , se evita que la imagen reproducida sea afectada adversamente por variaciones de polarización de cinescopio de un nivel deseado (por ejemplo, debido a efectos de temperatura y envejecimiento). Un sistema AKB comúnmente opera durante intervalos de extinción de retrazo de imágenes, en cuyo momento el cinescopio conduce una pequeña corriente de extinción representativa de nivel negro. Esta corriente se monitorea mediante el sistema AKB 30 para generar un voltaje de corrección que representa la diferencia entre el nivel de corriente negro detectado y un nivel de corriente negro deseado. El voltaje de corrección se aplica a los circuitos de procesamiento de señal de vídeo 204 precediendo el cinescopio con una detección para reducir la diferencia. Los sistemas AKB se divulgan, por ejemplo, en las Patentes de los Estados Unidos de Norteamérica Números de Serie 4,263,622, y 4,277,798, ambas otorgadas a Werner Hinn. La etapa de salida del activador de vídeo 20, como se muestra en la Figura 2 en forma de diagrama de bloques se describirá ahora con detalle, con los componentes de circuito ejemplares mostrados en la Figura 3. La Figura 3, muestra una fuente de señales de vídeo representativas de imágenes de color 10 proporcionando las señales de color de bajo nivel azul (a), verde (v) y rojo (r), a las respectivas amplificadoras del activador de señal de color a, v y r respectivas 20, 22 y 24 de configuración similar. La fuente de las señales de color 10, por ejemplo, puede ser de la etapa de procesamiento de vídeo 204 de una televisión como se muestra en la Figura 2. La estructura y operación del amplificador activador de señal de color azul (a) 20, como se describirá, también se aplica a las etapas de los amplificadores activadores de las señales rojo y verde 22 y 24. Las señales de vídeo de color de salida de alto nivel R, V, A de los activadores 20, 22 y 24 están acopladas vía los respectivos resistores de protección contra interrupción R1, R2 y R3 de un cinescopio reproductor de imágenes a color 1. Los resistores de protección contra interrupción protegen a los circuitos activadores del daño de que ocurra un arco en el cinescopio. Una rejilla de control de cinescopio 2 está polarizada mediante una fuente de alto voltaje (no mostrada en la Figura 3) en común con respecto a cada uno de los electrodos de cátodo y forma una pluralidad de cañones de electrones de cinescopio con los mismos. El activador azul 20 comprende un componente de entrada, Q101, que es un transistor amplificador de emisor común configurado en una configuración de amplificador activador de cascodo con un transistor amplificador de base común de salida Q102. La señal de color azul de entrada (a) está acoplada al electrodo de entrada de base del transistor Q101. Una polarización de aproximadamente 10 voltios se aplica a la base del transistor Q102. La señal de salida en el colector de Q102 sirve como la entrada a una etapa de salida conexión/desconexión que comprende un transistor NPN Q106 y un transistor PNP Q107. La señal de activación de salida de vídeo B se proporciona de las terminales de emisor de los transistores Q106 y Q107, y está acoplada a la terminal del cátodo azul del cinescopio 1 como se describió anteriormente para proporcionar corriente de activación para el cinescopio 1 . Adicionalmente, el conductor de la base de un transistor controlador y medidor de corriente de haz Q 108 está acoplado a la terminal del colector de Q 107 a través de un resistor de base R4. El colector de Q 108 está conectado a un voltaje de polarización de aproximadamente 10 voltios. El emisor de Q 108 se retroalimenta al colector del transistor de cascodo inferior Q 101 . Un resistor R5 está conectado a la terminal del colector del transistor Q 107 para proporcionar una corriente detectada al sistema de procesamiento A KB 30, como se discutió anteriormente con relación a la Figura 2. Los componentes en la modalidad ejemplar de la presente invención como se muestra en la Figura 3 se han seleccionado de manera que la máxima corriente de haz de salida permitida se establezca en el nivel de 6 ma (es decir, I B = 6 ma máximo) . Este valor ejemplar se selecciona con base en un valor del cinescopio para esta implantación particular, para evitar los diferentes problemas debidos a alta corriente de haz pico como se describió anteriormente. Se pueden seleccionar otros valores de nivel de conformidad con otros requerimientos de implantación y la enseñanza de la presente invención como se describe a contin uación . U na vez que se selecciona un nivel máximo, el valor de los componentes en el circuito se puede derivar de manera que la corriente de haz no exceda este valor seleccionado de conformidad con los principios de la presente invención. Una ecuación empírica conocida que se usa para calcular la corriente de haz se muestra a continuación: IB = 2.065 x 10-6c (Vcorte + VG1 - V cátodo)2.97 ma (Ecuación 1) Habiendo seleccionado IB, Vcorte y VREJILLA se seleccionan también con base en el valor del tubo de rayos catódicos particular utilizado. En la modalidad ejemplar de la Figura 2, Vcorte tiene un valor de 190 V (medido de cátodo a rejilla) y VG1 está polarizado a 28 V. Es así que, lo único desconocido es Vcátodo que se puede resolver a partir de la Ecuación 1: Vcátodo = 68 v cuando IB está a 6 ma (de la Ecuación 1) Viendo la operación del circuito en la Figura 2, se puede ver que 15 es una buena aproximación de la corriente de haz IB. La corriente 15 fluye a través del resistor R5 y produce un voltaje de salida V4 que es proporcional a la corriente de haz IB. Entonces, este voltaje es monitoreado por Q108. Entonces, Q108 proporciona una retroalimentación a la terminal del colector del componente de entrada, el transistor de cascodo inferior Q101. Por lo tanto, se puede ver a partir de la Figura 3 que cuando IB está al valor de nivel de 6 ma, la magnitud V1 en la entrada de la etapa activadora será de aproximadamente 3.54 voltios. El valor de V1 se puede calcular por los siguientes pasos (suponiendo que la caída de voltaje a través de la base y emisor de un transistor es 0.7 voltios) : V4 = 4.08 + (15 x R5) = 4.08 + 750 x 6 x 1 0 - 3 = 8.58 V V5 = V4- 0.7 = 7.88 V V2 = V5 12 = ( 1 0- 0.7 - 7.88)/ 1 00 = 1 4.2 ma 11 = 12 V 1 = 1 1 x 200 + 0.7 = 3.54 v Es así que, cuando V1 es inferior a 3.54 V, el circuito proporcionará una salida de activación de corriente de haz que no está recortada y es inferior al nivel de 6 ma. Es decir, Q108 monitorea continuamente el potencial a V4 que es proporcional a I B. Sin embargo, Q108 no conducirá cuando V1 es inferior a 3.54 voltios e I B es menor de 6 ma. Por otro lado, si la señal de entrada V1 alcanza 3.54 V o más, Q 108 comienza a conducir. Esto proporciona corriente de retroalimentación 16 al colector de Q 101 . Esta retroalimentación incrementa el potencial de voltaje en V2. Este incremento en V2 actúa para compensar la tendencia de incremento 12 debido a la mayor señal de entrada V1 . Este efecto fuerza a 12 a permanecer a 14.2 ma . Como 12 permanece ig ual, I B también estará limitado al nivel de 6 ma, independientemente del incremento en la señal de entrada V 1 . La Figura 4 muestra otra modalidad de la presente invención . esta modalidad es similar a la mostrada en la Figura 3. La modalidad en la Figura 4 muestra variaciones en valores de componentes para considerar diferentes voltajes y valores de polarización utilizadas en esta invención . La operación de la modalidad mostrada en la Figura 4 también es similar a la operación arriba descrita de la modalidad en la Figura 3. Se debe notar que el transistor de control y detección Q208 ahora tiene un emisor conectado directamente al emisor del transistor de cascodo superior Q202. La etapa de salida del activador de vídeo 20 ahora consiste de únicamente el transistor seguidor de emisor Q203 en lugar de un par conexión/desconexión como se muestra en la Figura 3. La Figu ra 5 muestra los resultados de una simulación en computadora del circuito mostrada en la Figura 4. La gráfica muestra que con la adición de los circuitos lim itadores y detectores de corriente de pico 28 y 29 en el activador de salida 20, la corriente de haz pico se limita a aproximadamente 6 ma como se desea , incl usive con una entrada de señal mayor. Se debe comprender que las modalidades y variaciones mostradas y descritas en la presente son únicamente ilustrativas y que los expertos en la técnica pueden implantar varias modificaciones sin apartarse del alcance y espíritu de la invención.

Claims (8)

1. REIVIN DICACIO NES 1 . Un aparato de procesamiento de señal de vídeo que comprende: una entrada de señal de vídeo (b) conectada a una fuente de señales de vídeo para recibir una señal de entrada de vídeo; una salida de señal de vídeo (B) , conectada a un cátodo seleccionado de un dispositivo reproductor de imágenes (1 ) para proporcionar una señal de salida, tal cátodo seleccionado tiene una corriente de cátodo que fluye a través en respuesta a dicha señal de salida; medios (27) acoplados entre tal entrada de señal de vídeo y dicha salida de señal de vídeo, para amplificar la mencionada señal de entrada de vídeo para formar tal señal de salida, los mencionados medios amplificadores incluyen un amplificador activador (Q 101 ) ; medios, acoplados a tal cátodo seleccionado, para detectar dicha corriente de cátodo, dichos medios detectores proporcionan una primera señal (V4) representativa de tal corriente de cátodo que fluye en el mencionado cátodo seleccionado ; y medios (Q108) acoplados directamente entre tales medios detectores y los mencionados medios amplificadores, para proporcionar una señal de retroalimentación a dicho amplificador activador, tal señal de retroalimentación responde sólo a dicha primera señal, la mencionada señal de retroalimentación limita una salida de tal amplificador activador a un n ivel predeterminado, lim itando as í dicha señal de salida a u n n ivel predeterminado, cuando la mencionada corriente de cátodo excede un n ivel predeterminado de corriente de cátodo pico .
2. 2. El aparato de la reivindicación 1 , en donde dichos medios que proporcionan retroalimentación comprenden un transistor bipolar.
3. 3. El aparato de la reivindicación 2 , en donde dicho transistor bipolar incluye una terminal de base acoplada a tal salida de señal y una terminal de emisor acoplada al mencionado componente de entrada.
4. 4. El aparato de la reivindicación 1 , en donde dicho amplificador activador comprende un transistor amplificador de emisor común.
5. 5. El aparato de la reivindicación 4, en donde dicho transistor amplificador de emisor común está acoplado en una configuración de amplificador activador de cascodo con un transistor amplificador de base común de salida (Q 102) .
6. 6. El aparato de la reivindicación 5, en donde tal amplificador activador de cascodo está acoplado a una etapa amplificadora de conexión/desconexión que com prende un transistor N PN y un transistor PNP, tal etapa amplificadora de conexión/desconexión tiene una salida acoplada al mencionado dispositivo reproductor de imágenes .
7. 7. El aparato de la reivindicación 6, en donde tales medios que proporcionan retroalimentación están acoplados a un colector de dicho transistor PN P .
8. 8. El aparato de la reivindicación 7, en donde dicho colector de tal transistor PN P está acoplado a una unidad de procesamiento AKB. RESU MEN U n sistema de procesamiento de vídeo incluye una etapa de activador de salida de vídeo (20) que es capaz de auto-regular automáticamente la salida de corriente de haz pico proporcionada a un despliegue. El sistema incluye una etapa de activador de salida de vídeo (20) con una entrada de señal de vídeo (b) y una salida de señal de vídeo (B) para proporcionar una señal de vídeo amplificada. La etapa de activador de salida de vídeo (20) comprende medios para amplificar la entrada de señal de vídeo para formar la salida de señal de vídeo y pasar la salida de la señal de vídeo amplificada al dispositivo de despliegue de reproducción de imágenes. El sistema adicion almente comprende una salida detectora para proporcionar una señal detectada (V4) representativa de la corriente (IB) conducida por tal dispositivo de desplieg ue de reproducción de imágenes (1 ) . El sistema también incluye un medio de detección y control (28, 29; Q 108) para detectar la señal detectada y para proporcionar una señal de retroalimentación (16) a un componente de entrada (Q 101 ) de la etapa de activador de salida de vídeo para lim itar la corriente conducida por tal dispositivo de despliegue de reproducción de imágenes a un valor predeterminado.