專利名稱:由開關(guān)回掃電容所進(jìn)行的高壓調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般涉及在信息顯示裝置中的高壓調(diào)節(jié)方法,特別涉及在利用陰極射線管的信息顯示裝置中對陽極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法。
背景信息在當(dāng)今的多媒體環(huán)境中,越來越需要能夠使單個信息顯示裝置用于幾個不同的應(yīng)用中。例如,除了顯示視頻信息外,現(xiàn)在電視接收器還能夠被用于顯示電子文本信息。最近,計算機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品的產(chǎn)商開始提供各種產(chǎn)品,其中電視接收器還可以用于顯示由計算機(jī)所提供的信息,例如文本頁、高分辨圖像,等等。
這些不同的應(yīng)用要求增加信息顯示裝置的偏轉(zhuǎn)和高壓電路的性能。例如,在視頻信息的顯示中,信息顯示裝置要求提供黑屏,并且必須具有強(qiáng)電子束流和高陽極電壓。使用相同信息顯示裝置來顯示一般與彩色顯示器相關(guān)的高分辨率圖像還要求該信息顯示裝置提供穩(wěn)定的光柵尺寸、良好的聚焦、以及小的光點(diǎn)尺寸。這些附加的要求,反過來依賴用于陰極射線管的調(diào)節(jié)良好的陽極電壓的存在。
發(fā)明概述本發(fā)明針對為信息顯示裝置的陰極射線管提供調(diào)節(jié)良好的陽極電壓的高壓調(diào)節(jié)電路。
一種用于在信息顯示裝置中調(diào)節(jié)陽極電壓的電路包括具有掃描和回掃的操作模式的水平偏轉(zhuǎn)電路;該水平偏轉(zhuǎn)電路還具有一固定的回掃電容和一個開關(guān)回掃電容與一個開關(guān)元件之間的串聯(lián)組合,其中該開頭元件在水平偏轉(zhuǎn)電路進(jìn)行回掃操作模式時處于閉合位置;用于提供指示陽極電壓的大小的采樣電壓的分壓網(wǎng)絡(luò);以及響應(yīng)該采樣電壓用于控制該開關(guān)元件的控制電路,使得該控制電路在回掃過程中通過選擇一個把開關(guān)元件置于開路位置的時刻對陽極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
在下文結(jié)合附圖的描述中,上述本發(fā)明的其它特點(diǎn)、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚,其中在附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同的元件。
附圖簡述在附圖中
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明的高壓調(diào)節(jié)電路的方框圖;圖2是圖1中的高壓調(diào)節(jié)電路的示意圖;圖3a-3d示出用于解釋圖1和圖2中的高壓調(diào)節(jié)電路的操作的電壓和電流波形;以及圖4a和4b以方框示意圖的形式示出與信息顯示裝置的各種光柵糾正電路相結(jié)合的高壓調(diào)節(jié)電路。
最佳實(shí)施例的描述圖1示出本發(fā)明的高壓調(diào)節(jié)電路的操作原理。水平偏轉(zhuǎn)電路10使電子束偏轉(zhuǎn)橫過陰極射線管的屏幕以形成光柵。來自水平偏轉(zhuǎn)電路10的回掃電壓VR被用于產(chǎn)生陰極射線管所需的高壓陽極電壓EHT。該回掃電壓VR在圖3a中示出;該回掃電壓VR在低負(fù)載或低電子束流條件下基本上具有正弦波形。當(dāng)回掃電壓VR被施加高負(fù)載或高電子束流的情況下,該基本為正弦曲線的波形會略微地發(fā)生變形。在圖3a-3d中虛線表示高負(fù)載或高電子束流的情況,實(shí)線表示低負(fù)載或低電子束流的情況。
該陽極電壓EHT的一個采樣值由控制電路20所利用以確定開關(guān)元件SW2應(yīng)當(dāng)被置于開路位置的準(zhǔn)確時刻。例如,如果陽極電壓EHT低于預(yù)定電平,則控制電路20使開關(guān)元件SW2更早地打開;相反,如果陽極電壓EHT超過預(yù)測電平,則控制電路20使開關(guān)元件SW2更晚地打開。按這種方式,陽極電壓EHT可以被精確地調(diào)節(jié)。
圖2示出高壓調(diào)節(jié)電路100的一個實(shí)施例的示意圖。水平偏轉(zhuǎn)電路10由水平驅(qū)動器11、開關(guān)元件SW1、S-整形電容CS、水平偏轉(zhuǎn)線圈LH、固定回掃電容CR1、以及開關(guān)回掃電容CR2所形成。為本說明書的目的,開關(guān)元件TR1在開始時被閉合,以使得回掃電容CR1和CR2相并聯(lián),因此,有效回掃電容是兩個回掃電容之和。水平驅(qū)動電路11可以是本領(lǐng)域內(nèi)的通常技術(shù)人員所知道的常規(guī)電路,在此不對其作進(jìn)一步的描述。
水平驅(qū)動電路11以某一水平掃描頻率控制開關(guān)元件SW1的操作,以周期性地把電子束從屏幕的左邊緣偏轉(zhuǎn)到屏幕的右邊緣(從觀察屏幕的透視角度來看)。開關(guān)元件SW1一般包括一個與二極管相并聯(lián)的npn型雙極結(jié)晶體管相并聯(lián),使得該二極管的陰極連接到該晶體管的集電極,并且該晶體管的發(fā)射極與該二極管的陽極連接到“地”或參考電勢。在開關(guān)SW1處于閉合位置的時間周期中,也稱為“掃描”周期,該電子束通過利用S整形電容CS與水平偏轉(zhuǎn)線圈LH之間的諧振使電子束從屏幕的左邊緣向屏幕的右邊緣偏轉(zhuǎn)。在掃描周期中,在S整形電容CS與回掃電容CR1和CR2之間的節(jié)點(diǎn)J1的回掃電壓VR基本等于地電勢或參考電勢。
在相繼的掃描周期之間的時間周期中,這也稱為“回掃周期“,開關(guān)元件SW1處于開路位置,并且電子束通過利用水平偏轉(zhuǎn)線圈LH與回掃電容CR1和CR2之間的諧振使電子束從屏幕的右邊緣返回到屏幕的左邊緣。在回掃周期中,在該節(jié)點(diǎn)處的回掃電壓VR基本上為正弦波形,如圖3a中所示,并且對于圖2中的實(shí)施例來說,其峰值約等于1200V。
該回掃電壓VR通過變壓器T1的初級線圈30與次級線圈40相耦合,它由二極管D1所整流以產(chǎn)生用于該陰極射線管的陽極電壓EHT。該陽極電壓為高壓,并且對于圖2中所示的高壓調(diào)節(jié)電路100來說約等于30kV。
該陽極電壓EHT的調(diào)節(jié)方法如下。陽極電壓EHT由采樣網(wǎng)絡(luò)所采樣以提供一采樣電壓V1。在圖2中,該采樣網(wǎng)絡(luò)由分壓網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)。陽極電壓EHT由電阻R1和R2所形成的分壓器所分壓以提供該采樣電壓V1,該電壓施加到誤差放大器50的非反相輸入端51。該采樣電壓與施加在放大器50的反相輸入端的參考電壓Vref相比較。通過從采樣電壓V1中減去參考電壓Vref而獲得的誤差電壓Verr被放大并被提供給誤差放大器50的輸出端。誤差放大器50的增益由電阻R4與電阻R5之間的比值所確定。該比值也影響高壓調(diào)節(jié)電路和輸出阻抗,對于圖2中所示的實(shí)施例來說該輸出阻抗約等于150kΩ。
該直接跟隨(track)陽極電壓EHT的誤差電壓Verr被電阻R3與電容C3的組合所低通濾波,以產(chǎn)生施加到比較器60的非反相輸入端的控制電壓Vctrl。在圖2所示的實(shí)施例中,該控制電壓通過實(shí)驗(yàn)來確定,使得當(dāng)由電阻R3與電容C3所形成的低通濾波器具有約等于20Hz的截止頻率時高壓調(diào)節(jié)電路100的性能最好。為該低通濾波器所選擇的特定截止頻率由在該特定高壓調(diào)節(jié)電路100的每個實(shí)施例中所用的元件數(shù)值所確定,并且涉及在該濾波器中的兩個相對立的要求之間的協(xié)調(diào)。一般來說,用于該濾波器的截止頻率越高,則對該高壓調(diào)節(jié)電路的控制回路的響應(yīng)越快的情況是不符合需要的。因?yàn)樽儔浩鱐1(通常是二極分離型(diode-split)的)與水平偏轉(zhuǎn)電路10相耦合,通常在流過偏轉(zhuǎn)線圈LH的水平偏轉(zhuǎn)電流中存在相位和幅值的誤差。該相位和幅值誤差如果出現(xiàn)得太快則不能夠有效地進(jìn)行補(bǔ)償。但是,該高壓調(diào)節(jié)電路應(yīng)當(dāng)在圖像從暗變亮或從亮變暗時能夠快速地作出反應(yīng)。對于低通濾波器的截止頻率的一個可接受的選擇適當(dāng)?shù)貦?quán)衡那些相對立的要求。
比較器60的反相輸入端62接收通過電阻R3對電容C1進(jìn)行充電而產(chǎn)生的水平頻率掃描電壓Vramp。通過利用水平比率波形(horizontal-rate waveform)70使晶體管TR2以某一水平掃描頻率導(dǎo)通,使電容C1被通過晶體管TR2向“地”放電。水平比率波形70可以由變壓器T1的次級線圈(未示出)所提供,盡管被反相,但是它可以具有與在節(jié)點(diǎn)J1處的回掃電壓VR相同的一般波形。在圖2所示的高壓調(diào)節(jié)電路100的實(shí)施例中,水平比率波形70可以具有約等于200V的峰-峰電壓值。波形70通過由電容C4和電阻R8和R9所形成的微分器耦合到晶體管TR2的基極。選擇構(gòu)成微分器的元件的數(shù)值,使得晶體管TR2在回掃周期快結(jié)束時使晶體管TR2導(dǎo)通并對電容C1放電。
比較器60被用作為脈沖寬度調(diào)節(jié)器。在比較器60的輸出端63處的開關(guān)驅(qū)動信號64保持在高電平直到掃描電壓Vramp超過控制電壓Vctrl;在此時,開關(guān)驅(qū)動信號64變?yōu)榈碗娖?,如圖2所示。這樣,控制電壓Vctrl確定輸出信號從高電平狀態(tài)躍變?yōu)榈碗娖綘顟B(tài)的時刻。例如,假設(shè)陽極電壓EHT超過預(yù)定電平,如由參考電壓Vref所表示。該誤差電壓Verr以及控制電壓Vctrl假設(shè)處于接近誤差放大器50的電源電壓的電平,并且因?yàn)橛煽刂齐妷篤ctrl設(shè)置相對較高的閾值電平,開關(guān)驅(qū)動信號60將更長時間地保持在高電平狀態(tài)。另一方面,如果陽極電壓EHT低于預(yù)定電平,則該誤差電壓Verr和控制電壓Vctrl將為一個接近誤差放大器50的地電勢或參考電勢的電平,并且因?yàn)楝F(xiàn)在由控制電壓Vctrl所設(shè)置的閥值電平相對較低,該輸入信號將短時間地保持在高電平狀態(tài)。
并關(guān)驅(qū)動信號64使用低電流的高壓驅(qū)動電路80來控制開關(guān)元件TR1的操作。例如,在掃描周期開始時,在比較器60的輸出端63處的開關(guān)驅(qū)動信號64處于高電平,如圖2和3c中的波形所示。開關(guān)驅(qū)動信號64的高電平狀態(tài)的幅值約等于比較器60的電源電壓。晶體管TR3的截止,其基極連接到比較器60并由開關(guān)驅(qū)動信號64所控制,并且電容器C2通過由電阻R5和R6、電容器C2和二極管D3所確定的路徑充電到電源電勢。通過使開關(guān)元件TR1的基極經(jīng)過電阻R7連接到電源電勢,使得二極管D2截止并且開關(guān)元件TR1導(dǎo)通。這樣開關(guān)回掃電容CR2并聯(lián)連接到固定回掃電容CR1上,因此有效回掃電容是固定電容CR1與開關(guān)電容CR2的電容量之和。請注意,由于在節(jié)點(diǎn)J1處的回掃電壓VR和通過開關(guān)元件TR1的電流I1在掃描周期中都約等于0,則開關(guān)元件TR1只消耗極小的能量。開關(guān)元件TR1可以是具有工業(yè)零件號碼BU506DF的晶體管,它在圖2中是標(biāo)記為D4的集成二極管。開關(guān)元件TR1必須具有足夠高的額定電壓,以使得開關(guān)元件TR1能夠經(jīng)受回掃電壓VR的峰值。
當(dāng)回掃周期開始時,開關(guān)元件TR1仍然導(dǎo)通;電流I1通過開關(guān)元件TR1流向“地“,如圖3d中的波形所示,從而對開關(guān)回掃電容CR2充電;并且掃描電壓Vramp接近于控制電壓Vctrl。在回掃周期中流過開關(guān)元件TR1的電流R1的峰值僅僅約等于0.5A,因此由該晶體管所消耗的功率被減為最小。一旦掃描電壓Vramp超過控制電壓Vctrl,則開關(guān)驅(qū)動信號64從電源電壓躍變到地電平或參考電勢。如圖3c和3d中的波形所示,躍變發(fā)生的時刻也是負(fù)載條件的一個函數(shù)。該躍變使得晶體管TR3導(dǎo)通。在二極管D2的陰極與二極管D3的陽極的結(jié)點(diǎn)處的電壓變?yōu)槟骋回?fù)電壓。從而,該二極管D3截止并且二極管D2導(dǎo)通,從而使開關(guān)元件TR1截止。結(jié)果,開關(guān)回掃電容CR2不再與固定回掃電容CR1相并聯(lián),這樣有效回掃電容被減小并且等于固定回掃電容CR1。由于有效回掃電容減小,從而在節(jié)點(diǎn)J1處的回掃電壓VR的峰-峰值增加。因此,陽極電壓向著具有增加的峰-峰值的回掃電壓VR的預(yù)定電平增加,該電壓通過變壓器T1的初級線圈30耦合到次級線圈40,然后由二極管D2所整流以提供陽極電壓EHT。
當(dāng)開關(guān)元件TR1截止時,電流I1被中斷,并且開關(guān)回掃電容CR2保持穩(wěn)定的電荷以及固定的電壓降。在開關(guān)元件TR1的集電極處的電壓VR’在回掃周期中通過利用在開關(guān)回掃電容CR2兩端的固定電壓降跟蹤回掃電壓VR,如圖3b中的波形所示。如圖3b中所示,電壓VR’的幅值也是負(fù)載條件的一個函數(shù)。在圖2所示的實(shí)施例中電壓VR’可以從對應(yīng)于0mA的電子束流的約100V到對應(yīng)于1.6mA的電子束流的約500V之間變化。對于電壓VR’的理論范圍是從約為0V到約為1200V,其中約為1200V是回掃電壓VR在回掃周期中的峰值。如果電壓VR’要趨向于比地電勢或參考電勢更低,則二極管D4把開關(guān)元件TR1的集電極鉗位到約為地電勢或參考電勢。這使得開關(guān)元件TR1在零電壓處切換,進(jìn)一步減少由開關(guān)元件所消耗的功率。
圖2中本發(fā)明的高壓調(diào)節(jié)電路提供用于精確控制在回掃周期中使開關(guān)元件TR1截止以減少水平偏轉(zhuǎn)電路10的有效回掃電容的時間點(diǎn)。該開關(guān)元件TR1被截止的時間點(diǎn)被設(shè)為盡可能地接近于回掃間隔的起始時間,以使得在開關(guān)元件TR1消耗的功率最小。
另外,高壓調(diào)節(jié)電路100也傳送用于比當(dāng)前由常規(guī)方案所提供精度更高的動態(tài)電子束流補(bǔ)償?shù)男盘?。例如,由于為高壓調(diào)節(jié)電路100的回路濾波器所選擇的特定截止頻率,則在陽極電壓EHT中的快速改變不能夠良好地調(diào)節(jié)。在圖2的高壓調(diào)節(jié)電路100中的電阻R3和電容C3的組合的截止頻率約等于20Hz。結(jié)果,仍然需要光柵寬度補(bǔ)償,但僅僅與這種補(bǔ)償?shù)慕涣鞒煞钟嘘P(guān)。
圖2中所示的高壓調(diào)節(jié)電路用于這樣的校正。在本發(fā)明一個特點(diǎn)中,誤差放大器50的輸出端53由一電阻R10和隔直流電容C5耦合到特定的東-西枕形校正電路(East-West pincushion correctioncircuit),提供光柵寬度補(bǔ)償電壓VEW。該枕形校正電路不必限于特定的結(jié)構(gòu)。例如,參見圖4a和4b圖1和2中的高壓調(diào)節(jié)電路100可以與向前調(diào)節(jié)輸出級91結(jié)合使用,如圖4a中所示或與二極管調(diào)節(jié)器構(gòu)造92相結(jié)合,如圖4b中所示。在圖4a中所示的E-W(東-西)驅(qū)動器90可以是在本領(lǐng)域內(nèi)的通常技術(shù)人員所熟知的常規(guī)類型,在此不做進(jìn)一步的描述。
提供把關(guān)于光柵寬度的信息提供給東-西枕形校正電路的常規(guī)方法是使用在變壓器的高壓次級線圈的引線(footpoint)處的電壓。例如,在圖2中所示的高壓調(diào)節(jié)電路100中,常規(guī)方案把變壓器T1的次級線圈40上標(biāo)記為BCL的點(diǎn)連接到東-西枕形校正電路。把高壓調(diào)節(jié)電路100的誤差放大器50的輸出端53耦合到東-西枕形校正電路,而不把在次級線圈40的BCL點(diǎn)處的電壓連接到東-西枕形校正電路是一種更好方案,這是因?yàn)檎`差電壓Verr比在次級線圈40的BCL點(diǎn)處的電壓更精確地跟隨陽極電壓EHT。
在上文中已經(jīng)參照附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施例作了具體的描述,但是應(yīng)當(dāng)知道,本發(fā)明不限于這些實(shí)施例,并且可以由本領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)技術(shù)人員作出各種改變和變化而不脫離權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在信息顯示裝置中調(diào)節(jié)陽極電壓(EHT)的電路,所述電路包括(a)具有掃描和回掃操作模式的水平偏轉(zhuǎn)電路(10);所述水平偏轉(zhuǎn)電路(10)包括開關(guān)回掃電路(CR2);與所述開關(guān)回掃電路(CR2)串聯(lián)連接的開關(guān)元件(TR1),當(dāng)該水平偏轉(zhuǎn)電路進(jìn)入所述回掃操作模式時,所述開關(guān)元件處于閉合位置;以及與所述開關(guān)回掃電容和所述開關(guān)元件的串聯(lián)組合相并聯(lián)連接的固定回掃電容(CR1);(b)用于提供表示所述陽極電壓(EHT)的幅值的采樣電壓(V1)的采樣網(wǎng)絡(luò)(R1,R2);以及(c)響應(yīng)所述采樣電壓(V1)用于控制所述開關(guān)元件(TR1)的控制電路(20),使得所述控制電路通過在所述回掃周期過程中選擇一個把所述開關(guān)元件置于開路裝置的時刻而對所述陽極電壓(EHT)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路,其特征在于,當(dāng)所述開關(guān)元件(TR1)在所述回掃周期中的前期被置于開路位置時,所述陽極電壓(EHT)增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路,其特征在于,當(dāng)所述開關(guān)元件(TR1)在所述回掃周期中的后期被置于開路位置時,所述陽極電壓(EHT)減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路,其特征在于,所述開關(guān)元件包括一晶體管(TR1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路,其特征在于,所述開關(guān)元件還包括一個與所述晶體管(TR1)相并聯(lián)連接的二極管(D4),使得所述二極管的導(dǎo)電方向與所述晶體管的導(dǎo)電方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電路,其特征在于,所述晶體管(TR1)包括一雙極型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路,其特征在于,所述采樣網(wǎng)絡(luò)包括一分壓網(wǎng)絡(luò)(R1,R2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路,其特征在于,所述控制電路(20)包括一誤差放大器(50),用于把所述采樣電壓(V1)與一參考電壓(Vref)相比較以提供表示所述陽極電壓(EHT)與理想電平之間的偏差的誤差電壓(Verr)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電路,其特征在于,所述控制電路(20)還包括連接到所述誤差放大器的輸出端(53)的低通濾波器(R3,C3)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電路,其特征在于,所述控制電路(20)還包括具有連接到所述低通濾波器(R3,C3)的輸入端(61)的脈沖寬度調(diào)節(jié)電路。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電路,其特征在于,所述脈沖寬度調(diào)節(jié)電路(60)在一輸出端(63)為所述開關(guān)元件(TR1)提供一開關(guān)驅(qū)動信號(64)。
12.一種用于在信息顯示裝置中調(diào)節(jié)陽極電壓(EHT)的電路,所述電路包括具有掃描和回掃操作模式的水平偏轉(zhuǎn)電路(10);所述水平偏轉(zhuǎn)電路(10)具有可變回掃電容(CR1,CR2,TR1);用于提供表示所述陽極電壓(EHT)的幅值的采樣電壓的采樣網(wǎng)絡(luò)(R1,R2);用于在所述回掃周期中響應(yīng)所述采樣電壓(V1)改變所述可變回掃電容(CR1,CR2,TR1)的控制電路(20);以及用于控制由所述水平偏轉(zhuǎn)電路(10)所形成的光柵的寬度的光柵寬度補(bǔ)償電路,所述光柵寬度補(bǔ)償電路連接到所述控制電路(20)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電路,其特征在于,控制電路(20)包括誤差放大器(50),用于把所述采樣電壓(V1)與一參考電壓(Vref)相比較以提供表示所述陽極電壓(EHT)與理想電平之間的差別的誤差電壓(Verr)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路,其特征在于,所述脈沖寬度補(bǔ)償電路包括一個東-西枕形校正電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電路,其特征在于,所述東-西枕形校正電路連接到所述誤差放大器(50)的一個輸出端(53)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電路,其特征在于,所述誤差放大器(50)的誤差電壓(Veff)為所述東-西枕形校正電路提供光柵寬度補(bǔ)償電壓(VEW)。
全文摘要
一種用于在信息顯示裝置中調(diào)節(jié)陽極電壓(EHT)的電路。一水平偏轉(zhuǎn)電路(10)具有掃描和回掃操作模式。該水平偏轉(zhuǎn)電路還具有一固定回掃電容(CR1);以及開關(guān)回掃電容(CR2)與開關(guān)元件(TR1)的串聯(lián)組合,該組合與該固定回掃電容相并聯(lián)。當(dāng)水平偏轉(zhuǎn)電路進(jìn)入回掃操作模式時,該開關(guān)元件處于閉合位置。分壓網(wǎng)絡(luò)(R1,R2)對陽極電壓進(jìn)行采樣??刂齐娐?20)響應(yīng)該采樣電壓(V1)以控制該開關(guān)元件,使得該控制電路通過在回掃周期中選擇把開關(guān)元件置于開路位置的時刻而對陽極電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。該控制電路也可以為東-西枕形校正電路提供光柵寬度補(bǔ)償電壓。
文檔編號H04N3/18GK1251722SQ97199690
公開日2000年4月26日 申請日期1997年11月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月13日
發(fā)明者L·特里波德 申請人:湯姆森許可公司