专利名称：显像管放大器中的自适应带宽控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频显示技术领域，具体涉及按照显示信号的频谱内容来动态控制功耗。
背景技术：
除了广播电视节目的显示之外，电视接收机还经常提供对于来自诸如DVD播放机、计算机和计算机游戏的其他信号源的显示视频或图形素材的监控器性能。这些非广播信号的带宽可以从用于VCR导出的视频信号的3.5MHz到用于计算机产生的图像的25MHz的区域。在电视监控器显示中的视频输出放大器的功耗随着精确地显示非广播信号带宽和幅度所需要的带宽而增加。现代TV显示器经常显示来自不同来源的经常具有不同内容带宽的显示信号。一般，具有在5-20MHz范围中的带宽的、在简单A级视频放大器中的平均功耗将对应地在2W-5W之间消耗。但是，在高带宽有源负载放大器中，这可以容易地超过5瓦特。因为阴极射线管接收机监控器包括三个视频输出放大器，因此这会大大增加显示器的总功耗。
公知的是通过从电流路径的反馈来控制视频放大器的工作点，其中所述电流路径经历了作为在提高的频率的操作的结果的参数变化。可以通过发射极电阻器与在较高频率提高的电流成比例地得到反馈信号。反馈信号被滤波和被施加到放大器输入端上以影响操作点。
为了降低无意识发射的水平，公知的是分析显示信号的频谱内容和按照可能引起发射的输入信号来产生发射控制信号。这样的控制信号可以被施加以降低通过扫描速度调制(SVW)而产生的主观视频峰化效应，或者动态地调制视频峰化电路以降低发射。可以理解，显示信号的频谱内容的分析可以提供可能的发射候选者的精确的指示，补救措施是动态降低图像增强。但是，这样的动态增强控制不同于在此的目的，在此的目的是自适应地控制放大器带宽以便足够用于在放大器输入提供的实际显示信号。
在增加计算机和视频游戏使用外加24小时的广播或有线节目传送能力的情况下，电视接收机监控器可以工作延长的时间，因此考虑到器件可靠性和能耗，降低显示器的功耗是有益的。
发明内容
在一种有益的电路配置中，按照在输入信号中存在或期望的带宽要求或频谱分量来连续地调整视频输出级的带宽。结果，当显示低分辨率的视频信号时降低功耗。在另一种配置中，可以通过控制信号在正常和宽两种带宽值之间自适应地转换带宽。可以通过微控制器通过从视频信号或输入信号选择中提取与带宽有关的数据来产生这个自适应带宽控制。
在一种发明的方法中，在用于显示信号的视频放大器中控制功耗。所述方法包括步骤设置第一电流，用于在视频放大器中建立第一增益带宽的乘积；按照显示信号的转换速率来产生控制信号。响应于控制信号而修改第一电流，以便按照显示信号的转换速率来控制视频放大器增益带宽的乘积。
在另一种发明的配置中，用于阴极射线管显示器的视频放大器包括视频处理放大器，它具有输出驱动放大器，所述输出驱动放大器连接到视频处理放大器，并且从视频处理放大器供给放大的视频信号以由阴极射线管显示。所述输出驱动放大器连接到视频处理放大器以形成负反馈环路，并且由视频产品放大器产生的正反馈开环控制信号被施加来控制输出驱动放大器的带宽。
在另一种方面的配置中，按照视频显示信号的转换速率来产生正反馈开环控制信号。
图1是包括发明的配置的视频放大器的方框图。
图2是包括图1的发明配置的示意电路。
图3是用于图1的发明配置的发明转换速率检测器的示意电路。
图4描述了图3的发明转换速率检测器的频率响应。
图5示出了按照图1、2、3和4的发明配置控制的视频放大器的电流要求和温度变化。
具体实施例方式
图1所示的方框图描述了包括各种发明配置的阴极射线管驱动放大器，其中按照要显示的信号的频谱内容来自适应地控制放大器带宽。在彩色阴极射线管中，对于每个显示色彩提供显示块100、200、250、400和500，但是，微处理器控制器400可以提供用于每个彩色频道的彩色专用控制信号。来自示范彩色解调器或外部基带源的彩色显示信号，例如红色、绿色或蓝色，被输入到视频处理块100来用于放大，并且用于例如DC偏置控制。通过自动显像管偏置或(AKB)反馈控制环路对于显示信号的DC内容或分量的控制是公知的，用于保持在阴极射线管显示器的每个阴极的预定电流。
处理块100向视频输出放大器200供给彩色显示信号，例如红色、绿色或蓝色，并且也向块300供给被放大和DC控制的视频信号，所述块300按照在视频信号内发生的被检测频率内容或转换速率来产生控制信号Vg。将参照图3来说明自适应动态带宽控制信号Vg的导出。来自块300的与转换速率相关联的、自适应带宽控制信号Vg连接到视频输出块200，将参照图2来说明视频输出块200。
在微控制器块400内产生另一种自适应带宽控制信号，所述微控制器块400使用微处理器来推论关于来自指示器的合适信号内容的信息，诸如被选择作为输入源的输入连接器的信号标准或类型。以这种方式，微控制器400可以向视频输出放大器200提供固定或预设带宽控制。在另一种配置中，形成放大器200的输出晶体管的温度可以被用作带宽控制判定器，在此，温度超过引起预定的放大器带宽降低。
来自视频输出块200的自适应带宽受控视频信号被连接到作为射级跟随器而连接的自动显像管偏置或(AKB)采样晶体管Q 500。如所公知的，来自晶体管Q 500的集电极的CRT阴极电流源自视频处理器100，并且可以被考虑形成负反馈控制环，以用于稳定显示视频的DC分量，并且因此稳定显示图像的亮度。示范的自动显像管偏置控制环使用被插入显示视频信号的垂直消隐间隔中的测试或校准线，所述测试或校准线表示黑灰或低电平信号。产生自这些校准线的CRT阴极电流与期望的电流值和施加到显示视频信号的DC分量的校正的调整值相比较。以这种方式，所有的阴极电流与一个公共的值匹配。
图1所示的各种自适应控制配置可以被考虑来表示不仅用于DC稳定和自动显像管偏置(AKB)的闭合的、负反馈控制环路，而且还另外用于开环的、正反馈控制，以动态控制输出放大器的带宽。以这种方式，避免了不必要地提供驱动放大器带宽，因此可以大大地降低功耗。
在图2中示意地描述了具有自适应带宽控制的视频输出放大器200。在没有放大器的动态带宽控制的情况下，可以认为放大器是普通宽带宽的、有源负载视频输出放大器。来自视频处理器100的输入信号经由增益修整和反馈网络来连接到射级跟随器Q1的基极，所述增益修整和反馈网络由电阻器R1、R2、R3、R4和R5以及电容器C1形成。PNP晶体管Q1的发射极经由电阻器R6连接到+12V的电源，并且经由提供频率整形的、并联的电阻器R7和电容器C2的组合来驱动NPN放大器晶体管Q3的基极。晶体管Q3的基极也经由耦合电容器C3连接到PNP放大器晶体管Q2的基极。
在晶体管Q3的基极的信号产生集电极电流Ic，并且放大器的开环增益用电流Ic确定如下，开环增益＝-gm Rc，其中Rc＝晶体管Q3负载阻抗，代入gm，其中gm＝1/re，并且re＝25/Ic(mA)，则开环增益＝-Rc·Ic/25，公知的是诸如晶体管Q3的公共发射极放大器的增益带宽的乘积或fT随着集电极电流而变化，并且遵循略凸的曲线。例如，在低集电极电流时，产生比以较高的电流可以获得的更低的fT。但是，向晶体管工作点提供较高的集电极电流并且因此产生较高的增益带宽乘积以期待宽带宽信号处理能力导致不必要的晶体管功耗。因此，按照输入信号转换速率的集电极电流Ic的有益变化使得可以进行开环增益、增益带宽乘积的动态输入信号调整，并且因此进行放大器带宽的动态输入信号调整。
上部晶体管Q2被以公共的发射极模式配置，它以经由电容器C3的来自射级跟随器Q1的视频信号的高频内容驱动。在驱动器晶体管Q4和Q5的发射极的最大的输出信号幅度与晶体管Q2的静态电流成比例，所述静态电流是通过偏置电阻器R9和R10被设置的。通过由电阻器R5提供的DC反馈电流来限定较低的限流，通过指定最大允许集电极电流或功耗的晶体管参数来设置最大电流。有益的是，通过改变在晶体管Q2和Q3中的电流，可以控制放大器的整体带宽。将参照图3说明的本发明的带宽控制电路可以改变在晶体管Q2中的静态电流，因此改变放大器200的带宽。
来自晶体管Q23集电极的诸如Ic(Q23)/3的控制电流经由电阻器R14连接到晶体管Q2的基极，并且提供控制范围为6-15毫安(mA)的晶体管Q2集电极电流。作为视频放大器的动态电流控制和DC环路增益的结果，在输出CRT驱动器信号中存在的DC分量可以改变。但是，如上所述，由自动显像管偏置(AKB)控制环路提供的负反馈控制可以足够地补偿显示信号DC变化的这个来源。
转换速率检测器300被示出在图3的示意图中，并且可以作为转换速率和频率检测器。因为转换速率与信号的一阶导数成比例，因此检测器必须作为高通滤波器。表示各个色彩信号的视频信号被电容器Cr、Cb、Cg交流耦合并且微分，并且在基极接地的NPN晶体管放大器Q21的发射极以低阻抗被相加。晶体管Q21的基极被电容器C23去耦合到地，并且被经由电阻器R22通过+12V电源供电的二极管D21偏置。在晶体管Q21的发射极的足够幅度的负信号分量使得晶体管导通和在放大器Q21的集电极形成负的或整流的脉冲、相加的和被放大的信号。这个输出信号通过负载电阻器R23而产生，所述负载电阻器R23与陷波滤波器并联，所述陷波滤波器的形成是通过在大约6.5MHz谐振的电感器L21和电容器C24的串联网络形成的。于是，整流和滤波的信号被供给PNP晶体管放大器Q22的基极。
每当在晶体管放大器Q22的基极的信号小于某个电平时，晶体管Q22变得导通，使得电容器C25被向+12伏特电源充电。当晶体管Q22不导通时，电容器C25经由电阻器R26和晶体管Q23的输入阻抗被放电，电阻器R26和晶体管Q23的输入阻抗定义大约2秒的放电时间常数。在某种程度上需要放电时间以允许通过AKB环路的慢速的、场速率的行为来校正任何显示信号DC漂移。而且，放电时间保证避免不必要地经常出现的带宽转换。电容器C25两端的电压被施加到晶体管Q23的基极，晶体管Q23的基极与发射极电阻器R27一起形成电流源，所述电流源控制电流源晶体管Q2的偏压和图2所示的视频输出放大器的工作点。
如上所述，微控制器块400可以产生一个带宽确定控制信号，它耦合到开关晶体管Q24的基极，所述开关晶体管Q24将电阻器R28转换到地，并且改变在晶体管Q22上的偏压。因此，晶体管Q22可以被强制到预定的电流，因此可以响应于来自微控制器400的带宽确定而预设视频放大器200的带宽。例如，在晶体管Q24被接通的情况下，晶体管Q22使得电容器C25两端的电压上升，因此提高了带宽控制电流Ic(Q23)，从而使得提高放大器200的带宽。相反，当微控制器400将晶体管Q24保持断开时，需要来自晶体管Q21的负信号分量来使得电容器25两端的电压上升，并且导致放大器200的电流和带宽的提高。
在电容器C25两端产生的控制电压和对于带宽放大器200的相应作用之间的关系被图解在图4中。图5的表格示出了自适应带宽控制的有益结果，所述表格示出了在使用两个不同的带宽和两个不同的输入信号期间在25度的环境温度测量的温度差。可变带宽的视频驱动器的有益使用在低带宽操作期间将功耗降低50％，节约了总共6W，另外，晶体管Q4、Q5的散热片的温度被降低大约30％。
权利要求
1.在阴极射线管显示器中，一种视频放大器(50)包括视频显示信号(Vin)；驱动放大器(200)，用于放大所述视频显示信号并耦合到所述阴极射线管供显示；控制信号发生器(300)，产生控制信号(CS)，用于响应于在所述视频显示信号(Vin)中提供的频率分量而控制所述驱动放大器(200)的带宽，其中当所述频率分量指示占用第一带宽的所述视频显示信号(Vin)的时候，所述控制信号(CS)使得所述驱动放大器使用第一带宽，当所述频率分量指示占用大于所述第一带宽的第二带宽的所述视频显示信号(Vin)的时候，所述控制信号(CS)使得所述驱动放大器(200)使用第二带宽。
2.按照权利要求1的视频放大器(50)，其中在使用所述第一带宽的所述驱动放大器(200)的控制操作中，在所述驱动放大器(200)中的电流(Ic)具有第一值。
3.按照权利要求2的视频放大器(50)，其中在使用所述第二带宽的所述驱动放大器(200)的控制操作中，在所述驱动放大器(200)中的所述电流(Ic)具有大于所述第一值的第二值。
4.按照权利要求1的视频放大器(50)，其中在使用所述第一带宽的所述驱动放大器(200)的控制操作期间，所述驱动放大器消耗第一功率值。
5.按照权利要求4的视频放大器(50)，其中在使用所述第二带宽的所述驱动放大器(200)的控制操作期间，所述驱动放大器(200)消耗大于所述第一功率值的第二功率值。
6.一种用于阴极射线管显示器的视频放大器(50)，包括视频处理放大器(100)，用于放大视频显示信号，输出驱动放大器(200，Q500)，连接到所述视频处理放大器，并且从所述视频处理放大器供给所述被放大的视频显示信号(Vd)来由所述阴极射线管显示；其中所述输出驱动放大器(200，Q500)连接到所述视频处理放大器(100)以形成负反馈环路(AKB)，并且由所述视频处理放大器(100)产生的正反馈开环控制信号(CS)被施加来控制所述输出驱动放大器(200，Q500)的带宽。
7.按照权利要求6的视频放大器(50)，其中所述负反馈环路(AKB)控制在所述被放大的视频显示信号(Vd)中的DC分量。
8.按照权利要求6的视频放大器(50)，其中所述正反馈开环控制信号(CS)控制在所述输出驱动放大器(200)中的电流(Ic)。
9.按照权利要求6的视频放大器(50)，其中所述正反馈开环控制信号(CS)控制在所述输出驱动放大器(200)中的功耗。
10.按照权利要求6的视频放大器(50)，其中响应于所述正反馈开环控制信号(CS)而控制所述输出驱动放大器(200)的带宽。
11.按照权利要求6的视频放大器(50)，其中按照所述视频显示信号(Vin)的转换速率来产生所述正反馈开环控制信号(CS)。
12.一种用于控制显示信号(Vin)在视频放大器(200)中的功耗的方法，包括步骤设置第一电流(Ic)，用于在所述视频放大器(200)中建立第一增益带宽乘积；按照所述显示信号(Vin)的转换速率来产生控制信号(CS)；响应于所述控制信号(CS)来修改所述第一电流(Ic)，以便按照所述显示信号(Vin)的所述转换速率来控制所述视频放大器的增益带宽乘积。
13.按照权利要求12的方法，其中所述设置步骤包括确定所述视频放大器(200)的低功耗工作点。
14.按照权利要求12的方法，其中所述设置步骤包括建立用于所述视频放大器(200)的第一带宽。
15.按照权利要求12的方法，其中所述产生步骤包括与所述显示信号转换速率成比例地形成所述控制信号(CS)。
16.按照权利要求12的方法，其中所述产生步骤包括按照所述显示信号转换速率的幅度的提高来增加所述视频放大器(200)的带宽。
17.按照权利要求13的方法，其中所述修改步骤包括确定功耗大于所述低功耗工作点的所述视频放大器(200)的工作点。
18.按照权利要求17的方法，其中所述确定步骤包括建立大于第一带宽的、所述视频放大器(200)的第二带宽。
全文摘要
一种控制用于显示信号(Vin)的视频放大器(200)中的功耗的方法。所述方法包括下列步骤设置第一电流，用于在所述视频放大器(200)中建立第一增益带宽乘积；按照所述显示信号(Vin)的转换速率来产生控制信号(CS)；响应于所述控制信号(CS)来修改所述第一电流，以便按照所述显示信号(Vin)的所述转换速率来控制所述视频放大器的增益带宽乘积。
文档编号G09G1/00GK1545801SQ02816412
公开日2004年11月10日 申请日期2002年8月20日 优先权日2001年8月23日
发明者安东·W·凯勒, 安东 W 凯勒 申请人:汤姆森特许公司