专利名称：开关式垂直偏转系统及控制电路的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电视偏转系统领域，更具体地说，涉及开关式垂直偏转系统及其控制电路。
开关式垂直偏转系统借助于在每一水平偏转周期中存贮水平扫描或回扫能量的一部分而从水平偏转能量中获得功率。此能量加到垂直偏转绕组上以提供偏转绕组中所需的垂直偏转电流。每一行间隔所存贮的行频能量的数量受到严格的控制，以产生正确数量的垂直偏转电流。
用于开关式垂直偏转系统的典型的输出级可以包括一闸流晶体管，例如与一二极管并联耦合的可控硅。闸流晶体管的阴极与该二极管的阳极一起与大地耦合。闸流晶体管和二极管的非接地端都与存贮线圈、集成的高电压变压器(IHVT)绕组和垂直轭或偏转线圈相串联。一存贮电容可耦合在集成高电压变压器绕组和垂直轭的结点与地之间。水平回扫脉冲通过集成高电压变压器耦合到绕组。闸流晶体管和二极管以及存贮线圈影响提供垂直偏转电流的存贮电容在行频下的充电和放电。几种开关式偏转电路，包括上面所描述的，都于第4，544，864号Haferl的美国专利中描述了。
这种开关式垂直偏转系统可通过加到可控硅栅极的脉冲得以控制从而控制其导通。这种控制电路经常包括诸如运算放大器的具有在其一个输入端有行频斜波信号在另一输入端有场频斜波信号的比较器。场频斜波信号可由传统的斜波发生电路产生，该斜波发生电路将直流电流加到诸如电容器的积分器上，该积分器可通过垂直复位脉冲以场频周期地复位。场频斜波信号同与垂直偏转电流相关的反馈信号结合。该反馈信号可具有直流分量、交流分量，或既有直流分量又有交流分量。
用于产生行频斜波信号的行频斜波发生器也可由水平回扫脉冲提供功率。具有代表性地，行频斜波信号是从交流耦合至一积分器的限幅的回扫脉冲中发展而来。结果的斜波被加到一独立产生的直流参考电平并耦合到放大器或比较器的诸如反相输入端的输入端上，此独立产生的直流参考电平为放大器或比较器的输出设定直流参考电平。
如上所述的一行频斜波发生器能够造成光栅的失真。交流耦合的回扫脉冲具有一固有的时间常数，它能反过来影响场频反馈增益及线性度。然而，这种电路结构被认为对用来避免由于水平回扫脉冲的幅度变动所造成的行频斜波信号的失真是必要的。水平回扫脉冲的幅度变化能起因于射束电流负载的变化及在场回扫到场扫描期间的暂态干扰。场频定时干扰，特别是在开关式垂直系统中，能改变振幅、周期和水平回扫脉冲的宽度。此定时干扰当然以场频频率出现。交流耦合的这种电路结构也有必要为放大器或比较器产生直流参考电平。
本发明的一个特点是，通过提供一改进的电路以产生行频斜波信号并为放大器或比较器建立直流参考电平，而改善开关式垂直偏转系统的暂态响应。根据本发明的这一特点，水平回扫脉冲是用来产生一行频斜波并且仅以直流方式而非交流方式耦合到放大器或比较器上。此行频斜波信号的直流参考电平为比较器的放大器设定了直流参考电平。
根据本发明这一特点的开关式偏转系统包括一用以驱动一偏转线圈的开关式偏转输出级;一用于反馈-与偏转电流相关的信号的负反馈路径;以及，产生第一偏转频率的波形的发生器。一控制电路包括一信号发生器及一比较器。此信号发生器耦合到一回扫脉冲源以从回扫脉冲的能量中产生一第二偏转频率的波形，该波形具有一预定及由操作信号发生器所设定的基本恒定的直流电压参考电平。比较器具有一第一输入，耦合后以接收第二偏转频率的波形，具有一第二输入，耦合后以接收第一偏转频率的波形及反馈信号，并且具有一在输出级中的控制通断的输出。此放大器的输出具有一响应于第一偏转频率波形的直流参考电平的直流电压参考电平。此信号发生器直流地耦合于回扫脉冲源与比较器之间。
更具体地讲，根据本发明这一特点的开关式垂直偏转系统包括一用以驱动一垂直偏转线圈的开关式垂直偏转输出级;一用以产生一与垂直偏转电流相关的反馈信号的反馈电路;以及，一用以产生一场频斜波信号的电路。此比较器或放大器具有一在输出级中的输出控制开关。比较器的第一输入端，例如一非反相输入端，被耦合后以接收场频斜波信号及反馈信号。此信号发生器以直流方式耦合于水平回扫脉冲源及比较器的诸如一反相输入端的第二输入端之间，用以从水平回扫脉冲能量中产生一具有预定并基本恒定的直流电压参考电平的一行频斜波信号。此放大器输出具有一响应于行频斜波信号的直流参考电平的直流电压参考电平。
根据本发明此特点的另一方面，比较器及输出级，如前所述，可被视为一放大级。在此电路组态中，一偏转系统包括一信号发生器，一放大器，一负反馈路径及一场频波形发生器。信号发生器耦合到回扫脉冲源上用于从回扫脉冲能量中产生一具有预定的并基本恒定的直流电压参考电平的行频驱动信号。此放大器具有一第一输入端，耦合后以接收行频驱动信号并且一输出端耦合到一偏转线圈。放大器的输出具有一响应于行频驱动信号直流参考电平的直流电压参考电平。在负反馈路径上的一直流反馈信号与偏转电流相关。此反馈路径是耦合于线圈与放大器的一第二输入端之间。场频波形也被耦合到放大器的第二输入端用于调制行频驱动信号。放大器的输出是用于诸如可控硅的开关元件上的脉宽调制的控制信号。
当垂直同步脉冲不能再被利用时，垂直偏转的定时控制电路在频道变换时可假设为非锁定式的。此非锁定频率比正常垂直偏转频率稍低。这增加了场频斜波信号的周期及幅度，它能在频道变换时干扰屏幕上的垂直定位。场频斜波在周期或斜率上，或既在周期又在斜率上必需调整以避免屏幕上的干扰。一控制信号能够由诸如微处理器产生，以在场频斜波发生器中对这种改变初始化。一晶体管开关在诸如频道转换时被启动以改变斜波发生网络的时间常数。然而，在场同步再次建立之后的时间周期内存在一残余暂态，但在垂直偏转系统以前假设了一稳态情况。在此之前的电路中，如美国第4，795，949号Wilber的专利所展示的，在恢复产生稳态斜波中，一特定时间延迟会因为在由垂直轭到控制电路反馈路径中的信号传输延迟而发生。此延迟可能是电路所特有的而非所有垂直偏转系统所必须的特性。
根据本发明的另一特点，响应于与控制信号相关的一频道变换的开关能因额外预定时间周期而被正向导通且着意加强其导通条件，用以使与再建场同步相关的暂态干扰耗尽。根据本发明的这一特点，一电容器被控制信号充电，也为一晶体管开关提供基极驱动。该电容维持充电状态，并且在控制信号终止之前不能开始放电。在控制信号终止之后，由电容器来的电流能维持晶体管开关的基极驱动一预定时间周期，例如3微秒。
图1是具有根据本发明特点之一控制电路的开关式垂直偏转系统的电路简图;
图2和图3为用以说明在靠近场扫描起始部分的图1所示偏转系统操作用的波形图;
图4和图5是用以说明在靠近场扫描中央部分的图1所示偏转系统操作用的波形图;
图6和图7是用以说明在靠近场扫描尾部的图1所示偏转系统操作用的波形图;
图8和图9是说明在场回扫时的图1所示偏转系统操作用的波形图。
开关式垂直偏转系统及控制电路大体包括一输出级10，一反馈级12，一场频斜波级14，一行频斜波级16及可工作在频道转换时的一场频斜波调制级18。在输出级10，二极管D4在水平回扫期是导通的。电流由地经二极管D4、经由存贮线圈L及集成高电压变压器的绕组W对电容器C11充电。对电容器C11的充电导致偏转电流从电容器C11经由垂直偏转线圈流出。一闸流晶体管，例如可控硅SCR在行扫描间隔的一段时间内是导通的。在可控硅导通时，电流由电容C11经绕组W、存贮线圈L及可控硅到地。可控硅的导通时间是由控制电路16的输出控制的。电阻R23与偏转线圈并联作为偏转轭的阻尼电阻。电阻R20提供垂直中心调整。
反馈级12接收一场频下，大致为抛物线形的反馈信号V1。轭电流IY是被电容C3以交流方式耦合到感测电阻R5上的。与偏转电流相关的一交流反馈信号分量V2经由电阻R10耦合到一和结点20上。一经由电阻R11和R12的直流反馈信号通路也耦合到和结点20。此直流反馈信号通路包括一由电容器C20和电阻R13构成的RC网络。此网络完成对大致为抛物线形的反馈信号的积分，以提供一也与偏转电流有关的大致为S形反馈信号V3。
场频斜波级14包括一耦合成射极跟随器电路结构的晶体管Q6。耦合到包括电阻R14、R22和R39的电阻网络的回扫脉冲被二极管D2整流以产生跨在电容器C4及电阻R43上的一直流电压源。在正常操作下而非频道转换时，在晶体管Q6基极上的直流偏压是由电阻R7及R4确定的。直流信号由电容器C19所积分以产生一斜波。经由电阻R1耦合到晶体管Q5基极的垂直复位脉冲V5周期地使晶体管Q5导通以场偏转频率使电容器C19放电。此垂直复位脉冲的脉宽被标定为VTR。脉宽VTR在波形V4及V6中被反映出来。晶体管Q5的基极由电阻R3偏置。结果是在Q6的基极出现一场频斜波V4，它仅在晶体管Q6的发射极呈现出轻微减小的幅度。由电阻R21形成的反馈路径与电容器C18使得斜波畸变成如信号V10所示的稍微抛物线形的以补偿在反馈路径中的某些失真。此场频斜波信号经由电阻R9耦合到和结点20上。电阻R22是一可变电阻，它用于提供可变的高度调整。
控制电路16包括一比较器U1及一由齐纳二极管Z1、电容器C22及电阻R26彼此并联形成的行频斜波发生器。包括齐纳二极管Z1阳极的并联耦合的端子则耦合到比较器U1的一个输入端上，例如一反向输入端上，并与二极管D1的阴极相联。行频波形从回扫脉冲的能量中产生，因为具有无源开关或放大器的行频斜波发生器是一无源网络。回扫脉冲经电阻R42耦合到二极管D1的阳极。比较器U1的另一输入端，例如非反相输入端，被耦合到和结点20上。波形V6反映出场频斜波V4、交流反馈信号V2及直流反馈信号V3的组合。比较器U1的输出经电阻器R19耦合到可控硅的栅极。
控制电路16同时产生直流电压参考电平及用于控制开关式垂直输出级的行频参考斜波。比较器U1做为误差放大器和电压/相位转换器的组合。在波形V7的回扫脉冲期间，通过电阻R42的电流开始对电容器C22充电以达到齐纳二极管Z1的额定电压，如示例所示的6.2伏特。然后，电流经电阻R42和齐纳二极管到地。在回扫脉冲结束后，二极管D1变成反向偏置。然后由电容C22经电阻R26放电以限定所需的斜波。最后的斜波基本上与电压信号V7的回扫脉冲幅度的变化无关。参考齐纳二极管由于齐纳电流的小负荷周期而可以以可忽略的功率驱动到满IZT规格。斜波信号的直流参考电平成为比较器输出的直流参考电平。而直流参考电平不需要设定成与斜波信号无关。信号V8的每一个连续斜波脉冲将在不同且由场频斜波V6所引起的连续的较高电平时取样。这带来了对可控硅栅极的导通控制所需的调制，以提供垂直偏转电流。
在图2-9中的每一个图中，上部波形反映出比较器U1的输出，定义为信号V8与信号V6之差。在图2、4、6及8中，下部的波形是经由存贮线圈及变压器绕组的电流IL，而时间标度为水平偏转频率。在图3、5、7及9中，下部的波形是经由偏转轭的电流IY，而时间标度为垂直偏转频率。图2中的波形的时间位置，如行频的扩展时间标度所示，是由暗垂直条及图中3“场扫描开始”所指而标示的。图4中的波形的时间位置，如行频的扩展时间标度所示，是由暗垂直条及图5中“场扫描中央”所指而标示的。图6中波形的时间位置，如行频的扩展时间标度所示，是由图7中的暗垂直条及“场扫描尾部”所指而标示的。图8中波形的时间位置，如行频的扩展时间标度所示，是由图9中暗垂直条及“场回扫”所指而标示的。
水平回扫脉冲正向偏置二极管D4。电流IL由地流经二极管D4、线圈L及绕组W以对电容器C11充电。二极管D4在水平扫描期间变成反向偏置并停止导通。电容器C11在水平扫描期间放电，使得偏转电流IY流经垂直轭。电流IL以至电流IY除可控硅动作时，基本上为常数值。可控硅的导通响应于由比较器U1所提供的栅极脉冲。此栅极脉冲于每个水平扫描间隔的一段上出现。当可控硅导通时，且电流IL是负值时，将电容器C11所放电流的一部分从IY中转移开并经由绕组W、存贮线圈L及可控硅SCR到地。每个连续行扫描间隔与可控硅累进的较长栅极导通间隔有关，它造成更多的负电流IL和较少的轭偏转电流IY。可控硅累进增加的导通以及对应于轭电流IY数量的减少限定了所需的锯齿状垂直偏转波形。
在图2及3中，靠近场扫描的起始点，可控硅的栅极在近于极小值时间点上被控制成导通，电流IL几乎是正的且偏转电流IY近于最大值。在图4及5中，靠近场扫描的中央点，可控硅的栅极在最大值与最小值的中间位置点控制成导通，电流IL几乎是正负各半，而偏转电流IY则接近最小值及最大值的一半。在图6及7中，靠近场扫描的末端，可控硅的栅极在近于最大值时间点被控制成导通，电流IL的负值多于正值，且偏转电流IY接近最小值。
在场回扫期间，如图8和9所示，可控硅被关断，因为比较器的大部分场复位脉冲期间并未提供如波形V5所示的栅控脉冲。二极管D4在每个水平回扫脉冲的部分时间内被正向偏置，以提供电流IL对电容器C11充电。电容器C11也被存贮在场偏转线圈的电感中的能量所充电。一旦在和结点20上的场频斜波信号V4(如被调制的V10)，交流反馈信号V2及直流反馈信号V3组合的振幅足够大以为行频斜波信号V8建立一采样电平，可控硅则再一次为下一个场扫描间隔开始导通。
行频斜波发生器被直流地耦合于水平回扫脉冲源与比较器U1的非反相输入端之间。如此改善了整个控制系统的暂态响应，因为控制系统并不会反过来干扰垂直反馈增益及光栅的线性度。况且，行频斜波信号能在一预定直流参考电平下，以比一般所需的元件要少一些的元件得到。
频道变换会造成同步信号的丢失。许多用于垂直偏转系统的定时控制电路假定为一非锁定式的，当在场同步脉冲丢失时，工作在稍低于垂直偏转频率的频率下。这样防止了光栅的场崩以及对阴极射线管的附带损害。作为降低频率的结果，信号V5中连续场复位脉冲间的时间在非锁定状态时会增加。在相邻的场复位脉冲之间所增加的时间导致了场频斜波V4振幅所不希望有的增加，它会随之干扰屏幕上的显示在频道转换时欲保持的位置。场频斜波调制电路18补偿了场频斜波信号V4所不希望的幅度变化。微处理器30控制电视许多功能，它产生其中有频道变换(CH、CHG)信号V9的信号，该信号V9经电阻R49耦合到晶体管开关Q4的基极。电阻R44是由频道变换输出脚耦合到+5伏电源，并耦合到晶体管Q4的集电极。一包括电阻R46和R50及电容器C27的网络产生一用于电视系统中其他地方的标定为SYNCKILL的输出信号。该频道变换信号也经由二极管D3耦合到标定为TV PIX的微处理器的输出脚上。于是频道变换脚的输出能产生一TV PIX信号，但一TV PIX输出信号并不能起到频道变换控制信号的作用。电阻R50及二极管D3的结点是在屏幕上显示的位置控制信号，它被标定为OSD POS。当晶体管Q4导通时，二极管D11变成正向偏置，它对电容器C25充电并经由电阻R16为晶体管Q7提供基极驱动。晶体管Q7的基极是由电阻R46偏置。当晶体管Q7导通时，电阻R45串联耦合于电阻R4与Q5集电极之间的结点和地端之间。这有效地改变了场频斜波信号V4的直流基准，因此，在场同步出现时，最大的振幅值响应更接近于最大振幅值。于是，许多屏幕上的显示于频道变换时能基本上维持在其位置上，特别是那些靠近光栅顶端定位的屏幕上的显示。例如频道号。如果没有频道变换控制信号，则场频斜波电路14不起作用。
勘误表
权利要求
1.一种偏转系统，其特征在于一耦合到回扫脉冲(V7)源的无源网络(16)，用以从该回扫脉冲(V7)能量中产生一行频驱动信号(V8)，该行频驱动信号基本上与所述回扫脉冲(V7)幅度的变化无关，并具有一基本恒定的直流电压参考电平；一放大器(U1，10)，耦合后以接收作为一个输入的所述行频驱动信号(V8)，该放大器具有一输出控制信号，用于驱动一偏转线圈，所述控制信号具有一个响应于所述行频驱动信号(V8)的所述直流参考电平的直流电压参考电平；一反馈级(12)，用于从所述线圈中将与偏转电流相关的信号(V1)耦合过来，用作所述放大器(U1，10)的一个输入；耦合到所述放大器(U1，10)用于产生场频波形用作放大器(U1，10)的一个输入的装置(14)用于对所述控制信号进行脉宽调制。
2.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述无源网络(16)是一并联的一齐纳二极管(Z1)、一电容(C22)和一电阻(R26)的网络，所述网络(16)具有一耦合到所述放大器的输入端之一的结点，而另一结点耦合到地。
3.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述放大器(U1，10)包括一个比较器级(U1)，该比较器级(U1)产生响应于所述行驱动信号(V8)、所述场频波形(V4)和所述反馈信号(V1)的所述脉宽调制的控制信号;一个开关输出级(10)，该开关输出级(10)是由所述脉宽调制的信号控制的。
4.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述行频驱动信号和所述场频波形为斜波信号。
5.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述无源网络(16)包括一齐纳二极管(Z1)用于为所述行频驱动信号(V8)设定一最大幅度电平，为所述放大器输出设定所述直流参考电平。
6.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述无源网络(16)直流地耦合在所述回扫脉冲(V7)源与所述放大器(U1，10)之间。
7.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述反馈信号级(12)具有用于交流负反馈信号(V2)和直流负反馈信号(V3)的并行信号通路。
8.根据权利要求1的偏转系统，其特征在于所述反馈级(12)包括一积分网络。
9.一开关式垂直偏转系统，具有一个用于驱动一垂直偏转线圈的开关式垂直偏转输出级(10)、用于产生与垂直偏转电流相关的反馈信号(V1)的装置(12)和用于产生场频斜波信号(V4)的装置(14)，其特征在于还具有一个在输出级(10)中具有一输出控制通断的比较器(U1)，该比较器(U1)耦合后用于接收作为输入的所述场频斜波信号(V4)和所述反馈信号;一无源网络(16)，该网络(16)直流地耦合在水平回扫脉冲(V7)源与所述比较器(U1)的一输入端之间，用于从所述水平回扫脉冲(V7)的能量中产生一基本与所述回扫脉冲(V7)幅度变化无关的一行频斜波信号，并具有一基本恒定的直流电压参考电平。
10.根据权利要求9的偏转系统，其特征在于所述的无源网络(16)是一并联的一齐纳二极管(Z1)、一电容(C22)和一电阻(R26)的网络，所述的网络(16)具有一结点耦合后作为所述比较器(U1)的一输入端，其另一结点耦合到地。
11.根据权利要求10的偏转系统，其特征还在于一二极管(D1)用来将所述回扫脉冲(V7)耦合到所述网络(16)的所述的一个结点上。
12.根据权利要求9的偏转系统，其特征在于所述反馈信号包括一直流分量(V3)和一交流分量(V2)。
13.根据权利要求12的偏转系统，其特征还在于它包括用于将所述反馈信号的直流分量(V3)积分的装置(C20、R12)。
14.根据权利要求9的偏转系统，其特征在于所述反馈信号发生装置(14)产生直流(V3)和交流(V2)反馈信号，从所述场偏转线圈中经并行的信号通路耦合到所述比较器(U1)上。
15.根据权利要求14的偏转系统，其特征在于在所述直流反馈信号通路上包括一积分网络(C20、R12)。
16.一偏转系统，其特征在于它包括用于驱动偏转线圈的偏转输出级(10);用于产生与偏转电流有关的反馈信号(V1;V2，V3)的装置(12);用于产生一第一偏转频率波形(V4)的装置(14);一耦合到一回扫脉冲(V7)源的无源网络(16)，该无源网络(16)用于从所述回扫脉冲(V7)的能量中产生一基本上与在所述回扫脉冲(V7)中的幅度变化无关的第二偏转频率波形(V8)，并且具有一由所述无源网络(16)的操作设定的基本恒定的直流电压参考电平;一耦合后用于接收作为输入的所述第一(V4)和第二(V8)偏转频率波形以及所述的反馈信号(V1;V2，V3)，并且具有在所述输出级(10)中控制通断的输出的比较器(U1)，所述比较器输出(U1)具有一响应于所述第二偏转频率波形(V8)的所述直流参考电平的直流电压参考电平。
17.根据权利要求16的偏转系统，其特征在于所述第一偏转频率为一场偏转频率，所述第二偏转频率为一行偏转频率。
18.根据权利要求17的偏转系统，其特征在于所述第一和第二偏转频率波形(V4、V8)为斜波信号。
19.根据权利要求16的偏转系统，其特征在于所述第一和第二偏转频率波形(V4、V8)为斜波信号。
20.根据权利要求16的偏转系统，其特征在于所述的回扫脉冲(V7)为水平回扫脉冲。
21.根据权利要求16的偏转系统，其特征在于所述的无源网络(16)是一并联的一齐纳二极管(Z1)、一电容器(C22)和一电阻(R26)的网络，所述的网络(16)具有一个耦合后作为所述比较器(U1)所述输入端之一的结点，并且另一个结点耦合到地。
22.根据权利要求21的偏转系统，其特征在于二极管(D1)用于将所述回扫脉冲(V7)耦合到所述网络(16)的所述的一个结点上。
23.根据权利要求16的偏转系统，其特征在于所述反馈信号(V1)包括直流(V3)和交流(V2)反馈信号从所述垂直偏转线圈上经并行的信号通路耦合到所述比较器(U1)上。
24.根据权利要求23的偏转系统，其特征在于在所述直流反馈信号通路中还包括积分网络(C20、R12)。
全文摘要
在偏转系统中，无源网络耦合到回扫脉冲源以从回扫脉冲的能量中产生行频驱动信号，放大器耦合后用于接收行频驱动信号并有一个用于驱动偏转线圈的输出控制信号。一与偏转电流相关信号的反馈级接在线圈与放大器输入端之间。波形发生器产生一场频波形，该波形耦合到放大器上，用于对控制信号进行脉宽调制。在开关式垂直偏转系统中，行频驱动信号和场频波形为斜波信号，回扫脉冲为行回扫脉冲。无源网络直流地耦合在回扫脉冲源与放大器间。
文档编号H03K4/83GK1056198SQ9110273
公开日1991年11月13日 申请日期1991年4月26日 优先权日1990年4月27日
发明者詹姆斯·A·韦尔伯 申请人:汤姆森消费电子有限公司