专利名称：电视接收机和监视器中的聚焦颤动防止的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电视接收机和监视器，更具体地，涉及电视接收机和监视器中的聚焦颤动防止。
如这里所应用的，术语阴极射线管(CRT)、图象管和显像管意义相同，可以互换地使用。在不同附图中重复出现的电路单元，以相同的标号进行标记。
电视接收机或监视器中的显像管驱动级电路往往会出现这里称为聚焦颤动的问题。聚焦颤动短时地发生于电视接收机开机通电之后。当电源刚开始加到电视接收机或监视器上时，CRT灯丝是冷的，阴极上没有电子发射，所以不产生电子束。没有电子束电流使得CRT阴极呈现开路状态。由于没有电子束电流，束电流限制器不会使控制电视接收机之视频增益的对比度值降低。在最大的对比度控制设定值上，从例如一个亮度/色度集成电路视频信号源来的视频输出信号被放大到最大的程度，这使得高增益的显像管驱动级达到饱和状态。
在正常工作中，CRT阴极电位比CRT控制栅极(G1，见
图1)电位大约高出50-150伏。结果，束电流将保持于一个正常范围内。然而，上面说明的显像管驱动级饱和的情况使得阴极电压跌落到等于或接近控制栅极G1的电压值，从而产生出零偏压状态。在这种零偏压或接近零偏压的状态下，当CRT灯丝已加热时，阴极将有足够的电子发射，有过量的束电流要开始流动。
在某些显像管中，过量的束电流会部分地被聚焦电极(F，见图1)截取，形成了聚焦电流流动。随之，导致聚焦电压下降和电子束散焦，使得有更多的束电流轰击到聚焦电极上。这种正反馈现象表现为图象的亮度起伏，本领域的技术人员称之为聚焦颤动。
当亮度和/或对比度控制值设定得足够高时，在高的IRE亮度信号下的开机通电期间，聚焦颤动问题典型地发生于灯丝短时地5-8秒升温延时之后的几秒钟内。再经过1至2秒钟，由于束电流开始流动，束电流限制器将视频增益降低，显像管驱动极脱离饱和状态，使零偏压情况消失，聚焦颤动问题便减轻。造成聚焦颤动的因素包括CRT电子枪组件的几何形态，阴极的欠热，当束电流限制器起作用之前阴极的驱动电压过高，以及供电电源在稳定化和调压功能上不够完善。
减轻聚焦颤动问题最常用的方法，例如是通过降低加到显像管驱动级输入端的信号或者通过降低驱动级的增益，使得加给显像管阴极的最大驱动电压减小。此种方法的缺点是正常工作情况下电视接收机的光输出有损失。另一种方法是通过软件手段使电视接收机在升温期间屏幕被消隐。这要求有一些宝贵的存储器资源供应用。最根本的方法是重新设计显像管的电子枪，增大控制栅极G1和聚焦电机F的中心孔口径以减少束电流被截取。然而，重新设计显像管是不希望的，将使得对成本、时间和人力增加了约束，并在正常工作情况下会使电子束聚焦点尺寸变大，也即分解力变差。
提出的另一种解决方法是在显像管驱动级电路中利用二极管箝位，将控制栅极G1的电压箝位于比阴极电压为低的一个电平上，以防止在冷阴极加电之后立即有过量的束电流导致聚焦颤动。这种解决方法有若干缺陷，它会改变开机通电和正常工作两种情况下电视接收机的运行状态，使驱动级放大器饱和期间偏压不能低到4V的值上，同时现有显像管在高达20V的偏压下开机通电期间会进入聚焦颤动状态。在显像管驱动级放大器的集电极上添加二极管会由于增大了集电极电容而使放大器带宽减小，从而降低电视接收机的分解力。
在电视接收机或监视器中防止聚焦颤动现象的一种发明性方法中包括有步骤对驱动显像管阴极的接收信号进行放大；在该放大步骤期间使信号的初始满放大量延时一小段足以防止在显像管上出现聚焦颤动现象的时间。
能防止聚焦颤动现象的一种发明的显像管驱动器电路中包括有一个放大器，用于放大接收的视频信号，并耦合至显像管的阴极上；一个控制电路，用于使放大的视频信号在耦合至阴极时延时一小段足以防止在显像管上出现聚焦颤动现象的时间。
图1是一个已知的显像管驱动级电路的示例电路图。
图2上包括图1的电路图，经修正而采用了本发明。
图3上是一个示例的显像管驱动级电路图，它使用了本发明的聚焦颤动防止方法。
在各个附图中，类同的标号指的是类同的部件。
按照图1的一种已知的显像管驱动级电路中包括有级联放大器2、3和4，它们将亮度/色度处理器6来的RGB彩色分量信号进行放大，以驱动CRT阴极Ca。所示明的CRT5是一种熟知的显像管类型，包括有控制栅极G1，用以调节总的电子束电流；加速电极G2，用以使电子流加速地向前飞行；聚焦电极F，用以进一步加速电子流，并使之成为细窄的电子束。控制栅极G1或是接地，或是处于某个低电位上，亮度/色度处理器6可以为集成电路IC形式。这是本领域的技术人员周知的。
每个级联放大器2、3和4中包括一对NPN晶体管Q1和Q2,Q1的发射极与Q2的集电极相连接。电源电压Vcc加到负载电阻Rc上，负载电阻Rc连接至每个级联放大器2、3和4内上端晶体管Q1的集电极上。负载电阻Rc上形成的集电极信号电压通过泄放电阻Rf驱动显像管5的相应阴极Ca。上端晶体管Q1的基极上加有偏置电压Vb，它低于集电极电压Vcc2，因而低于加在负载电阻Rc上电源电压Vcc。从亮度/色度处理器IC6来的R、G和B彩色分量信号(图中未示出)分别加到各低端级联晶体管Q2的基极上。低端晶体管Q2的发射极由一个PNP晶体管Q5与电阻对R1和R2组成的电压源提供偏置。电阻对R1和R2将连接至电阻R1上的电压Vd进行分压，以电压Vd的一部分电压Vr对晶体管Q5的基极-发射极结施加偏置。应当指出，该分压器电路1只利用一个电压源Vs，它将来自级联放大器2、3和4的所有三个低端晶体管Q2的电流组合一起。
电阻分压器R1/R2提供出等于VdR2/(R2+R1)的一个参考电压Vr，加给电压源晶体管Q5的基极。于是，这个参考电压通过泄放电阻Rf控制各个级联放大器的电流，从而控制显像管各个阴极Ca的直流电位。
如前面所述，电视接收机或监视器往往会出现聚焦颤动问题，通常在电视接收机或监视器开机通电后的初始几秒内最常见到，形式为图象的聚焦快速且非单调地变化。聚焦颤动的发生，是由于电视接收机电子枪升温期间束电流的一部分被控制栅极G1和聚焦电极F截取的缘故。在这短短的5-10秒期间，阴极Ca上的电压会低到比之控制栅极G1的电压仅仅高出不多几伏。本发明中防止电视接收机或监视器进入聚焦颤动状态的方法，是延时显像管驱动级的完全运动，直至电视接收机或监视器完成其升温。一开始增大显像管驱动级的偏置，逐渐地随着电视接收机或监视器的升温过程而同步地减低偏置，从而图象屏幕上能呈现出十分完美的合适聚焦。
参看图2，一开始增大、并随后逐渐减小电压Vs和显像管驱动级的偏置也即参考电压Vr，是通过在电阻对分压器R1和R2的上臂电阻R1旁并联一个串联布置的电阻R和电容C来实现的。
当电视接收机/监视器关机断电时，该电容C完全放电。一旦电视接收机/监视器开机通电而Vd电压加到电阻分压器R1、R2上，电容C通过电阻R和R2开始充电。在此时刻，电压源晶体管Q5基极上的偏置电压Vr*=VdR2/(R2+R*)＞Vr，式中，电阻R*=RR1/(R+R1)＜R1。初始时刻，充电的电容C呈现为短路状态，电阻R实际上与电阻R1并联连接。增大的偏置防止了级联放大器的电流突然波动，从而防止了显像管阴极电位跳入过低的值。最小值的阴极Ca电压取决于电阻R的数值选择。随着电容C的充电，偏置电压Vr*逐渐减小，直至到达正常的工作电压Vr，电容C充电的时间常数τ=(R+R2)C，通过合适地选择电容C的数值，可使时间常数τ跟踪好设备的升温过程。跟踪是对所有三个阴极Ca同时实现的，所以如上面的说明，修正的电压源控制了所有三个电流。升温过程结束时，由于已充电的电容C对于直流电位来说其作用如同开路，所以电视接收机/监视器在工作中仿佛不存在附加的电阻R和电容C一样。
应用了本发明之电阻R和电容C的显像管驱动级偏置电路示于图3中。能输出大约150v峰-峰信号的级联放大器放大R、G和B彩色分量信号，去驱动CRT5。下端的输入级晶体管Q702、Q701、Q703连接成共发射极晶体管电路形式，相应的上端晶体管Q101、Q102、Q103连接成共基极晶体管电路形式。
来自亮度/色度处理器6的彩色分量R、G和B信号分别经过限流电阻R707、R708、R706连接至各下端级联晶体管Q702、Q701、Q703的基极端子B上。放大的R、G和B信号从各上端晶体管Q101、Q102、Q103的集电极端子C上输出。下端和上端晶体管的集电极电流大致相同。然而，下端和上端之晶体管的集电极-发射极半导体结上其电压是不同的。上端晶体管Q101、Q102、Q103的集电极-发射极电压约为200V，而下端晶体管Q702、Q701、Q703的集电极-发射极电压小于10V。因此，上端晶体管的功耗将达到相应的下端晶体管功耗的20倍。
参看图3，上端晶体管Q101、Q102、Q103的基极端子B通过限流电阻R107、R108、R109得到+12V的稳压电源偏置。200V的电源经过电感L101和各个电阻R101、R102和R103后成为各个上端晶体管Q101、Q102、Q103的集电极电源电压。200V电源又在电阻R117与R110之间分压，向控制栅极G1提供电压；不过，其它实施例中控制栅极G1可以接地，电阻R117和R110随之省掉。由各泄放电阻R104、R105和R106提供出对CRT5中电弧放电的保护。
当施加于晶体管Q701基极B上的G信号增大时，晶体管Q701的正向偏置更大，使晶体管Q102中的电流加大，从而造成其集电极电压Vc下降。当G信号减小时，晶体管Q102的集电极电压，也即CRT5的绿G电子枪(图中未示出)的阴极Ca的电压，开始增加，趋向集电极电源电压+200v。又，当G信号减小时，实际上是信号趋向消隐电平或黑色电平。CRT5中的束电流是阴极Ca与控制栅极G1之间偏置电压的一个函数。偏置电压减小时，束电流增大。由于控制栅极G1正常地是固定电位的，所以当晶体管Q102的集电极电压趋向+200V的电源电压时，偏置电压增加，从而使束电流减少。
晶体管Q102的功率受限于其负载电阻R102。电阻R102的量值选择得使输出晶体管Q102工作在最佳的功耗和带宽上。在内部电弧放电的情况下，CRT的电流由泄放电阻R105加以限制。晶体管Q102的基极电流由耦合电阻R108加以限制，电阻R108有助于减少饱和的可能性。晶体管Q102借助于通过电阻R718抽取的电流，即使在消隐信号期间也保持略微的导通，这可减小晶体管Q102在完全截止与回到导通之间切换时产生出的射频干扰RFI。其效应可以从阴极电压由消隐电平到Vcc电源电压电平的变化比较中看到。没有电阻R718时，消隐电平将处于该电源电压上。CRT5中电弧放电的情况下，晶体管Q701中的电流受限于电阻R717。G信号的增益决定于低端晶体管Q701发射极端子上连接的电阻R716以及上端晶体管Q102集电极端子C上连接的电阻R102。G信号电路的信号峰值和带宽延伸由电阻R715和电容C714的组合来达到。该阻容组合有效地降低了频率升高时电阻R716的值。
R和B信号电路的工作与上面说明的G信号电路的工作情况相同。R信号驱动电路31A和31B中的晶体管Q1O1和Q702、电阻R101、R719、R720、R721和R722、与电容C715，以及B信号驱动电路33A和33B中的晶体管Q103和Q703、电阻R103、R723、R724、R725和R727、与电容C713，它们在功能上对应于G信号驱动电路中各晶体管Q102和Q701、电阻R102、R715、R716、R717和R718与电容C714。
通过使级联偏置电路30连接至每个低端级联放大器电路31A、32A、33A上，实现了级联放大器31A和B、32A和B、33A和B中集电极电流的逐渐增大。级联偏置电路30的工作类同于图2中偏置电路的工作。
PNP晶体管Q704的发射极端子E上形成一个虚拟的交流接地，从所有三个级联放大器输出来的电流在这里构成闭合回路。晶体管Q704提供出交流接地而不是0V的直流接地，这是所希望的，以便使显像管驱动级放大器31A和B、32A和B及33A和B的偏置合适。改变晶体管Q704基极B上的直流电压，可改变上端级联晶体管Q101、Q102和Q103集电极上的直流电压。晶体管Q704的发射极比之电阻R712和R713给出的基极端子B上的分压器电压高出一个结电压压降。电阻R713的数值对不同尺寸的显像管5来说是不同的，因为很大尺寸的显像管5通常工作于控制栅极G1为20V的直流电压上，而较小尺寸的显像管其控制栅极G1一般是接地的。
当电视接收机或监视器关机断电时，电容C完全放电。一旦电视接收机或监视器开机通电，Vd3电压加到电阻分压器R712、R713上，电容C通过电阻R和R713开始充电。在此时刻，电压源晶体管Q714基极B上的偏置Vr*=Vd3R713/(R713+R＇)＞Vr，式中，电阻R＇=R(R712)/(R+R712)＜R712。充电的电容C一开始呈现短路状态，电阻R实际上与电阻R712并联连接。增大的偏置防止了级联放大器电流突然波动，从而防止了显像管阴极Ca的电位跳入过低的值。阴极Ca上的最小电压值取决于电阻R的数值选择。电容C的充电逐渐降低了偏置Vr*，直到它达到正常的工作值Vr，电容C的充电时间常数τ=(R+R713)C，通过合适地选择电容C的数值，可做到使充电时间常数τ跟踪好电视接收机或监视器的升温过程。如上面指出，由于修正的电压源控制所有三个电流，所以对于所有三个阴极来说这种跟踪是同时实现的。升温过程结束时，电视接收机或监视器在工作中仿佛电阻R和电容C的串联电路并不存在，因为已充电的电容C对于直流电位来说作用等于开路。
本发明的显像管驱动级电路所具备的重大优点在于，聚焦颤动控制电路只在需要时影响显像管驱动级的偏置，也即在开机通电后的电视接收机或监视器升温期间起作用。电路工作的持续时间决定于电压源晶体管基极上电阻R和电容C的时间常数选择。简单地适当选择串联的电阻R和电容C之数值，可以将级联放大器的偏置设定于任何所需的电平上。电路的修正是简单的，花费较小，比之先有的聚焦颤动控制电路只需要较少的元件，占用较小的物理空间。另外，增加的电阻R和电容C的电路并不干预任一个基本电视电路的工作参数，因为它对级联放大器偏置的影响在电视接收机或监视器升温期的初始几秒钟之后就自动停止。
本发明之电路的一个附加优点是又可防止在电视接收机/监视器开机通电之后的初始几秒钟内显像管驱动级进入深饱和状态，从而防止了垂直线边缘上出现通常为红色的着色，称之为“红色渗出”。本发明中采用的变型电路能毫无困难地实现，成本不到2美分。
权利要求
1．一种在电视接收机或监视器中用以防止聚焦颤动现象的方法；它包括步骤将接收的信号放大，用以驱动显像管的阴极；以及在所述放大步骤期间使所述信号的初始满放大量延时一小段足以防止在所述显像管上出现聚焦颤动现象的时间。
2．权利要求1所述的方法，其中，所述延时步骤中包含使所述放大步骤内对所述阴极的满驱动进行延时。
3．权利要求1所述的方法，其中，所述延时步骤中包含开始使所述显像管的偏置电压增大、随后依循所述显像管的初始升温而同步地逐渐减小所述偏置电压的过程。
4．权利要求3所述的方法，其中，所述使初始增大的偏置电压随后减小的步骤中包含使一个电容从短路状态充电到开路状态而借以减低所述偏置电压的过程。
5．权利要求1所述的方法，其中，所述放大步骤包括了以一个可变电源给出偏置的级联放大器来放大所述接收的信号。
6．权利要求5所述的方法，其中，所述延时步骤包括使所述电源输出在初始增大、随着所述显像管的初始升温而同步地减小的过程。
7．一种防止聚焦颤动现象的显像管驱动器电路，包括一个放大器，用于放大接收的信号，并耦合至一个显像管的阴极上；以及一个控制电路，用以使所述放大的视频信号耦合至所述阴极上时延时一小段足以防止所述显像管上出现聚焦颤动现象的时间。
8．权利要求7所述的电路，其中，所述放大器中包括级联放大器，所述控制电路中包含有一个用以对所述级联放大器施加偏置的电源。
9．权利要求8所述的电路，所述电源中包括一个晶体管电路，它提供出一个电压源用于对所述级联放大器的偏置。
10．权利要求9所述的电路，其中，所述晶体管电路中包括一个晶体管，由连接于所述晶体管基极端子上的第一和第二电阻构成的分压器给与它偏置，并包含有并联连接于所述第一电阻旁的一个电阻与电容的串联组合。
11．权利要求10所述的电路，其中，所述电容在对直流为开路的状态下使所述电阻与所述分压器隔离开，在暂态工作的短路状态下使所述电阻与所述第一电阻相并联。
12．一种能防止聚焦颤动的显像管驱动级电路，包括一个第一电源；连接至所述第一电源上的放大器，用于以所述放大器放大的视频信号驱动一个显像管的阴极；以及一个第二电源，连接于所述放大器上，其电压可变，以控制何时使所述放大器将所述放大的视频信号耦合至所述阴极上的时序。
13．权利要求12中所述的电路，其中，所述放大器中包括由所述第二电源给予偏置的级联放大器。
14．权利要求12所述的电路，其中，所述第二电源中包括一个晶体管，其一个半导体结连接至所述放大器上，其一个控制端子连接至一个可变分压器电路上。
15．权利要求14中所述的电路，其中，所述可变分压器电路中包括一个由第一和第二电阻构成的分压器，并包括一个与所述第一电阻并联连接的电阻与电容相串联的电路。
16．权利要求15中所述的电路，其中，所述电容在对直流为开路的状态下使所述电阻与所述第一电阻隔离开，在暂态工作的短路状态下使所述电阻与所述第一电阻相并联。
17．一种电视接收机或监视器中的显像管驱动器电路，包括一个显像管，它具有一个阴极和一个控制栅极，在阴极没有完全加热时的初始电子束电流发射期间，所述显像管对聚焦颤动是敏感的；以及一个显像管驱动电路，包括放大器，具有用于接收待放大的各视频信号的输入端，并以放大的所述视频信号来驱动各所述阴极；以及一个电压源电路，用以提供给所述放大器一个偏置电压，它这样地控制所述阴极的电流，使得所述放大的视频信号耦合至所述阴极上时延时一小段足以防止所述聚焦颤动出现的时间。
18．权利要求17所述的电路装置，其中，所述放大器中包括级联放大器，其上端晶体管连接至所述阴极上，下端晶体管连接至所述电压源电路上。
19．权利要求17所述的电路装置，其中，所述电源电路包括一个由第一和第二电阻构成的分压器，它与一个电阻与电容相串联的电路并联。
20．权利要求19所述的电路装置，其中，当所述电容充电时，并且所述电容未充满电而未达到一个固定电压值时，所述偏置电压具有变化的数值。
21．权利要求20所述的电路装置，其中，当所述电容在暂态工作状态下的充电过程中时，所述第一电阻与所述电阻并联连接，当所述电容充满电时所述电阻与所述第一电阻隔离开。
全文摘要
一种用于防止电视接收机或监视器中出现聚焦颤动现象的发明方法;包括有步骤:放大一个接收到的信号,用于驱动一个显像管的阴极;使放大步骤中该信号的初始满放大量延时一小段足以防止在显像管上出现聚焦颤动现象的时间。一个相应地发明的显像管驱动器电路,可防止聚焦颤动现象,它包括有:一个放大器,用以放大接收到的视频信号,并耦合至一个显像管的阴极上;一个控制电路,用以使馈送至阴极上的视频信号满放大量延时一小段足以防止在显像管上出现聚焦颤动现象的时间。
文档编号H04N3/26GK1312648SQ0110300
公开日2001年9月12日 申请日期2001年1月21日 优先权日2000年1月21日
发明者I·M·贝尔 申请人:汤姆森许可公司