專利名稱：于投影電視系統中高驅動電平下補償蘭熒光物偏離的電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種裝置，可用于補償陰極射線管的所謂的蘭熒光物“偏離”這種陰極射線管可用于投影電視系統。投影電視系統包括三個單獨的陰極射線管(CRT)，每個有對應于紅、綠或蘭色的不同屏幕熒光物。分別的驅動放大器，即驅動器對由一個信號處理部分產生的分別的較低電平的紅、綠和蘭視頻信號放大，并分別將較高電平的紅、綠、蘭視頻信號耦合到分別的CRT的電子槍。一般，視頻驅動信號被耦合到CRT的陰極。響應于相應的視頻驅動信號，CRT產生一電子束，后者撞擊相應的屏幕熒光物以使之發出具有對應于相應顏色的特定波長的光輸出。CRT產生的光輸出被一光學系統傳送到一屏幕，在那里再現合成的彩色圖象。
CRT產生的光的強度是電子束強度的函數，而電子束強度又是耦合到電子槍的驅動信號的幅度的函數。當耦合到驅動器的視頻信號的幅度高時，CRT可望產生相應的高強度光輸出。然而，隨著驅動信號幅度增大，熒光物把束電流轉換成光的效率會下降或“偏離”。尤其是蘭熒光物會出現這個問題。更具體地，對CRT的驅動越強，蘭熒光物的效率就越是比紅和綠熒光物的效率低。這種不一致性，起因于為使得到蘭的熒光化合物以所需的波長發射光所需的摻雜。
蘭熒光物效率不高或偏離的問題，主要表現在兩個方面。第一個涉及“白平衡”即灰度保持，第二個涉及色保真。
先考慮白平衡，彩色電視系統保持恒定的白平衡或灰度是非常重要的。當表示紅、綠和蘭視頻信號的“白”被耦合到圖象再現裝置時，它應產生“白”圖象。白可以多種色調出現。例如，白熾燈產生的“白”光，看上去比熒光燈產生的“白”光要“黃”。白的色調可用所謂的“色溫”來定量。色溫可通過設定紅、綠和蘭CRT束電流的幅值比來調節。常見的一個色溫值，被定為9300°K，并對應于總驅動電流的下列紅(R)、綠(G)和蘭(B)驅動電流比率R＝12.9%G＝48.9%B＝38.2%若三個CRT的熒光物的效率一致，則當驅動電流的幅度一起增加時，保持這些比率，會產生有給定恒定色溫的“白”圖象。然而，上述的不一致性造成圖象的峰值“白”部分的極有害的發黃。
在色保真方面，也希望色度一致。色彩(或色調)是由不同于產生白色所需的紅、綠和蘭電流比率產生的，當驅動電流的幅度一起增大時，特定的色彩應保持不變。某些色彩受蘭熒光率低效率的影響比另一些大。肉色色調是很重要的。蘭熒光物的偏離，使肉色偏向綠。當然這是有害的。
以前對蘭熒光物偏離問題的解決方案，涉及在蘭熒光物效率開始偏離處提高蘭CRT中的電流的電路。通常，把一個可切換增益元件加到蘭CRT驅動器上，以有選擇地增大驅動器的增益，從而相應增大CRT的驅動電流。額外的電流增強了電子束，并使蘭熒光物得到更強的驅動，從而增大了蘭CRT的光輸出，額外的蘭光輸出恢復了圖象的白平衡即色調。從另一角度看，在某些輸入電平，改變了規定的電流比，以補償蘭熒光物的偏離。
圖1和2顯示了帶有本發明人所知道的相應先有蘭偏離補償網絡的投影電視系統的示圖，在分別描述相應的偏離補償網絡之前，先描述這些圖中所示的裝置的共用部件。
在這些圖中，視頻信號處理單元10提供了分別耦合到CRT驅動器12R、12G和12B的較低電平的紅(R)、綠(G)和蘭(B)視頻信號。CRT驅動器12R、12G和12B放大并倒相相應的低電平視頻輸入信號，以產生適于驅動相應的紅、綠和蘭CRT14R、14G和14B的光輸出，被一光學系統(未顯示)引到一屏幕(未顯示)，在那里它們被結合以產生復合圖象。
除了蘭偏離補償網絡外，CRT驅動器12R、12G和12B實際上完全相同，因而將只詳細描述蘭CRT驅動器12B。所示的蘭CRT驅動器12B，僅包括構成共發射極放大器的晶體管QD，雖然應理解到實際的CRT驅動器一般更復雜。較低電平的蘭視頻輸入電壓VIN被耦合到晶體管QD的基極，而在晶體管QD的集電極產生了較高電平的視頻輸出電壓VOUT。晶體管QD的發射極經發射極電阻RE1耦合到信號的地，且其集電極經集電極電阻RC耦合到較高電壓源B+。晶體管QD的集電極經電阻RK耦合到蘭CRT14B的陰極。隨著視頻輸出電壓VOUT從消隱即黑(BLANK)電平下降，CRT14B的束電流和蘭光輸出增加。包括電阻RE2，可變電阻RE3和可調節偏置電壓源VBIAS的串聯組合的網絡，與發射極電阻RE1相并聯耦合，可變電阻RE2得到調節以調節驅動器12B的增益，并被用于調節色溫。偏置電壓VBIAS得到調節，以使驅動器12B及CRT14B在視頻輸入電壓VIN的消隱(BLANK)電平被截止。
圖1和2中所示的蘭偏離補償網絡的運行，均是通過在對應于蘭熒光物變得效率較低的點的輸入電壓VIN的幅度處，增大晶體管QD的發射極電流，從而相應增大集電極電流、減少輸出電壓VOUT、增大蘭束電流、并增大蘭光輸出而實現的。
在圖1所示的裝置中，蘭偏離補償網絡包括二極管CRB和與晶體管QD的發射極電路的電阻RE2并聯的電阻RB的串聯組合。在此連結中，隨著流過電阻RE2的電流，由于輸入電壓VIN的增大而增大，電阻RE2上的電壓增大并最終將變得足以使二極管CRB導通。結果是，晶體管QD的發射極電流由于流過二極管CRB和電阻RB的串聯組合的電流增大而增加。晶體管QD的集電極電流相應增大，輸出電壓VOUT減小且蘭束電流增大。這給蘭熒光物提供了額外的激勵，以修正偏離。
圖1所示的偏離補償網絡，可通過增加與二極管CRB串聯且極性相同的一或多個附加二極管，來得到修正。圖1所示的偏離修正電路，也可利用極性與二極管CRB相反的齊納二極管來得到修改。
在結合圖1所示的偏離補償網絡中，補償出現的點，主要由所用的二極管的數目決定，若采用齊納二極管，則由齊納電壓決定;且電流增加的電平主要由電阻RB的值決定。
在圖2所示的裝置中，蘭偏離補償網絡包括二極管CRB、電阻RB和與晶體管QD的發射極電路的電阻RE1并聯的偏置電壓源VBOOST的串聯組合，在此構造中，隨著電阻RE1上的電壓因輸入電壓VIN的增大而增大，二極管CRB最終將被導通。結果是，晶體管QD的發射極電流被流過二極管CRB和電阻RB的串聯組合的電流所增加。晶體管QD的集電極電流相應地增加，輸出電壓VOUT下降，蘭束電流增加，且為蘭熒電光物提供了附加的激勵，以修正偏離。
在結合圖2所示的偏離補償網絡中，補償發生的點主要由偏置電壓VBOOST的幅度確定;且電流增大的程度主要由電阻RB的值確定。
可變電阻RE3的調節，影響著結合圖1所述的偏離補償網絡所提供的增加量，但它不影響結合圖2所述的偏離補償網絡所提供的增加量。由于下述理由，希望可變電阻RE3的調節能影響偏離補償網絡的增益。
各驅動器12R、12G和12B的增益控制可變電阻RE3得到調節，以提供適當的色溫。可變電阻RE3在開始時被設在O歐姆。對可變電阻RE3阻值的增加，減小了增益。為調節色溫，對應于完全白的圖象(所謂的100IRE全場圖象)的紅、綠和蘭視頻信號被加到驅動器12R、12G和12B。在此，電視系統的自動束電流限制網絡(未顯示)限制CRT14R、14G和14B的束電流。通常包括在電視系統中的自動束電流限制網絡的運行，是通過檢測從CRT高壓電源抽取的平均電流，并通過在檢測的電流超過預定閾值時減小相應的信道的增益來減小紅、綠和蘭束電流實現的。若當需增大蘭驅動器12B的可變電阻RE3的阻值以降低蘭驅動器12B的增益，從而在電視系統產生100IRE的全場圖象時達到適當的色溫時，在此情況下所需的增加要比不需要調節可變電阻RE3的情況下小。因此，希望蘭偏離補償網絡跟蹤對可變電阻RE3的調節，就象結合圖1所述的偏離補償網絡那樣。
在視頻信號處理單元10的DC輸出狀態方面結合圖1所述的偏離補償網絡也比結合圖2所述的偏離補償網絡優越，如下面所述。
視頻信號處理單元10通常包括視頻處理集成電路(IC)，該IC在R、G和B輸出端產生較大且不可預測的DC偏移。該DC偏移被耦合到各驅動器12R、12G和12B的晶體管QD的基極，并使得希望各驅動器12R、12G和12B的偏置電壓VBIAS能被調節，以補償相應的偏移。在結合圖1討論的那種蘭偏離補償網絡中，其中閾值元件被耦合在晶體管QD的發射極和可變偏置電壓源VBIAS之間，提高的閾值不受視頻信號處理單元10的蘭信道DC偏移的影響，因為DC偏移被可調的偏壓VBIAS所抵消。然而，在結合圖2所討論的偏離補償網絡中，閾值元件被耦合在晶體管QD的發射極與偏置電壓源VBOOST之間，若偏置電壓源VBOOST不可調，提升閾值將與在視頻處理單元10的B輸出端的DC偏移成反比地變化。使偏壓VBIAS可調將解決此問題。但是，可調的提升偏置電壓源VBOOST將增加系統的成本。另外，補償DC偏移所需的偏壓VBOOST的電平可能不等于所需的提升閾值。
盡管結合圖1所討論的偏離補償網絡比結合圖2所討論的偏離補償網絡優越，它也有某些固有缺點。在結合圖1所述的網絡的情況下，一或多個二極管，僅粗略地按二極管正向電壓的整數倍，提供提升閾值的分立斷點，這些分立斷點中可能沒有一個與熒光物效率開始下降的點重合。另外，此設置的溫度敏感性是所用二極管數目的函數。
對于采用齊納二極管對圖1所示裝置的改進，應注意到需用低壓齊納二極管。這種齊納二極管的“導通”電壓在很大程度上是流過它的電流的函數。這導致了不可預測的提升閾值。
結合圖1和2所述的兩種偏離補償網絡，都有一個固有的問題，即提升閥值和提升增益互相依賴性較強，因為決定這些特性的元件互相串聯。另外，二極管式切換裝置的電容，相對于紅和綠信道會有害地影響蘭信道的瞬態響應。對于采用齊納二極管對圖1所示裝置的改變，應注意齊納二極管的電容特性傾向于比一般二極管的更顯著。另外，二極管的漏電流可能造成不需要的電流提升。
這樣，需要一種偏離補償網絡，它能提供結合圖1和2所述的裝置的盡可能多的好處，并盡量避免它們的缺陷。
根據本發明的一個方面，CRT驅動器包括適于用作蘭偏離補償網絡的可控增益確定網絡，它包括有其第一和第二端之間的可控導電通路的三端半導體器件和用于控制導電通路的控制端，而該端不是二極管切換裝置的傳導的控制端。三端裝置的可控傳導通路與CRT驅動器的電流通路和一基準電壓點之間的增益改變阻抗串聯，且三端的控制端也耦合到CRT驅動器的電流通路，以檢測流過它的電流。在流過CRT驅動器的電流通路的電流達到預定閥值時，切換裝置的導電通路導通。與結合圖1和2所述的裝置相比，本裝置的至少一個優點是切換閾值相對地獨立于增益的改變量。
根據本發明的另一個方面，當CRT驅動器包括具有在第一和第二電極與用于控制導電通道的傳導的控制電極之間的導電通道的放大晶體管時，其中第一電極與驅動器的輸出端耦合，第二電極與基準電勢點耦合，且控制電極與視頻信號源耦合，三端裝置的導電通路與放大晶體管的第二電極與基準電勢點之間的增益改變阻抗串聯耦合，且三端裝置的控制端與連在放大晶體管的第二電極與基準電勢點之間的分壓網絡中的一點相連。根據本發明的有關方面，可變偏壓源可與增益確定阻抗串聯，以便能抵消視頻信號源的不可預測的DC偏移。根據與本發明有關的另一方面，可把一可調阻抗與偏壓源串聯，以調節色溫。
下面將結合附圖描述本發明的這些和其他方面，在附圖中前面已敘述的圖1和圖2是投影電視系統的輸出級的示意圖，該系統包括帶先有技術中已知的蘭熒光物偏移補償網絡的蘭CRT驅動器;
圖3是一種投影電視接收器的輸出級的示意圖，該接收器包括帶有根據本發明構成的蘭熒光物偏離補償網絡的蘭CRT驅動器;
在圖1、2和3中，相應的元件和信號以相同或相似的方式標明。圖3所示的設置中與前面結合圖1和2所描述的相同的部分，將不再結合圖3詳細描述。
在圖3所示的投影電視系統中，蘭熒光物偏離補償網絡的開關裝置包括三極管，而不是象在結合圖1和2描述的偏離補償網絡中的二極管。采用三極管，使網絡的提升閾值確定部分與網絡的提升幅度確定部分相隔離。結果，提升閾值相對地獨立于提升幅度。
圖3所示的偏離補償網絡的基本結構，更接近圖1所示的偏離補償網絡的基本結構，而不是圖2所示的偏離補償網絡的基本結構。圖1所示設置中的電阻RE2，被組成分壓器的兩個電阻RE2A和RE2B取代。該分壓器與可變電阻RE3及三極管QD的發射極與信號地之間的偏壓源VBIAS串聯，NPN三極管QB的基極與電阻RE2A和RE2B的連接點相連，三極管QB的集電極與晶體管QD的發射極相連，且三極管QB的發射極經電阻RB與電阻RE2B和可變電阻RE3的連接點相耦合。
如在圖1和2中的電路所示，可調偏壓VBIAS得到設定以補償視頻信號處理單元10的蘭(B)輸出端處的DC偏移，且可變電阻RE3在開始時被設為0Ω。在這些條件下，電阻RE2A和RE2B可被選擇，以確定提升閾值，即偏離補償開始的點。選擇電阻RB來確定提升幅度。提升閾值和提升幅度基本上相互獨立，因為包括電阻RE2A和RE2B的偏離補償網絡的閾值確定部分與包括電阻RB的偏離網絡的幅度確定部分是在單獨的平行通路中，而不是串聯。
三極管QD對蘭輸入電壓的較低幅度是不導通的。隨著蘭視頻輸入電壓的上升，流過三極管QD的集電極-發射極結的電流增大，且三極管QD的發射極電壓增大。結果，流經電阻RE2A和RE2B的電流增大。流經電阻RE2A和RE2B的電流實質上相同，因為三極管QB的基極電流幅值較低。當電阻RE2B上的電壓降達到三極管QB的正向基極-發射極電壓降(Vbe)(通常為0.7V的量級)時，三極管QB導通。當三極管QD導通時，電阻RB與電阻RE2A和RE2B的串聯組合有效地并聯，實際上，電阻RE2A和RE2B的總電阻比電阻RB的阻值大得多(如在2-4倍的量級以上)，故電阻RB有效地決定了提升幅度。
與結合圖1和圖2討論的偏離補償網絡相比，圖3所示的蘭偏離補償網絡有若干優點。如前面提到的，提升閾值實際上獨立于提升幅度。與圖1所述的偏離補償網絡相比，它的另一優點是使對提升閾值的選擇不僅限于二極管電壓降的整數倍或齊納二極管電壓。因此，電容特性不亞于單個二極管且優于齊納二極管。另外，三極管QD不必象二極管通常那樣被驅動至飽和。圖3所示的偏離補償網絡還具有結合圖1討論的偏離補償網絡的優點它沒有因在視頻信號處理單元10的輸出端產生的DC電平而造成的DC偏移問題;且它跟蹤可變電阻RE3的色溫調節。
雖然結合圖3所示的最佳實施例，以舉例的方式描述了本發明，但對本領域的人員，多種修正是顯而易見的。
例如，雖然結合包括簡單的共射極放大器的較簡單的CRT驅動器，對本發明進行了描述，本發明顯然也可用于其他驅動器結構，如其中用級聯放大器取代三極管QD的驅動器。此外，雖然所示三極管QD的負載包括電阻RC，該負載可更復雜并可包括有源器件，如連接在推挽設置中的互補射極跟隨器晶體管。還有，雖然最佳實施例的CRT驅動器采用了雙極晶體管，本發明也可用于采用場效應晶體管(FET)的CRT驅動器。
對偏離補償網絡本身，雖然在最佳實施例中采用了雙極晶體管，也可采用FET晶體管。在此方面也可采用用于控制導電通道的傳導的，具有可控導電通道和控制輸入端的其他型式的三端開關器件。另外，雖然晶體管QB被描述成從一個確定狀態切換到另一狀態的器件，但在某些應用中它也可以更漸進的方式運行。
還應注意到，雖然最佳實施例的電路布局提供了圖1所示的設置的優點，也可采用其他的，在避免其上述缺陷的同時可能不提供最佳實施例的所有優點的電路布局。
最佳實施例的這些和其他修正均應屬于所附權利要求書的范圍中。
權利要求
1.在電視系統中的裝置，包括陰極射線管(14B)；放大器(QD)，它具有接收視頻輸入信號的輸入端(基極)和產生視頻輸出信號并耦合到所述CRT的輸出端(集電極)；所述放大器具有耦合到所述放大器的所述輸出端的主電流通路(集電極至發射極)；其特征在于還包括一個三端開關器件(QB)，它具有在第一和第二端(集電極和發射極)之間的導電通路和用于控制所述導電通路的導電的控制端(基極)；所述開關器件的所述導電通路與一個第一阻抗部件(RB)串接在所述放大器的所述主電流通路和一個基準電勢(地)之間；所述開關器件的所述控制端與所述放大器的所述主電流通路耦合，以響應于所述放大器的主電流通路中流過的電流，控制所述開關器件的所述導電通路的傳導。
2.權利要求1所述的裝置，其特征在于所述放大器包括一第一晶體管(QD)，后者具有在第一和第二電極(集電極和發射極)之間的導電通路及用于控制所述第一晶體管的所述導電通路的導通的控制電極(基極);所述第一晶體管的控制電極(基極)與所述放大器的所述輸入端耦合;所述第一晶體管的第一電極(集電極)與所述放大器的所述輸出端耦合;所述第一晶體管的所述導電通路包括所述放大器的所述主電流通路;所述第一晶體管的所述第二電極(發射極)與所述開關器件(QB)的所述導電通路及所述開關器件的所述控制端耦合。
3.如權利要求2所述的裝置，其特征在于所述開關器件的所述控制端(基極)與一分壓器(RE2A，RE2B)的第一和第二端之間的一點耦合;所述分壓器耦合在所述第一晶體管(QD)的所述第二電極(發射極)和所述基準電勢點(地)之間。
4.如權利要求3所述的裝置，其特征在于所述分壓器(RE2A，RE2B)與所述第一晶體管(QD)的所述第二電極(發射極)和所述基準電勢點(地)之間的一偏置電壓源(VBIAS)相串聯。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于所述偏置電壓源(VBIAS)是可調的。
6.如權利要求3所述的裝置，其特征在于所述開關器件(QB)的所述第一端(集電極)與所述分壓器(RE2A，RE2B)的所述第一端耦合，而所述開關器件的所述第二端(發射極)通過所述第一阻抗元件(RB)與所述分壓器的所述第二端耦合。
7.如權利要求6所述的裝置，其特征在于所述分壓器的所述第二端通過包括一第二阻抗器件(RE3)的通路與所述基準電勢點(地)相耦合。
8.如權利要求6所述裝置，其特征在于所述分壓器的所述第二端通過包括一第二阻抗器件(RE3)和一偏置電壓源(VBIAS)的通路而與所述基準電勢點(地)相耦合。
9.如權利要求8所述裝置，其特征在于所述第二阻抗元件(RE3)和所述偏置電壓源(VBIAS)是可調的。
10.如權利要求8所述裝置，其特征在于所述開關器件包括一第二晶體管(QB)，后者具有在第一和第二電極(集電極和發射極)之間的導電通路和用于控制所述第二晶體管的所述導電通路的導通情況的控制電極(基極);所述第二晶體管的所述第一電極與所述開關器件的所述第一端耦合;所述第二晶體管的所述第二電極與所述開關器件的所述第二端耦合;且所述第二晶體管的所述控制電極與所述開關器件的所述控制端耦合。
全文摘要
在一種投影電視系統中，蘭熒光物偏離補償網絡被包含在包括蘭陰極射線管驅動放大器的共射極晶體管的射極電路中。偏離補償網絡包括連接在共射極晶體管的發射極與偏置電壓源之間的分壓器，以及其基極與分壓器內的一點相連且其集電極——發射極通路與在共射極晶體管的發射極和可變偏置電壓源之間的增益改變電阻相串聯的第二晶體管。分壓器決定使第二晶體管導通的驅動電流電平，從而決定施行偏離補償的點，增益改變電阻決定補償量。
文檔編號H04N9/31GK1098585SQ9410194
公開日1995年2月8日 申請日期1994年2月25日 優先權日1993年2月16日
發明者T·D·格利, C·M·懷特 申請人:湯姆森消費電子有限公司