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Diese Erfindung betrifft allgemein
die Abtaststrahlgeschwindigkeitsmodulation (SVM), und insbesondere
eine darin verwendete Schaltungsanordnung.
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BESCHREIBUNG
DES HINTERGRUNDS DER ERFINDUNG
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Die sichtbare Schärfe eines Kathodenstrahlröhrenbilds
kann verbessert werden, indem die Geschwindigkeit des Abtaststrahls
einer Ableitung des Videosignals entsprechend moduliert wird. Das
Ableitsignal oder SVM-Signal kann aus der Helligkeitskomponente
des Videosignals abgeleitet werden und wird verwendet, um Änderungen
der Abtaststrahlgeschwindigkeit zu erzeugen. Die Verlangsamung der Abtastgeschwindigkeit
des Elektronenstrahls führt
zu einer lokalisierten Aufhellung des angezeigten Bilds, während die
Beschleunigung der Abtastgeschwindigkeit zu einer lokalisierten
Verdunkelung der Anzeige führt.
Dadurch kann an den Flanken des angezeigten Bilds ein schnellerer Übergang
oder eine schnellere Anstiegzeit wahrgenommen werden, wenn die Leuchtstärke der
Anzeige an den Flanken geändert wird.
Diese Methode zur Verbesserung der Schärfe hat gegenüber der
videofrequenzabhängigen
Spitzenanhebung verschiedene Vorteile zu bieten, zum Beispiel wird
die Überstrahlung
der spitzigen hellen Bildelemente vermieden, und überdies
wird kein unerwünschtes
Rauschen des Videosignals verstärkt, das
innerhalb der Bandbreite der Anordnung zur Spitzenanhebung des Videosignals
liegt.
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Die Geschwindigkeit des Abtaststrahls
kann durch eine SVM-Spule moduliert werden, die im Hals der Bildröhre angeordnet
ist, um ein zusätzliches oder
SVM-Ablenkfeld zu erzeugen. Das SVM-Ablenkfeld bewirkt in Verbindung
mit dem Hauptablenkfeld je nach Polarität des Stroms in der SVM-Spule die
Beschleunigung oder Verlangsamung des Elektronenstrahls. Die Menge
der Strahlbeschleunigung oder -verlangsamung ist also proportional
zur Größe des SVM-Stroms,
die wiederum proportional zu den Komponenten des angezeigten Videosignals
ist.
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Da das SVM-Signal allgemein für den hochfrequenten
Inhalt des Videosignals repräsentativ
ist, versteht es sich, daß die
Größe und spektrale
Zusammensetzung des SVM-Spulenstroms ausreicht, um leicht gekoppelt
zu werden und unerwünschte fremde Übersprechkomponenten
zu erzeugen. Zudem führt
jede unerwünschte
nichtlineare Verarbeitung des SVM-Signals zur Erzeugung von harmonisch
verwandten Spektralartefakten, die leicht über verschiedene Übersprechmechanismen
gekoppelt werden können.
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In
US
5.196.941 wird eine Abtaststrahlgeschwindigkeitsmodulationsvorrichtung
offenbart, in welcher ein Videosignal an einen Eingangsdifferentialverstärker angelegt
wird, auf den ein Ausgangsbegrenzungsverstärker folgt. Der Strom durch
den Eingangsdifferentialverstärker
wird umgekehrt zum Strom durch den Ausgangsverstärker variiert, um einen starken
Leistungsverlust der Ausgabegeräte
zu vermeiden.
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US
4.185.301 beschreibt ein Abtastgeschwindigkeitsmodulationssystem,
in dem eine mittlere Verlustleistung in einem treibenden Ausgangsverstärker erkannt
wird, um eine Verstärkung
eines Vorverstärkers
in einer vorhergehenden Stufe zu steuern, damit die Zunahme der
Verlustleistung im Ausgangsverstärker
unterdrückt
wird. Das an den Vorverstärker
angelegte Wechselstromsignal wird zur Masse umgeleitet, wenn der
Strom durch den Ausgangsverstärker
einen vorgegebenen Wert übersteigt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Vorrichtung zur Bildverstärkung in
einer Kathodenstrahlbildröhre
umfaßt
einen Verstärker
für ein
Abtastgeschwindigkeitsmodulationssignal. Das Abtastgeschwindigkeitsmodulationssignal
weist eine Wechselstromkomponente und einen Gleichstromwert auf.
Ein Rückkopplungskreis spricht
auf die Verlustleistung im Verstärker
an, um die Wechselstromkomponente und den Gleichstromwert mit einem
ersten Steuersignal zu steuern, und um nur den Gleichstromwert mit
einem zweiten Steuersignal zu steuern.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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1 zeigt
einen beispielhaften Abtaststrahlgeschwindigkeitsmodulationstreiberverstärker und
eine Abtastgeschwindigkeitsmodulationsspule (SVM-Spule).
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2 zeigt
eine beispielhafte SVM-Schaltungsanordnung zur Verwendung mit hochauflösenden Fernsehsignalen.
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3 zeigt
eine erfindungsgemäße SVM-Schaltungsanordnung
zur SVM-Signalamplitudensteuerung mit Gleichstromstabilisierung.
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4 stellt
das Signal V1 dar, wenn die SVM-Signalamplitude variiert wird.
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5A stellt
das Signal V1 gemäß einer
erfindungsgemäßen Anordnung
dar.
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5B stellt
das Amplitudensteuersignal V3 auf den gleichen Achsen wie 5A dar.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
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1 zeigt
einen Abtaststrahlgeschwindigkeitsmodulationssignalprozessor und
SVM-Spulentreiberverstärker.
Ein SVM-Eingangssignal, Y' und Y'gnd, ist mit einem
Differentialverstärker 100 gekoppelt
und kann durch wohlbekannte Verfahren erzeugt werden, zum Beispiel
durch Differenzierung der Helligkeitskomponente des Videosignals.
Der Verstärker 100 sorgt
für die
Verstärkung
des SVM-Eingangssignals und auch für die Amplitudensteuerung des
Ausgangssignals V1. Der Pufferverstärker 200 empfängt das
Ausgangssignal V1 und sorgt für
die Trennung zwischen dem verstärkungsbestimmenden
Teil des Verstärkers 100 und
dem Treiberverstärker 300,
der den Leistungsverstärker 400 und
die SVM-Spule L3 treibt. Der Strom I2, der im Leistungsverstärker 400 fließt, entwickelt
eine Spannung V2, die mit dem Tiefpaßfilter 500 gekoppelt
ist, um eine Steuerspannung V3 zu ergeben. Die Spannung V3 wird
rückgekoppelt,
um den Strom I1 im Differentialverstärker 100 zu steuern.
Wenn der Strom I2 im Leistungsverstärker 400 zunimmt,
nehmen daher auch die Spannungen V2 und V3 zu. Der Anstieg der Spannung
V3 reduziert die Basis-Emitter-Vorspannung des Transistors Q3, wodurch
der Strom I1 im Differentialverstärker 100 abnimmt.
Die Abnahme des Differentialverstärkerstroms I1 bewirkt eine
Reduktion der Signalamplitude V1, wodurch ein negativer Rückkopplungsregelkreis
gebildet wird, der die SVM-Treibersignalamplitude reduziert und
einen starken Leistungsverlust im SVM-Spulentreiberverstärker 400 verhindert.
Da die SVM-Signalamplitude aber vom Differentialverstärker 100 der
Spannung V3 entsprechend gesteuert wird, versteht es sich, daß solch
ein Steuersignal von einer Schärfeeinstellung
des Benutzers abgeleitet werden kann. Solch eine manuelle Einstellung
der SVM-Signalamplitude oder Spitzenanhebung kann durch einen offenen
Regelkreis vereinfacht werden, in welchem ein vom Benutzer eingestelltes
Steuersignal Vs mit dem Differentialverstärker 100 gekoppelt wird.
Zudem kann die Schärfeeinstellung
des Benutzers mit dem geschlossenen Regelkreis vereinfacht werden,
wodurch ein starker Leistungsverlust im Ausgangsverstärker 400 vermieden
wird.
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Ein verarbeitetes SVM-Signal Y' wird an eine Basiselektrode
eines NPN-Transistors Q1 angelegt, der mit dem NPN-Transistor Q2
den Differentialverstärker 100 bildet.
Das SVM-Signal Y'gnd
wird an die Basis des Transistors Q2 angelegt, dessen Kollektorelektrode über einen
Widerstand R6 mit einer Stromversorgung gekoppelt ist. Ein Ausgangssignal
V1 wird durch den Widerstand R6 entwickelt. Der Kollektor des Transistors
Q1 ist direkt mit der Stromversorgung verbunden, und der Emitter
ist über
ein Paar in Reihe geschalteter Widerstände R1 und R2 mit dem Emitter
des Transistors Q2 verbunden. Die Verbindung der Widerstände ist
mit dem Kollektor eines NPN-Transistors Q3 verbunden. Die Basis
des Transistors Q3 ist mit einem Potential von etwa 1,2 Volt verbunden,
das an der Verbindung der Spannungsteilerwiderstände R3 und R4 gebildet wird,
wobei der Widerstand R3 mit einer 24 Volt-Stromversorgung und der
Widerstand R4 mit der Masse verbunden ist. Der Emitter des Transistors
Q3 ist über
den Widerstand R5 mit der Masse verbunden. Wenn das Leistungssteuersignal
V3 nicht ausreicht, um die Diode D1 einzuschalten, wird der Strom
I1 und damit die SVM-Signalamplitude
V1 am Kollektor des Transistors Q2 daher zum Teil durch den ohmschen
Spannungsteiler R3 und R4 bestimmt.
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Das amplitudengesteuerte SVM-Signal
V1 ist mit dem Pufferverstärker 200 gekoppelt,
an der Basis des Emitterfolgertransistors Q4. Der Kollektor des
Transistors Q4 ist mit der Stromversorgung verbunden, und der Emitter
ist über
den Widerstand R7 mit der Masse verbunden. Der Emitter des Transistors
Q4 ist auch an der Basis der NPN- und PNP-Emitterfolgertransistoren
Q5 und Q6 mit dem Treiberverstärker 300 verbunden.
Diese Emitterfolgerkonfiguration wirkt wie ein Gegentaktfolger,
in dem der Transistor Q5 bei positiven Signalabweichungen leitet
und der Transistor Q6 bei negativen Signalabweichungen leitet, wobei
der mittlere Teil des Signals, etwa ± 600 Millivolt, entfernt
oder „entkernt" wird. Der Kollektor
des Transistors Q5 ist mit der Stromversorgung verbunden, und der
Kollektor des Transistors Q6 mit der Masse. Die Emitter der Transistoren
Q5 und Q6 sind über
einen Widerstard R6 verbunden, der einen Ausgangslastwiderstand bildet.
Die Ausgangssignale aus dem Treiberverstärker 300 sind jeweils
von den Emittern der Transistoren Q5 und Q6 aus über Kondensatoren C1 und C2 mit
dem Leistungsverstärker 400 gekoppelt.
Die Kondensatoren C1 und C2 sorgen für die Wechselstromkopplung
des SVM-Signals zum Leistungsverstärker 400 an der jeweiligen
Basis der SVM-Spulentreibertransistoren Q7 und Q8.
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Die SVM-Spulentreibertransistoren
Q7 und Q8 bilden einen komplementären Verstärker, in welchem an die Basiselektroden
eine Vorspannung für den
nominellen B-Betrieb angelegt wird, von einem ohmschen Spannungsteiler,
der durch die Widerstände
R9, R10, R11 und R12 gebildet wird, und der zwischen einer Hochspannungsversorgung
und der Masse gekoppelt ist. Der Widerstand R9 ist zwischen der
Hochspannungsversorgung und der Basis des Transistors Q7 angeschlossen,
die auch das wechselstromgekoppelte SVM-Signal aus dem Kondensator
C1 empfängt.
Die Basis des Transistors Q7 ist auch über die in Reihe geschalteten
Widerstände R10
und R11 mit der Basis des Transistors Q8 verbunden. Die Verbindung
der Widerstände
R10 und R11 ist durch den Kondensator C3, der auch mit einem Ende
der SVM-Spule L3 verbunden ist, von der Masse entkoppelt. Der Widerstand
R12 verbindet die Basis des Transistors Q8 mit der Masse, um den
vorspannenden Spannungsteiler abzuschließen. Auch das wechselstromgekoppelte
SVM-Signal aus dem Kondensator C2 ist mit der Basis des Transistors
Q8 verbunden.
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Die Kollektoren der Leistungsverstärkertransistoren
Q7 und Q8 sind verbunden, um das SVM-Ausgangssignal zu ergeben,
das mit der SVM-Spule L3 gekoppelt ist. Ein Widerstand R17 ist durch
die SVM-Ablenkspule L3 verbunden, um Resonanzeffekte der Spule,
Leitungs- und Fremdkapazitäten
zu dämpfen.
Das untere Signalende der SVM-Spule L3 und der Widerstand R17 sind
mit der Verbindung der Widerstände
R10, R11 und dem Kondensator C3 verbunden, der auf ein Potential
von etwa der Hälfte
von dem der Hochspannungsversorgung vorgespannt ist. Der Leistungs verstärker 400 kann
als eine Brückenanordnung
betrachtet werden, in der die SVM-Spule durch die Kollektoren der
Transistoren Q7 und Q8 getrieben wird, wobei die untere Seite der
Spule zu den Emittern der Transistoren zurückgeführt wird, über eine niederohmige, wechselstromgekoppelte
Kette, die jeweils durch den Kondensator C4 und den Widerstand R15
zum Emitter des Transistors Q7 und durch den Kondensator C5 und
Widerstand R16 zum Emitter des Transistors Q8 gebildet wird. Der
Emitter des Transistors Q7 wird über
den Widerstand R13 mit Strom aus der Hochspannungsversorgung versorgt,
und der Emitter des Transistors Q8 schließt den Stromweg des Ausgangsverstärkers über den
Widerstand R14 zur Masse hin ab. Einfach ausgedrückt, negative Übergänge des
SVM-Signals werden an die Basis des Transistors Q7 angelegt, wodurch
dieser leitend wird und der Kondensator C3 auf das Versorgungspotential
geladen wird, während
positive Übergänge des
SVM-Signals an den Transistor Q8 angelegt werden, wodurch der Kondensator
C3 zur Masse hin entladen wird.
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Ein Widerstand R18 ist mit der Verbindung des
Kondensators C5 und Widerstands R16 verbunden und koppelt eine Spannung
V2, die durch den Widerstand R14 proportional zum Fluß des Stroms
I2 in dem Treiberverstärker
erzeugt wird. Das andere Ende des Widerstands R18 ist mit einem
Kondensator C8 verbunden, der mit Masse verbunden ist, wodurch Tiefpaßfilter 500 gebildet
und die Gleichstrom-Leistungsbegrenzerspannung V3 erzeugt wird.
Die Gleichstrom-Leistungsbegrenzerspannung V3 wird an die Anode
der Diode D1 angelegt, die leitend ist, wenn die Spannung V3 das
Diodenpotential und das positive Potential übersteigt, das am Emitter des
Transistors Q3 vorliegt. Wenn die Diode D1 leitend ist, wird die
Basis-Emitter-Vorspannung
des Differentialverstärker-Stromversorgungstransistors
Q3 daher reduziert. Die Verringerung der Basis-Emitter-Vorspannung
des Transistors Q3 bewirkt die Abnahme des Stroms I1, wodurch die
Amplitude des SVM-Signals V1 reduziert wird. Dementsprechend kann
ein Schärfesignal
Vs über
den Widerstand R30 an den Tiefpaßfilter-Kondensator C6 angelegt
werden und, wie für
die Leistungsbegrenzerspannung V3 beschrieben, eine Änderung
des Stroms I1 bewirken, und somit auch der wahrgenommenen Bildschärfe durch
Amplitudensteuerung des SVM-Signals V1. Dadurch kann die SVM-Signalamplitude proportional
zum Strom I2 gesteuert werden, um die Verlustleistung und Überhitzung
in den Leistungsverstärkertransistoren
Q7 und Q8 zu begrenzen, oder der Schärfeeinstellung durch den Benutzer
entsprechend, oder als eine Kombination von beiden.
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Obwohl die Amplitude des SVM-Signals
V1 geregelt werden kann, um die Verlustleistung zu begrenzen oder
die Bildschärfe
zu regulieren, erzeugt der Amplitudensteuerungsmechanismus des Differentialverstärkers 100 auch
eine entsprechende Änderung
in der Gleichstromkomponente des SVM-Signals V1, wenn die Amplitude
geändert
wird. Zum Beispiel reduziert eine Abnahme des Stroms I1 die Amplitude
des Signals V1 und erzeugt außerdem
einen geringeren Spannungsabfall im Widerstand R6. Wenn die Amplitude
des Signals V1 reduziert wird, nähert
sich die Gleichstromkomponente des Signals V1 daher dem Stromversorgungspotential
an, wie in 4 veranschaulicht.
Doch da die SVM-Amplitude gesteuert ist, sind die aufeinanderfolgenden
gleichstromgekoppelten Verstärkerstufen 200 und 300 verschiedenen
Gleichstromvorspannungsbedingungen ausgesetzt, mit entsprechenden Änderungen
in der Linearität
des SVM-Signals
oder unterschiedlichen Verstärkungen
je nach Signalpolarität.
Wenn der Strom I1 sich nominell null annähert, erreicht die Ausgangsspannung
nominell die Versorgungsspannung. Dies stellt ein Problem dar, wenn
die Schaltungen hinter dem Differentialverstärker gleichstromgekoppelt sein
müssen.
Wenn der Ausgangsgleichstrom zunimmt, können die hinter dem Differentialverstärker liegenden
Schaltungen Vorspannungsströme entwickeln,
die zu hoch, zu niedrig oder unsymmetrisch sind. Ströme, die
zu niedrig oder zu hoch sind, können
zur Abschaltung oder Sättigung
von Geräten führen, und
Ströme,
die unsymmetrisch sind, können die
Wellenform, den Frequenzgang und die Ohmwerte verändern.
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Die Anzeige von hochauflösenden Fernsehsignalen
(HDTV) legt zusätzliche
Leistungsanforderungen an den Betrieb von Abtastgeschwindigkeitsmodulationssystemen
auf. 2 veranschaulicht
einen SVM-Signalprozessor und SVM-Spulentreiberverstärker, die zur Verwendung mit
hochauflösenden Fernsehsignalen
(HDTV) angeordnet sind, wo eine zusätzliche SVM-Bandbreite und
erhöhte
Spulenspitzenströme
notwendige Anforderungen sind, zusammen mit der Symmetrie des SVM-Treibersignals,
die wesentlich ist, um die Leistung zu erhöhen, ohne unerwünschte SVM-bezogene
Harmonische oder Alias-Effekte zu erzeugen.
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In 2 wird
ein verarbeitetes SVM-Signal Y' an
eine Basiselektrode eines NPN-Transistors Q1 angelegt, der mit dem
NPN-Transistor Q2 den Differentialverstärker 100 bildet. Das
SVM-Signal Y'gnd wird
an die Basis des Transistors Q2 angelegt, dessen Kollektorelektrode über einen
Widerstand R6 mit einer Stromversorgung gekoppelt ist. Ein Ausgangssignal
V1 wird durch den Widerstand R6 entwickelt. Der Kollektor des Transistors
Q1 ist direkt mit der Stromversorgung verbunden, und der Emitter
ist über ein
Paar in Reihe geschalteter Widerstände R1 und R2 mit dem Emitter
des Transistors Q2 verbunden. Die Verbindung der Widerstände ist
mit dem Kollektor eines NPN-Transistors Q3 verbunden, der mit dem Transistor
Q1 den Differentialverstärker 150 bildet. Die
Basis des Transistors Q3 ist mit einem Potential von etwa 1,8 Volt
verbunden, das an der Verbindung der Spannungsteilerwiderstände R3 und
R4 gebildet wird, wobei der Widerstand R3 mit einer 24 Volt-Stromversorgung
und der Widerstand R4 mit der Masse verbunden ist. Der Emitter des
Transistors Q3 ist über
die in Reihe geschalteten Widerstände R27 und R29 mit dem Emitter
des Transistors Q11 verbunden. Die Verbindung der Widerstände R27
und R29 ist über
den Widerstand R28 mit der Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors
Q11 ist mit der Versorgungsspannung verbunden, und die Basis ist über einen
Widerstand R26 mit der Verstärkungssteuerspannung
V3 gekoppelt.
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Wenn die Verstärkungssteuerspannung V3 erhöht wird,
wird der Strom I150 progressiv vom Transistor Q3 zum Transistor
Q11 abgeleitet. Wenn der Strom im Transistor Q3 abnimmt, nimmt dadurch auch
der Kollektorstrom I1 ab, der den Differentialverstärker 100 versorgt.
Wenn die Spannung V3 erhöht
wird, nimmt der Strom I1 daher ab, wodurch eine Verringerung der
Amplitude des SVM-Signals V1 am Kollektor des Transistors Q2 bewirkt
wird. Der Kollektor des Transistors Q2 ist über den Widerstand R6 mit der
Stromversorgung verbunden, und wie für die Schaltungen in 1 beschrieben, ändert sich
die Gleichstromkomponente des SVM-Signals V1, wenn die Signalamplitude
geregelt wird. Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit der Basis
des Transistors Q4 verbunden, der den Pufferverstärker 200 bildet.
Der Kollektor des Transistors Q4 ist mit der Stromversorgung verbunden,
wobei der Emitter über
die in Reihe geschalteten Widerstände R7 und R8 mit der Masse gekoppelt
ist. Der Widerstand R7 ist mit der Masse verbunden, während der
Widerstand R8 mit dem Emitter des Transistors Q4 und der Basis des
Transistors Q6 verbunden ist. Die Verbindung der Widerstände R7 und
R8 ist mit der Basis des Transistors Q5 verbunden. Die Transistoren
Q5 und Q7 und die Transistoren Q6 und Q8 sind jeweils konfiguriert,
um komplementäre
Emitterverstärker
zu bilden, die in 2 durch
den Treiberverstärker 300 dargestellt sind.
Der Emitter des PNP-Transistors Q5 ist mit der Basis des komplementären NPN-Transistors
Q7 verbunden, und über
den Widerstand R10 mit der Stromversorgung. Der Kollektor des Transistors
Q5 ist mit der Masse verbunden. Dementsprechend ist der Emitter
des NPN-Transistors Q6 über
den Widerstand R9 mit der Masse verbunden, und mit der Basis des
komplementären
PNP-Transistors
Q8, dessen Kollektor mit der Masse verbunden ist. Die Emitter der
Transistoren Q7 und Q8 sind über
die in Reihe geschalteten Widerstände R11, R12 und R13 miteinander
gekoppelt, wobei die Widerstände
R11 und R13 jeweils mit den Emittern der Transistoren Q8 und Q7
verbunden sind. Die Ausgangssignale zur Kopplung der Treiberstufe 400 werden
an der Verbindung der Widerstände
R12 und R13 und an der Verbindung der Widerstände R12 und R11 erzeugt. Ein Kondensator
C1 sorgt für
die Wechselstromkopplung des SVM-Treibersignals zwischen der Verbindung der
Widerstände
R12 und R13 und der Basis des Leistungsverstärkertransistors Q9. Dementsprechend
sorgt der Kondensator C2 für
die Wechselstromkopplung zwischen der Verbindung der Widerstände R12
und R11 und der Basis des Leistungsverstärkertransistors Q10. Ein Spannungsteiler,
der durch die Widerstände
R14, R15, R16 und R17 gebildet wird, ist zwischen einer Hochspannungsversorgung,
zum Beispiel 180 Volt, und dem Massepotential angeschlossen. Der
Spannungsteiler erzeugt Spannungen von etwa 0,7 Volt über der
Masse und etwa 0,7 Volt unter der Hochspannungsversorgung, um jeweils
an die Basis der Ausgangstransistoren Q10 und Q9 eine Vorspannung
anzulegen. An der Verbindung der Spannungsteilerwiderstände R15 und
R16 wird eine Spannung erzeugt, die im wesentlichen der Hälfte des
Werts der Hochspannungsversorgung entspricht. Dieses Gleichstrompotential
ist mit einem Kondensator C3 gekoppelt und kann als der Speisestrom
Isvm der SVM-Spule gelten, wenn negative SVM-Signalübergänge, die über den Kondensator C1 gekoppelt
sind, die Einschaltung des Transistors Q9 bewirken und versuchen,
den Kondensator C1 auf den Wert der Hochspannungsversorgung zu laden.
Dementsprechend bewirken positive SVM-Signalübergänge, die über den Kondensator C2 gekoppelt
sind, die Einschaltung des Transistors Q10 und versuchen, den Kondensator
C1 zur Masse hin zu entladen. Diese SVM-signalabhängigen Ströme sind
aber über
die SVM-Ablenkspule L3 mit den jeweiligen Emittern der Transistoren
Q9 und Q10 gekoppelt, jeweils über
eine Kette, die durch einen niederohmigen Widerstand und einen Kondensator
R19, C5 und R20, C6 gebildet wird, um die erforderlichen Geschwindigkeitsabweichungen
des abtastenden Elektronenstrahls zu erzeugen. Der mittlere Strom,
der von den Leistungstransistoren Q9 und Q10 geleitet wird, fließt zur Masse, über den
Widerstand R21, der eine Spannung V2 erzeugt, die proportional zur
Stromgröße ist.
Die Spannung V2 wird durch den in Reihe geschalteten Widerstand
R23 und den nebengeschalteten Kondensator C8 tiefpaßgefiltert,
um die Spannung V3 zu erzeugen. Die tiefpaßgefilterte Spannung V3 ist über den
Reihenwiderstand R26 mit der Basis des Transistors Q11 gekoppelt,
der Bestandteil des Differentialverstärkers 150 ist. Wenn
die Spannung V3 zunimmt, wird, wie oben beschrieben, der Strom I150
progressiv vom Transistor Q3 abgeleitet, wodurch der Kollektorstrom
I1 abnimmt und die Amplitude des SVM-Signals V1 am Kollektor des
Transistors Q2 reduziert wird. Wie oben beschrieben, ändert sich
darüber
hinaus auch die Gleichstromkomponente des Signals V1, wenn die Signalamplitude
geregelt wird.
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Um die erhöhten Leistungsanforderungen
an die Anzeige von HDTV-Bildern zu erfüllen, ist es erforderlich,
die Bandbreite des SVM-Systems zu vergrößern und gleichzeitig die Symmetrie
des SVM-Signals zu erhalten oder zu verbessern. In einem Projektionsanzeigeapparat
kann die Verwendung der Geschwindigkeitsmodulation außerdem die SVM-Ströme vergrößern und/oder
die Verbindungsanforderungen erhöhen,
wobei beide Mechanismen mit der Notwendigkeit in Konflikt stehen,
die Emissionen zu reduzieren oder zu beseitigen.
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Die erhöhte Bandbreite, die für HDTV-Videosignale
erforderlich ist, wird in 2 vom
Pufferverstärker
300 bereitgestellt.
Der Verstärker 300 umfaßt zwei
Emitterfolgerpaare, die komplementäre und daher nachlaufende Basis-Emitter-Eigenschaften
aufweisen. Die Vorspannungsanforderungen für diese komplementären Emitterfolger
sind jedoch entgegengesetzt. Wenn zum Beispiel die Amplitude des
Signals V1 reduziert wird, nimmt die Gleichstromkomponente im Transistor
Q2 zu, und somit auch der Eingangsruhestrom für den Transistor Q6, während der Eingangsruhestrom
für den
Transistor Q5 abnimmt. Die Regelung der SVM-Amplitude führt daher
zu unerwünschten,
entgegengesetzten Änderungen
der Eingangsruheströme
in den komplementären
Emitterfolgern Q6, Q8 und Q5, Q7. Die sich ändernden Eingangsruheströme haben
einen nichtlinearen Betrieb und infolgedessen eine Asymmetrie zwischen den
positiven und negativen Übergängen im
SVM-Signal zur Folge. Diese Signalasymmetrie oder Nichtlinearität führt mit
hoher Wahrscheinlichkeit dazu, daß harmonische Produkte im und
hinter dem Bildschirm emittiert oder abgestrahlt werden. Zudem erzeugt
die Asymmetrie der positiven und negativen SVM-Signalübergänge zu einer
unterschiedlichen Elektronenstrahlablenkung, die sich als unsymmetrische
Flankenverstärkung
manifestiert. Überdies
verursachen asymmetrische SVM-Wellenformen, die den Leistungsverstärker 400 treiben,
zur zusätzlichen
Erzeugung von starken, unerwünschten
harmonischen Produkten, die im Inneren des Anzeigegeräts zu Emissionen
oder Leitung führen
können.
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Das Problem der Änderung der Gleichstromkomponente
beim Regeln der SVM-Signalamplitude wird durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
beseitigt, die nun Bezug nehmend auf 3 beschrieben
wird. Ein verarbeitetes SVM-Signal Y' wird an eine Basiselektrode eines NPN-Transistors Q1 angelegt,
der mit dem NPN-Transistor Q2 den Differentialverstärker 100 bildet.
Das SVM-Signal Y'gnd wird
an die Basis des Transistors Q2 angelegt, dessen Kollektorelektrode über die
in Reihe geschalteten Widerstände
R5 und R6 mit einer Stromversorgung gekoppelt ist. Ein Ausgangssignal
V1 wird durch die Widerstände
R5 und R6 entwickelt und enthält
sowohl eine Wechselstromkomponente als auch einen Gleichstromwert.
Der Kollektor des Transistors Q1 ist direkt mit der Stromversorgung
verbunden, und der Emitter ist über
ein Paar in Reihe geschalteter Widerstände R1 und R2 mit dem Emitter
des Transistors Q2 verbunden. Die Verbindung der Widerstände R1 und
R2 ist mit dem Kollektor eines NPN-Transistors Q3 verbunden, der mit dem
Transistor Q11 den Differentialverstärker 150 bildet. Die
Basis des Transistors Q3 ist mit einem Potential verbunden, das
an der Verbindung der Spannungsteilerwiderstände R3 und R4 gebildet wird,
wobei der Widerstand R3 mit einer 24 Volt-Stromversorgung und der Widerstand R4
mit der Masse verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q3 ist über die
in Reihe geschalteten Widerstände
R27 und R29 mit dem Emitter des Transistors Q11 verbunden. Die Verbindung der
Widerstände
R27 und R29 ist über
den Widerstand R28 mit der Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors
Q11 ist über
den Lastwiderstand R5 des Verstärkers 100 mit
der Versorgungsspannung verbunden. Die Basis des Transistors Q11
ist über
einen in Reihe geschalteten Widerstand R26 mit einer Verstärkungssteuerspannung
V3 gekoppelt.
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Die Arbeitsweise der Differentialverstärker 100 und 150 kann
anhand eines Beispiels veranschaulicht werden, in dem die Verstärkungssteuerspannung
V3 an der Basis des Transistors Q11 erhöht wird, wodurch der Strom
I150 progressiv vom Transistor Q3 zum Transistor Q11 abgeleitet
wird. Wenn der Strom im Transistor Q3 abnimmt, nimmt daher auch
der Kollektorstrom I1 ab, der den Differentialverstärker 100 versorgt
und die Amplitude des Ausgangssignals V1 steuert. Der abgeleitete
Strom Icomp vom Kollektor des Transistors Q11 ist erfindungsgemäß vorteilhafterweise
mit der Verbindung der Widerstände
R5 und R6 gekoppelt, die die Ausgangslast des Differentialverstärkers 100 bilden.
Dadurch führt
ein beispielhafter positiver Anstieg des Werts des Steuersignals
V3 dazu, daß die
Ströme
I1 und I100 beide abnehmen, während
der Strom Icomp zunimmt, um eine kompensierende Gleichstromspannung
zu erzeugen, so daß die
Amplitude des SVM-Signals V1 reduziert wird, ohne daß eine entsprechende
erhebliche Zunahme des Gleichstroms auftritt.
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Im Transistor Q3 ist der Strom I1
mit dem Differentialverstärker 100 gekoppelt
und wird zwischen den Transistoren Q1 und Q2 geteilt. Im Verstärker 150 ist
der Strom Icomp des Transistors Q11, der der Differenz zwischen
den Strömen
I150 und I1 entspricht, wie beschrieben mit der Verbindung der Lastwiderstände R5 und
R6 gekoppelt. Der Strom Itot, der durch den Widertand R5 zur Einspeisung
fließt, entspricht
etwa Icomp + I100, wobei Itot aufgrund des Stroms I99 im Transistor
Q1 aber kleiner als I150 ist. Wenn der Verstärkungssteuerstrom I1 im Transistor Q3
auf geregelte Weise abnimmt, nimmt daher ein entsprechender komplementärer Strom
Icomp im Transistor Q11 zu. Der Wert des Lastwiderstands R5 wird
so gewählt,
daß die
durch den Widerstand R5 entwickelte Spannung Icomp im wesentlichen
konstant bleibt, wenn die Ströme
I100 und Icomp zu Itot vereint werden, unabhängig von den Stromverhältnissen,
die sich aus der SVM-Signalamplitudensteuerung ergeben. Wenn die
Signalamplitude im Verstärker 100 reduziert
wird, fließt
der kompensierende erhöhte
Strom daher durch den Lastwiderstand, der zum Verstärker 100 gehört, mit
dem Ergebnis, daß die
Gleichstromkomponente Vdc im wesentlichen konstant bleibt. Zudem
bleibt die Wechselstromcharakteristik des Differentialverstärkers im
wesentlichen unbeeinflußt,
wenn die Verstärkung
des Differentialverstärkers 100 geregelt
wird.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung
von 3 wird in 5A dargestellt, die zeigt, daß die Gleichstromkomponente
Vdc des SVM-Signals V1 im wesentlichen unverändert bleibt, wenn die Amplitude
des SVM-Signals bzw. der Wechselstromkomponente auf geregelte Weise
dem Steuersignal V3 entsprechend geändert wird, das auf den gleichen
Achsen wie 5B dargestellt ist. Die vorteilhafte
Gleichhaltung der Gleichstromkomponente Vdc beseitigt daher Änderungen
der Linearität und
Verzerrungen des Übergangsverhaltens,
die in aufeinanderfolgenden SVM-Signalverstärkungsstufen auftreten. Zusätzlich zur
Beseitigung der Verzerrung der Linearität und des Übergangsverhaltens wird die
Symmetrie des SVM-Signals aufrechterhalten, um eine im wesentlichen
gleichmäßige Verstärkung vor
und hinter der Signalflanke zu ergeben. Zudem vermeidet solch eine
Symmetrie der Signalwellenform die Bildung unähnlicher Treibersignale mit begleitender
harmonischer Signalerzeugung.
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Das amplitudengesteuerte, gleichstromstabilisierte
Signal V1 von 3 ist
mit der Basis des Emitterfolgertransistors Q4 gekoppelt, der zusammen
mit dem Transistor Q5, der als regelbare Diode konfiguriert ist,
Bestandteil des Pufferverstärkers 200 ist.
Der Kollektor des Transistors Q4 ist direkt mit der Stromversorgung
verbunden, und der Emitter ist über drei
Widerstände
R9, R8, R7, die als Spannungsteiler geschaltet sind, mit der Masse
verbunden. Ein Kondensator C1 ist zwischen dem Kollektor und Emitter des
Transistors Q5 verbunden. Der Emitter des Transistors Q4 ist mit
dem Kollektor des Transistors Q5 verbunden und, über einen Reihenwiderstand
R10, mit der Basis des Transistors Q6. Die Verbindung der Widerstände R9,
R8 ist mit der Basis des Transistors Q5 verbunden, dessen Emitter
mit der Verbindurg der Widerstände
R8, R7 verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q5 ist auch über einen
Reihenwiderstand R11 mit der Basis des Transistors Q7 verbunden. Das
Potential durch den Widerstand R8 entspricht etwa einem Drittel
des Potentials durch die Widerstände
R9, R8 und den Kollektor und Emitter des Transistors Q5. Das Potential
durch den Widerstand R8 wird aber durch die Basis-Emitter-Spannung
Vbe des Transistors Q5 gesetzt, wodurch die Kollektor-Emitter-Spannung
auf einen Wert stabilisiert wird, der im wesentlichen dem dreifachen
der Basis-Emitter-Spannung Vbe entspricht. Daher kann der Transistor
Q5 als eine regelbare Bezugsdiode mit etwa 2,1 Volt oder als ein
Vbe-Spannungsvervielfacher
betrachtet werden, der eine Kollektor-Emitter-Spannung herstellt,
die etwa dem dreifachen des Potentials Vbe des Transistors Q5 entspricht.
Daher weisen die SVM-Signale, die mit der Basis der jeweiligen Gegentaktemitterfolgertransistoren
Q6 und Q7 des Treibers 300 gekoppelt sind, eine Gleichstrompotentialdifferenz
auf, die dem dreifachen der Spannung Vbe des Transistors Q5 entspricht.
Das SVM-Signal zwischen
den Emittern der parallelgeschalteten Emitterfolgertransistoren
Q8/10 und Q9/12 wurde 4 Vbe-Potentialdifferenzen
ausgesetzt. Da die Signale an den Widerständen R10 und R11 auf einen
Wert von 3Vbe vorgespannt worden sind, wird das Signal an den Emittern
der Transistoren Q8/10 und Q9/12 1Vbe oder etwa 700 Millivolt „Rauschentkernung" ausgesetzt. Der
Treiberverstärker 300 umfaßt die NPN-Emitterfolgertransistoren
Q6, Q8 und Q10 und die PNP-Emitterfolgertransistoren Q7, Q9 und
Q12. Die Emitter der Transistoren Q6 und Q7 sind durch den Widerstand
R12 miteinander gekoppelt, wobei der Kollektor des Transistors Q6
mit der Versorgungsspannung verbunden ist, und der Kollektor des Transistors
Q7 mit der Masse verbunden ist. Die Basen der parallelgeschalteten
Transistoren Q8 und Q10 sind mit dem Emitter des Transistors Q6
verbunden, und die Kollektoren mit der positiven Versorgung. Die
Emitter der Transistoren Q8 und Q10 sind über Reihenwiderstände R15
und R17 miteinander gekoppelt, um ein Ausgangssignal zur Kopplung
des Kondensators C3 der Leistungsverstärkerstufe 400 zu erzeugen.
Dementsprechend sind die Basen der parallelgeschalteten Transistoren
Q9 und Q12 mit dem Emitter des Transistors Q7 verbunden. Die Kollektoren
der Transistoren Q9 und Q12 sind mit der Masse verbunden, wobei
die Emitter jedes Transistors jeweils über die Reihenwiderstände R13
und R16 gekoppelt sind, um ein Ausgangssignal zur Kopplung des Kondensators
C2 der Leistungsverstärkerstufe 400 zu
erzeugen. Die Verbindung der Ausgangswiderstände R15 und R17 und des Kondensators
C3 ist über
den Widerstand R14 mit den entsprechenden Komponenten der Transistoren
Q9 und Q12 verbunden. Wenn die Transistoren Q7, Q9 und Q12 leitender
werden, bewirken sie, daß Strom durch
den Widerstand R14 und den Kondensator C3 zur Basis des Transistors
Q14 fließt,
der auch leitender wird. Dabei bewirkt die Verbindung durch den Kondensator
C2, daß der
Transistor Q16 weniger leitet. Wenn die Transistoren Q6, Q8 und
Q10 leitend werden, bewirken sie dementsprechend, daß Strom durch
den Widerstand R14 und den Kondensator C2 fließt, um den Transistor Q16 leitender
zu machen, und durch den Kondensator C3, um den Transistor Q14 weniger
leitend zu machen.
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Der Leistungsverstärker 400 wird
gekoppelt dargestellt, um den SVM-Signalstrom Isvm zur SCM-Ablenkspule
L3 zu treiben, die in einem Halsbereich einer Bildschirmröhre CRT
angeordnet ist, die auch mit einer Vertikal- und Horizontalablenkspule gezeigt
wird, die jeweils mit V und H gekennzeichnet sind. Die SVM-Spule
L3 wird in Verbindung mit der Horizontalablenkspule betrieben, um
die Abtastgeschwindigkeit in Richtung der Horizontalabtastung zu beeinflussen.
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Die Leistungsverstärkerstufe 400 in 3 ist die gleiche wie oben
beschrieben und in 2 gezeigt.
In einer alternativen Ausgangsanordnung können die Ausgangsleistungstransistoren
Q14 und Q16 durch Transistorpaare ersetzt werden, die ähnlich wie
das Transistorpaar Q8, 10 und das Transistorpaar Q9, 12 parallelgeschaltet
sind. Diese alternative Konfiguration mit parallel geschalteten
Ausgangsleistungstransistoren wird in 3 durch
die Komponenten Q14a, Q16a, R24a und R25a veranschaulicht, die alle
durch Punktlinien dargestellt sind. Der Leistungsverlust in der
Ausgangsstufe wird überwacht und
wie für 2 beschrieben geregelt.
Es wird auch ein Schärfeeinstellungssignal
Vs gezeigt, das über die
Widerstände
R30 und R31 mit dem Steuersignal V3 summiert wird. Das Schärfeeinstellungssignal
Vs kann einer vom Benutzer gewählten
Schärfeeinstellung
entsprechend erzeugt werden.