專利名稱：具有自調整射束電流限制的視頻輸出級的制作方法
技術領域：
本發明涉及包括用于把視頻驅動信號提供到一個例如顯像管的圖象顯示裝置的一個視頻輸出放大器的視頻處理系統。本發明尤其涉及一個視頻輸出驅動放大器，它能夠自動地自調整提供到一個顯示器的峰值射束電流輸出。
在典型的視頻處理系統中，視頻輸出放大器被用于把放大的視頻信號提供到一個顯示裝置(例如顯像管)的亮度控制電極(例如陰極)。該放大的視頻信號是以例如R、G、B射束電流的形式提供到圖象顯示裝置的各自的陰極的。
所希望的是能夠把提供到該顯示器的射束電流限制到一個預定的電平。一個原因是，如果根據在視頻放大器輸入端的表示非常高飽和色圖像信息或峰值白電平圖像信息的一個大幅度視頻信號而生成一個過大的輸出射束電流的話，則該放大器的輸出端晶體管將可能會相應地因此而飽和。
隨著由大幅度視頻驅動信號產生的顯示圖象區域，飽和的輸出放大器可以產生一種異常的白色或彩色圖像渾濁。例如，如果顯示的是白色圖象區而紅視頻輸出晶體管的偏壓使得該紅輸出晶體管飽和的話，則由于呈現飽和導通狀態的紅視頻輸出晶體管與該紅輸出晶體管由于晶體管電荷存儲結果所引起的慢″恢復時間″一起，將使得隨著該白色圖像可能產生紅色彩的渾濁。
除了使得接收機產生一個劣變圖像之外，過大的射束電流還可能使得接收機偏轉系統的性能下降、電子束點散焦以及圖象模糊現象。這樣的高射束電流還可能超過顯像管的安全工作的能力，而可能損害顯像管以及相關的電路部件。
另一方面，所希望的是能夠提供可允許的電流最大值到該顯像管，以使該顯示器產生的圖象可以是盡可能明亮并且具有盡可能高的對比度。在一個投射型顯示器中尤其希望如此，這種類型的顯示器中的在投影顯示器上的圖象比在一個直接觀看顯象管上的圖象趨向發暗。
已知各種射束電流限制系統。一個通常限制到達CRT的射束電流的方案在

圖1中示出。該方案包括監視在CRT 101的高壓電源的平均值射束電流并且提供表示該平均射束電流的幅值的一個控制信號。該平均射束電流來源于一個濾波電容器Cl。如果該平均射束電流超過一個預定門限值的話，則在視頻處理電路104中的該對比度和亮度調整級104A和104B的參數將被根據控制信號而改變。由于視頻驅動級輸入端的視頻信號的對比度和亮度減小，該視頻驅動放大器(20’，22’，24’)的輸出的射束電流也被降低。因此該射束電流是遠在該視頻信號達到視頻驅動級以前，就通過該視頻處理系統的對比度和亮度處理級控制。
但是本發明人認識到，不僅監視和控制該平均射束電流是重要的，而且監視和控制該峰值射束電流也是重要的。過大的平均射束電流和峰值射束電流可以引起上面提到的不同問題。為了保護高壓電源系統免于過大的電源消耗以及該顯示器免受過大的功率耗散的損害，尤其需要一種平均射束電流限幅器。過大的平均射束電流還可能在具有一個蔭罩的直接觀看型顯象管中產生蔭罩射束位置誤差，因此引起彩色誤差。
另一方面，需要一個峰值射束電流限幅器以便避免可能引起熒光屏過度老化和差光點直徑的過大的即時射束電流。差的或大的光點直徑等于聚焦不良和清晰度損失。
而且，所希望的是在同一個視頻處理系統中具有兩個類型的射束電流限幅器，因為在一個視頻信號的峰值和平均值電平之間關系是不能預測的。例如，如果電視機是高性能設置、具有有效的驅動容量或增益的話，在黑背景中的白色字符可以產生很高的瞬間峰值射束電流，然而產生低平均值射束電流。
根據本發明，提供一個視頻信號處理系統，包括一個圖像再生裝置，用于根據一個視頻信號而顯示視頻信息。該處理系統包括一個裝置，該裝置包含一個視頻輸出驅動級，具有一個視頻信號輸入端和用于提供一個放大的視頻信號的視頻信號輸出端。該裝置其特征在于，該視頻輸出驅動器級包含用于放大該輸入的視頻信號的裝置，并且把所說的輸出信號耦合到該圖像再生裝置。該輸出驅動器還包括一個感應輸出端，用于提供表示由該圖像再生顯示裝置傳導的電流的一個感應信號。該視頻驅動器視頻驅動器級還包含測量和控制裝置，用于感應該被傳感信號并且用于提供一個反饋信號到所說的視頻輸出驅動器級的一個輸入部件，以便把由所說的圖像再生顯示裝置傳導的峰值射束電流限制到一個預定值。
圖1示出限制過度平均值射束電流的一個已知方案的框圖；圖2示出使用本發明的視頻處理系統的一個示范實施例的框圖；圖3示出包括根據本發明的輸出視頻驅動器的示范電路部件的一個視頻處理系統；圖4示出使用本發明的視頻處理系統的另一個示范實施例的框圖；圖5是一個曲線圖，示出圖4中的示范電路的一個計算機模擬。
圖2是根據本發明原理的一個視頻處理系統的實例的框圖。該視頻處理系統包括一個典型的視頻處理子系統204，包括用于處理一個輸入視頻信號的亮度和色度處理部分。該視頻處理系統還使用一個已知的平均值射束電流限制系統，包括如上所述的一個平均值射束電流感應和反饋電路103，如圖1示出。該視頻處理系統還包括分別用于藍、綠和紅視頻信號的視頻驅動器電路20、22和24。每一視頻驅動器電路(例如20)都包括用于放大各自的視頻信號的一個放大器電路27、用于測量AKB和峰值射束電流的感應電路28、和用于把該峰值射束電流與一個預定門限比較并且用于把該峰值射束電流限制到該門限的一個控制電路29。由該感應電路28傳感的射束電流還提供到一個AKB處理系統30。
AKB處理系統30是一個用于自動地確定代表顯像管的每一電子槍的電流級別的正確黑圖像的已知系統。作為該操作的結果是，防止再生的圖象受到由于顯像管偏壓從期望電平偏離(例如由于老化和溫度影響)的變化的不利地影響。AKB系統通常操作在回掃消隱期間，在該期間顯像管傳導代表消隱電流的一個小黑電平。該電流由AKB系統30監視以便產生表示在傳感的黑電流電平和一個期望的黑電流電平之間的差值的校正電壓。該校正電壓被加到在顯像管前的視頻信號處理電路204，用于減小該差值。AKB系統是例如在授予Werner Hinn的美國專利4,263,622和4,277,798專利中有所公開。
現在詳細描述如圖2中框圖形式示出的視頻驅動器輸出級20，其中具有在圖3中示出的示范電路的成分。
圖3示出代表視頻信號10的彩色圖像的信號源，視頻信號10把低電平彩色信號藍(b)、綠(g)和紅(r)提供到相似結構的各自的b、g和r彩色信號驅動放大器級20、22和24。彩色信號10的信號源例如可以是在圖2中示出的一個電視的視頻處理級204。
將討論的藍(b)彩色信號驅動放大器20的結構和操作也適用于紅和綠信號驅動器級22和24。來自驅動器20、22和24的高電平輸出彩色視頻信號R、G、B通過彩色圖像再生顯像管1各自的拉弧(flash-over)保護電阻R1、R2和R3耦合。該過閃動保護電阻保護該驅動電路免受顯像管電弧出現之害。顯像管控制柵極2由高壓信號源(圖3中沒示出)加偏壓，這對于每一個陰極而言是共同的，并且以此形成多個顯像管電子槍。
藍驅動器20包括一個輸入部件Q101，它是一個共發射極放大器晶體管，與輸出共基極放大器晶體管Q102形成一個柵-陰驅動放大器。輸入的藍(b)彩色信號被耦合到晶體管Q101的基極輸入電極。大約10伏的偏壓被加到晶體管Q102的基極。
晶體管Q102的集電極的輸出信號作為到包括NPN晶體管Q106和PNP晶體管Q107的一個推挽式的輸出級的輸入。視頻輸出驅動信號B從晶體管Q106和Q107的發射極提供，并且如上所述被耦合到顯像管的藍陰極終端，以便提供用于顯像管1的驅動電流。
此外，射束電流測量和控制晶體管Q108的基極被通過一個基極電阻R4耦合到Q107的集電極。Q108的集電極被連接到大約10V的一個偏壓。Q108的發射極被反饋到下級的柵-陰放大器晶體管Q101的集電極。
電阻R5被連接到晶體管Q107的集電極，以便提供傳感電流到AKB處理系統30，如先前結合圖2討論的那樣。
在如圖3中示出的本發明示范實施例中的部件已經選擇以使最大輸出射束電流被設置在6mA的門限(即IB＝6mA最大值)。該示范值是根據針對具體實施的顯像管的一個額定值選擇的，以便如上面討論的由于加重高峰值射束電流所引起的各種問題。根據其它實施需求和如在下面討論的本發明的教導選擇其它門限值。
一旦最大值被選擇，就可以得到電路中的部件的值，使得射束電流將不超過根據本發明原理選擇值。一個用于計算射束電流的已知實驗公式在下面示出IB＝2.065×10-6×(Vcut-off+VGI-V cathode)2.97mA(公式1)已經選擇了IB，還根據使用的具體CRT的額定值選擇Vcut-off和VGRID。在圖2的示范實施例中，Vcut-off被額定為190V(從陰極到柵極的測定值)，并且VG1被偏置在28V。因此，唯一未知的Vcathode可以從公式1求解當IB是6mA時，Vcathode＝68V(從公式1)考慮圖2中的電路的操作，可見I5是射束電流IB的一個良好近似值。電流I5通過電阻R5并且產生正比于射束電流IB的輸出電壓V4。該電壓由Q108監視。Q108則提供一個反饋到輸入元件的下級柵-陰放大器晶體管Q101的集電極。
因此可以從圖3知道，當IB是在6mA的門限值時，在驅動器級輸入的幅值V1將是大約3.54伏特。V1的值可以通過下列步驟計算出來(假設跨接該晶體管基極和發射極的電壓降是.7V)V4＝4.08+(I5×R5)＝4.08+750×6×10-3＝8.58VV5＝V4-.7＝7.88VV2＝V5I2＝(10-.7-7.88)/100＝14.2mAI1＝I2V1＝I1×200+.7＝3.54v因此，當V1低于3.54V時，電路將提供一個射束電流驅動輸出，它是非鉗位并且低于6mA的門限。就是說，Q108連續地監視器正比于IB的在V4的電位。但是當V1低于3.54伏特并且IB是小于6mA時，Q108將不導通。
另一方面，如果輸入信號V1達到或高于3.54V，則Q108開始導通。這就提供一個反饋電流I6到Q101的集電極。該反饋提升V2的電位。V2的增加起到對由于較高的輸入信號V1所引起的I2增加趨向的補償作用。這種效果迫使I2保持在14.2mA。由于I2保持不變，所以盡管輸入信號V1增加，IB將被限制在6mA的門限。
圖4示出本發明的另外一個實施例。該實施例類似于圖3示出的實施例。圖4中的實施例在元件數值方面變化以便考慮使用在該實施例中的不同偏壓和分級。
圖4中示出的實施例的操作類似于在圖3中的實施例的操作。該感應和控制晶體管Q208的發射極直接地連接到上面的柵-陰放大器Q202的發射極。現在的視頻驅動器20的輸出級僅包括射極跟隨器晶體管Q203而不是在圖3中示出的推挽對。
圖5示出圖4中描述的電路的計算機模擬結果。該曲線圖表明，由于在輸出驅動器20中附加峰值電流感應和限制電路28和29，即使利用增加信號輸入，該峰值射束電流也如期望那樣被限制到大約6mA。
應當理解，在此處描述和示出的實施例以及變化的實施例僅是用于說明的目的，本專業技術人員在不背離本發明的范圍和精神的條件下可以實現各種各樣的改進。
權利要求
1.在包括根據一個所加的視頻信號顯示視頻信息的圖像再生裝置(1)的視頻信號處理系統中，裝置包括一個具有視頻信號輸入(b)和一個視頻信號輸出(B)的視頻輸出驅動器(20)；其中所說的視頻輸出驅動器(20)包括裝置(27)，用于放大所說的視頻信號輸入(b)以便形成所說的視頻信號輸出(B)，并且用于把所說的視頻信號輸出(B)耦合到所說的圖像再生顯示裝置；感應輸出裝置，用于提供表示由所說的圖像再生顯示裝置(1)導通的電流(IB)的一個傳感信號(V4)；感應與控制裝置(28，29，Q108)，用于感應所說的傳感信號(V4)并且用于把一個反饋信號(16)提供到所說的視頻輸出驅動器級的一個輸入端元件(Q101)，以便把由所說的圖像再生顯示裝置導通的所說的電流限制到一個預定值。
2.權利要求1的裝置，其中所說的感應與控制裝置(Q108)被耦合在所說的傳感輸出(V4)與所說的輸出驅動器級(20)的輸入端元件(Q101)之間。
3.權利要求2的裝置，其中所說的感應與控制裝置(Q108)是一個晶體管。
4.權利要求3的裝置，其中所說的傳感輸出還被耦合到一個AKB處理系統(30)。
5.權利要求3的裝置，其中所說的晶體管(Q108)的發射極被連接到所說的輸入端元件(Q101)的集電極。
6.權利要求1的裝置，其中所說的傳感輸出還被耦合到一個AKB處理系統(30)。
全文摘要
一個視頻處理系統包括視頻輸出驅動器級(20),能夠自動地調整提供到一個顯示器的峰值射束電流輸出。系統包括視頻輸出驅動器級(20),具有一個視頻信號輸入(b)和用于提供放大視頻信號的視頻信號輸出(B)。視頻輸出驅動器級(20)包括用于放大該視頻信號輸入的裝置,以便形成視頻信號輸出,并且把放大的視頻信號輸出到圖像再生顯示裝置。系統還包括一個感應輸出,用于提供表示由所說的圖像再生顯示裝置(1)導通的電流(IB)的一個傳感信號(V4)。系統還包括一個感應和控制裝置(28,29;Q108),用于感應該傳感信號并且用于把一個反饋信號(16)提供到該視頻輸出驅動器級的輸入元件(Q101),以便把由所說的圖像再生顯示裝置導通的電流限制到一個預定值。
文檔編號H04N5/57GK1249109SQ97182000
公開日2000年3月29日 申請日期1997年12月15日 優先權日1997年3月5日
發明者D·F·格里彭特羅格 申請人:湯姆森消費電子有限公司