專利名稱：視頻顯示保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及諸如電視接收機、計算機和其它監(jiān)視器之類的視頻顯示設(shè)備，更具體地說，涉及給這類設(shè)備中使用的顯像管提供熒光層燒傷保護的一種保護電路，保護是通過需要保護時給顯示像管的控制柵極加上電子束截止偏壓進行的。
直觀和投影式顯示系統(tǒng)通常采用顯像管作為顯示器。顯像管在正常工作的過程中，掃描電路使電子束偏轉(zhuǎn)，在顯像管的面板上產(chǎn)生較大面積的光柵，電子束經(jīng)視頻調(diào)制通過激活淀積在面板上的熒光層產(chǎn)生可觀賞的畫面。在正常工作時，電子束能量是分布在顯像管面板的整個表面的。若出現(xiàn)掃描損失，電子束能量可能會集中在面板較小的部位上，從而使熒光層永久損壞，這叫做“局部燒傷”。掃描損失可能在下列情況下出現(xiàn)在“熱啟動”情況下(即接收機快速反復(fù)地接通/斷開時)接通顯示器時，或者，例如元件出故障時。
此外，關(guān)掉顯示像管時也會出現(xiàn)掃描損失。斷開顯示像管的電源時，陰極在充分冷卻下來之前是斷續(xù)發(fā)射電子的，因而陰極在偏轉(zhuǎn)電壓切斷之后一定時間內(nèi)繼續(xù)發(fā)射逐漸衰減的電子束。為避免面板在此期間局部燒傷，最好在陰極與控制柵極之間保持充分的偏壓，以避免逐漸衰減的電子束在沒有偏轉(zhuǎn)電壓的情況下照射面板。
在正常工作的過程中，陰極與控制柵極之間是維持一定的電壓差的。電壓差大，電子束照射到顯示屏上的照度級就低。電壓差小，電子束照射到顯示屏上的照度級就高。舉例說，陰極電壓一般在180伏左右，柵極電壓一般約在10伏至20伏左右的范圍，調(diào)制陰極電壓的目的就是要減少電壓差從而改變照度級。關(guān)掉顯示器時，陰極與柵極的電壓差趨近于零，若沒有偏轉(zhuǎn)電壓，零陰極偏壓使電子束集中到顯示屏極小的部位上。
顯像管關(guān)掉過程中防止局部燒傷的一個方法叫做“柵極反沖”法。這種方法是將電荷儲存器件耦合到陰極射線管的控制柵極上，再通過一個開關(guān)器件耦合到電壓源上。在耦合到開關(guān)器件控制輸入端的控制信號表明有偏轉(zhuǎn)信號出現(xiàn)時，電荷儲存器件由電壓源通過開關(guān)器件充電。開關(guān)器件在控制信號表明沒有偏轉(zhuǎn)信號出現(xiàn)時將電源電壓從電荷儲存器件去耦，并往控制柵極上加消隱電壓。這樣，當陰極電壓減弱時，陰極與控制柵極之間就維持充分的電壓差，從而使顯示屏保持消隱狀態(tài)。這種方法在例如1992年2月18日頒發(fā)給John B.George題為“陰極射線管的保護電路”的美國專利5,089,754中有介紹。另一“柵極反沖”式顯像管保護電路的實例有Gurley等人在1991年8月27日頒發(fā)的題為“帶顯像管局部燒傷保護電路的視頻顯示設(shè)備”的美國專利5,043,639中介紹的那一種。Gurley等人的電路與George的電路類似，但采用無源充電源，且在電容器的極板與地之間接了一個開關(guān)器件。
雖然上述柵極反沖電路只采用一個開關(guān)器件，但這些電路比起例如采用多重開關(guān)器件的電路(例如湯姆遜消費者電子設(shè)備公司出品的CTC-195型彩色電視接收機中采用的柵極反沖電路)來，其附加偏置電路則較為復(fù)雜。本說明書的

圖1就是電視接收機中這種柵極反沖電路的原理圖。
CTC-195電視接收機的柵極反沖電路采用一對開關(guān)器件有這樣的好處可以有效減小柵極反沖電容器的電容從而快速降低柵極電壓，而且在電視接收機正常工作的過程中可有效調(diào)節(jié)直流偏壓。
CTC-195柵極反沖電路的上述需要消隱時能有效減小反沖電容器的電容、不需要消隱時能有效調(diào)節(jié)柵偏壓的有利特點可能會使人認為這種電路無需進一步改進。
但按照本發(fā)明的一個方面，發(fā)現(xiàn)在柵極反沖電路的一些應(yīng)用中，最好進一步提高柵極反沖電路的性能。具體地說，發(fā)現(xiàn)在柵極反沖電路電源電壓較低的應(yīng)用場合，需要提高柵極反沖電路的充電效率。如稍后對現(xiàn)有技術(shù)的圖1即將詳細說明的那樣，現(xiàn)有技術(shù)電路的充電效率以儲存在電容器上的電壓作為高電壓源值的百分比表示僅為60％左右。雖然這種充電效率在電源電壓為250伏級的情況下是完全足夠的，但在高電壓源明顯低于250伏的情況下則可能會使電子束截止電壓特性進入臨界狀態(tài)。
因此，總希望能提供一種反沖電容器充電效率有所提高的柵極反沖電路。
本發(fā)明給顯像管的柵極提供電子束截止偏壓的局部燒傷保護設(shè)備有一個具第一電極和第二電極的電容器和一個提供電子束截止控制信號的信號源。此外還配備有第一開關(guān)電路、第二開關(guān)電路和電路裝置。第一開關(guān)電路的作用是根據(jù)控制信號在不需要電子束截止時的第一種情況將充電電流從第一電壓源加到電容器的第一電極上，并根據(jù)控制信號在需要電子束截止時的第二種情況將電容器的第二電極耦合到一個基準電位上。第二開關(guān)電路的輸出端耦合到電容器的第二極電和顯像管的柵極，第二開關(guān)電路起作用時將第二電壓源耦合到輸出端上，不起作用時將輸出端與第二電壓源隔離開來。電路裝置的作用是在不需要電子束截止時通過與充電電流無關(guān)的電流源啟動第二開關(guān)電路，否則使第二電路不起作用。
在應(yīng)用本發(fā)明原理的實施例中，電路裝置由一個線性電路通路和一個非線性電路通路組成。線性電路通路的作用是在不需要電子束截止時將工作電流直接從第一電壓源提供給第二開關(guān)電路的輸入端。非線性電路通路的作用是在需要電子束截止時使工作電流從線性電路通路轉(zhuǎn)入第一開關(guān)電路中。
附圖中示出了本發(fā)明的上述和其它特點，其中相同的元件以相同的編號和符號表示。附圖中圖1是現(xiàn)有技術(shù)具柵偏壓控制電路的電視機的部分方框電路圖；圖2是本發(fā)明具柵偏壓控制電路的電視機的部分方框電路圖。
圖1是顯示系統(tǒng)5，其視頻處理和偏轉(zhuǎn)單元6是一般設(shè)計的，具有多個輸入端7和一個輸出端，輸入端供接收擬顯示的輸入信號，輸出端通過顯像管驅(qū)動放大器8耦合到顯像管10的陰極K上。單元6還給顯像管10的偏轉(zhuǎn)線圈Y提供偏轉(zhuǎn)信號。處理偏轉(zhuǎn)單元6和驅(qū)動放大器8由電源12供電?？刂茊卧?4控制電源12并給單元6提供控制信號，供控制電視接收機中例如諸如頻道選擇、信號源選擇等之類的功能。電源12還給“柵極反沖”式電子束消隱電路的柵偏壓控制電路20(用虛線框起來)的第一供電端16提供+250伏電壓。電路20的第二供電端18供接收電源12來的23伏柵偏壓。掃描損失檢測器30耦合到視頻處理偏轉(zhuǎn)機構(gòu)6的輸出端，以給柵偏壓控制電路20的輸入端22提供表示有掃描損失產(chǎn)生的輸出信號。檢測器30可以是一般設(shè)計的象檢測有無水平脈沖的那一種檢測器，例如George上述專利所公開的那一種。另一種適用的掃描損失檢測器也可以是檢測機構(gòu)6偏轉(zhuǎn)處理部分中供電電壓的那一種。為舉例說明起見，假設(shè)檢測器30在需要電子束截止時(即在掃描出故障期間)給端子22提供電流，在不需要電子束截止時(即在正常掃描期間)不給端子22提供電流。柵極反沖電路20的輸出端24耦合到顯像管10的控制柵極G1上，給G1在接收機正常工作期間提供約+23伏經(jīng)調(diào)節(jié)的正柵壓，并在需要消隱時(在掃描損失的情況下)給G1提供柵極截止電壓。
為舉例說明和討論起見，柵偏壓控制電路20的原理圖中列出了元件電路值的實例。電路20的共發(fā)射結(jié)放大器Q1，其基極B1耦合到輸入端22，其集電極C1經(jīng)電阻器R1耦合到+250伏電源端子16上。集電極C1還耦合到共基極放大器Q2的發(fā)射極E2，并耦合到柵極反沖電容器CK的第一電極1上。電容器CK的第二電極2耦合到共基極放大器Q2的集電極C2上，并經(jīng)電阻器R3耦合到柵極反沖輸出端24上。共基極放大器Q2的基極偏壓由二極管D1和串聯(lián)電阻器R4提供，旨在將基極B2的基極電流引向+23伏電源端子18上。二極管D1起保護電路免受Vber擊穿電壓(可逆性基極-發(fā)射機擊穿)的作用。
工作時，當掃描正常因而不需要柵截止偏壓時，檢測器30給共發(fā)射極連接的放大器晶體管Q1的基極B1提供零導通電流，從而使Q1截止，并使充電電流從+250電源端子16通過電阻器R1流到柵極反沖電容器CK的第一電極(1)，再通過晶體管Q2的集電-基極結(jié)流到+23伏電源端子16上，使電容器充電。與此同時，流過電阻器R1的一部分電流還經(jīng)電阻器R2流至晶體管Q2的輸入端(發(fā)射極E2)，從而使晶體管放大器Q2飽和。Q2的這個飽和狀態(tài)使電容器CK的第二電極(和柵極G1)箝位在大約23伏的電壓(忽略不計小飽和狀態(tài)和二極管D2的電壓降)。這樣，只要掃描正常，晶體管Q2就將柵極G1調(diào)節(jié)在23伏。
當出現(xiàn)掃描損失時，檢測器30給晶體管Q1將柵極反沖電容器CK的第一電極1箝位到地電位的基極B1發(fā)送導通電流，從而迫使電容器CK的第二電極2和柵極G1處于正比于CK正常工作期間的充電電壓的負電位。與此同時，由于Q2的發(fā)射極E2接Q1的集電極C1，因而消除了晶體管Q2的所有發(fā)射極電流，從而使Q2截止。就這樣，Q2控制得使其在Q1截止時導通，Q1導通時截止。
綜上所述，可以看出，現(xiàn)有技術(shù)的柵偏壓電路20有這樣的好處在需要消隱時，可以有效地減小電容器CK的電壓達到快速截止電子束的目的，在不需要消隱時可以調(diào)節(jié)控制柵極G1的電壓?，F(xiàn)在談?wù)勆鲜鲇嘘P(guān)電容器充電效率的問題。
重溫一下上述的討論在正常操作期間，當不需要電子束消隱時，流經(jīng)電阻器R1的一部分電流給柵極反沖電路器CK充電，流經(jīng)電阻器R1的另一部分電流流到共基極放大器晶體管Q2的發(fā)射極E2，以保持晶體管Q2處于飽和狀態(tài)從而將柵電壓調(diào)節(jié)在+23伏。由于電阻器R1的一些電流因此改變流動方向供控制晶體管Q2用，因而電容器CK在端子16處的充電電勢小于+250伏電源。
從定量上說，所例舉元件值和電壓下的充電效率可以計算如下。在正常工作期間，在Q2飽和的情況下，電阻器R1，R2和R4形成分壓器。因此，實際儲存在柵極反沖電容器CK的電壓等于端子16和18處供電電壓的電壓差(250-23)乘以等于430千歐/(220千歐+430千歐+3千歐)的分壓器比。忽略不計二極管壓降和Q2的飽和電壓，這相當于250伏電源電壓下大約149.5伏儲存在電容器CK上的凈電壓值，從而得出充電效率為所使用電源電壓的大約60％。
上面說過，本發(fā)明部分是在于現(xiàn)有技術(shù)電路充電效率差而提出的。這對剛說明的現(xiàn)有的技術(shù)電路的應(yīng)用并沒有任何特殊意義，因為現(xiàn)行的電源為+250伏。但這里考慮到在可使用的電壓較低(例如+200伏)的場合應(yīng)用柵極反沖時，由于上述效率問題，現(xiàn)有技術(shù)電路的性能可能不足以使顯像管達到完全消隱的水平。對這種需要提高充電效率的應(yīng)用場合，按照本發(fā)明，圖1的電路20可修改為圖2中所示的那一種。
圖2柵偏壓控制電路中所作的主要修改是增設(shè)了電路200，供控制共基極放大器的晶體管Q2之用。此外，電源電壓分別從+250伏和+23伏降低到+200伏和+12伏。其它方面的修改稍后將談到。電路200中，原先接Q1的集電極C1的電阻器R2直接通過附加電阻器R5接高電壓源端子16。此外還增設(shè)了二極管D3。二極管D3的正極接電阻器R2和R5的公共連接點202，負極接晶體管Q1的集電極C1。另一修改是，Vber保護二極管D1不是與R4串聯(lián)而是跨接在Q2的基極-發(fā)射結(jié)兩端。舉例說，修改后柵偏壓控制電路的元件值如下電阻器R1和R5為330千歐，電阻器R2為100千歐，電阻器R3和R4為220歐。另外，電容器CK的電容值也增加到10微法。
工作時，電路200控制共基極放大器晶體管Q2的工作過程，這是通過用從高電壓源16通過包括串聯(lián)連接的電阻器R2和R5的電路通路供來的電流啟動晶體管(即給Q2加偏壓)進行的，該啟動電流完全與流過形成電路通路的電阻器R1的電流電流無關(guān)。這樣，所有通過電阻器R1的充電電流完全用以給柵極反沖電容器CK充電，因而充電效率非常高。具體地說，在又是忽略不計二極管壓降的情況下，電容器充電到等于兩電源電壓差的電壓，即188伏。于是，效率為188/200或約94％，這實質(zhì)上比上述大約60％的充電效率高得多。
然而，充電效率在晶體管Q2的控制方向仍然存在問題。這個問題是通過增設(shè)二極管D2解決的。二極管D2在晶體管Q1導通時將放大器Q2的所有發(fā)射極電流引入地中，從而在柵極反沖的過程中使晶體管Q2截止。于是，電容器CK通過含電阻器R1的電路通路充電到較高的電壓，同時晶體管Q2在掃描損失檢測器30提供的控制信號表明不需要電子束截止時因流過含電阻器R2和R5的電路通路的獨立電流而導通，晶體管Q1截止。當控制信號表明需要電子束截止時，晶體管Q1因而導通，從而使二極管D2導通，進而使電流改向，從晶體管Q2的發(fā)射極流經(jīng)電阻器R2和二極管D2。于是，晶體管Q2截止，充電過程中在電容器CK的第二電極上產(chǎn)生的較高負電壓加到柵極G1上。應(yīng)該指出的是，電阻器R2在電路200的整個工作過程中起重要的作用。具體地說，此電阻器在晶體管Q1導通時起防止低電壓源(+12伏)短路的作用。如果沒有電阻器R2，只有220歐較低阻值的基極電阻器可以在Q2導通時用來限制流經(jīng)二極管D1和D2以及晶體管Q2的電流。
雖然上面已就本發(fā)明的實施例說明本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員都知道，在不脫離本發(fā)明的精神實質(zhì)的前提下是可以對上述實施例進行種種修改和更改的。不言而喻，本發(fā)明也可用于任何將能量引到顯示屏給顯示屏照明的視頻顯示設(shè)備，包括但不局限于直觀和投影顯示的電視接收機和計算機及其它監(jiān)視器。應(yīng)該理解的是，雖然圖1和圖2示出的是可用于投影顯示系統(tǒng)的單陰極顯像管，但本發(fā)明顯然也可用于與各彩色信號通道有關(guān)的多陰極(例如三陰極)顯像管。因此，不言而喻，本發(fā)明旨在包括所有修改方案，因為這些方案是在本發(fā)明的精神實質(zhì)和真實范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電子束截止偏壓施加裝置，用以將電子束截止偏壓加到顯示像管的柵極上，該裝置包括下列部分一個電容(CK)，具有第一和第二電極(1，2)；一個信號源(30)，供提供電子束截止控制信號；第一開關(guān)電路(Q1)，供不需要電子束截止時根據(jù)所述控制信號的第一情況使第一充電電流從第一電壓源(+200伏)加到所述電容器的所述第一電極上，在需要電子束截止時根據(jù)所述控制信號的第二情況將所述電容器的所述第一電極耦合到一基準電位源上；第二開關(guān)電路(Q2)，其輸出端(C2)耦合到所述電容器的所述第二電極上和所述顯像管(10)的所述柵極(G1)上，供起作用時將第二電壓源(+12伏)耦合到所述輸出端上，不起作用時將所述輸出端與所述第二電壓源隔離開來，其特征在于第三開關(guān)電路(D2)，供不需要電子束截止時使與所述第一電流無關(guān)的第二電流流向所述第二開關(guān)電路，從而使第二開關(guān)電路起作用，在需要電子束截止時使所述第二開關(guān)電路不起作用。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一電流通過耦合在所述第一開關(guān)電路與所述第一電壓源之間的第一電路通路(R1)提供；所述第二電流通過耦合在所述第一電壓源與所述第二開關(guān)電路之間的第二電路通路(R2，R5)提供；且所述第三開關(guān)電路耦合在所述第一開關(guān)電路與所述第二電路通路之間，供使所述第二電流在需要電子束截止時從所述第二電路通路改向流到所述第一開關(guān)電路中。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)器件由一個閾值導電器件(D2)組成。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二開關(guān)電路有一個共基極放大器，放大器的基極(B2)耦合到所述第二電壓源，放大器的集電極(C2)耦合到所述輸出端，放大器的發(fā)射極(E2)耦合到所述第二電流通路。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述第二電路通路具有第一和第二電阻器(R2，R5)，在所述第一電壓源與所述共基極放大器(Q2)的所述發(fā)射極(E2)之間串聯(lián)連接；且所述第三開關(guān)電路(D2)耦合在所述第一開關(guān)電路與第一、第二電阻器之間連接點之間。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第三開關(guān)器件(D2)由一個閾值導電器件組成。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)電路有一個共發(fā)射極放大器(Q1)，放大器的基極(B1)耦合到所述電子束截止控制信號源，放大器的集電極(C1)耦合到所述第一電路通路和所述電容器的所述第一電極，放大器的發(fā)射極(E1)耦合到所述基準電壓源。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一電路通路有一個第三電阻器(R1)。
9.一種電子束截止偏壓施加裝置，供將電子束截止偏壓加到顯像管的柵極上，所述裝置包括下列各部分一個電容器(CK)，具有第一電極(1)和第二電極(2)；一個信號源(20)，供提供電子束截止控制信號；第一晶體管(Q1)，配置成共發(fā)射極放大器的結(jié)構(gòu)，其基極(B1)耦合到所述電子束截止控制信號源上，其集電極(C1)經(jīng)第一電路通路耦合到第一電壓源(+200伏)和所述電容器的所述第一電極上，其發(fā)射極(E1)耦合到所述基準電壓源上；第二晶體管(Q2)，配置成共基極放大器的結(jié)構(gòu)，其基極(B2)耦合到第二電壓源，其集電極(C2)耦合到所述電容器的所述第二電極和所述柵極(G1)，其發(fā)射極(E2)經(jīng)第二電路通路耦合到所述第一電壓源上；其特征在于閾值導電器件(D2)耦合在所述第一與第二電路通路之間。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一電路通路有一個第一電阻器(R1)；所述第二電路通路有串聯(lián)連接的第二和第三電阻器(R2，R5)；且所述閾值導電器件(D2)耦合在所述第一晶體管的所述集電極與所述第二、第三電阻器之間的連接點之間。
全文摘要
一種柵極反沖電路,供將電子束截止電壓加到顯像管的柵極上,從而起局部燒傷保護作用。柵極反沖電路有第一和第二共發(fā)射極開關(guān)電路。當不需要電子束消隱時,第一開關(guān)電路截止。當需要電子束截止時,共發(fā)射極放大器導通,并將電容器的第一電極箝位到地電位,使電容器兩端產(chǎn)生的截止電壓加到顯像管的柵極上。在此期間,耦合在共發(fā)射極開關(guān)電路與第二電流通路之間的第三閾導電開關(guān)電路使共基極放大器的工作電流改變流向。
文檔編號G09G1/00GK1268841SQ9911064
公開日2000年10月4日 申請日期1999年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月22日
發(fā)明者D·F·格里彭特羅格 申請人:湯姆森消費電子有限公司