УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КИНЕСКОПА Российский патент 1995 года по МПК H04N3/20 

Изобретение относится к телевизионной технике и может быть использовано в телевизорах и мониторах для ограничения тока луча кинескопа в работающей аппаратуре и гашения пятна в кинескопе после ее выключения.

Цель повышение надежности и эффективности использования кинескопа.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства защиты кинескопа; на фиг. 2 график, иллюстрирующий влияние элементов схемы на качество ограничения тока луча.

Предлагаемое устройство защиты кинескопа содержит диод 1, анод которого соединен с первым выводом конденсатора 2. Второй вывод конденсатора 2 соединен с катодом диода 1 и с первым выводом резистора 3. Второй вывод резистора 3 соединен с отрицательным полюсом источника напряжения 4. Анод диода 1 соединен с выходом видеоусилителя 5 и через коллекторный резистор 6 видеоусилителя с источником питания 7 видеоусилителя, включающим выпрямительный диод 8 и фильтрующий конденсатор 9. Катод диода 1 соединен с катодом кинескопа 10. К модулятору кинескопа подключен регулятор яркости 11. Положительный полюс источника напряжения 4 вместе с отрицательным полюсом источника питания 7 видеоусилителя соединен с корпусом.

Работа устройства защиты кинескопа в части ограничения тока луча (ОТЛ) оценивается по следующим критериям:
Способность ограничить максимальный ток луча (постоянную его составляющую) в пределах допустимого на кинескоп при передаче наиболее светлых либо контрастных изображений в режиме максимальной яркости и контрастности;
способность обеспечить достаточный запас по регулировке яркости. В режиме максимальной яркости передаваемое изображение средней освещенности должно воспроизводиться с удовлетворительной яркостью, т.е. при токе луча, близком к максимально допустимому;
ограничение тока луча не должно происходить при малых и средних значениях постоянной составляющей тока луча. Прямая зависимость между яркостью объекта передаваемого изображения и яркостью изображения на экране имеет право нарушаться (начинаться ограничение тока луча) только в предельном или близком к нему режиме работы кинескопа.

Устройство работает следующим образом.

Транзистор видеоусилителя 5 (см. фиг. 1) с коллекторным резистором 6 с одной стороны и кинескоп 10 с резистором 3 и источником отрицательного напряжения 4 с другой образуют мост, в диагональ которого включены диод 1 и конденсатор 2. Сам кинескоп выступает в роли источника тока, управляемого напряжением между модулятором и катодом. Ток луча кинескопа условно протекает от анода к катоду (от плюса к минусу). Структура видеосигнала такова, что темному участку передаваемого изображения соответствует высокое напряжение на выходе видеоусилителя (в точке А на фиг. 1), светлому участку низкое напряжение. Когда мост не уравновешен и диод 1 открыт (это происходит при большом напряжении в точке А и малом токе луча), постоянная составляющая напряжения видеосигнала, несущая информацию о яркости передаваемого изображения, поступает на катод кинескопа (точка В на фиг. 1). При понижении постоянной составляющей напряжения на выходе видеоусилителя (во время передачи светлого изображения), а также при увеличении напряжения на модуляторе, ток луча будет расти.

Порог ОТЛ означает постоянной составляющей напряжения на выходе видеоусилителя и постоянной составляющей тока луча, при которых мост уравновешивается и диод 1 закрывается, определяется по формуле:
U_a=I ˙R+U₄ где U_a постоянная составляющая напряжения в точке А (В);
I ток луча кинескопа (А);
U₄ напряжение источника 4 (В);
R сопротивление резистора 3, (Ом).

Графически эта формула поясняется на фиг. 2, где сплошной линией условно показана зависимость тока луча от напряжения U_в на катоде кинескопа (в точке В) при фиксированном напряжении на модуляторе (модуляционная характеристика кинескопа), штрихпунктирной зависимость падения напряжения на резисторе 3 в сумме с напряжением U₄ от тока луча для различных значений сопротивления и напряжения U₄. Точка пересечения линий порог ОТЛ. До точки пересечения напряжение U_в повторяет U_a без учета потерь на открытом диоде.

После закрывания диода 1 информация о яркости объекта изображения перестанет поступать на катод. Переменная составляющая видеосигнала будет продолжать поступать на катод через конденсатор 2. Постоянная составляющая тока луча будет протекать через высокоомный резистор 3, осуществляющий отрицательную обратную связь по току. Влияние напряжения в точке А на постоянную составляющую тока луча будет значительно ослаблено. Остаточное влияние, обусловленное нелинейностью модуляционной характеристики кинескопа, будет проявляться в том, что видеосигнал шахматного поля, имеющий большой размах, вызовет большую величину постоянной составляющей тока луча, чем видеосигнал серого поля, имеющий такую же величину постоянно составляющей напряжения в точке А, но меньший размах. Стабилизация постоянной составляющей тока луча при передаче различных видеосигналов и при изменении напряжения на модуляторе (регулировке яркости), т.е. эффективность ОТЛ, будет тем выше, чем выше сопротивление резистора 3.

Согласно приведенным выше критериям желательно, чтобы порог ОТЛ в режиме максимальной яркости соответствовал току луча, близкому к максимально допустимому и напряжению U_a, равному постоянной составляющей напряжения среднего видеосигнала телецентра в точке А (его эквиваленты видеосигналы серой шкалы или цветных полос).

В экономичных схемах видеоусилителей с низким напряжением питания (100-110 В) резерв для повышения напряжения U_a путем выбора режима работы видеоусилителя отсутствует. Поэтому обеспечить согласно критерию 3 порог ОТЛ при токе луча, близком к максимально допустимому (в современных черно-белых кинескопах около 300 мкА), можно лишь уменьшая сопротивление резистора 3 или увеличивая по абсолютной величине отрицательное напряжение U₄ (см. фиг. 2). В схеме прототипа, где резистор 3 соединен с корпусом (U₄=0), приходится уменьшать сопротивление резистора 3 до 200-430 КОм, тем самым ухудшая эффективность работы схемы по критерию 1. Для защиты кинескопа от перегрузки в схему прототипа введен подстроечный резистор, ограничивающий напряжение на модуляторе на малом уровне. Но при этом снижается запас по регулировке яркости (критерий 2). Для хорошей работы схемы по критериям 1 и 2 сопротивление резистора 3 должно быть 750-1000 КОм. Дальнейшее его увеличение не желательно, так как в документации на все ЭЛТ оговаривается максимально допустимое сопротивление между модулятором и катодом 1,5 МОм, а в цепи модулятора еще присутствует регулятор яркости.

Предлагаемая схема благодаря подключению резистора 3 к источнику отрицательного напряжения 4 позволяет для любого кинескопа (с любым значением максимально допустимого тока луча) и широкого диапазона напряжений питания видеоусилителей подобрать такое значение напряжения U₄, которое обеспечит порог ОТЛ на заданном токе луча при оптимальном сопротивлении резистора 3 равном 750-1000 КОм. Тем самым повысится эффективность работы схемы по всем трем критериям. Благодаря слабой зависимости тока луча (после закрывания диода 1) от изменения напряжения на модуляторе, от разброса крутизны модуляционных характеристик кинескопов предлагаемая схема, помимо улучшения качественных показателей, позволяет обойтись без подстроечного резистора, ограничивающего напряжение на модуляторе.

Гашение пятна в кинескопе с помощью предлагаемой схемы происходит следующим образом. После выключения телевизора на время, необходимое для остывания катода, создается запирающее напряжение между модулятором и катодом. Достигается это путем задержки разряда конденсатора 9, определяющего напряжение на катоде, в то время как остальные напряжения (на модуляторе, ускоряющем и фокусирующем электродах, напряжение накала, источника питания видеоусилителя и источника 4) быстро уменьшаются до нуля. После выключения телевизора выходной транзистор видеоусилителя закрывается очень быстро (время определяется спадом напряжения в цепи базы) и разряд конденсатора 9 происходит через резистор 6, открытый диод 1, резистор 3 и внутреннее сопротивление источника напряжения 4. Чем больше сопротивление резистора 3, тем дольше держится напряжение на катоде. Существенное увеличение сопротивления резистора 3 в предлагаемой схеме по сравнению со схемой прототипа (эта возможность появилась после введения в схему источника отрицательного напряжения 4) позволяет добиться гашения пятна при более низкой величине емкости фильтрующего высоковольтного конденсатора 9, что создает экономический эффект и снижает габариты конструкции.

Использование: в телевизионной технике для ограничения тока луча и гашения пятна в электронно лучевой трубке (ЭЛТ) при выключении аппаратуры в телевизионных приемниках, мониторах, различных видеоконтрольных устройствах. Сущность изобретения: устройство защиты кинескопа от прожога содержит диод 1, конденсатор 2, резистор 3, источник отрицательного напряжения 4, видеоусилитель 5, коллекторный резистор 6, источник питания 7, выпрямительный диод 8, конденсатор 9, регулятор яркости 10. Подключение резистора 3 к источнику отрицательного напряжения 4 позволяет для кинескопа с любым значением максимально допустимого тока луча и широкого диапазона напряжений питания видеоусилителя подобрать такие значения напряжения источника 4 и номинала резистора 3, которые позволяют предохранить ЭЛТ от перегрузки по току луча, обеспечить прохождение на катод ЭЛТ информаций о яркости объекта изображения в широком диапазоне значений тока луча, гасить пятно в ЭЛТ после выключения аппаратуры без применения высоковольтного конденсатора большой емкости. Цель изобретения повышение надежности. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ КИНЕСКОПА, содержащее параллельно соединенные первые конденсатор и диод, анод которого соединен с выходом видеоусилителя, выполненного на транзисторе, коллекторная нагрузка которого соединена с положительным полюсом первого источника напряжения и с первым выводом входящего в его состав второго конденсатора, а катод диода соединен с катодом электронно-лучевой трубки и с первым выводом первого резистора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, противоположный вывод первого резистора подключен к отрицательному полюсу второго источника напряжения, положительный полюс которого соединен с общей шиной.