УСТРОЙСТВО ОГРАНИЧЕНИЯ ТОКА ЛУЧА И ГАШЕНИЯ ПЯТНА В ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТРУБКЕ Российский патент 1996 года по МПК H04N3/20 

Изобретение относится к области телевизионной техники и может быть использовано в телевизорах и мониторах для ограничения тока луча в ЭЛТ, в частности в кинескопе, в работающей аппаратуре и гашения пятна в ЭЛТ (кинескопе) после ее выключения.

Цель повышение надежности и эффективности использования ЭЛТ.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства ограничения тока луча и гашения пятна в ЭЛТ; на фиг.2 график, иллюстрирующий влияние элементов схемы на качество ограничения тока луча.

Предлагаемое устройство ограничения тока луча и гашения пятна в ЭЛТ 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. Анод диода 1 соединен с выходом видеоусилителя 4 и через коллекторный резистор 5 видеоусилителя соединен с положительным полюсом источника питания 6 видеоусилителя и с первыми выводами входящих в состав источника 5 выпрямительного диода 7 и фильтрующего конденсатора 8. Второй вывод резистора 3 соединен с первым выводом конденсатора 9 и с анодом диода 10. Катод диода 10 соединен с анодом диода 11 и через последовательно соединенные конденсатор 12 и источник переменного напряжения 13 соединен со вторым выводом конденсатора 9, с отрицательным полюсом источника питания 6 и со вторым выводом входящего в его состав конденсатора 8, а также с корпусом. Катод диода 11 соединен с первым выводом конденсатора 8. Катод диода 1 соединен с катодом ЭЛТ. К модулятору ЭЛТ подключен регулятор яркости 15.

Описание работы предлагаемого устройства будет произведено применительно к одному из вариантов ЭЛТ-кинескопу, установленному в телевизоре. Работа устройства в части ограничения тока луча (ОТЛ) оценивается по следующим критериям.

1. 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.

2. 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.

3. 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. Источник переменного напряжения 13 (фиг.1) совместно с конденсаторами 9, 12 и диодами 10, 11 формирует отрицательное напряжение относительно корпуса на конденсаторе 9 (9). Принимая во внимание большое сопротивление нагрузки (резистор 3) и не учитывая падение напряжения на диодах 10, 11 напряжение на конденсаторе 9 (U9) равно:
U9 U6 P,B
где U6 напряжение источника 6, В;
P полный размах (от пика до пика) переменной составляющей напряжения источника 13, В.

Формула справедлива при условии, что величина Р не меньше величины напряжения U6. В противном случае U9 равно нулю.

В схемах телевизоров обычно имеется множество импульсных напряжений, например импульсов обратного хода строчной развертки положительной полярности, с широким выбором величины Р, позволяющих сформировать требуемую величину U9.

Транзистор видеоусилителя 4 с коллекторным резистором 5 с одной стороны и кинескоп 14 с резистором 3 и конденсатором 9, заряженным до напряжения 9, с другой стороны 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 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 видоесигнала, несущая информацию о яркости передаваемого изображения, поступает на катод кинескопа (точка В 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 значение постоянной составляющей напряжения на выходе видеоусилителя и постоянной составляющей тока луча, при которых мост уравновешивается и диод 1 закрывается, определяется по формуле:
Ua I•R + U9, В,
где Ua постоянная составляющая напряжения в точке А на фиг.1, В;
I ток луча кинескопа, А;
U9 отрицательное напряжение на конденсаторе 9, В;
R сопротивление резистора 3, Ом.

Графически эта формула поясняется на фиг.2, где сплошной линией условно показана зависимость тока луча от напряжения на катоде кинескопа (в точке В на фиг. 1) при фиксированном напряжении на модуляторе (модуляционная характеристика кинескопа). Штрих-пунктирной зависимость падения напряжения на резисторе 3 в сумме с напряжением 9 от тока луча для различных значений сопротивления и напряжения 9. Точка пересечения линий порог ОТЛ. До точки пересечения напряжение повторяет 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 обусловлено 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 постоянной 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.

Cогласно приведенным выше критериям желательно, чтобы порог ОТЛ в режиме максимальной яркости соответствовал току луча, близкому к максимально допустимому, и напряжению, равному постоянной составляющей напряжения среднего видеосигнала телецентра в точке А (его эквивалентны видеосигналы серой шкалы или цветных полос). В экономических схемах видеоусилителей с низким напряжением питания (100-110 В) резерв для повышения напряжения 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 9 (фиг. 2). В схеме прототипа, где резистор 3 соединен с корпусом (элементы 9-13 отсутствуют и 9 не существуют), 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 пpисутствует регулятор яркости. Предлагаемая схема благодаря подключению резистора 3 к отрицательно заряженному конденсатору 9 позволяет для любого кинескопа (с любым значением максимально допустимого тока луча) и широкого диапазона напряжений питания видеоусилителей подобрать такое значение напряжения 9, определяемое размахом переменного напряжения источника 13, которое обеспечивает 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 за время, необходимое для остывания катода, создается запирающее напряжение между модулятором и катодом. Достигается это путем задержки разряда конденсатора 8, определяющего напряжение на катоде, в то время, как остальные напряжения (на модуляторе, ускоряющем и фокусирующем электродах, напряжение накала и источника 13) быстро уменьшаются до нуля. После выключения телевизоpа выходной транзистор видеоусилителя закрывается очень быстро (время определяется спадом напряжения в цепи базы). Диод 7 также заперт. Если бы резистор 3 был соединен с корпусом, как в схеме прототипа, конденсатор 8 разряжался бы через диод 1 и сравнительно низкоомные резисторы 5 и 3 (причина малой величины сопротивления резистора 3 в схеме прототипа описан выше), и для эффективного гашения пятна емкость высоковольтного конденсатора 8 должна была быть не меньше 22-47 мкФ, хотя для нормальной работы видеоусилителя достаточно емкости 4,7 мкФ. Благодаря соединению резистора 3 не с корпусом, а через диоды 10 и 11 непосредственно с положительно заряженным выводом конденсатора 8, разряд конденсатора 8 через резистор 3 не происходит. Остается только ток утечки самого конденсатора 8. При достаточно быстром запирании видеоусилителя для гашения пятна в такой схеме достаточно иметь конденсатор емкостью 1 мкФ, и теперь главным критерием при выборе величины емкости конденсатора 8 является не гашение пятна, а качество фильтрации напряжения питания видеоусилителя.

Использование: в телевизионной технике в качестве схемы ограничения тока луча и гашения пятна ЭЛТ телевизионных приемников и мониторов. Сущность изобретения: устройство содержит первый, второй, третий, четвертый диоды 1, 7, 10, 11, первый, второй, третий, четвертый конденсаторы 2, 8, 9, 12, первый, второй резисторы 3, 5, видеоусилители 4, источник питания 6, источник переменного напряжения 13, кинескоп 14, переменный потенциометр 15. Цель изобретения - повышение стабильности ограничения тока луча и гашения пятна в широком диапазоне напряжения на ЭЛТ. 2 ил.

Устройство ограничения тока луча и гашения пятна в ЭЛТ, содержащее параллельно соединенные первый конденсатор и первый диод, анод которого соединен с выходом видеоусилителя и через видеоусилитель соединен с положительным полюсом источника питания видеоусилителя, а катод первого диода соединен с катодом ЭЛТ и с первым выводом первого резистора, отличающееся тем, что второй вывод первого резистора соединен с первым выводом введенного второго конденсатора и с анодом введенного второго диода, катод которого соединен с анодом введенного третьего диода и через последовательно соединенные введенные третий конденсатор и источник переменного напряжения соединен со вторым выводом второго конденсатора и с отрицательным полюсом источника питания видеоусилителя, а катод третьего диода соединен с положительным полюсом источника питания видеоусилителя.