專利名稱：信號自適應束掃描速度調制的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電視機等中陰極射線管束掃描速度調制的領域。
束掃描速度調制(BSVM)可用于彩色電視機，例如大屏幕電視機和(或)帶有復雜顯示特性的高分辨率的電視機，以提高圖象水平分辨率。

圖1示出使用根據(jù)先有技術的基本BSVM電路的偏轉電路10的方框圖。電路10包含的主亮度處理路徑包含RGB譯碼器12、視頻放大器14和顯象管16。顯象管16有一主偏轉線圈18和一輔助偏轉線圈20。由微分器22和放大器24提供電子束掃描速度調制。對亮度信號微分并將其加到安裝于顯象管16管頸上、主偏轉線圈18下的輔助偏轉線圈。輔助偏轉線圈中的電流調制水平偏轉場，從而調制掃描速度。在圖2(a)示出亮度信號黑至白躍遷后接白至黑躍遷。圖2(b)所示輔助偏轉線圈電流在黑到白躍遷上升邊沿的第一部分期間上升而在黑至白躍遷第二部分期間下降。在白至黑躍遷期間，相對應但方向相反的輔助偏轉線圈電流流過。圖2(c)和2(d)分別示出輔助偏轉電流對偏轉和掃描速度的作用。掃描速度增加時屏幕亮度降低而減少時亮度提高，該結果是圖象亮度分布的快速變化使躍遷顯得較尖銳，如圖2(e)所示，其中實線為BSVM的亮度，虛線示出無BSVM的亮度。對BSVM顯然有非常尖銳的躍遷。BSVM的優(yōu)點在于強調圖象輪廓而不增加束電流。因此光斑尺寸未擴大。
這種簡單系統(tǒng)的缺點在于對高分辨率測試圖象和文本只獲得可辨別出的尖銳度改進。這是由于強調較高頻率的微分器。當增強高分辨率圖象時，尤為需要改進的正?；虻头直媛蕡D象未增強。
低分辨率圖象可通過提高校正信號的幅度來改進。然而，過剩校正由處理高分辨率圖象引起，而造成可見的后生現(xiàn)象。按照本發(fā)明的一個方面，該問題的一個解決方案是只對具有慢速躍遷的圖象使用較大偏轉校正幅度。按照本發(fā)明一個方面的BSVM電路裝有受控于亮度信號頻率內容的可變增益放大器來代替在先有技術BSVM電路中使用的固定增益放大器。此處描述的新的BSVM電路的作用是隨著降低亮度信號高頻成分而增大BSVM電路增益，從而同時改進高分辨率和低分辨率圖形的尖銳度。因此BSVM對視頻信號是自適應的，具體地說，對視頻信號亮度分量的頻率成分自適應。在圖3(a)、3(b)和3(c)中示出新的BSVM電路的操作。
BSVM信號處理路徑中第一微分器由亮度躍遷產生窄脈沖。這些脈沖被放大并加到用于掃描調制的輔助偏轉線圈。控制電路的第二微分器從單極性脈沖產生雙極性脈沖。和單極性脈沖的極性無關，用于加到積分器的負脈沖始終存在。工作范圍的控制電壓由用于控制可變增益級的積分器產生，可變增益級的增益隨控制電壓變得更負而降低。
增益控制電壓與亮度信號二階導數(shù)的負峰值幅度成比例。該增益隨高頻出現(xiàn)而立即減小，例如亮度信號中陡峭的瞬態(tài)和多脈沖串。如果亮度信號的高頻成分例如由于從一種測試模式到低分辨率節(jié)目材料的變化而減小，則來自積分器的信號幅度會下降。增益控制電壓上升直到穩(wěn)定在一新的較高電平。該電路避免過多增益變化以防無躍遷的大圖象區(qū)中的噪聲增強。
圖1是使用先有技術的基本BSVM電路的偏轉電路方框圖。
圖2(a)-2(e)是用于說明圖1所示電路的操作的波形。
圖3(a)-(c)是用于說明頻率相關增益對BSVM的影響的波形。
圖4是按照本發(fā)明裝置的BSVM電路方框圖。
圖5是用于說明圖4所示電路的放大器增益與頻率關系的波形。
圖6是BSVM的輔助偏轉線圈的圖示。
圖7是按照本發(fā)明裝置的BSVM電路的草圖。
圖8是為圖7所示BSVM電路所用、具有可變增益輸出的另一放大器的簡略圖。
在圖3(a)、3(b)和3(c)中以圖形示出了按照本發(fā)明裝置的束掃描速度調制。高和低分辨率視頻的亮度信號分別對應于較高和較低頻率成分，但具有相同的最大幅度，如圖3(a)所示。在圖3(b)示出對圖3(a)信號微分的結果。高分辨率視頻表現(xiàn)亮度信號中高頻信息的比例，如圖3(b)高頻的高成分所指出。低分辨率視頻表現(xiàn)亮度信號中高頻信息的比例，如圖3(b)高頻的低成分所指出。按照本發(fā)明的裝置，BSVM電路的增益隨亮度信號高頻成分減少而增加，如圖3(c)所示，從而產生高和低分辨率圖象的改進的清晰度。
圖4示出按照本發(fā)明裝置的BSVM電路30的框圖。該BSVM電路30利用帶相關控制電路的可變增益放大器級32來代替先有技術BSVM電路所用的固定增益放大器。該控制電路包含第二微分器38和積分器40。
BSVM信號處理路徑中的微分器34由亮度躍遷V1和V2產生窄的脈沖V3。脈沖V3由輸出級36放大并加到掃描速度調制的輔助偏轉線圈20。由電容器C1和電阻器R1構成的第二微分器38由單極性脈沖V3產生雙極性的脈沖V4。與脈沖V3的極性無關，這樣，加到由二極管D1和電容器C2構成的積分器40的負脈沖便總是可利用的。由電壓V+和相應的通過電阻器R2的極小電流將二極管D1偏置為導通。為降低了二極管D1的導通閾值以使積分器40對小信號幅度的信號V4更為敏感。范圍為大約-1.6伏到0伏直流的電壓V5由積分器40產生以控制可變增益放大器級32。放大器級32的增益隨著控制電壓變得更負而減小。
增益控制電壓V5與亮度信號的二階導數(shù)的負峰幅度成比例。該增益實際上隨著高頻例強亮度信號中陡峭瞬態(tài)和多脈沖串的出現(xiàn)而立即減小。如果亮度信號的高頻成分例如由于從測試模式到低分辨率節(jié)目材料的變化而下降，則信號V4的幅度會下降。再參考圖3(a)和3(b)，高分辨率視頻的亮度信號比低分辨率視頻亮度信號具有較快的、較陡的上升和下降邊沿。因此，微分后信號V3的脈沖對高分辨圖象比對低分辨圖象具有較高幅度。因此，由第二微分器38產生的雙極性脈沖V4對高分辨率圖象比低分辨率圖象無論正或負具有較高峰值幅度。這樣，當視頻信號從高分辨圖象變化到低分辨率圖象時信號V4的幅度降低。電容器C2緩慢地(以1伏/秒量級)通過電阻量R2無負峰值地放電，控制電壓V5上升以及增益上升直至信號V4足夠大以重新對電容器C2充電。增益控制電壓穩(wěn)定在一新的較高電平。長控制循環(huán)時間常數(shù)(0.5秒量級)可避免每個場的過量的增益變化以防無躍遷的大的圖象區(qū)域的噪聲增強。
BSVM信號放大具有一上限以防過分校正(32″屏超過±1mm)，引起圖象失真。在BSVM情形下，隨著黑或白圖象細節(jié)的變化而出現(xiàn)圖象失真。
圖5示出可變增益放大器的穩(wěn)態(tài)增益與頻率的函數(shù)。反饋回路的時間常數(shù)與視頻躍遷間隔相比是大的(大于1個場周期)，因此，與視頻躍遷相比，增益變化非常慢。這樣偏轉線圈電流的形狀始終對應于亮度的一階微分而與受控增益無關。這對正常的BSVM操作是必不可少的。
圖7是按照本發(fā)明一個方面的BSVM的電路簡圖，它適合于100Hz場頻率操作。為50Hz彩色電視機底盤所用的所需電路修改在適當處用括號內數(shù)值指出。對理解本發(fā)明的操作并非必須的元件也提供了元件數(shù)值。輸入信號是視頻放大器鏈中適當點上現(xiàn)成的亮度信號，例如在視頻處理器集成電路的輸入端。該信號必須完全沒有任何色度分量。
由晶體管Q1、Q2和Q3實現(xiàn)具有可變增益輸出的放大器32。晶體管Q1是用作輸入緩沖器的射極跟隨器。晶體管Q2用作可變電阻器RD5(漏-源)以結合晶體管Q3控制AC增益。晶體管Q3具有固定增益。由于可變增益放大器可結合為一集成電路，故可代替使用一種可變增益晶體管的布局。另一可選的具有可變增益輸出的放大器的電路布局結合圖8加以說明。
由電阻器R12和R13建立1.2伏直流電壓源。晶體管Q2的源極、晶體管Q3的基極由電阻器R11保持為1.2伏直流電平?？刂齐妷篤5疊加在同一1.2伏直流電壓源上，即控制電壓V5等于由1.2伏直流電平減去電容器C2端電壓。電容器C2端電壓取決于由二極管D1整流的信號V4的負電壓部分?？刂齐妷篤5加到N溝道J-FETQ2的柵極。隨著亮度信號高頻成分增加(例如，高分辨率圖象)，信號V4具有較高負峰值幅度，電容器C2端電壓上升，導致控制電壓V5的下降。這降低了晶體管Q2的導通并衰減降低BSVM的信號V1。相反，當亮度信號高頻成分減少(例如低分辨率圖象)，信號V4具有較小的負峰值幅度，電容器C2端電壓下降，導致控制電壓V5增大。這增加了晶體管Q2的導通以減少對增加BSVM的信號V1的衰減。根據(jù)圖4示出的控制電壓的范圍，電容器C2的電壓從1.2伏到2.8伏變化。圖4實施例中用于增加二極管D1敏感度的V+電壓在圖7實施例中由電阻器R14和R15提供，這兩個電阻器也為晶體管Q1的基極形成直流偏置電平。
微分器由晶體管Q4和Q5、電容器C3和電容器R4實現(xiàn)。晶體管Q6和Q7為驅動輸出級的互補射極跟隨器。該輸出級為由晶體管Q8和Q9構成的丙類推換反饋放大器。電阻器R8兩端產生反饋信號。該反饋對使該級延遲最小化是必不可少的。丙類工作方式由于其小的信號閥值而自動提供噪聲和低電平信號的核化。由偏轉線圈電流表示為輸入電壓V3的函數(shù)的輸出級的增益大約為50毫安/伏。
來自電視文學譯碼器的輸出信號未包括在BSVM電路的輸入信號中。這樣在電視文字操作期間該電路必須被禁止。這可由晶體管Q12構成的開關來實現(xiàn)。
在圖8示出具有可變增益輸出的放大器的另一可選實施例。晶體管Q10為可變增益放大器、晶體管Q10基極的直流偏置由電阻器R16和R17確定。晶體管Q10的交流增益由發(fā)射極負載確定。發(fā)射極負載的范圍由電阻器R19確定，并由電容器C5在很高的頻率處定形。J-FET晶體管Q11由電容器C6，與電阻器R19和電容器C5并聯(lián)地耦合到晶體管Q10的發(fā)射極。晶體管Q11起可變電阻器作用，用于響應由積分器40產生的信號V5改變晶體管Q10的發(fā)射極負極。積分器40響應第二微分器38，該微分器本身響應亮度信號的一階微商(dY/dt)。可變放大的亮度信號V2為未示出的第一微分電路的輸入。
圖6示出輔助偏轉線圈20。它由印刷在聚酯薄膜襯托件上的矩形線圈構成。該襯托件卷繞在主偏轉線圈下的槍組件前方的管頸上，如圖1所示。輔助偏轉線圈對27.5KV的70cm屏幕顯象管具有如下規(guī)格說明導體寬度0.13毫米導體間隔0.13毫米印刷電路材料聚酯薄膜0.009毫米銅層35μ匝數(shù)每側7匝電感5.6μH電阻2.5Ω，以及靈敏度屏幕中央3.3mm/A屏幕水平軸兩端6mm/A具有高電感的偏轉線圈具有高靈敏度(mm/A)并只需要小的驅動電流。由偏轉線圈和寄生電容形成的諧振電路的諧振頻率隨線圈電感的增加而降低。該諧振頻率至少要高于視頻帶寬以確保正確的BSVM操作。將電感值選作這兩個相對立要求之間的折衷。
輔助偏轉線圈信號應在±30毫微秒內與顯象管陰極的視頻信號一致。視頻信號從出發(fā)點到陰極的延遲在100Hz場頻接收機中約為60毫微秒。所提出的BSVM電路的延遲量約為75毫微秒。
例如大于10MHz的高頻噪聲由于微分器可在BSVM信號中增強。由于輔助偏轉線圈由集電極驅動并隨頻率增加而變得更具電阻性。該噪聲會引起較低頻帶的幅射。這可通過并聯(lián)連接偏轉線圈的電容器C4旁路高頻電流來加以避免。由于視頻信號帶寬僅10MHz，所以只要旁路10MHz以上頻率就可維持正確的BSVM，然而，電容器C4和偏轉線圈以及寄生電容形成具有約9MHz諧振頻率的并聯(lián)諧電路。因此，將阻尼電阻R9與偏轉線圈并聯(lián)連接以避免諧振電流。當圖象瞬變后這些電流會產生阻尼振蕩。
偏轉線圈的電源線是主幅射源。為了減小幅射該電源線應短一些。這意味著至少應該把電路輸出級置于顯象管頸或和視頻放大器一起的管座印刷電路板(FCB)上的某處。由于被主偏轉線圈相當好地屏蔽，輔助偏轉線圈自身的幅射并不嚴重。
低電平信號處理電路的耗散功率可達0.5W左右，即例如在1.2伏時50mA。
輸出級除了250mW的偏置網絡無靜態(tài)功率損耗。這是由于推挽操作無須靜止電流。因此功率損耗隨圖象內容而有很大變化。對普通電視節(jié)目材料總耗量達0.5W左右，對整屏多脈沖或噪聲的最壞情形提高到1W左右。電阻器R10將輸出級最大可能功耗限制為2W左右以保護晶體管Q8和Q9。
BSVM電路的視頻信號相關增益不但提高了測試模式的分辨率，而且提高了有少量高頻信號分量的圖象的分辨率。核化操作防止噪聲和阻尼振蕩破壞所顯示圖象。該所述電路可容易地結合到現(xiàn)有接收機設計而無須任何電路變化并無需校準。
權利要求
1.一種偏轉系統(tǒng)，其特征在于用于響應調制所述電子束的束掃描速度的信號(V3)使電子束偏轉的裝置(20)，用于響應產生所述束掃描速度調制信號(V3)的視頻信號的分量(V1)的增益調整裝置(32、34)，響應所述束掃描速度調制信號(V3)信號以產生所述增益調整裝置(32)的增益控制信號(V5)的裝置(38、40)。
2.如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于所述增益隨所述視頻信號分量(V1)的頻率成分反向而變。
3.如權利要求1所述系統(tǒng)，其特征在于所述束掃描速度調制信號(V3)指示所述視頻信號分量(V1)的一階微分而所述增益控制信號(V5)指示所述視頻信號分量(V1)的二階微分(V4)。
4.如權利要求1所述系統(tǒng)，其所述增益調整裝置(32、34)的特征在于包含增益可調整放大器(32)和微分器(34)而所述增益控制信號發(fā)生裝置(38、40)包含一微分器(38)和積分器(40)。“
5.一種偏轉系統(tǒng)，其特征在于包含用于產生指示視頻信號中分量(V1)的微分的偏轉信號(V3)的裝置(34)，用于響應所述偏轉信號(V3)的微分(V4)，以幅度調制所述偏轉信號的裝置(32)，以及用于響應所述幅度調制偏轉信號(V3)偏轉電子束的裝置(20)。
6.如權利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于還包含用于響應產生驅動所述偏轉裝置(20)的偏轉電流的所述幅度調制偏轉信號(V3)的裝置(36)。
7.如權利要求5所述系統(tǒng)，其特征在于所述幅度隨所述視頻信號分量(V1)的頻率成分反向變化。
8.一種偏轉系統(tǒng)，其特征在于還包含用于視頻信號的亮度分量(V1)的增益調整裝置(32)，用于對所述增益調整亮度分量(V1)微分的裝置(34)，用于響應所述增益調整、微分的亮度分量(V3)調制電子束的束掃描速度的裝置(20)，以及裝置(38、40)響應所述增益調整的微分的亮度分量(V3)以產生控制所述增益調整裝置(32)的所述亮度分量(V1)的頻率成分的信號(V5)。
9.如權利要求8所述系統(tǒng)，其中所述信號發(fā)生裝置(38、40)的特征在于包含用于進一步微分(38)和積分(40)所述微分的亮度分量(V3)的裝置。
10.如權利要求8所述系統(tǒng)，其特征在于所述調制裝置包含輔助水平偏轉線圈(20)。
11.如權利要求8所述系統(tǒng)，其特征在于所述亮度分量(V1)的所述增益調整隨所述頻率成分反向而變。
12.如權利要求8所述系統(tǒng)，其特征在于所述增益調整裝置包含可變增益放大器(32)。
13.如權利要求8所述系統(tǒng)，其特征在于所述微分裝置(34、38)兩次微分所述亮度信號。
14.一種偏轉系統(tǒng)，其特征在于用于可變地放大視頻信號的亮度分量(V1)的增益調整裝置(32)，用于微分所述可變放大的亮度分量(V2)的第一微分裝置(34)，用于響應所述微分的亮度分量(V3)調制電子束的束掃描速度的裝置(20)，用于微分所述微分的亮度分量(V3)的第二微分裝置(38)，以及用于積分所述二階微分的亮度信號分量(V4)的裝置(40)，所述增益調整裝置(32)的增益響應所述積分的、二階微分的亮度分量(V5)而變化。
15.如權利要求14所述系統(tǒng)，其特征在于所述調制裝置包含輔助水平偏轉線圈(20)。
16.如權利要求14所述系統(tǒng)，其特征在于所述亮度分量(V1)的所述可變放大倍數(shù)隨所述頻率成分反向而變。
17.一種偏轉系統(tǒng)，其特征在于包含用于產生偏轉信號響應視頻信號分量(V1)的一階微分(V3)調制電子束的束掃描速度的裝置(20)，用于產生指示所述視頻信號所述分量(V1)變化速率的校正信號(V5)的反饋電路(38、40)，以及用于響應所述校正信號(V5)可變放大所述分量(V1)的增益調整裝置(32)，所述反饋電路(38、40)具有相對于所述分量(V1)的電平躍遷的足夠大的時間常數(shù)使所述偏轉信號(V3)對應于獨立于所述可變增益的所述分量的所述一階微分。
18.如權利要求17所述系統(tǒng)，其特征在于所述校正信號(V5)指示所述視頻信號所述分量(V1)的二階微分(V4)。
19.如權利要求17所述系統(tǒng)，其特征在于所述時間常數(shù)大于一個場周期。
全文摘要
偏轉系統(tǒng)包含視頻信號的亮度分量的可變增益放大器。輸出放大器響應第一微分器微分放大的亮度分量(V3)激勵輔助水平偏轉線圈(20)以調制電子束掃描速度。積分器(40)積分經第二微分器微分的亮度分量(V4)，輸出增益控制信號?？勺冊鲆娣糯笃鞯脑鲆骐S增益控制信號而變。該增益與亮度分量的頻率成分相反地變化。第二微分器和積分器構成反饋回路。反饋環(huán)路具有相對于亮度分量電平躍遷足夠大的時間常數(shù)使偏轉信號對應于獨立于可變增益的亮度分量的一階微分。
文檔編號H04N3/32GK1059251SQ9110591
公開日1992年3月4日 申請日期1991年8月19日 優(yōu)先權日1990年8月20日
發(fā)明者L·德賴波德 申請人:Rca許可公司