專利名稱：具有擴展柵極關(guān)斷時間常數(shù)的顯象管光點燒毀保護電路的電視裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯象管光點燒毀的保護電路，具體是這樣一種保護電路，在正常工作狀態(tài)，在柵極上加上正的偏壓，在失去掃描條件的情況下，在柵極上加上負的偏壓以便消隱顯象管的電子束，從而防止成點狀地?zé)龤э@象管的熒光物質(zhì)。
直視的和投影顯示系統(tǒng)通常采用顯象管作為顯示器件。在通常顯象管的工作中，電子束由掃描電路偏轉(zhuǎn)以便在顯象管的面板上產(chǎn)生一個相當大面積的光柵，電子束的視頻調(diào)制通過激活淀積在該面板上的熒光物質(zhì)來產(chǎn)生可視的圖象。在正常工作情況下，電子束的能量分布在顯象管面板上的整個區(qū)面上。如果掃描失去出現(xiàn)，電子束的能量將集中在一個相當小的面積上，因此能量的高度的集中能使熒光物質(zhì)造成永久的損傷。這種情形通常稱之為顯象管的“光點燒毀”。在接收機或監(jiān)視器最初接通電源時的所謂“熱啟動”狀態(tài)時，掃描失去可能出現(xiàn)。在關(guān)斷時也有可能發(fā)生，在顯象管正常工作狀態(tài)下而元件損壞時，還有可能發(fā)生。
眾所周知，一般掃描損壞的保護是依靠檢測或“預(yù)告”掃描損壞的出現(xiàn)，而且根據(jù)檢測和預(yù)告的狀態(tài)，施加一個負的柵偏壓，其值足夠大以至足以給顯象管消隱或切斷電子束。提供切斷電子束和控制柵極偏壓的電路有時被稱作所謂的“柵極切斷”電路。這種電路通常使用一個電容器，在顯象管正常工作期間，該電容器被充以相當高的電壓。在掃描失去情形下，電容器的正極板被箝位在地電位，用以產(chǎn)生一個高的負壓以加到顯象管柵極消隱電子束。
通過柵極切斷技術(shù)進行的光電燒毀保護的示例公開在美國專利4，340，910中，題為《CRT光點抑制電路》，發(fā)表于1982年7月20日，由Valdes所描述的。在這個電路中，一個掃描指示信號通過一個并聯(lián)電阻和電容加到一個PN型二極管的陽極以便控制顯象管的柵極。這個二極管的陰極接地。在工作時，掃描指示信號使電容充電，而且信號流的一部分通過并聯(lián)的電阻以便產(chǎn)生一個大約為0.6V的PN型二極管的正柵偏壓。在掃描失去時，掃描指示電壓的減小通過充電的電容耦合到該二極管，由此反向偏置了二極管，并且驅(qū)使顯象管柵極變負以便實現(xiàn)柵極切斷，從而防止了顯象管的光點燒毀。
另一個“柵極切斷”的示例電路是由Haferl描述于題為《電視接收機電子束抑制電路》的美國專利4，448，181中，它公開于1984年12月11日。在這個例子中一個“柵極切斷”電路是當在接收機正常和備用工作模式間切換時，在一個遙控接收機中被啟動的，由此在接收機掃描電路分斷之前就消隱該顯象管。在Haferl裝置的特殊的實施例中，柵極偏置控制電路包括一個電容器，該電容器具有連接到充電電源的第一極板，和連接到顯象管柵極的第二極板并通過PN二極管接地。在正常工作狀態(tài)下，該電容器被充電電源充電，而且和該電容并聯(lián)的電阻給二極管加上正的偏壓，由此給顯象管建立一個大約為0.6V的正的柵極偏壓，柵極的阻斷是由箝位晶體管提供的，它將電容器的第一極板箝位到地電位以響應(yīng)由遙控單元產(chǎn)生的關(guān)斷(也就是備用工作模式)命令。因此，二極管被反向偏置，顯象管柵極被驅(qū)動為負電位。
在前述的柵極偏壓控制電路的例子中，柵極被偏置在相對充足的正電位，該電壓是在正常工作狀態(tài)時，由PN二極管正向偏置提供的。對于顯象管的這種通常的偏置狀態(tài)，顯象管的陰極是由能夠使陰極驅(qū)動為接近地電位的放大器驅(qū)動的。不是所有的放大器都有這種能力。例如，某種級連的陰極驅(qū)動放大器可產(chǎn)生一個固有的。具有最小輸出電壓的極限。為了在顯象管正常工作狀態(tài)中獲得最大亮度，必須提供若干伏(例如25V)的柵極偏壓，滿足這個需要的柵極偏置控制電路已經(jīng)研制出來。
在正常工作狀態(tài)時，提供預(yù)定的正柵壓的柵極偏置控制電路的第一個示例，在已經(jīng)批準的由Gurley和Wignol于1990年4月30日提交的，題目為《具有顯象管光點燒毀保護電路的視頻顯示裝置》的美國專利No.515512中已經(jīng)作為描述。Gurley和Wignol的電路和前面討論過的那些相類似，但是它有一個電壓驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)耦合在一個高電壓源和地之間并且具有一個與顯象管柵極相連的輸出端。在正常工作狀態(tài)，該網(wǎng)絡(luò)元件被選擇使得柵極偏置電壓在大約25伏。這個網(wǎng)絡(luò)還包括一個齊納二極管，它的擊穿電壓是27V左右，它箝位柵極電壓為這樣的值，以致在掃描丟失間隔的末端防止加在電容器上的充電電流產(chǎn)生過高的正柵偏壓。優(yōu)點是，在正常工作狀態(tài)時齊納二極管被偏置成截止狀態(tài)，由此防止了產(chǎn)生射頻干擾，否則當電流通過齊納二極管時，將會產(chǎn)生射頻干擾。
由Norman等人于1990.4.30提交并獲批準題目為《投影電視偏轉(zhuǎn)丟失保護電路》，No.516.385的美國專利中已經(jīng)描述另一個柵極偏置控制電路實例，其特征在于正柵極偏置電壓的分壓器控制和齊納二極管的限位。在投影電視接收機的實施例中，他們披露了這種掃描丟失指示信號，它是由一個檢測器根據(jù)水平掃描脈沖控制高壓PNP開關(guān)晶體管的。在正常工作時，當這個脈沖出現(xiàn)時，晶體管被接通，因此提供充電電流給“柵極切斷”電容器，提供工作電壓給分壓器網(wǎng)絡(luò)，以將柵極偏置為大約25V的正電壓。當水平掃描脈沖不存在時，開關(guān)晶體管被關(guān)斷，而且一個“泄放”電阻器將電容器的正極板接地，因此，負向驅(qū)動?xùn)艠O。在這個特定的例子中，示出了柵極偏置控制電路的一個分壓器的電阻和電容器的并聯(lián)聯(lián)接。這個聯(lián)接為由該電路產(chǎn)生的負的輸出脈沖確定RC時間常數(shù)。對給定的特定的電路值(例如2.7MΩ和4.7μf)，時間常數(shù)大約是12.7秒。
前述的柵極偏置控制電路的示例都提供了優(yōu)異的性能。本發(fā)明部分地屬于識別在上述的所有四個例子，對所有四個例子都通用的，所需對單一的參量的改進。這個根據(jù)本發(fā)明的參量是柵極關(guān)斷時間常數(shù)。
柵極并斷時間常數(shù)，如在此使用的，意味著負柵消隱電壓的維持時間的長度，這個維持時間是響應(yīng)于加到柵極偏置控制電路上的消隱控制信號的。
在前述各實例中，柵極關(guān)斷時間常數(shù)是由在此區(qū)分于無意作為寄生泄漏通路的所謂“真實”電路元件所決定的。區(qū)分真實元件和寄生元件是容易的，真實元件是要花錢的，而如圖所示，無意的電路元件(泄漏通路和寄生電容)是你所不需要付錢的。通常說，它們在電路圖中沒有表示出，當然它們也不出現(xiàn)在元件表中。
根據(jù)以上所述現(xiàn)有技術(shù)的例子都使用一個電容器和至少一個電阻，該電阻為該電容提供放電回路。在第一第二實例中，電阻和電容是并聯(lián)的。在第三和第四實例中，電容器提供了一個放電通路，該通路穿過分壓網(wǎng)絡(luò)的至少一個電阻。在討論的最后一個例子中，柵極消隱時間常數(shù)具有曾公開的元件值而且是12.7秒。對于其它例子，該時間常數(shù)都是由“真實”元件值決定的(如前面定義)，而且由實際電路值限定為幾十秒。
依照本發(fā)明，這里沒有包括“真實”電路元件，即沒有對“柵極切斷”電容器放電的元件。任何所出現(xiàn)的放電都將是由泄漏回路所致。因此，使用實際電路元件值和典型的元件泄漏值，柵極關(guān)斷時間常數(shù)可從數(shù)秒延長至數(shù)分鐘。依照前述，本發(fā)明在于滿足具有一延長了的柵極關(guān)斷時間常數(shù)的柵極偏置控制電路的需要。
由于元件值的實際限制，在現(xiàn)有技術(shù)電路中不能獲得延長了的柵極偏置關(guān)斷時間常數(shù)。如果，假定電容器的尺寸(例如4.7μf)顯著地增加，將相對增加所需的費用。還有，在電視機中使用的元件物理尺寸有實際的限制。而且非常大的電容器需要特別的安裝支架(夾子)。
本發(fā)明通過取消會提供“柵極”切斷電容器的一個放電回路的“真實”電路元件而解決了延長柵極偏置關(guān)斷時間常數(shù)的問題，沒有放電路徑，依靠泄漏電流回路的時間常數(shù)將受到限制，如前所述，通過使用與現(xiàn)有技術(shù)電路中相同值的電容器，則時間常數(shù)被大大地延長到數(shù)分鐘。
取消在現(xiàn)有技術(shù)電路中的放電回路而又不有損于柵極偏置控制電路的其它功能的問題是實施本發(fā)明的困難的所在。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過在柵極偏置控制電路的一些工作狀態(tài)期間，使一個晶體管工作在“正?！蹦Ｊ?，而在柵極偏置控制電路的其他工作狀態(tài)期間，使這個晶體管工作在“反向”的模式而達到其目的。
在這里使用的晶體管工作的“正常”模式包含正向偏置晶體管的基極-發(fā)射極結(jié)和反向偏置集電極-基極結(jié)。晶體管工作的“反向”模式是指正向偏置集電極-基極結(jié)和反向偏置基極-發(fā)射極結(jié)。在“正?！蹦Ｊ?，晶體管表現(xiàn)出β的特定值，Hfe或正向電流增益。在“反向”模式，電流增益將很低。這種效益可能是由于集電極/基極和基極/發(fā)射極結(jié)的面積的差異或者其他的物理特征，如結(jié)寬的差異。然而，在本發(fā)明中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在“反向”模式中晶體管的電流增益足以滿足柵極偏置控制電路的具體電路需要，而且按在這里所述的特殊電路中的這種裝置，有可能完全消除將在以下詳細討論的，會給“柵極”切斷電容器放電的“真實”放電回路。
根據(jù)本發(fā)明，用于顯象管的柵極偏置控制電路包括一個連接到可切換供電電壓的電源的一個輸入端并在當供電電壓存在時，經(jīng)一個脈沖形成電容耦合到輸出端子上，用以在所述的輸出端上為顯象管產(chǎn)生一個給定的正柵極偏置電壓，且在當端接所述供電電壓用于對所述顯象管消隱時，在所述輸出端上產(chǎn)生負的柵極關(guān)斷偏置脈沖;一個連接在輸入端和地電位源之間的分壓器，而且還有一個輸出節(jié)點，當供電電壓存在時，用以提供給定的正柵極偏置電壓，當端接供電電壓時，產(chǎn)生地電平輸出電壓;具有導(dǎo)通路經(jīng)且耦合在分壓器的輸出端和柵極偏置控制電路輸出端之間的晶體管，該晶體管的一個控制電極接到地電位源上，柵極偏置控制電路對于脈沖形成電容器沒有放電回路。
前述的和本發(fā)明另外的特征將隨說明書附圖表述出來，其中相同的元件指定以相同的參考符號表示

圖1是一個方框圖，部分地以圖解的形式表示了實施本發(fā)明的柵極偏置控制電路;
圖2是圖1的接收機的改進示圖，其中的柵極偏置控制電路改進為可工作在低的正柵偏置電壓;
圖3和圖4表示適用于圖1和圖2中的接收機的串聯(lián)和并聯(lián)高壓開關(guān)。
圖5表示了圖2的接收機的改進。
圖1的電視接收機10包括一個用以接收RF調(diào)制或基帶視頻輸入信號的具有一個輸入端14的常規(guī)設(shè)計的視頻處理單元12，它還有一個輸出端用以提供由顯象管16顯示的紅(R)、蘭(B)和綠(G)輸出信號。紅(R)信號加到顯象管16的陰極K。
為了簡化附圖和本發(fā)明隨后的解釋，顯象管16以一個單一的陰極K形式示出。實際上，直視的彩色電視系統(tǒng)有可將R、G、B信號加在其上的三個陰極。在投影電視系統(tǒng)中，R、G、B信號分別加到三個投影顯象管的各自的陰極上。在單色系統(tǒng)中，只有一個代表亮度信號電平的單一陰極驅(qū)動信號Y。本發(fā)明應(yīng)用于直視式或投影式的單色和彩色的電視系統(tǒng)中。在任何一個這類應(yīng)用中只需要一個柵極偏置控制電路。例如，在直視的顯象管上，三個柵極可能在內(nèi)部連接在一起，所以只有一個柵極偏置控制電路在被使用。在投影系統(tǒng)中，有三個分開的顯象管。對于這種情形，都有使用一個共用的柵極偏置控制電路或者三個分立的電路的選擇。對于這種應(yīng)用最好是使用分立的電路作為較好的工作實踐(例如，整個可靠性的充分的改進)。為簡化附圖，只有一種這樣的電路表示出來。
顯象管16(或如在彩色投影系統(tǒng)中的多個顯象管)的偏轉(zhuǎn)信號是由偏轉(zhuǎn)處理單元18提供的，該單元18被耦合到視頻處理單元12上以接收來自該視頻處理單元12的同步信號。該處理單元18是按常規(guī)設(shè)計的，它為顯象管(或若干顯象管)16產(chǎn)生垂直和水平掃描信號。
對于光點燒毀保護，接收機10包括一個開關(guān)控制單元20，它與偏轉(zhuǎn)處理單元18相連，而且它提供一個接通/關(guān)斷控制信號S1。這個開關(guān)控制單元20是按常規(guī)設(shè)計的，例如，是按先前討論過的光點燒毀保護電路的任何一種而設(shè)計的。它可包含一個用于檢測缺少掃描信號或電路元件失效的電路。換言之，如前面敘述過的，它能夠預(yù)示，以便在實際掃描失去以前就消隱顯象管顯示，如在前面敘及過的，在從接收機的正常工作模式轉(zhuǎn)換為備用工作狀態(tài)之前的熱啟動的情況下提供柵極消隱。本發(fā)明的重點在于開關(guān)控制單元20提供適當?shù)慕油?關(guān)斷控制信號S1，在當需要光點燒毀保護電路時用來控制顯象管16的柵極消隱。
開關(guān)控制單元20的接通/關(guān)斷控制信號S1被加到高壓開關(guān)30的控制輸入端32，高壓開關(guān)30有一個供電輸入端34用于接收由高壓電源40提供的一個高壓電源(例如+225V)。開關(guān)30有一個給柵極偏置控制電路50的輸入端51提供一個開關(guān)電源電壓的輸出端36。在接收機(或監(jiān)視器)10的正常工作期間，開關(guān)電源電壓(S2)被接通，而且當柵極偏置關(guān)斷或顯象管柵極G需要消隱期間，開關(guān)電源電壓被關(guān)斷。
圖3和圖4表示了高壓開關(guān)30的適當?shù)氖纠?。在圖3中開關(guān)是串聯(lián)型的，它包含一個PNP型晶體管31，該晶體管的基極連接到控制端32，其發(fā)射極連接到端子34用以接收高壓輸入，基集電極通過一個電阻38與開關(guān)輸出端36相連接。當開關(guān)處于關(guān)斷，端子32和高壓電源40分斷。當開關(guān)30導(dǎo)通時，它通過電阻38將高壓電源40耦合到輸出端36，所以呈現(xiàn)等于電阻38阻值的輸出阻抗。因此該電阻可選擇成可限制柵極偏置發(fā)生器50最大輸出電壓，因此，如后面要討論的，限制了在柵極切斷電容上的最大充電量。圖4中，開關(guān)30′是并聯(lián)型的，它包含一個NPN型晶體管33，其基極連接到控制端32，其發(fā)射極連接至地，其集電極連接到輸出端36，而且借助電阻38還與高壓電源40的輸入端34相連。當導(dǎo)通時，晶體管33將輸出箝位到地電位，否則輸出36通過電阻38連接到輸入34上。
圖1中的接收機的其余元件包括在實現(xiàn)本發(fā)明的柵極偏置控制電路50的第一示例中。本電路的基本功能是在接收機正常工作狀態(tài)期間，在顯象管16的柵極G上加上正的偏置電壓，在實際的或預(yù)示掃描失去的狀態(tài)下，在柵極G上加上負的偏置電壓。柵極偏置控制電路50的更具體的目的是提供一個負的柵極關(guān)斷偏置電壓給顯象管16用以延長時間周期(例如，如前面討論過的柵極偏置控制電路的示例中和數(shù)秒相比數(shù)分鐘的時間)。
根據(jù)本發(fā)明，圖1中的柵極偏置控制電路50包括一個連接到開關(guān)電源30的輸入端51，它還通過脈沖形成電容53接到輸出端52用以在當電源電壓(例如+225V)存在時，在輸出端給顯象管16產(chǎn)生一個給定的正柵極偏置電壓(例如+25V)。并且在端接電源電壓用于對顯象管16消隱時，在輸出端52上產(chǎn)生負柵極關(guān)斷偏置脈沖(例如175V)，由此提供光點燒毀保護。為此，控制電路50包括一個分壓器，該分壓器包括電阻器54和55，這兩個電阻耦合在輸入端51和地參考電位的源56之間，其輸出端57用以當供電電壓存在時提供給定的正柵極偏置電壓，而且在端接電源電壓時在該輸出端57上提供地電平電壓。該控制電路50還包括一個PNP晶體管60，它具有連接于分壓器(54，55)的輸出端57和柵極偏置控制電路50的輸出端52之間的導(dǎo)通通路。在本發(fā)明的這個實施例中，晶體管60有一個控制極(基極)通過基極限流電阻62接到地電位源56上。
在本發(fā)明的這個例子中，柵極偏置控制電路50還包括一個齊納二極管64，它連接在分壓器(54，55)的輸出節(jié)點57和地電位源56之間。這個齊納二極管64有一個擊穿電壓(例如+27V)，當電源存在時，該擊穿電壓大于由分壓器(54，55)產(chǎn)生的給定的正電壓(例如+25V)。電路50還包括一個PN二極管66，它和PNP晶體管60的導(dǎo)通回路相并聯(lián)。
在本發(fā)明的具體示例中，需要以約為25V的較高的正電壓偏置顯象管16的柵極G。為了這個目的，選擇電阻38，54和55以在分壓器輸出端57上提供25V電壓。齊納二極管64在電容器53的充電期間限制稍微高些的(例如+27V)初始浪涌電壓。優(yōu)點是，在開啟時防止柵極過驅(qū)動。此外，由于齊納二級管在正常接收機工作狀態(tài)下是非導(dǎo)通的，所以可能造成的射頻干擾可由齊納二極管得以避免。
以下討論電路的工作，假定接收機最初關(guān)斷足夠長的時間，以便泄漏電流完全將柵極切斷電容53放電。在接收機10接通后，加到端子34的高電壓將逐漸建立起它的正常的工作電位(在這個例子中假定225V)。與此同時，偏轉(zhuǎn)處理器18將開始給顯象管提供掃描信號。最初，掃描信號的消失由開關(guān)控制單元20檢測到，開關(guān)控制單元將使開關(guān)電源30維持關(guān)斷。然而，當掃描信號達到正常值時，開關(guān)30將高壓(+225V)加給柵極偏置控制電路50的輸入端51。
在前面所述的接收機的“冷啟動”期間，在輸出端52的最初柵極電壓將是零電壓。這是由于假定接收機關(guān)斷足夠長的時間，以在接收機開啟前使電容器53由泄漏電流完全放電。由于電容器53上沒有電荷，在輸出端52上的電壓將等于電容器53的正極板上的電壓，并且由于該極板在開關(guān)30關(guān)斷時由電阻54和55接地，輸出端52也將是在地電位。
接續(xù)“冷啟動”工作狀態(tài)段落的討論，如上所述，當開關(guān)30根據(jù)適合的掃描信號的存在被開啟后，電阻串38，54和55將形成分壓器，在電容器53充電期間，該分壓器有一個“瞬態(tài)”工作模式，并在當電容器53完全放電后，具有一個“穩(wěn)態(tài)”工作模式。在“瞬態(tài)”工作模式下，充電電流通過電阻器38從輸入端51到電容器53的正極板，電阻38限定了最初的充電電流。充電電流的其余途徑包括晶體管60和齊納二極管64。尤其是在輸入端51上的正電壓通過電容器53接到晶體管60的集電極。由于晶體管60的基極通過電阻62接到地，晶體管60集電極-基極結(jié)是正向偏置，而且晶體管工作在工作的所謂“反向模式”，通過齊納二極管64將電容器53的充電電流傳導(dǎo)到地，齊納二極管64的擊穿電壓大約是27V(即稍微高于所需的25V的穩(wěn)定狀態(tài)的柵極電壓)。二極管66也有助于充電電流的導(dǎo)通，而且在本發(fā)明的這個示例中有這個二極管66，這是由于晶體管60的電流增益在“反向”模式中(即集電結(jié)如在正常工作模式中一樣是正向偏置而不是反向偏置)與在正常模式中的電流增益相比是較低的。
前述的充電模式持續(xù)進行，直到電容器53足夠地被充電，這樣，齊納二極管64兩端的壓降在27V以下。在這時，電容器53的充電繼續(xù)進行直至電容器53的負極板電位約等于25V為止。這代表了柵極偏置電路50的如上所述的“穩(wěn)定狀態(tài)”。在這種狀態(tài)，柵極電壓由加到輸入端51和分壓電阻器54和55(加上開關(guān)30的電阻)的電壓幅度所決定。晶體管60工作在一種飽和模式，所以在輸出端52上只能在分壓器電壓(即節(jié)點57的電壓)的十分之一范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。
繼續(xù)考慮如前所述“穩(wěn)態(tài)”模式，晶體管60以兩種模式其一工作，這取決于從顯象管16的柵極泄漏電流的流動方向。更詳細地講，顯象管16的柵極G應(yīng)當起到一個源或起到對典型的投影管“吸收”泄漏電流以達約5mA極限的作用。泄漏電流的方向(即如I1或I2所示)取決于包括顯象管的動態(tài)信號狀態(tài)的一系列因素和其他因素。重要的是將柵極偏置電壓保持在恒定電平(25V，穩(wěn)態(tài))，即，在正常工作條件下，電容53不能被充電或被顯象管柵極泄漏電流所放電。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，晶體管60作為“雙向開關(guān)”工作，也可以說，提供正常的和反向的兩種工作模式。
防止形成漏電流的公知技術(shù)是將高壓齊納二極管和電容器53相并聯(lián)。然而這種方法因成本、可靠性和射頻干擾的不足而受損害。在本發(fā)明中，如果電流是流進顯象管柵極G(即如圖所示電流I2)，晶體管60工作在正常的PNP方式且電流從發(fā)射極流到集電極。如果電流流出CRT柵極(即如圖所示電流I1)，PNP晶體管工作在反向(反向模式)，且其基極-集電極結(jié)變成正向偏置，而且發(fā)射極-基極變成反向偏置。發(fā)射極和集電極，在某種意義上說，交換它們通常的功能，并且晶體管反向?qū)娏鳌＜姌O電壓約增加0.1V足以正向偏置集電極基極結(jié)。顯象管柵極電壓的升高因此被限制在大約0.1V。
在掃描失去情況下，開關(guān)控制單元20將關(guān)斷信號加到高壓開關(guān)30，因此斷掉了高壓源(電源40)。若沒有電流加到分壓器電阻上，節(jié)點57上的電壓經(jīng)電阻55被箝位到地電位。這將置電容器53的正極板到地，并且驅(qū)動輸出端52(和柵極G)到一個負電壓，從而消隱顯象管16。如此產(chǎn)生的負柵極偏置的幅度等于上述穩(wěn)態(tài)工作期間在電容器53上積蓄的充電電荷。在這種情況下，晶體管60的集電極基極結(jié)反向偏置，基極發(fā)射極結(jié)不再正向偏置。因此，由于兩個結(jié)不是正向偏置，晶體管60被偏置成關(guān)斷狀態(tài)且不導(dǎo)通電流。在這種狀態(tài)下，除了由顯象管提供泄漏電流外，沒有提供給電容器53的放電回路，實際上，所使用的電容器值是4.7μf(如前面已討論的是典型值)，而且電阻55和38的示范元件值約為15KΩ，電阻54和62約為100KΩ，可以發(fā)現(xiàn)，由于泄漏，電容放電率小于1伏/秒，因此延續(xù)了時間周期，柵極關(guān)斷脈沖能維持到幾分鐘。
圖2示出了圖1的接收機10的理想的改進，其圖1中柵極偏置控制電路50改進為適應(yīng)于顯象管在正常工作期間所需的較低的柵極偏置值(即接近地電平)。這種改進包括去除二極管66和64，并且將PNP顯象管60的基極直接接到地參考電位的源56上。還有，分壓電阻器在正常工作(即大約是0.6V)期間在節(jié)點57上提供一個輸出電壓，足以正向偏置晶體管60的基極-發(fā)射極結(jié)。
改進的柵極偏置控制電路的工作和先前參照圖1的描述極為相同。然而，一個區(qū)別在于電容器53的全部最初的充電電流都流經(jīng)晶體管60的集電極-基極結(jié)。結(jié)果，在充電期間輸出端52的電壓從不升高超過約0.6V，因此可以消除了對齊納二極管64的需要。晶體管60如前面描述的在正?；蚍聪蚰Ｊ较鹿ぷ鳎靡愿鶕?jù)相對于輸出端52的電流(I1或I2)方向調(diào)整輸出電壓。
圖5示出了圖4接收機的理想的改進，它的柵極偏置控制電路50被改進為包括另一個PN二極管70，該二極管70連接在輸出端52和地之間。這個二極管提供另一個到地的通路，以提供顯象管放電保護，而且減小顯象管放電時晶體管60上的電壓強度。
在本發(fā)明前述的例子中已經(jīng)表明分壓器是如何產(chǎn)生正常的柵極偏置電壓的，以及在“正?！被颉胺聪颉钡膬煞N工作模式其一下，晶體管60是如何調(diào)整這個電壓的。具體地說，它已表明柵極偏置控制電路對柵極切斷電容器53不提供放電通路。結(jié)果，電容器53的負電壓脈沖呈現(xiàn)很長的時間常數(shù)，該常數(shù)由電容值和最終對該電容器放電的泄漏電流值所決定。高壓開關(guān)30的源阻抗(即電阻器38)在一定程度上影響電容器53上的最大充電量和最大分壓輸出電壓。兩個實施例的示范值表示如下。在圖1示例中，電阻器38和55每個可以是15KΩ，電阻器54和62每個是100KΩ。在圖2的示例中，電阻器38可以是120KΩ，電阻器54可以是1.1MΩ，電阻器55可以是4.7KΩ，電阻器38在串聯(lián)開關(guān)示例中并非必不可少，但其優(yōu)點在于通過在電路中的這一點增加阻值，能限制在電容器54上的最大充電量以在到理想值。例如，顯象管是以一個給定的最大柵極-陰極電壓(即400V)工作的，電阻器38被選定以限制電容器53的電壓，因此最大值柵極-陰極電壓是在顯象管的比率規(guī)格內(nèi)，在最壞的情形下，陰極被驅(qū)動到高壓電源的最大值正值電壓，而柵極被驅(qū)動為負電壓。上面給定的示范值被選定為當電源電壓是225V時提供大約175V的負的柵極偏壓。因此，有400V柵極-陰極電壓比的顯象管能安全地接收陰極驅(qū)動(正的)225V和柵極驅(qū)動(負的)175V而沒有超出顯象管柵極-陰極電壓比。具有不同比率規(guī)格的顯象管，其它電阻值可較易確定。
在此描述過的示例中，開關(guān)電壓電源被加到分壓器并通過一個電容耦合到輸出端。分壓器的一個輸出抽頭通過基極接地晶體管的導(dǎo)通通路接到輸出端。在工作中，晶體管(1)工作在“反向”模式用于在最初時給電容充電，(2)工作在正常或反相模式時，為相對于該輸出端任一方向流動的柵極電流而在所述輸出端調(diào)整柵極偏置電壓，(3)當關(guān)掉開關(guān)電源電壓時，工作在分斷模式，借此，電容器加一個負的柵極關(guān)斷偏置給輸出端，而以分斷模式工作的晶體管防止了電容器的放電，因此，在所述輸出端，提供具有延長的關(guān)斷時間常數(shù)的柵極關(guān)斷偏置，該延長的關(guān)斷時間常數(shù)是由于電容器缺少除泄漏之外的其它放電通路。
權(quán)利要求
1.用于顯象管的柵極偏置控制電路包括耦合到開關(guān)電源的源(30)的一個輸入端(51)，該輸入端(51)通過一個脈沖形成電容器(53)接到輸出端(52)上用以當所說的電源電壓存在時，在所說的輸出端上為所述顯象管(16)產(chǎn)生一個給定的正柵極偏置電壓，且當端接所述電源用于消隱所述顯象管時，所述輸出端上產(chǎn)生一個負的柵極關(guān)斷偏置脈沖；一個分壓器(54，55)耦合在所述輸入端(51)和地電位源之間，其輸出端(57)在所述電源電壓存在時，提供一個給定的正的柵極偏置電壓，當端接所述電源時，提供一個地電平電壓；其導(dǎo)通路徑耦合在所述分壓器的所述輸出端(57)和所述柵極偏置控制電路(50)的所述輸出端(52)之間的的晶體管(60)，所述的晶體管其控制極(B)耦合在地電位源上，其特征在于所述柵極偏置控制電路(50)對所述脈沖形成電容(53)除去泄漏路徑外沒有其它放電路徑。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于顯象管的柵極偏置控制電路，其特征在于所說的給定的柵極偏置電壓包括一個相對于所述地電位為幾伏的正電壓，所說的柵極偏置控制電路還包括一個齊納二極管(64)，連接于分壓器(54，55)的所述輸出節(jié)點(57)和所述地電位源之間;和一個電阻器(62)，用于將所述晶體管(60)的控制電極(B)聯(lián)接到所述地電位源。
3.按照權(quán)利要求2所述的柵極偏置控制電路，其特征在于齊納二極管(64)的擊穿電壓大于在所述電源電壓存在時，由所述分壓器(54，55)產(chǎn)生的所述給定的正柵極偏置電壓。
4.按照權(quán)利要求3所述的柵極偏置控制電路，其特征在于一個二極管(66)與所述晶體管(60)的所述導(dǎo)通通路并聯(lián)。
5.按照權(quán)利要求1所述的柵極偏置控制電路，其特征在于所述晶體管(60)的所述控制極(B)直接耦合到所述地電位源上而不介入其它元件。
6.按照權(quán)利要求5所述的柵極偏置控制電路，其特征在于一個二極管連接在所述輸出端和所述地電位源之源。
全文摘要
開關(guān)電壓源接分壓器上并經(jīng)電容器接到輸出端上。分壓器的輸出經(jīng)基極晶體管的通路接至輸出端。晶體管(1)工作在反向模式，開始為電容器充電，(2)工作在正常或反向模式其一時，為相對于該輸出端任一方向流動的柵極電流而在輸出端調(diào)整柵極偏置電壓，(3)關(guān)掉電源電壓時，工作在分斷模式，則電容器加負柵極并斷偏置給輸出端，該模式下工作的晶體管防止了電容器的放電，故可在輸出端提供延長關(guān)斷時間常數(shù)的關(guān)斷偏置，該時間常數(shù)的延長是由于電容器缺少除泄漏之外的其它放電通路。
文檔編號H04N3/20GK1068464SQ9210139
公開日1993年1月27日 申請日期1992年3月7日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月1日
發(fā)明者J·B·喬治 申請人:湯姆森消費電子有限公司