Brevet FR2194095A1 — publié le 19740222

L'invention concerne les dispositifs de balayage pour tubes cathodiques, notamment pour tubes de télévision, et elle vise à fournir un dispositif permettant de réaliser un balayage suivant une loi suffisamment linéaire pour que l'image soit exempte de déformations appréciables. On sait que les tubes de télévision sont équipés d'un bloc de déviation asSurant le balayage de ligne à une première fréquence et d'un bloc de déviation assurant le balayage vertical, à une fréquence nettement plus faible. A titre d'exemple, pour le standard commercialement le plus courant à 625 lignes, avec balayage entrelacé à 50 trames par seconde, la fréquence de balayage en ligne est de 16 kHz environ. Cette fréquence passe à 8 kHz environ pour le standard prévu dans la téléphonie avec transmission d'images ou "visiophone". Il se trouve que, pour des fréquences de cet ordre, les blocs de déviation à bobines présentent une résistance et une impédance inductive qui sont du même ordre de grandeur. Pour les blocs de déviation de bonne qualité, le rapport L/R est de l'ordre de 350 microsecondes. Pour un balayage à 8 kHz, la période de récurrence est de 125 microsecondes, c'est-à-dire très proche de la moitié de la constante de temps. Le montage classique d'alimentation des bobines de déviation en ligne conduit à appliquer, pendant le balayage avant, une tension continue aux bornes du bloc de déviation et à supprimer cette tension pour provoquer le retour. Dans ces conditions, le courant augmente dans le bloc de déviation suivant une loi exponentielle de la forme 1 - exp (- tie). Si la durée de déviation totale était très inférieure à la constante de temps, la partie initiale utilisée de l'eXponentielle pourrait être assimilée à une droite avec une bonne précision, mais il n'en est pas de même dans la pratique, la période de récurrence représentant une fraction importante de la constante de temps.A titre d'exemple, pour une fréquence de tordre de 10 kHz, lorsque la période de récurrence représente la moitié de la constante de temps, le défaut de linéarité (qui ne correspond pas à la différence d'amplitude entre le point situé sur la droite et celui situé sur l'exponentielle, mais à la différence de pente à ltextrémité du balayage) est de l'ordre de 65 ch. Par ailleurs, la solution adoptée lorsque l'impédance inductive est négligeable devant la résistance, consistant à alimenter le bloc par des dents de scie, n'est utilisable que pour des fré- quences basses, inférieures à 1 kHz. Diverses solutions ont été proposées pour atténuer le défaut de linéarité en balayage en ligne et le ramener à une valeur de l'ordre de 10 %, qui est généralement considérée comme acceptable. La plus utilisée consiste à placer en série avec le bloc de déviation une inductance dite de linéarité, à noyau de fer saturé. Cette solution est loin d'être pleinement satisfaisante. Elle alourdit le système et elle ne permet pas toujours d'arriver à une linéarité suffisante. La présente invention vise à fournir un dispositif de balayage dans lequel l'inconvénient ci-dessus est considérablement atténué. Dans ce but, l'invention propose notamment un dispositif de balayage pour tubes cathodiques muni d'un bloc de déviation présentant, à la fréquence de récurrence, une résistance et une impédance inductive dont aucune n'est négligeable par rapport à l'autre, dispositif comprenant un condensateur constituant, avec ladite inductance, un circuit oscillant, une diode en parallèle avec le condensateur et un interrupteur en parallèle sur le condensateur, ainsi qu'un condensateur-réservoir de récupération de l'énergie intervenant lors du balayage et non dissipée dans la résistance, une source d'alimentation du circuit et un générateur d'impulsions de synchronisation fermant périodiquement ledit interrupteur, caractérisé en ce que ladite source est constituée par un générateur de dents de scie fournissant un courant compensant les pertes dans la résistance. L'interrupteur sera en général constitué par un transistor bipolaire, étant donné les courants élevés qu'il est amené à conduire. Quant au générateur de dents de scie, il sera en général constitué par un amplificateur bouclé sur une capacité, alimenté sous tension constante et périodiquement bloqué et débloqué par les impulsions de synchronisation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif constituant un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, et de la comparaison qui en est faite avec un dispositif suivant l'art antérieur. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de balayage suivant l'art antérieur, utilisant une alimentation à tension constante - la figure 2 est un synoptique de fonctionnement, indiquant l'allure des courants et tensions en divers points du circuit de la figure 1 - la figure 3 est un schéma de principe d'un dispositif suivant l'invention - la figure 4 est un schéma de rincipe d'un dispositif constituant une variante de celui de la figure 3. Le dispositif de balayage suivant l'art antérieur dont les constituants essentiels sont représentés en figure 1, comporte le bloc de déviation 10, qui sera supposé être le bloc de dévia- tion destiné au balayage en ligne d'un tube de télévision, assimilable à une inductance L et une résistance R placées en série, L'une des bornes du bloc 10 est reliée à une alimentation continue à tension +V. L'autre borne est reliée à la masse par un in interrupteur 13, qui dans la pratique sera constitué par un transistor, conducteur lorsqu'il est polarisé par des impulsions de synchronisation provenant par une ligne 15 d'un générateur non représenté et bloqué le reste du temps. Le dispositif de la figure 1 est prévu pour récupérer l'énergie stockée au cours de la montée du courant dans l'inductance L. Pour cela, il comporte un premier condensateur 11 qui constitue, avec le bloc lo, un circuit oscillant (qui ne consommerait d'ailleurs aucune énergie si la résistance R était négligeable) et un condensateur-réservoir 14, de capacité nettement supérieure à celle du condensateur 11, monté entre la source d'alimentation à tension +V et la masse. Enfin, une diode 12 montée en parallèle sur l'interrupteur 13 joue le rôle d'un interrupteur automatique, fermé lorsque la diode est polarisée en direct et ouvert lorsque la diode est polarisée en inverse. Le fonctionnement du dispositif de la figure 1 apparaît sur le synoptique de la figure 2. La liane supérieure du synoptique montre la variation dans le temps de la tension de synchronisa- tion U appliquée nar la ligne 15 à l'interrupteur 13. La seconde ligne montre la variation cu courant I13 qui traverse l'interrup- tour 13. La troisième ligne montre la tension a::' bornes ce l'In- terrupteur, nulle chaque fois cue cet interrupteur est fermè. Les cuatrième et cinquième lignes montrent la variation dans le tes du courant I11 cui traverse le con@ensateur 11 et du courant qui traverse la diode 12. Enfin, la dernière ligne illustre la variation dans le temps du courant Id passant dans le bloc de déviation, constitué par la superposition des courants 113, 111 et I12. En prenant comme état initial celui où se produit la fermeture de l'interrupteur 13 sous l'action d'une impulsion envoyée @ur la ligne 15, la tension +V régnant aux bornes du bloc de dé @iation 10 provoque l'apparition du courant I13, qui augmente suivant une loi exponentielle, assimilable à une loi linéaire uniquement dans la portion initiale. Ce courant I13 a été illustré sur la figure 2 avec la forme cu'il présente dans le cas, qui est le plus courant, où la période de récurrence est une fraction notable de la constante de temps. La tension aux bornes de l'interrupteur est évidemment nulle, puisque celui-ci est formé, ainsi que la tension aux bornes de la diode 12 et du condensateur 11. A l'instant t1 de fin de balayage, le générateur d'impulsions de synchronisation cesse d'appliquer un signal sur la ligne 15 et l'interrupteur 13 s'ouvre. Le courant dans cet interrupteur s'annule quasi instantanément. Le circuit constitué par le condensateur il et la bobine L commence à osciller à sa fréquence propre. A l'instant t2, après une demi-période d'oscillation, la tension au: bornes du condensateur il, et donc de la diode 12, tend à s'inverser. La diode devient alors conductrice. Alors qu'en son absence, l'oscillation se poursuivrait, avec un amortissement exponentiel du à la présence de la résistance R (comme indiqué en tirets à la troisième ligne), l'oscillation cesse.Le courant I11 dans le condensateur 11, déphasé de 90 par rapport la tension, est lu aussi coupé à l'instant t2 alors qu'il vient d'atteindre une voleur maximum sensiblement égale et opposée à la valeur maximum primitive. Pour des valeurs convenables des composants, le courant de déviation I@ prend,de l'instant initial à l'instant t2,la forme illustrée sur la figure 2.La demi-période d'oscillation du circuit résonnant, constitué par le condensateur 11 et le bloc de déviation 10, correspond au retour du spot te balayage. z partir de cet instant t2, la diode devenant conductrice, un courant I12 circule dans la diode et décroît régulièremant vers une valeur nulle. Puis, à l'instant t3 où le courant est sensiblement nul, une nouvelle impulsion est appliquée à l'interrupteur et le ferme. On se retrouve alors sur la seconde moitié du balayage et le cycle déjà défini, recom mence. Si les pertes étaient nulles, le condensateur-réservoir se rechargerait en régime établi de l'instant t2 à l'instant t3 sous une tension égale à celle qu'il avait à l'origine et qui le conduit à se décharger de l'instant to à l'instant t1. En fait, étant donné l'existence des pertes ohmiques dans la résistance R, une puissance doit être fournie par la source de tension +V pendant l'intervalle de temps t2-t3. De plus, lors de la phase transitoire lorsque la tension +V est appliquée, une énergie supplémentaire doit évidemment être fournie pour charger initialement le condensateur 14. Comme il a été indiqué plus haut, le caractère non négligeable de la résistance R conduit à un défaut de linéarité considérable sur la totalité du balayage, défaut qui ne peut être qu'atténué par une inductance à fer saturé en série. Ce défaut est écarté dans le dispositif suivant l'invention illustré en figure 3. Dans ce dispositif, où les organes correspondant à ceux de la figure 1 sont, pour plus de clarté, désignés par le même numéro de référence affecté de l'indice a, le circuit n'est plus alimenté en énergie par une source de tension continue +V, mais par un générateur de tension en dents de scie qui attaque le circuit oscillant (encore associé à un condensateur-réservoir 14a et à une diode 12a) par l'intermédiaire de l'organe interrupteur 13a. Etant donné en effet que le condensateur 14a doit avoir une capacité élevée pour avoir une impédance très faible à la fréquence de travail, il serait impossible de superposer directement à la tension +V du schéma de la figure 1, une tension en dents de scie, correspondant à la puissance dissipée par la résistance. Ce générateur de tension en dents de scie peut être constitué par un amplificateur 16 monté en intégrateur et périodiquement débloqué par des créneaux de tension, chaque créneau étant appliqué pendant la durée complète du balayage et l'intervalle entre deux créneaux correspondant à la durée du retour. L'amplificateur doit être prévu pour que l'amplitude de crête à crête de la tension en dents de scie compense les pertes dans la résistance R, dues au passage dans cette résistance du courant de balayage Id. I1 doit subsister aux bornes du condensateur-réservoir 14a la tension continue +V nécessaire pour faire naitre une composan te de courant à variation linéaire dans le bloc de déviation d'inductance L. Mais cette tension +V n'est utilisée que pour alimenter l'inductance pure L (puisque les pertes dues à 1 'exis- tence de la résistance R sont compensées par l'amplificateur 16). En conséquence, le condensateur 14a une fois polarisé sous la tension +V reste chargé sous la même tension. En d'autres termes, il n'est plus nécessaire d'avoir une source continue d'alimentation à la tension +V, bien qu'une telle source puisse être prévue, en la séparant toutefois du condensateur 14a par une diode qui se retrouve polarisée en inverse si la tension aux bornes du condensateur dépasse celle de la source. Mais, comme on le verra plus loin, l'absence de toute source de courant continu représente un avantage considérable sur le plan de la sécurité et, par ailleurs, simplifie notablement le circuit. Cette source sera donc en général omise.Le seul inconvénient de son absence, ce sera alors l'amplitude des variations de la tension fournie par l'amplificateur 16 qui, déterminant 1 t amplitude du courant de balayage, déterminera également la valeur de V . Le seul inconvénient de cette disposition réside en ce que la tension définitive aux bornes du condensateur 14a, de forte capacité, ne s'établira que progressivement. En fait, cet inconvénient n'a aucune conséquence pratique, car on peut parfaitement admettre que la tension +V exige pour s'établir un temps correspondant au balayage de toute une trame. On peut ainsi réaliser un dispositif de balayage dont la linéarité est telle qu'il rend inutile la présence d'une inductance de linéarité. De plus, le dispositif suivant l'invention apporte une sécurité très supérieure à celle du dispositif classique illustré en figure 1. En effet, la source continue à tension +V étant supprimée, tout phénomène anormal, tel qu'un court-circuit partiel, correspond à une augmentation des pertes. L'amplitude de la tension fournie par l'amplificateur 16 restant constante, la valeur de la tension aux bornes du condensateur 14a décroit en proportion, ainsi que l'amplitude du courant de balayage Id. I1 ne peut donc y avoir destruction de composants. Au contraire, dans le montage de la figure 1, la tention +V étant constante et capable de fournir une puissance élevée, un court-circuit risque de se traduire par une augmentation dangereuse du courant. Par ailleurs, le dispositif conserve ses propriétés de linéarité excellentes jusqu'à des fréquences très basses. I1 ne sera écarté pour ces dernières que parce que l'économie qu'il permet de réaliser est relativement faible, puisque, la résistance constituant la majeure partie de l'impédance du bloc de déviation 10 la fraction récupérée de l'énergie est très faible. Le dispositif suivant l'invention permet, par ailleurs, de compenser dans une large mesure la déformation dite en "S" que présentent les tubes cathodiques, dont le fond n'est pas constitué par une sphère centrée sur le bloc de déviation. On sait que de tels tubes, qui sont ceux utilisés en pratique, présentent une plus grande sensibilité de déviation pour les parties latérales de l'image. Pour les compenser, il suffit de provoquer la superposition à la tension continue +V aux bornes du condensateurréservoir 14a d'une composante parabolique qui donnera, par intégration dans l'inductance L, une composante de courant compensant la plus grande sensibilité dans les parties terminales du balayage.Ce résultat est atteint en donnant au condensateurréservoir 14a une valeur convenable, qui peut être déterminée expérimentalement, sachant qu'on augmente la composante parabolique (à fréquence, résistance et courant donnés) en diminuant la capacité du condensateur-réservoir. Par ailleurs, les défauts de linéarité que peut éventuellement présenter l'amplificateur intégrateur 16 tendront à compenser la déformation en S. La déformation la plus courante présentée par les générateurs de dents de scie tend en effet à rapprocher celles-ci d'une exponentielle. Or, une telle exponentielle est dans une large mesure assimilable à la superposition d'une dent de scie et d'une composante parabolique. Une telle composante tendra donc automatiquement à compenser la déformation en S. En d'autres termes, il ne sera pas nécessaire, pour avoir une linéarité parfaite du balayage, que la dent de scie soit exempte de tout défaut. Dans le mode de réalisation illustré en figure 4, on retrouve le bloc de déviation lob constituant, avec le condensateur 11b, un circuit oscillant. L'interrupteur 13b, constitué par un transistor bipolaire, est commandé par un second transistor 17b dont le collecteur est relié à la base du transistor 1 3b. Cette base est par ailleurs reliée au pôle + 18 de l'alimentation en courant continu par l'intermédiaire d'une résistance 19. Le transistor 1 7b est alternativement bloqué et débloqué par les créneaux de tension appliqués sur la ligne 15b provenant d'un dispositif de synchronisation non représenté. Le condensateur-réservoir 14b est ici placé en série entre le bloc de déviation 1Ob et le générateur de dents de scie 16b. Ce dernier comprend deux étages dont le premier est constitué par un simple transistor NPN 20 et dont le second 21 est constitué par deux transistors (ou deux groupes de transistors) montés en push-pull (non représentés). La sortie et l'entrée du générateur de dents de scie sont bouclées par une capacité d'intégration 22. Une résistance d'entrée ajustable 23 permet de régler l'amplitude du courant de balayage. La base du transistor d'entrée, polarisé en continu par la résistance ajustable 23, reçoit les impulsions de la ligne 15b par l'intermédiaire d'un organe à conduction unidirectionnelle, constitué par une diode 24. Pratiquement, pour un balayage avec une fréquence de récurrence de 8 kHz et un bloc de déviation présentant une inductance de 1 ,5 mH et une résistance de 2,5 ohms, on sera amené à adopter, pour des tubes de télévision courants de 17 cm utilisant une très haute tension de 11 kV, un condensateur 11b de 18 nF et un condensateur-réservoir 14b dont la valeur sera choisie pour assurer une compensation en S, mais qui en général sera comprise entre 2,2 tkF et 3,3 FLF. Incidemment, il faut noter qu'il est préférable d'utiliser une alimentation haute tension pour le dispositif de balayage qui est entièrement distincte de la très haute tension d'alimentation du tube cathodique, car dans le cas contraire toute augmentation de la puissance demandée sur la très haute tension augmenterait les pertes et, en contrepartie, risquerait de diminuer le courant de balayage. L'invention ne se limite évidemment pas aux modes particuliers de réalisation qui ont été représentés et décrits à titre d'exemples et il doit être entendu que la portée du présent brevet s'étend aux variantes restant dans le cadre des équivalences. REVENDICATIONS 1. Dispositif de balayage pour tubes cathodiques muni d'un bloc de déviation présentant, à la fréquence de récurrence, une résistance et une impédance inductive dont aucune n'est négligeable par rapport à l'autre, dispositif comprenant un condensateur constituant, avec ladite inductance, un circuit oscillant, une diode en parallèle avec le condensateur et un interrupteur en parallèle sur le condensateur, ainsi qu'un condensateur-réservoir de récupération de l'énergie intervenant lors du balayage et non dissipée dans la résistance, une source d'alimentation du circuit et un générateur d'impulsions de synchronisation fermant périodiquement ledit interrupteur, caractérisé en ce que ladite source est constituée par un générateur de dents de scie fournissant un courant compensant les pertes dans la résistance. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit interrupteur est constitué par un transistor bipolaire. 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le générateur de dents de scie est constitué par un amplificateur bouclé sur une capacité, alimenté sous tension constante et périodiquement bloqué et débloqué par les impulsions de synchronisation. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le condensateur-réservoir est monté en série entre le générateur de dents de scie et le circuit oscillant. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la capacité du condensateurréservoir est prévue pour apporter au courant de balayage une déformation parabolique compensant la déformation en S due à la courbure du fond du tube.