Brevet FR2472800A1 — publié le 19810703

I La présente invention concerne un appareil d'af- fichage à tube à rayons cathodiques et plus précisément un appareil à tube à face sensiblement plane d'affichage, com- portant des circuits d'alimentation et de focalisation de faisceau électronique. Les spécialistes savent que le point de focali- sation d'un faisceau de rayons cathodiques doit coïncider avec l'écran électroluminescent et que la distance parcourue par le faisceau jusqu'à l'écran peut varier considérable- ment avec le point d'arrivée, surtout dans le cas des appareils indicateurs à face sensiblement plane. En outre, le point de focalisation du faisceau d'électrons doit être modifié, soit dynamiquement en fonction de la luminosité de la trace, soit indirectement d'après le niveau moyen des signaux vidéo d'entrée. Dans le cas des effets de la luminosité, une aug- mentation ou une réduction de cette luminosité de la trace est provoquée par une augmentation ou une réduction de l'in- tensité du courant du faisceau qui provoque une expansion ou une contraction du diamètre du faisceau électronique, par effet de charge d'espace. Une telle variation nécessi- te donc normalement un réglage du point de focalisation du faisceau électronique chaque fois que le niveau du signal d'entrée change. L'opération a été réalisée jusqu'à présent soit manuellement dans un petit nombre de cas, soit automa- tiquement par utilisation d'un petit capteur photosensible dirigé vers la face d'affichage. Le changement de distance focale nécessaire pour différentes déviations du faisceau électronique est dû à la nature même de la face du tube à rayons cathodiques et à la configuration géométrique des bobines déflectrices. En géné- ral, la courbure de la face d'observation ne coïncide pas avec le centre efficace de la caractéristique de déviation des bobines déflectrices; en l'absence d'une compensation convenable, les éléments de la matière affichée sont défor- més ou voilés de façon considérable, surtout au voisinage de la périphérie de la face d'observation. L'invention concerne un dispositif assurant une compensation automatique efficace des effets dynamiques pré- cités. Plus précisément, l'invention concerne un appareil d'affichage ayant un dispositif à tube à rayons cathodiques, comprenant un premier et un second dispositif de déviation de faisceau et au moins un dispositif cathodique, des élec- trodes de focalisation, et des électrodes de commande; l'appareil comporte un premier circuit générateur de pre- miers et seconds signaux électriques destinés à exciter respecti- vement le premier et le second dispositif de déviation de faisceau, un dispositif d'entrée vidéo destiné à régler le dispositif cathodique, un second circuit commandé par les premiers et seconds signaux électriques conjointement, un premier dispositif de sommation algébrique commandé par le dispositif d'entrée vidéo et par le second circuit, un fil- tre passe-bas commandé par le premier dispositif de somma- tion algébrique et destiné à former un premier signal de sortie, et un filtre passe-haut commandé par le second cir- cuit et destiné à former un second signal de sortie, les électrodes de focalisation étant commandées par le premier et le second signal de sortie. L'ensemble d'alimentation et de compensation de l'appareil selon l'invention prend en considération le fait que la position du faisceau électronique sur la face d'af- fichage change très rapidement alors que le paramètre de luminosité change de manière relativement lente. En consé- quence, l'alimentation à focalisation compensée doit être sensible sur une large bande de fréquences afin que la ré- ponse de compensation soit régularisée par exemple sur une bande de fréquences comprise entre 0 et 100 kHz et plus. La réponse voulue à large bande et relativement régularisée utilisée selon l'invention estsurtout avanta- geuse en ce qu'elle permet l'obtention d'un affichage net et clair d'éléments d'image représentés par trame ou gra- phiquement. Dans un mode de réalisation avantageux, l'opé- ration est due à un ensemble d'alimentation à double canal jouant le rôle d'un amplificateur à haute tension qui répond efficacement aux deux signaux dynamiques d'entrée, dont l'un constitue les composantes à basse fréquence ré- présentant la luminosité de l'affichage et l'autre les com- posantesà haute fréquence représentant la position ou la dé- viation du faisceau électronique. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre,- faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est un diagramme synoptique d'un appareil d'affichage selon l'invention; - la figure 2 est un graphique utile pour la des- cription des résultats obtenus par mise en oeuvre de l'in- vention; et - les figures 3 et 4 sont des diagrammes synop- tiques en partie sous forme schématique illustrant le fonc- tionnement de l'appareil d'affichage selon l'invention dans des conditions différentes. L'appareil d'affichage de la figure 1 comporte un tube 23 à rayons cathodiques et un circuit électrique de balayage d'une trame sur le tube 23. Sur la figure 1, le balayage du faisceau électronique sous forme d'une trame, après renforcement sur le tube 23, repose sur la création de trains d'ondes de balayage ou de déviation de coordon- nées x et y, de manière classique, sous la commande d'un générateur 1 de balayage de coordonnées x et d'un généra- teur 2 de balayage de coordonnées y. Ces générateurs i et 2 peuvent être indépendants ou au contraire synchronisés de manière classique par une source stable et synchrone de syn- chronisation (non représentée). La correction de la linéari- té des deux tensions de déviation est assurée par un circuit 3 qui transmet aussi un signal important à une connexion 28 permettant le fonctionnement du système de réglage de foca- lisation du faisceau électronique. Les ondes de balayage des connexions 4 et 5 sont transmises à des circuits conformateurs classiques analo- gues 6 et 7 qui créent des signaux électriques représenta- tifs de x et y lors de la formation des tensions de dé- viation x et y du faisceau. Les signaux x et y 2 sont trans- mis aux entrées d'un dispositif sommateur classique 8, avec les polarités indiquées sur la figure 1 si bien qu'un signal électrique de sortie est représentatif de k(x2 + y2), à la connexion 9, k étant une constante déterminée de manière classique par les valeurs des éléments fixes des circuits. Des circuits classiques 17, 18 multiplicateurs d'amplitude sont montés ensuite, le circuit 17 recevant l'onde de déviation x par l'intermédiaire d'une connexion , à une première entrée, et le signal dynamique de la connexion 9 à une seconde entrée. Le signal de sortie du circuit multiplicateur 17 est représentatif de la fonction kx(x2 + y.2) et il est transmis à un dispositif sommateur algébrique classique 19avec le signal de déviation x, avec les polarités indiquées sur la figure 1. L'onde corrigée de déviation de la sortie du dispositif 19 parvient à un amplificateur 21 de puissance de coordonnées x puis à l'une des bobines de la paire classique 25 de bobines de dévia- - tion associées au tube 23 à rayons cathodiques. De manière analogue, le circuit multiplicateur 18 reçoit l'onde de déviation y par l'intermédiaire d'une con- nexion 16, à une première entrée, ainsi que le signal de la connexion 10, à une seconde entrée. Le signal de sortie du circuit-18 est représentatif de la quantité ky(x2 + y2) et il parvient à un dispositif de sommation algébrique clas- sique 20 avec le signal de déviation y, les polarités étant indiquées sur la figure 1. L'onde corrigée de déviation de la sortie du dispositif 20 de sommation parvient à un am- plificateur 22 de puissance de coordonnées y puis à la se- conde bobine de la paire 25, de manière classique. Le tube 23 à rayons cathodiques est un tube clas- sique d'affichage à face sensiblement plane, ayant succes- sivement l'anode habituelle à haute tension, alimentée par une borne 24 reliée à une alimentation 69 à haute tension, une électrode 65 de réglage de focalisation, une grille ou électrode coopérante 66, une grille ou électrode 67 de masse et une cathode 68. Celle-ci reçoit de manière classi- que des signaux vidéo représentatifs de l'information de télévision, de radar, de navigation, traitée numériquement ou analogue d'une source convenable reliée à une borne 72 et amplifiée par un amplificateur vidéo 71. Différents ty- pes de tube à rayons cathodiques peuvent être utilisés dans l'appareil d'affichage si bien que les électrodes 65, 66, 67 et 68 peuvent être de différents types, suivant la technique connue, et les électrodes sont donc représentées schématiquement sur la figure 1 en traits interrompus, car elles peuvent être de tout type commode. En outre, l'appareil d'affichage peut comporter des tubes à rayons cathodiques dont la déviation est réglée magnétiquement ou électrostatiquement, avec une focalisation électrostatique. De plus, divers types de dessins de balayage, par exemple à trame, graphiques ou composites, peuvent être utilisés. On décrit maintenant une partie de l'appareil de la figure 1 qui donne l'effet de réglage de focalisation sur une large bande, par manipulation des trois signaux d'entrée, transmis à un dispositif sommateur 27. Le premier de ces signaux est le signal représentatif de k(x2 + y2) présent aux bornes 9, 10 et 28. Le second signal est un si- gnal unidirectionnel de compensation dont l'amplitude dé- pend des caractéristiques du tube 23, variant d'un tube à un autre étant donné différents facteurs propres aux dif- férentes opérations de fabrication. Ces variations sont en général faibles et elles peuvent être facilement compen- sées, lors de l'alimentation d'un tube particulier 23,par utilisation de la source 26 de tension étalonnée qui com- porte un bouton 26a de réglage manuel d'amplitude. Les deux signaux d'entrée sont transmis au dispositif sommateur 27 avec la polarisation indiquée, avec la valeur moyenne du signal vidéo, présente à la borne 70 de sortie de l'ampli- ficateur vidéo 71. Ce signal de moyenne est obtenu par un fil 32, transmettant le signal à la borne 70 par l'intermé- diaire d'un circuit 75 de formation de moyenne. Le signal composite de sortie du dispositif somma- teur classique 27 parvient à un régulateur classique 30 de tension qui reçoit aussi un signal de réaction par un fil 34. Le régulateur 30 fonctionne lorsque l'alimentation 69 à haute tension du tube est mise sous tension, de manière classique, grâce à un signal de validation qui parvient au régulateur 30, en provenance de l'alimentation 69, par l'intermédiaire d'un fil 33. Le signal de sortie du régu- lateur 30 provoque la formation d'un train pulsé d'amplitu- de variable et de fréquence constante, dans un générateur d'impulsions ou un oscillateur bloqué 31, la forme d'onde étant transmise par un condensateur 40 d'arrêt à un circuit 39 multiplicateur de tension du type doubleur. La tension doublée provenant de la connexion 41 de sortie du circuit multiplicateur 39 apparaît aux bornes d'un circuit résistance- capacité 53 dans lequel des résistances série 46, 48 sont montées entre une connexion 42 et la masse, avec une con- nexion intermédiaire 47, et des condensateurs série 50, 51 sont montés entre la connexion 43 et la masse, avec une connexion intermédiaire 52. Le fil 34 de réaction est relié aux jonctions intermédiaires 47 et 52 associées. Un régula- teur 35 de tension de shunt monté entre la masse et une con- nexion 76 qui est reliée par une résistance 49 à la conne- xion 41, traite le signal de sortie du circuit multiplica- teur 39, à la connexion 41. Un second circuit 54 coopère avec le circuit 53 et est relié à celui-ci par les connexions 43 et 57, par l'in- termédiaire d'une résistance 54. Le circuit 54 est formé au- tour d'un transformateur 60 à noyau de fer doux, ayant des bobinages 60a, 60b couplés tous deux à la masse, à une borne 61. L'enroulement 61a est shunté par une résistance 59 montée entre les bornes 58 et 61. Le signal k(x2 + y) de la borne 28, transmis comme décrit précédemment au dispositif sommateur 27, par- vient en outre, par l'intermédiaire d'un amplificateur à réaction positive 29 à l'extrémité du bobinage primaire 60b qui n'est pas à la masse. La borne 58 et en conséquence l'extrémité du secondaire 60a qui n'est pas à la masse, sont reliées par un condensateur 45 à la borne 57 de la résis- tance 44. Le signal de la connexion 76 du régulateur 35 est transmis par un fil 74 Sa l'électrode 66 de commande du tube 23 alors que la connexion 57, disposée entre les cir- cuits 53 et 54, est reliée par un fil 73 à l'électrode 65 de réglage de focalisation du tube 23. Lors du fonctionnement, l'appareil d'affichage se comporte comme une alimentation de focalisation à large bande, commandée à la fois par la position du faisceau électronique et indirectement par l'intensité vidéo, cette alimentation étant en fait commandée par l'intensité mo- yenne du faisceau transmis par la cathode 68, si bien que l'affichage reste nettement focalisé sur toute la face du tube 23. Le point de focalisation du faisceau, pour une position donnée quelconque sur la face du tube, est ré- glé essentiellement en fonction de l'angle de déviation du faisceau, de manière dynamique, et en fonction de l'in- tensité moyenne d'affichage qui change relativement lente- ment. Ainsi, l'appareil d'affichage comporte un circuit à réaction positive comprenant l'amplificateur 29 et le circuit 54 pour l'obtention d'une réponse de focalisation à haute fréquence entre 2 et 200 kHz par exemple, couplée à une boucle fermée à basse fréquence qui commande le cir- cuit 53 afin que la réponse de la focalisation soit rela- tivement plate entre 0 et 2 kHz par exemple. Les trois signaux combinés par le dispositif sommateur 27 créent un signal de sortie qui est comparé de manière classique, dans le régulateur 30 de tension, au signal de réaction du fil 34, formant une référence permet- tant la formation du signal de commande à basse fréquence. Le régulateur 30 constitue un amplificateur de différence en ce qu'il amplifie la différence entre le signal de réac- tion du fil 34 et le signal composite de sortie du dispo- sitif sommateur 27. Le signal de sortie du régulateur 30. commande la création par l'oscillateur bloqué 31 d'un train d'ondes rectangulaires de fréquence sensiblement constante, ayant une amplitude qui dépend du niveau du signal de sortie du régulateur 30. Les composantes alternatives du train d'ondes sont couplées par le condensateur 40 au doubleur ou multiplicateur 39 de tension, si bien qu'une tension de commande variant entre 0 et 100 kHz est formée. Le circuit multiplicateur de tension 39 peut être un circuit à diodes et condensateur à deux étages de type classique transmet- tant un signal de sortie aux bornes du circuit 53 de fil- trage. De cette manière, le signal renvoyé par le fil 34 au régulateur 30 contient essentiellement des composantes à basse fréquence et en courant continu; une version du même signal est transmise au régulateur 35 en shunt et par le fil 34 à l'électrode 66 correspondante du tube 23. Ainsi, le régulateur 35 constitue une source 35 de tension régulée en shunt pour l'électrode 66. L'amplificateur 29 à réaction positive étend la réponse de manière qu'il permette le traitement des harmo- niques importants du signal dynamique ou du signal de la connexion 9, jusqu'à 200 kHz. L'amplificateur 29 peut par exemple utiliser une section d'amplificateur opérationnel à haute vitesse de type classique, excitant une section d'amplificateur complémentaire de courant de type classique particulièrement sensible aux composantes à haute fréquence de la position du faisceau d'électrons. L'amplificateur 29 alimente le primaire 60b du transformateur élévateur 60 dont le secondaire 60a est couplé (par le condensateur 45) au fil 73 qui est lui-même relié à l'électrode 65 de réglage de fo- calisation. Les circuits 53, 54 et les circuits associés forment ensemble un circuit à recoupement de fréquence assurant la stabilité du fonctionnement comme indiqué sur la figure 2. Sur celle-ci, la courbe 80 représente la bande passante à basse fréquence, la courbe 81 la bande passante à haute fréquence et la courbe 82 la courbe composite re- présentant les deux bandes passantes, pour un exemple d'appareil d'affichage réalisé. La bande à haute fréquence des. signaux de la con- nexion 57 est formée par pilotage du transformateur 60 à l'aide du signal de sortie de l'amplificateur 29. La résis- tance 59 qui est en shunt par rapport au secondaire 60a est une résistance d'amortissement empêchant les oscilla- tions dans le secondaire 60a. Le condensateur 45 couple le signal de sortie du secondaire 60a à la borne 57. Dans la bande à haute fréquence, les condensateurs série 50 et 51se comportent comme un court-circuit. La figure 3 repré- sente le circuit équivalent 88 du filtre passe-haut, lors- qu'il fonctionne dans la bande à haute fréquence, la figure représentant essentiellement les composants particulièrement actifs pour la formation de cette bande. La bande à basse fréquence des signaux de la con- nexion 57 est formée par le multiplicateur 39 et les circuits qui le précèdent. Dans cette bande, les résistances 46, 48 forment un circuit diviseur de tension dans le circuit 53 et permettent la création du signal embrayé par le fil 34 au régulateur 30. Les condensateurs série 50, 51 forment en- semble un diviseur de tension à haute fréquence de compen- sation transmettant la réaction correspondante au régulateur 30. Aux basses fréquences, le secondaire 60a se comporte comme un court-circuit. La figure 4 représente le circuit équivalent 89 du filtre passe-bas lorsqu'il fonctionne dans la bande à basse fréquence, les composants particulièrement actifs pour la formation du signal voulu de sortie étant représentés. Plus précisément, la figure 2 indique la réponse sinusoïdale en fréquence obtenue avec le circuit à recoupe- ment, sur une échelle semi-logarithmique. La réponse à basse fréquence seule du régulateur 30 ou du circuit mul- tiplicateur 39 est celle de la courbe 80 alors que la ré- ponse à haute fréquence ou à réaction positive de l'ampli- ficateur 29 ou du transformateur 60 est celle de la courbe 81. La courbe composite 82 représente le signal composite de sortie (tension de crête à crête, en kilovolts, en fonc- tion de la fréquence). La composante en courant continu transmise à l'électrode 65 de focalisation n'est pas repré- sentée sur les courbes mais elle peut être choisie entre 3,5 et 5,5 kV. Ainsi, l'appareil d'affichage décrit est un circuit efficace et actif assurant la correction des caractéristiques du point de focalisation d'un faisceau d'électrons destiné à former une trame sur un affichage à rayons cathodiques, nécessitant un réglage de focalisation à compensation dy- namique et comprenant à la fois des tubes à rayons cathodi- ques à déviation réglée magnétiquement et électrostatiquement, du type focalisé électrostatiquement. L'appareil d'affichage résout totalement le problème de réglage de la focalisation des dispositifs d'affichage de type monochrome ou en couleur, avec une réduction du nombre d'éléments, de leur dimension et de leur complexité. La stabilité et le rendement sont accrus si bien que l'appareil d'affichage peut être utilisé dans des appoications très diverses et notamment dans les appareils d'affichage des aéronefs. REVENDICATIONS 1. Appareil d'affichage à tube à rayons cathodiques du type qui comprend un premier et un second dispositif de dé- viation de faisceau et au moins une cathode, une électrode de focalisation et une électrode de commande, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier circuit (1, 2) générateur de premiers et seconds signaux électriques destinés à la commande du premier et du second dispositif (25) de déviation respectivement, un dispositif (72, 71) d'entrée vidéo destiné à commander la cathode (68), un second circuit (6, 7, 8) commandé conjointement par les premiers et seconds signaux électriques, un premier dispo- sitif (27) de sommation algébrique commandé par le dispo- sitif d'entrée vidéo (72, 71) et par le second circuit, un filtre passebas (89) commandé par le premier dispositif desommation algébrique qui est destiné à former un premier signal de sortie, et un filtre passe-haut (88) commandé par le second circuit et destiné à former un second signal de sortie, l'électrode de focalisation étant commandée par le premier et le second signal de sortie. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif de sommation algébrique (27) est en plus commandé par une source (26) de polarisation. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le second circuit comporte un premier et un second dispositif conformateur (6, 7) commandé par les premiers et les seconds signaux électriques respecti- vement, et un second dispositif de sommation algébrique (8) commandé par le premier et le second dispositif conformateur. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en.outre un régulateur (30) d'amplitude des signaux, commandé par le premier dispositif de sommation algébrique, un générateur d'impulsions (31) dont l'amplitude de sortie dépend du ré- gulateur (30) d'amplitude des signaux, et un dispositif (39) multiplicateur d'amplitude des signaux,commandé par le dispositif générateur d'impulsions (31), le filtre passe- bas (89) étant commandé par le dispositif (39) multiplica- teur d'amplitude des signaux. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en. ce que le régulateur d'amplitude des signaux (30) est commandé en outre par le dispositif (39) multiplicateur d'amplitude des signaux. 6. Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que l'électrode de commande (65) est commandée conjointement par un régulateur en shunt et par le régulateur d'amplitude des signaux (30). 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre passe-bas (89) comporte des résistances et des condensateurs (44, 45) mon- tés en parallèle. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un amplificateur à réaction po- sitive (29) commandé par le second circuit (6, 7, 8). 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le filtre passe-haut (88) est commandé directement par l'amplificateur à réaction positive (29) et comprend un transformateur (60) ayant une entrée commandée par l'am- plificateur-à réaction positive, un condensateur et une résistance (45, 44) montés en série transmettant le signal de sortie du transformateur au filtre passe-bas (89). 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une connexion (57) formée en- tre le condensateur (45) et la résistance (44) montés en série, la connexion (57) étant reliée à l'électrode de fo- calisation (65) afin qu'elle transmette les composantes des signaux de réglage de focalisation à basse et à haute fréquence. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un premier dispositif multiplicateur d'amplitude (17) commandé par les premiers signaux électriques et le second circuit (6, 7, 8),et un premier dispositif de soustraction( 19) commandé par le premier dispositif multiplicateur d'ampli- tude (17) et par les premiers signaux électriques, le pre- mier dispositif (65) de déviation de faisceau étant comman- dé par le premier dispositif de soustraction (19). 12. Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un second dispositif multi- plicateur d'amplitude (18) commandé par les seconds si- gnaux électriques et le second circuit (6, 7, 8), et un second dispositif de soustraction ( 20) commandé par le second dispositif multiplicateur d'amplitude (18) et les seconds signaux électriques, le second dispositif de dé- viation de faisceau (25) étant commandé par le second dis- positif de soustraction (20).