Brevet FR2509943A1 — publié le 19830121

La présente invention concerne un sélecteur de couleurs modulaire à action rapide destiné à être utilisé avec un tube cathodique couleur à pénétration de faisceau ou analogues; plus particulièrement, l'in- vention concerne un sélecteur de couleurs dans lequel on utilise plusieurs blocs de tension de courant conti- nu séparés qui sont interconnectés par plusieurs sélec- teurs à action rapide, de telle sorte que le niveau de tension appliqué à l'anode du tube cathodique à péné- tration de faisceau puisse être rapidement commutée dans tout l'intervalle de changement de la couleur dans laquelle des informations sont affichées. Un tube cathodique couleur du type à pénétra- tion de faisceau est un dispositif de visualisation généralement connu comportant un fond sur lequel une image ou des caractères alphanumériques peuvent être inscrits Une ou plusieurs couches de substance lumi- nescente appliquées sur la surface intérieure de ce fond peuvent être sélectionnées pour émettre pratique- ment n'importe quelle longueur d'onde désirée de la lu- mière visible Si deux couches de substance lumines- cente sont déposées sur le fond du tube, il est possi- ble de visualiser plus de deux couleurs distinctes en modifiant la profondeur de pénétration du faisceau élec- tronique dans les couches de substance luminescente. Etant donné que le faisceau électronique émis par la cathode située dans le col du tube cathodique vient heurter les couches de substance luminescente à une vi- tesse qui est influencée principalement par le niveau de tension appliqué sur l'anode accélératrice, un chan- gement survenant dans ce niveau de tension donnera lieu à un changement correspondant de la proportion de lu- mière émise par les deux couches de substance lumines- cente En d'autres termes, dans un tube cathodique à pénétration comportant deux couches de substance lumi- titscente émettrices de lumière différentes, jusqu'à environ quatre couleurs peuvent être visualisées à l'intention d'un observateur en modifiant le niveau de tension de courant continu appliqué à l'anode accé- lératrice située près de l'avant du tube cathodique. Une limitation importante rencontrée lors de l'utilisation des tubes cathodiques du type à pénétra- tion concerne la longueur de la période de remise à l'état initial comprise entre des périodes d'écriture. Etant donné que le niveau-de tension de courant conti- nu appliqué sur l'anode accélératrice doit être modi- fié au cours de la période de remise à l'état initial, la longueur de cette dernière est définie principale- ment par la capacitance électrique associée à l'anode. L'anode a une dimension physique relativement grande et, comme telle, elle possède par inhérence une capa- citance élevée, si bien qu'une charge électrique impor- tante s'y-accumule au cours d'une période d'écriture. Evidemment, des condensateurs supplémentaires, en par- ticulier, les gros condensateurs fréquemment utilisés dans les alimentations en courant de haute tension, augmentent également la capacitance du circuit haute tension et prolongent la période de remise à l'état initial Etant donné que cette charge électrique est accrue (ou réduite) pour modifier le niveau de tension appliqué à l'anode, la période de remise à l'état ini- tial séparant deux périodes d'écriture est en relation avec la vitesse de charge/décharge qui, par inhérence, est associée à la capacitance totale de l'alimentation en courant de haute tension. Une autre limitation rencontrée dans les sé- lecteurs de couleurs de la technique antérieure utili- sés avec les tubes cathodiques à pénétration de fais- ceau concerne la mise en séquence des couleurs devant être affichées sur le fond du tube cathodique Bien qu'il soit possible d'afficher jusqu'à quatre couleurs distinctes sur un tube cathodique à pénétration et à deux couches, certains sélecteurs de couleurs à haute tension doivent fonctionner dans une séquence particu- lière En d'autres termes, le sélecteur de couleurs à haute tension applique un niveau de tension présélec- tionné à l'anode au cours de périodes d'écriture suc- cessives, c'est-à-dire que la tension anodique passe de 10 k V à 14 kv, de 14 k V à 16 k V et de 16 k V à 18 k V, pour revenir finalement à 10 k V Au cours de chacune de ces périodes d'écriture séquentielles, des images ou des caractères alphanumériques inscrits par le fais- ceau électronique sont affichés uniquement dans la cou- leur correspondant au niveau de tension appliqué à l'anode Si des images ou des caractères alphanuméri- ques doivent être affichés dans une couleur, en l'oc- currence, le rouge, au cours d'une période d'écriture particulière, au terme de cette période d'écriture, au- cune information supplémentaire ne peut être affichée dans la couleur rouge avant que le sélecteur de cou- leurs à haute tension soit passé séquentiellement par ses niveaux de tension présélectionnés jusqu'à la pé- riode d'écriture suivante au cours de laquelle des in- formations peuvent être affichées dans la couleur rouge. A cet égard, on se référera en particulier au brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 906 333 accordé le 16 septembre 1975 au nom de M Kalmanash et ayant pour titre LOW COST SWITCHING HIGH VOLTAGE SUPPLY; dans ce brevet, on décrit une alimentation en courant de haute tension de commutation destinée à être utilisée avec un tube cathodique du type à pénétration de fais- ceau Dans cette alimentation en courant, l'enroule- ment secondaire d'un transformateur élévateur à haute tension est raccordé en série avec l'anode accélératri- ce du tube cathodique L'enroulement primaire du trans- formateur est raccordé à la masse via un condensa- teur en vue d'engenldrer un niveau de tension de cou- rant continu Cette tension apparaissant aux bornes du condensateur est acheminée à l'entrée de réglage de l'alimentation de haute tension de courant continu de ligne de base. Un autre brevet présentant un intérêt ici est le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 4 092 556 accordé le 30 mai 1978 aux noms de D Chambers et al. et ayant pour titre SWITCHED HIGH VOLTAGE POWER SUPPLY SYSTEM Dans ce brevet, on décrit une alimen- tation en courant de haute tension pour la commuta- tion rapide de la haute tension appliquée à l'anode d'un tube cathodique couleur à pénétration de faisceau. L'énergie requise pour établir la transition rapide entre les niveaux de tension est emmagasinée dans deux inducteurs, un pour les transitions ascendantes et l'autre, pour les transitions descendantes Lorsqu'on désire modifier la tension appliquée au tube cathodi- que, on raccorde l'inducteur d'accumulation approprié à l'anode via un commutateur de commande, ce qui a pour effet de modifier rapidement la tension appliquée à cette anode La tension s'élève jusqu'à ce que le niveau de tension désiré correspondant à une transi- tion de couleur ascendante souhaitée soit atteint, mo- ment auquel le commutateur est mis hors circuit et l'inducteur d'accumulation, rechargé Une alimenta- tion de haute tension d'alignement maintient l'anode au niveau de tension prédéterminé dès que ce niveau a été atteint. l Un objet de la présente invention est de four- -nir, pour un tube cathodique à pénétration de faisceau, -un sélecteur de couleurs dans lequel plusieurs blocs de tension de courant continu sont interconnectés via des commutateurs à semi-conducteurs à action rapide en vue de créer un potentiel de haute tension de courant con- tinu commutable pour l'anode d'un tube cathodique à pénétration de faisceau. Dans le sélecteur de couleurs à action rapi- de et à blocs multiples de la présente invention, la tension appliquée à l'anode d'un tube cathodique à pé- nétration de faisceau peut être commutée rapidement en pas discrets dans un intervalle présélectionné en ou- vrant et en fermant simplement certains des commuta- teurs à semi-conducteurs à action rapide de chaque bloc modulaire, de façon à modifier les interconnexions avec l'alimentation en courant des blocs de tension de courant continu. Une caractéristique particulière des sélec- teurs de couleurs à action rapide et à blocsmultiples pour un tube cathodique à pénétration de faisceau sui- vant la présente invention réside dans le fait que le niveau de tension appliqué à l'anode du tube cathodique et qui contrôle la couleur affichée, peut être modifié rapidement d'un bout à l'autre d'un intervalle en vali- dant des commutateurs particuliers de chaque bloc. JÉtant donné que les commutateurs à semi-conducteurs sont parcourus par une tension relativement basse et ne comportent que deux positions (ouverture ou fermeture), il ne faut qu'un temps de stabilisation minimum, si bien que l'on peut atteindre une vitesse et une précision ext rêmes. Selon une autre caractéristique encore, les sélecteurs de couleurs à action rapide et à blocs mul- tiples pour un tube cathodique à pénétration de fais- ceau suivant la présente invention comprennent plusieurs blocs qui sont interconnectés en validant des commuta- teurs à semi-conducteurs à action rapide sélectionnés parmi un ensemble de quatre Chaque bloc comprend une alimentation de courant continu ayant un niveau de sor- tie de courant continu relativement faible, par exeim- ple, ( 00 volts, qui peut-être réglé à un haut degré de-precision Le potentiel apparaissant aux bornes dle chaque bloc a la possibilité de flotter, si bien que les commutateurs à semi-conducteurs de n'importe quel bloc de tension sont traversés par des tensions relativement basses, réduisant ainsi les pointes de haute tension. Les objets, caractéristiques et avantages précités de la présente invention, ainsi que d'autres apparaîtront plus clairement à la lecture de la des- cription ci-après de formes de réalisation préférées données en se référant aux dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est un schéma fonctionnel illus- trant un sélecteur de couleurs modulaire à action ra- pide suivant la présente invention raccordé à un tube cathodique du type à pénétration de faisceau; la figure 2 est un circuit simple illustrant le fonctionnement d'un des blocs de tension modulaires illustrés en figure 1; et la figure 3 illustre une des alimentations de courant contin U représentées dans chaque bloc de ten- sion modulaire de la figure 1. On se référera tout d'abord à la figure 1 qui illustre une forme de réalisation d'un sélecteur de couleurs modulaire pour un tube cathodique à pénétra- tion de faisceau suivant la présente invention Ain- si qu'on l'a mentionné brièvement ci-dessus, un tube cathodique à pénétration de faisceau 10 comprend une anode 12 (représentée ici sous forme d'un condensateur) à laquelle est appliqué un niveau de courant continu de haute tension Ce tube cathodique 10 comprend un fond 14 sur lequel sont visualisées des informations inscrites par un faisceau électronique Sur ce fond 14, sont déposées spécifiquement au moins deux couches de substance luminescente et, dans le but d'apprécier la présente invention, on supposera qu'il s'agit d'une couche de substance luminescente de couleur verte (la plus proche du fond du tube) et d'une couche de sub- stance luminescente de couleur rouge Evidemment, on pourrait également utiliser des substances luminescen- tes qui émettent d'autres couleurs de lumière lors- qu'elles sont excitées par un faisceau électronique; en variante, on pourrait déposer plus de deux couches de substance luminescente sur le fond 14 Le faisceau d'électrons est émis par une cathode (non représentée) située à proximité du col du tube cathodique 10 Les électrons individuels sont accélérés en direction du fond 14 sous l'influence de la différence de tension entre la cathode et l'anode 12 De façon connue, la profondeur de pénétration des électrons individuels dans les couches de substance luminescente et, partant, la couleur affichée sur le fond 14, sont fonction de cette différence de tension entre la cathode et l'anode 12 L'anode 12 est en réalité constituée d'une matière de haute conductivité et elle est disposée circonféren- tielleinent autour de la partie avant du tube cathodi- que 10, de façon à influencer le faisceau d'électrons. Evidemment, il existe d'autres types de circuits, par exemple, des circuits de déviation, etc, qui sont es- sentiels pour le fonctionnement du tube cathodique 10 et sont disposés autour de ce dernier pour influencer le faisceau d'électrons; toutefois, ces composants ne font pas partie de la présente invention et ne sont pas illustrés ici. Le sélecteur de couleurs à blocs multiples de la présente invention comprend plusieurs blocs séparés qui sont mutuellement interconnectés en série ou en superposition Chaque bloc de tension 20 comprend une alimentation de courant continu 22 dont la tension de sortie de courant continu peut essentiellement être ajoutée à ou soustraite de (ou encore rester inchangée) celle des autres blocs de tension de la série. En se référant à la figure 2 en plus de la figure 1, on décrira à présent un bloc de tension 20, étant entendu que chaque bloc de tension fonctionne d'une manière identique, avec cette exception que cha- que bloc "flotte" à un niveaude tension absolu diffé- rent On prévoit deux commutateurs à semi-conducteurs 26 et 28, un côté de chacun de ces commutateurs étant raccordé, via une ligne 24, à l'entrée du bloc de ten- sion On prévoit deux autres commutateurs 32 et 34 à chacun desquels est raccordé un côté d'une ligne 30 al- lant à la sortie de chaque bloc de tension La borne positive de l'alimentation de courant continu 22 est raccordée, par une ligne 36, à l'autre côté des commu- tateurs 26 et 32 De la même manière, la borne de sor- tie négative de l'alimentation en courant 22 est rac- cordée, par une ligne 38, à l'autre côté des commuta- teurs 28 et 34, comme le montre plus clairement la fi- gure 2 Comme le montre la figure 2, en validant des commutateurs sélectionnés de n'importe quel bloc de tension, l'alimentation en courant 22 peut être raccor- dée de la manière désirée à celle des autres blocs de tension Par exemple, en ne validant que les commuta- teurs 28 et 32, le niveau de tension de courant continu VA de l'alimentation en courant 22 de n'importe quel bloc sera ajouté à celui des autres blocs de-tension 20. De la même manière, en validant uniquement les commu- tateurs 26 et 34, le niveau de tension dé courant con- tinu VA de l'alimentation en courant 22 sera soustrait de celui de l'autre bloc de tension 20 Enfin, en va- lidant uniquement à la fois le commutateur 28 et le commutateur 34, ou en validant uniquement à la fois le commutateur 2 b et le commutateur 32, la ligne 24 al- lant à l'entrée de chaque bloc de tension est raccor- dée directement à la ligne de sortie 30, si bien que l'alimentation en courant 22 est essentiellement mise en dérivation et qu'il n'y a aucun changement dans le niveau de tension introduit par ce bloc de tension par- ticulier. Afin d'apprécier le sélecteur de couleurs à blocs multiples de la présente invention et la façon dont il fonctionne avec le tube cathodique couleur 10, on supposera qu'il y a sept blocs de tension 20 a20 g qui sont tous interconnectés de la manière décrite ci- dessus On supposera également que six des alimenta- tions de courant continu 22 ont un niveau de tension de sortie de 600 volts en courant continu et qu'un bloc de tension comprend une alimentation en courant 22 g dont le niveau de tension de sortie est de 400 volts en courant continu En validant de manière pré- déterminée les commutateurs de chaque bloc de tension 20, des tensions se situant dans l'intervalle de + 4 000 volts en courant continu peuvent être sélectionnées par pas de 200 volts, hormis + 3 800 volts. Toutefois, il est entendu que des incréments de tension de 2 000 volts constituent spécifiquement un pas appro- prié pour une application à l'anode accélératrice du tube cathodique couleur 10, étant donné qu'une diffé- rence de tension plus faible ne provoque pas un change- ment de couleur perceptible Toutefois, la couleur affichée par n'importe quel tube cathodique particulier 10 peut être réglée en modifiant les connexions dans le tableau d'interconnexion décrit ci-après. De préférence, un sélecteur de couleurs suivant la présente invention pourrait également comprendre une alimentation en courant de haute tension 39 raccor- dée à une extrémité du bloc de tension 20 g par une li- gne 41 D'une manière générale, le niveau de tension de sortie de cette alimentation 39 pourrait être sé- lectionné de faç 9 N à se situer au centre de l'inter- valle de tensions désiré par lequel on fait passer l'anode du tube cathodique 10 pour obtenir la gamme de couleurs de ce dernier Par exemple, si le sélec- teur de couleurs à haute tension pouvait appliquer une tension se situant dans l'intervalle de 10 k V à 18 k V sur l'anode du tube cathodique couleur 10, l'alimentation en courant de haute tension 39 pour- rait alors avoir un niveau de tension de sortie de 14 k V. Une caractéristique particulière du sélecteur de couleurs à blocs modulaires suivant la présente in- vention réside dans le fait que l'alimentation de cou- rant continu 22 de chaque bloc modulaire a un niveau de tension de sortie de courant continu qui ne change pas en cours de fonctionnement même si la tension ap- pliquée à l'anode 12 du tube cathodique 10 peut varier dans un large intervalle, en l'occurrence dans l'in- tervalle de + 4 000 volts en courant continu Cela signifie que chaque alimentation en courant 22 ne pos- sède qu'un niveau de tension opératoire et peut être réglée à un haut degré de précision en raison de l'ab- sence de tout effet transitoire de fonctionnement. Toujours en se référant à la figure 2 en plus de la -figure 3, une source de courant alternatif 40 applique une forme d'onde de courant alternatif à un transforma- teur élévateur 42 Bien-que ce transformateur 42 ne comporte qu'un enroulement primaire 43, il comprend un enroulement secondaire séparé 44 pour chaque bloc de tension modulaire 20 Chaque enroulement secondaire 44 doit être isolé pour supporter l'intervalle de tensions dans lequel le sélecteur de couleurs doit fonctionner, en l'occurrence, + 4 000 volts en courant continu. Chaque enroulement secondaire 44 fournit une tension de sortie de crête à crête de 650 volts, ou de 450 volts s'il est raccordé à un régulateur de 400 volts, et cette forme d'onde est redressée par une diode con- S nectée en série 46 et un condensateur couplé en -paral- lèle 48 Un diviseur de tension constitué d'une ré- sistance 50 et d'une résistance 52, est raccordé direc- tement à un transistor 58 pour recevoir la tension de courant continu redressée La tension de sortie four- nie par chaque bloc modulaire sur la ligne 30 est éga- lement prélevée de l'émetteur du transistor 58 Un condensateur 54 est raccordé en parallèle à des bornes positive et négative et il est sélectionné de façon à avoir une capacité relativement importante pour mainte- 1 S nir une faible ondulation et une bonne régulation dyna- mique dans l'alimentation en courant Une boucle à réaction pour un amplificateur 56 est établie via une ligne 58 raccordée entre les résistances 50 et 52 du diviseur de tension Un potentiel de référence pour une entrée de l'amplificateur 56 est engendré par une diode Zener 60 qui est raccordée pour recevoir le ni- veau de tension de sortie de courant continu appliqué sur la ligne 30 Comme on le comprendra, la tension de sortie appliquée sur la ligne 30 peut être réglée de façon bien connue à 600 ou 400 volts en courant continu en sélectionnant correctement la valeur de la résistan- ce 50 du diviseur de tension. En se référant à nouveau à la figure 1, ainsi qu'on l'a mentionné brièvement ci-dessus, on prévoit un tableau d'interconnexion 60 comportant une ligne de sortie 62 raccordée à chaque bloc de tension 20 Cette ligne de sortie 62 achemine un signal de commande des- tiné à valider chacun des quatre commutateurs de chaque bloc de tension 20 Le tableau d'interconnexion 60 per- met de réglerpar pas discrets le niveau de tension ap- pliqué à l'anode 12 En d'autres termes, en fonction des commutateurs validés, on peut faire varier, entre 18 k V et 10 k V, par pas de 200 volts, le niveau de tension appliqué à l'anode 12 Le tableau d'intercon- nexion 60 reçoit les signaux de validation d'une unité de traitement des couleurs 72 via quatre circuits d'at- * taque 64, 66, 68 et 70 L'unité de traitement des couleurs 72 reçoit initialement des informations d'en- trée indiquant la couleur qui doit être affichée. Cette unité de traitement des couleurs engendre à son tour des formes d'ondes d'impulsions appropriées qui, après amplification par l'étage d'attaque associé, sont mises en matrice de manière prédéterminée par le ta- bleau d'interconnexion 60 Dès lors, ce dernier est conçu pour sélectionner des signaux d'attaque particu- liers devant être appliqués à certains des blocs 20 a- g de cette manière sélectionnée. Bien que la présente invention ait été illus- trée et décrite en se référant à une forme de réalisa- tion préférée, l'homme de métier comprendra que diver- ses modifications peuvent y être apportées tant dans sa forme que dans ses détails sans se départir de son esprit et de son cadre tels qu'ils sont définis dans les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 Sélecteur de couleurs à haute tension pour un tube cathodique à pénétration de faisceau, caractérisé en ce qu'il comprend: une alimentation en courant de haute tension des- tinée à appliquer une tension d'accélération à l'anode du tube cathodique; au moins deux blocs de tension raccordés à cette alimentation en courant de haute tension et comprenant chacun une entrée et une sortie contrôlées par un com- mutateur,-chacun de ces blocs comprenant également une alimentation de courant continu destinée à fournir un niveau de tension de courant continu qui peut être in- terconnecté de manière présélectionnée par lescommuta- teursprécités; les commutateurs de chaque bloc de tension pou- vant être ainsi validés sélectivement de telle sorte que le niveau de tension de l'alimentation de courant continu soit ajouté à ou soustrait de (ou encore ne subisse aucun changement) la tension d'accélération fournie par l'alimentation en courant de haute tension. 2 Sélecteur de couleurs à haute tension sui- vant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il com- prend également une première paire de commutateurs raccordés à l'entrée du bloc de tension précité, ainsi qu'une seconde paire de commutateurs raccordés à la sortie de chaque bloc de tension, un commutateur de la première paire et un commutateur de la seconde paire étant validés sélectivement pour interconnecter chaque bloc de tension avec les blocs de tension adjacents. 3 Sélecteur de couleurs à haute tension sui- vant la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des commutateurs de chaque paire contrôlant l'entrée et la sortie du bloc de tension est un commutateur à semi- conducteur comportant une borne de commande, chaque bor- ne de commande étant raccordée à un élément d'intercon- nexion en vue de recevoir un signal de validation. 4 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend également une unité de traitement des cou- s leurs destinée à recevoir un signal indiquant la cou- leur devant être affichée sur le tube cathodique, cette unité de traitement des couleurs émettant un si- gnal de validation représentant cette couleur parti- culière, pour l'appliquer ensuite à l'élément d'inter- connexion. Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation de courant continu prévue dans chaque bloc de tension comprend un régulateur destiné à main- tenir avec précision le niveau de tension de courant continu dans des limites prédéterminées. 6 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que cha- que bloc de tension est isolé à la fois du potentiel de la masse et des autres tensions de référence de tel- le sorte que le niveau de tension de courant continu de l'alimentation de courant continu ait la possibilité de flotter.