Brevet FR2505071A1 — publié le 19821105

La présente invention concerne une alimenta- tion en courant de haute tension de commutation pour un tube cathodique du type à pénétration de faisceau et, plus particulièrement, un sélecteur de couleurs à haute tension de conception simple et de dimensions réduites capable d'assurer une première période d'écriture dans une couleur aléatoire et une seconde période d'écritu- re dans une couleur complémentaire, cette dernière pé- riode faisant également office de période de remise à l'état initial. Un tube cathodique couleur du type à pénétra- tion de faisceau est un dispositif de visualisation gé- néralement connu comportant un fond sur lequel une image ou des caractères alphanumériques peuvent être ins- crits Une ou plusieurs couches de substance lumines- cente appliquées sur la surface intérieure de ce fond peuvent être sélectionnées pour émettre à peu près n'im- porte quelle longueur d'onde désirée de la lumière visi- ble Si deux couches de substance luminescente sont dé- posées sur le fond du tube, il est possible de visuali- ser plus de deux couleurs distinctes en modifiant la pro- fondeur de pénétration du faisceau électronique dans ces couches Etant donné que le faisceau électronique émis par la cathode située dans le col du tube cathodi- que vient heurter les couches de substance luminescente à une vitesse qui est influencée principalement par le niveau de tension appliqué à l'anode accélératrice, un changement survenant dans ce niveau de tension aura pour effet de modifier dans une mesure correspondante la pro- portion de lumière émise par les deux couches de substan- ce luminescente En d'autres termes, dans un tube ca- thodique à pénétration comportant deux couches de sub- stance luminescente émettrices de lumière différentes, un observateur peut visualiser jusqu'à environ quatre couleurs moyennant une modification du niveau de tension de courant continu appliqué à l'anode accélératrice si- tuée à proximité de la face frontale du tube cathodique. Une limitation importante rencontrée lors de l'utilisation des tubes cathodiques du type à pénétra- tion réside dans la longueur de la période de remise à S l'état initial comprise entre les périodes d'écriture. Etant donné que le niveau de tension de courant continu appliqué à l'anode accélératrice doit être modifié au cours de la période de remise à l'état initial, la lon- gueur de cette dernière est définie principalement par la capacitance électrique associée à l'anode L'anode a une dimension physique relativement importante et, comme telle, elle possède par inhérence une haute capa- citance, si bien qu'une charge électrique importante y est accumulée au cours d'une période d'écriture Evi- demment, des condensateurs supplémentaires éventuels, en particulier, les gros condensateurs fréquemment uti- lisés dans les alimentations en courant de haute ten- sion, augmentent également la capacitance du circuit haute tension et prolongent davantage la période de re- mise à l'état initial Etant donné que cette charge électrique est accrue (ou réduite) pour modifier le ni- veau de tension appliqué à l'anode, la période de remi- se à l'état initial 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 utilisés avec les tubes cathodiques à pénétration de faisceau, concerne la mise en séquence des couleurs devant être visualisées sur le fond du tube cathodique Bien qu'il soit possible de visualiser trois ou quatre couleurs distinctes sur un tube cathodique du type à pénétration et à deux couches, certains sélecteurs de couleurs à haute tension doivent fonctionner dans une séquence par- ticulière 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 succes- sives, c'est-à-dire que la tension anodique passe de k V à 14 k V et de 14 k V à 18 k V, pour revenir finale- ment de 18 k V à 1 O k V Au cours de chacune de ces pé- riodes d'écriture séquentielles, des images ou des carac- tères alphanumériques inscrits par le faisceau électroni- que sont affichés uniquement dans la couleur correspon- dant au niveau de tension appliqué à l'anode Si, au cours d'une période d'écriture particulière, des images ou des caractères alphanumériques doivent être affichés dans une couleur, par exemple, le rouge, au terme de cet- te période d'écriture, aucune information supplémentaire ne peut être affichée dans la couleur rouge avant que le sélecteur de couleurs à haute tension soit passé sé- quentiellement par ses niveaux de-tension présélectionnés jusqu'à la période d'écriture suivante au cours de la- quelle des informations peuvent être affichées dans la couleur rouge. On se référera en particulier au brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 906 333 accordé le 16 septem- bre 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 ca- thodique du type à pénétration de faisceau Cette ali- mentation en courant comprend l'enroulement secondaire d'un transformateur élévateur à haute tension qui est raccordé en série à l'anode accélératrice du tube cathodique. L'enroulement primaire de ce transformateur est raccordé à la masse via un condensateur en vue d'engendrer un ni- veau de tension de courant continu Cette tension appa- raissant aux bornes du condensateur est appliquée à l'en- trée de réglage de l'alimentation de haute tension de courant continu de ligne de base L'alimentation en cou- rant de commutation des couleurs de la présente inven- tion constitue un perfectionnement vis-à-vis de celle décrite dans le brevet précité. 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 alimentation en courant de haute tension pour la commutation rapide d'une haute tension appliquée à l'anode d'un tube cathodique cou- leur à pénétration de faisceau L'énergie nécessaire pour assurer la transition rapide entre les niveaux de tension est accumulée dans deux inducteurs, un pour les transitions croissantes et l'autre, pour les transi- tions décroissantes Lorsqu'on souhaite modifier la tension appliquée au tube cathodique, on raccorde l'in- ducteur d'accumulation approprié à l'anode via un com- mutateur de commande, ce qui a pour effet de modifier rapidement la tension appliquée à cette anode La ten- sion s'élève jusqu'à ce que le niveau de tension désiré correspondant à une transition de couleur croissante soit atteint, moment auquel le commutateur est mis hors circuit et l'inducteur d'accumulation,rechargé Une alimentation de haute tension d'alignement maintient l'anode au niveau de tension prédéterminé dès que ce niveau a été atteint. Un objet de la présente invention est de four- nir un sélecteur de couleurs pour un tube cathodique à pénétration de faisceau, dans lequel une première pério- de d'écriture dans une couleur aléatoire est suivie im- médiatement d'une seconde période d'écriture dans une couleur complémentaire, ramenant ainsi le niveau de flux à l'état initial dans le transformateur à haute tension. Selon une caractéristique particulière du sé- lecteur de couleurs différentiel aléatoire pour un tu- be cathodique à pénétration de faisceau suivant la pré- sente invention, on utilise deux étages d'attaque, par exemple, des amplificateurs opérationnels, qui sont raccordés à chaque côté de l'enroulement primaire du transformateur à haute tension Chacun de ces étages d'attaque est alimenté par un courant à basse tension ayant un seul niveau de polarité, c'est-à-dire un ni- veau de tension positif ou un niveau de tension néga- tif, permettant ainsi d'utiliser cette faible alimen- tation de courant unipolaire simple Les entrées vers les étages d'attaque sont raccordées via deux commuta- teurs simples, de telle sorte que le niveau de tension de ligne de base puisse être contrôlé dans chaque di- rection au départ de son niveau de haute tension de courant continu présélectionné. Suivant la présente invention, un sélecteur de couleurs différentiel aléatoire pour un tube catho- dique à pénétration de faisceau comprend une alimenta- tion en courant de haute tension ayant un niveau de ten- sion de sortie présélectionné qui est appliqué, via un transformateur à haute tension, à l'anode du tube catho- dique à pénétration de faisceau Spécifiquement, le niveau de tension de ligne de base pourrait être réglé pour produire une couleur intermédiaire ou de ligne de base sur le tube cathodique, par exemple, 14 k V dans un intervalle de 10 k V à 18 k V Deux étages d'attaque rac- cordés à chaque extrémité de l'enroulement primaire du transformateur à haute tension engendrent, aux bornes de cet enroulement, une tension différentielle qui peut provoquer une transition croissante ou décroissante de la couleur de ligne de base à partir de son niveau de tension de ligne de base présélectionné N'importe quel- le couleur peut être sélectionnée au hasard pour une pé- riode d'écriture en excitant simplement l'enroulement primaire avec une impulsion dans l'une ou l'autre direc- tion et ce, au moyen de la tension différentielle four- nie par les deux étages d'attaque Au terme de la pério- de d'écriture dans une couleur, une seconde période È d'écriture dans une couleur complémentaire est définie immédiatement par excitation différentielle de l'enrou- lement primaire dans la direction opposée avec une im- pulsion de la même amplitude, mais de polarité opposée. Selon une caractéristique particulière du sé- lecteur de couleurs différentiel aléatoire de la pré- sente invention, une première période d'écriture dans une couleur aléatoire est suivie d'une seconde période d'écriture dans une couleur complémentaire, période qui ramène le niveau de flux dans le transformateur à l'état initial Au cours de cette seconde période d'écriture de couleur, l'enroulement primaire du trans- formateur reçoit une impulsion de courant d'une ampli- tude et d'une durée identiques à celles de l'impulsion appliquée au cours de la première période, mais d'une polarité opposée, ce qui permet l'inscription d'informa- tions sur le fond du tube cathodique tant au cours de la première période d'écriture de couleur qu'au cours d'une seconde période d'écriture dans la couleur complé- mentaire, évitant ainsi une période de remise à l'état initial inutilisable. Les objets, caractéristiques et avantages pré- cités de la présente invention, ainsi que d'autres appa- raîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après d'une forme de réalisation préférée donnée en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma fonctionnel illus- trant une forme de réalisation d'un sélecteur de cou- leurs différentiel aléatoire pour un tube cathodique à pénétration de faisceau suivant la présente invention; et la figure 2 est un diagramme illustrant les formes d'ondes obtenues en différents points de la forme de réalisation de la figure 1. On se référera tout d'abord à la figure 1 qui illustre une forme de réalisation d'un sélecteur de cou- leurs différentiel aléatoire pour un tube à pénétra- tion de faisceau suivant la présente invention Dans une forme de réalisation préférée, on prévoit une ali- mentation en courant de haute tension 10 d'un type con- nu et le niveau de tension de sortie de courant continu de cette alimentation est sélectionné pour définir une couleur de ligne de base prédéterminée (décrite ci-après plus en détail) dans un tube cathodique à pénétration de faisceau 12 Ce tube cathodique comprend un fond 14 sur lequel des images sont inscrites par un faisceau d'électrons Spécifiquement, sur la surface intérieure de ce fond 14, sont déposées au moins deux couches de substance luminescente émettant chacune une couleur ou une longueur d'onde distincte de lumière en réponse à leur excitation par le faisceau électronique Afin d'apprécier la présente invention, on supposera qu'une couche de substance luminescente de couleur verte et une couche de substance luminescente de couleur rouge sont déposées sur la surface intérieure du fond 14. Evidemment, on pourrait déposer plus de deux couches de substance luminescente sur le fond 14 au cas o plus d'environ quatre couleurs distinctes doivent être affi- chées sur le tube cathodique 12 Le faisceau d'élec- trons est émis par une cathode (non représentée) située près de l'extrémité du col du tube cathodique 12 et ce faisceau est accéléré en direction du fond 14 sous l'in- fluence d'une haute tension appliquée à une anode 16. De façon connue, cette anode 16 est constituée d'une ma- tière à haute conductivité et elle est disposée circon- férentiellement autour de la partie avant du tube afin d'influencer le faisceau d'électrons En raison de ses grandes dimensions, l'anode 16 a une capacitance relati- vement élevée et, pour des raisons de simplicité, elle est illustrée sous forme d'un condensateur dans la forme de réalisation préférée de la figure 1. Suivant la présente invention, la sortie de l'alimentation en courant de haute tension est appli- quée, le long d'une ligne 18, à une extrémité d'un en- roulement secondaire 20 d'un transformateur 22 L'au- tre extrémité de l'enroulement secondaire 20 est rac- cordée, par une ligne 24, à une extrémité d'une résis- tance d'amortissement 26 dont l'autre extrémité est raccordée, par une ligne 28, à l'anode 16 Comme on le comprendra, le circuit décrit ci-dessus est essen- tiellement un circuit à haute tension fonctionnant, par exemple, dans l'intervalle de 10 k V à 18 k V afin de fournir les niveaux de tension appropriés pour accé- lérer le faisceau d'électrons en direction du fond 14. Suivant la présente invention, la couleur dans laquelle des informations sont affichées sur le fond 14 est appelée "couleur de ligne de base" et elle est obtenue par application d'un niveau de tension inter- médiaire, en l'occurrence, 14 k V, à l'anode 16 à partir de l'alimentation en courant de haute tension 10 La couleur de ligne de base est utilisée pour afficher des informations sur le tube cathodique 12 pendant la plu- part du temps Les couleurs secondaires sont des cou- leurs dans lesquelles des informations peuvent être ins- crites sur le fond 14 au cours d'une période d'écriture dont la longueur est définie principalement par les ca- ractéristiques du transformateur 22 Les couleurs com- plémentaires sont des couleurs secondaires qui se si- tuent de part et d'autre de la couleur de ligne de base, et elles sont obtenues en appliquant un niveau de tension d'une amplitude opposée sur l'anode 16 Par exemple, dans la présente forme de réalisation, la couleur de li- gne de base est l'orange et elle est obtenue en appli- quant une tension de 14 k V sur l'anode 16, le vert et le rouge étant des couleurs complémentaires du fait qu'elles sont obtenues en appliquant, sur l'anode 16, des tensions de 18 k V et 10 k V respectivement. Le transformateur 22 comporte également un en- roulement primaire 30 et le rapport de spires est sélec- tionné de façon à assurer la fluctuation de tension re- quise à partir du niveau de tension de ligne de base de façon connue Par exemple, si l'on adopte un rapport de spires de 1 à 160 dans le transformateur 22, une va- riation de tension de 25 volts aux bornes de l'enroule- ment primaire 30 pourrait donner lieu à une variation de tension de 4 k V aux bornes de l'enroulement secon- daire 20 Etant donné que cette fluctuation de tension est associée à un niveau de tension de ligne de base d'environ 14 k V, la fluctuation de tension obtenue sur la ligne 24 pourrait être aussi élevée que 4 k V dans chaque direction. Dans la présente forme de réalisation, une ex- trémité de l'enroulement primaire 30 est raccordée, par une ligne 32, à la sortie d'un étage d'attaque 34 De la même manière, l'autre côté de l'enroulement primaire est raccordé, par une ligne 36, à la sortie d'un éta- ge d'attaque 38 Selon une caractéristique particulière de la présente invention, les étages d'attaque 34 et 38 peuvent être alimentés par un courant à basse tension ne comportant qu'une sortie de tension unipolaire En d'autres termes, les étages d'attaque 34 et 38 qui, dans la forme de réalisation préférée, pourraient être cons- titués d'un amplificateur opérationnel ou analogues, sont raccordés à des bornes 40 et 42 respectivement auxquelles est appliquée, par exemple, une tension de + 25 volts à partir d'une alimentation en courant de basse tension (non représentée) Cette alimentation en courant de basse tension unipolaire est plus petite, plus simple et nécessite moins de réglage qu'une alimentation en cou- rant de basse tension bipolaire. Les entrées des étages d'attaque 34-et 38 sont raccordées, par des lignes 44 et 46 respectivement, aux sorties de deux commutateurs 48 et 50 respectivement. Ces commutateurs 48 et 50 pourraient être spécifique- ment d'un type électronique et être semblables, du point de vue fonctionnel, à un interrupteur va-et-vient mécanique; dès lors, pour la clarté de l'illustration, ces commutateurs sont représentés sous la forme mécani- que classique bien connue en figure 1. Les informations d'entrée relatives aux cou- leurs sont transmises sous une forme binaire au sélec- teur de couleurs différentiel aléatoire suivant la pré- sente invention au départ d'une source extérieure (non représentée), le long d'une ligne de données 50 Une caractéristique de la présente invention réside dans le fait qu'un traitement d'entrée très simple est néces- saire pour démoduler le signal d'entrée binaire On prévoit deux convertisseurs numériques-analogiques 52 et 54 qui sont raccordés pour recevoir le signal d'en- trée binaire sur la ligne 50 Une unité de rythme 56 est également raccordée à la ligne d'entrée 50 pour re- cevoir le signal couleur d'entrée La sortie du con- vertisseur numérique-analogique 52 est raccordée à la fois à une borne du commutateur 48 et à une borne du com- mutateur 50 De la même manière, la sortie du convertis- seur numérique-analogique 54 est raccordée à une borne du commutateur 50 et à une borne du commutateur 48, per- mettant ainsi, au commutateur SO, de brancher l'entrée sur les étages d'attaque respectifs entre les convertis- seurs numériques-analogiques 52 et 54 sous le contrôle de l'unité de rythme 56. Une caractéristique du sélecteur de couleurs différentiel aléatoire réside dans la fait qu'il com- prend une boucle à réaction destinée à détecter les er- reurs d'hystérésis, les erreurs de rythme, les erreurs de formes d'ondes ou les erreurs éventuelles survenant dans les circuits d'attaque eux-mêmes, etc Cette bou- cle à réaction comprend un amplificateur intégrateur 60 dont les bornes d'entrée sont raccordées aux lignes 32 il * et 36 pour recevoir les formes d'ondes des signaux appli- qués à chaque extrémité de l'enroulement primaire 30. La sortie de l'amplificateur 60 est raccordée, par une ligne 62, à l'entrée de l'étage d'attaque 38 afin d'engendrer un signal de courant continu qui est le ré- sultat de toutes les erreurs virtuelles qui peuvent se présenter En d'autres termes, la tension de polarisa- tion appliquée à l'étage d'attaque 38 est élevée ou abaissée légèrement afin de compenser les erreurs inhé- rentes au système. Une caractéristique du sélecteur de couleurs différentiel aléatoire réside dans le fait qu'il détecte le niveau de courant continu des formes d'ondes appli- quées à chaque extrémité de l'enroulement primaire, pour compenser ensuite toute erreur de courant continu via une boucle à réaction Cette boucle à réaction com- prend un amplificateur opérationnel 60 dont les bornes d'entrée sont raccordées aux lignes 32 et 36 pour rece- voir les formes d'ondes des signaux appliqués à chaque extrémité de l'enroulement primaire 30 La sortie de cet amplificateur opérationnel 60 est raccordée à l'en- trée de l'étage d'attaque 38 par une ligne 62 afin de modifier la tension de polarisation. Une caractéristique particulière de la présen- te invention réside dans le fait qu'elle fournit égale- ment une tension de focalisation de couleurs d'alignement dynamique pour le tube cathodique 12 Dans la forme de réalisation préférée, le système prévu à cet effet com- prend un premier potentiomètre 61 qui est raccordé à la sortie de l'alimentation en courant de haute ten- sion 10 Il s'agit d'une sortie séparée ayant un ni- veau de courant continu inférieur à celui de la sortie utilisée pour fournir la tension anodique Le premier potentiomètre 61 est raccordé, via un enroulement 63 qui est un enroulement supplémentaire du transforma- teur 22, à un second potentiomètre 64 Ce potentiomè- tre 64 est utilisé pour assurer Je réglage dynamique de la tension appliquée à l'électrode de focalisation 66 située à proximité de la partie avant du canon à électrons (non représenté) Spécifiquement, le ni- veau de tension de focalisation appliqué à l'électrode de focalisation est un pourcentage fixe du niveau de tension appliqué à l'anode 16 Selon une caractéristi- que particulière de la présente invention, ce système de focalisation exige un minimum de pièces supplémentai- res, à savoir uniquement deux potentiomètres et l'en- roulement supplémentaire du transformateur 22 Le pre- mier potentiomètre 61 règle le niveau de tension de ligne de base de courant continu, tandis que le second potentiomètre 64 règle la sortie dynamique au niveau appliqué à l'électrode de Localisation 66. On décrira à présent le fonctionnement du sé- lecteur de couleurs différentiel aléatoire suivant la présente invention en se référant à la figure 2 Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, une caractéristique par- ticulière de la présente invention réside dans le fait qu'une première période d'écriture peut être sélection- née dans une couleur aléatoire, par exemple, entre le moment t O et le moment tl, au cours de laquelle des in- formations peuvent être inscrites dans la couleur-sélec- tionnéesur le fond du tube cathodique Cette première période d'écriture est suivie immédiatement d'une secon- de période d'écriture sélectionnée dans une couleur complémentaire entre le moment t 1 et le moment t 2, au cours de laquelle le niveau de flux dans le transforma- teur 22 est ramené à l'état initial Ces deux périodes d'écriture peuvent être utilisées pour afficher des in- formations sur le fond 14 du tube cathodique moyennant une déviation appropriée du faisceau d'électrons, évi- tant ainsi essentiellement de ménager une période de remise à l'état initial au cours de laquelle aucune in- formation relative aux couleurs n'est inscrite ' 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 es- prit 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, dans le- quel une première période d'écriture dans une couleur sélectionnée au hasard est suivie immédiatement d'une seconde période d'écriture dans une couleur complémen- taire, caractérisé en ce qu'il comprend: une alimentation en courant de haute tension ayant une sortie sélectionnée pour fournir une couleur de li- gne de base lorsqu'elle est appliquée au tube cathodi- que; un transformateur à haute tension raccordé entre la sortie de cette alimentation en courant de haute ten- sion et le tube cathodique, ce transformateur comprenant un enroulement primaire; des éléments d'attaque constitués de deux amplifica- teurs opérationnels comportant chacun une entrée et une sortie qui sont raccordées à un côté de l'enroulement primaire; et des commutateurs destinés à appliqués la forme d'on- de d'entrée à l'entrée des éléments d'attaque au cours de la première période d'écriture en couleurs, ainsi qu'à appliquer de manière différentielle cette forme d'onde d'entrée à l'entrée des éléments d'attaque au cours de la seconde période d'écriture en couleurs. 2 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le tube catho- dique comprend une électrode de focalisation à laquelle une haute tension est appliquée pour focaliser le fais- ceau électronique, ainsi qu'un élément destiné à engen- drer une tension de focalisation qui suit le niveau de haute tension appliqué à l'anode du tube cathodique. 3 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément des- tiné à engendrer une tension de focalisation comprend un enroulement prévu sur le transformateur précité et qui est raccordé entre l'alimentation en courant de haute tension et l'électrode de focalisation du tube cathodi- que. 4 Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément des- tiné à engendrer une tension de focalisation comprend un premier potentiomètre raccordé entre l'alimentation en courant de haute tension et l'enroulement de focalisa- tion du transformateur en vue d'assurer un réglage pro- portionnel du niveau de tension fourni par l'alimenta- tion en courant de haute tension. Sélecteur de couleurs à haute tension suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément des- tiné à régler la tension de focalisation comprend égale- ment un second potentiomètre raccordé aux bornes de l'en- roulement de focalisation du transformateur en vue d'assu- rer un réglage proportionnel de la fluctuation de tension appliquée à l'électrode de focalisation.