Brevet FR2562360A1 — publié le 19851004

2Z562360 La présente invention se rapporte à des circuits pour produire la déviation électromagnétique d'un faisceau d'électrons, et en particulier à des circuits ou un courant sinusoidal permanent est employé pour provoquer une déviation en zigzag. Un courant sinusoïdal pour attaquer un enroulement de déviation horizontale a été proposé. Un avantage de l'utilisation d'un courant sinusoïdal plutôt que le courant conventionnel en rampe réside dans le fait que l'on obtient une plus faible dissipation de puissance par un circuit de déviation utilisant une attaque de courant sinusoidal que dans un type comparable à retour rapide. Cela est ainsi parce que dans un système utilisant une déviation sinusoïdale, le courant qui s'écoule à travers l'enroulement est principalement à la fréquence fondamentale du courant d'entraînement ou d'attaque. Dans un système utilisant un retour rapide, le contenu en harmoniques est plus important. Plus le contenu enharmoniques est important dans le ) courant de déviation, d'autant plus importante est la puissance dissipée dans le noyau en ferrite de l'enroulement. Les pertes dûes à l'effet de radiateur sont également plus importantes. Une caractéristique de l'invention consiste à obtenir un courant de forme sinusoïdale pour entraîner les circuits de déviation d'un tube-image en utilisant un générateur de tension en créneau symétrique couplé de manière capacitive. Le courant dans l'enroulement produit par ce circuit générateur de créneau peut être caractérisé,cependant, comme étant un courant périodique généralement sinusoïdal ayant une période comprenant les durées du balayage d'aller et de retour. Le courant a la fréquence fondamentale ou de premier ordre est sensiblement plus fort que les courantsaux harmoniques. dans certains circuits selon l'art antérieur, la tension d'excitation d'un circuit sinusoidal de déviation ne provient pas d'un générateur de tension en créneau symétrique couplé de manière capacitive mais d'un générateur de sinusoide produisant une tension sinusoïdale à son étage de sortie. L'étage de sortie de l'art antérieur fonctionne comme un amplificateur linéaire; par conséquent, il faut des éléments compliqués de circuit, et il est moins efficace pour délivrer la puissance que l'étage de puissance dans le générateur de tension en créneau de l'invention qui fonctionne en mode de commutation. Lorsqu'un commutateur est fermé, une tension continue produite à l'étage de sortie est délivrée à une charge. Cela ne provoque qu'une faible chute de tension dans l'impédance du commutateur. Par conséquent, la puissance dissipée est faible. Comme les temps de transition sont courts par rapport à toute la période du cycle du créneau, l'énergie dissipée pendant le temps de transition est faible. Au contraire, l'étage de sortie d'un amplificateur linéaire dissipe la puissance pendant la plus grande partie du cycle; par conséquent, son efficacité est plus faible que celle de l'étage de sortie du circuit de l'invention. Dans d'autres circuits selon l'art antérieur, une impulsion de courant est appliquée, pendant une courte partie du cycle de déviation, à un circuit résonnant en parallèle qui comprend l'inductance des enroulements. La courte durée de l'impulsion de courant a tendance à avoir pour résultat des efforts indus sur les composants du circuit. Au contraire, dans le circuit de l'invention, l'énergie est délivrée pendant tout le cycle. Le courant de courte impulsion de l'art antérieur est requis pour délivrer une haute puissance pendant la courte période ou il est produit. Cela crée un contenu supérieur en iharmoniques dans le courant de forme sinusoïdaledans les enroulements de déviation que dans le courant de forme sinusoïdale du circuit de l'invention. Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait qu'il est possible de choisir la tension du générateur sur une large plage de tensions pour obtenir une amplitude prédéterminée du courant sinusoïdal, en choisissant la capacité relative de certains conden- sateurs du circuit. Un autre aspect de l'invention réside dans l'incorporation d'un circuit de boucle de contre-réaction qui réduit la dépendance entre l'amplitude du courant de déviation et les paramètres du circuit. Selon un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, un dispositif pour produire un courant périodique généralement sinusoïdal dans un enroulement de déviation d'un tube à rayons cathodiques comprend un générateur de tension en créneau. Un circuit résonnant qui comprend l'inductance de l'enroulement de déviation est couplé aux deux bornes du générateur de tension en créneau de façon qu'un courant périodique sinusoidal soit excité dans l'enroulement de déviation. Le courant périodique sinu- soidal force le faisceau d'électrons dans le tube à rayons cathodiques à se déplacer cycliquement d'un côté de l'écran du tube à rayons cathodiques à l'autre. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci - apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 montre un circuit de balayage bidirectionnel selon un aspect de l'invention; - les figures 2a-2d illustrent des formes d'onde utiles pour expliquer le fonctionnement du circuit de la figure 1; - la figure q montre un mode de réalisation détaillé du générateur de la figure 1 selon un aspect de l'invention; - la figure 4 montre un circuit de balayage bidirectionnel, selon un autre aspect de l'invention, ayant une boucle de contre-réaction négative pour rendre le courant de déviation moins dépendant des paramètres du circuit; et - la figure 5 montre un circuit de balayage bidirectionnel, selon un autre aspect de l'invention, ayant une inductance variable pour accorder le circuit. Le circuit de balayage bidirectionnel 19, illustré sur la figure 1, qui représente un aspect de l'invention, produit un courant périodique de forme sinusoïdale le courant de déviation 63, à travers un enroulement de déviation 20. L'enroulement de déviation est utilisé pour diriger le faisceau d'électrons(ou les faisceaux) dans un tube à rayons cathodiques 30 pour passer cycliquement d'un côté de l'écran 31 du tube et retour, du même côté. Un tel circuit de déviation peut être utilisé afin-d'effectuer un balayage horizontal. Le circuit de balayage 19 comprend un générateur 21 de créneaux qui produit une tension en créneau Vgen entre une borne 22 et une borne 23. La figure 2a illustre un schéma des temps de la tension Vgen développée par le générateur 21. La tension Vgen comprend une tension en créneau ayant un niveau de tension inférieure V1 et un niveau de tension supérieure V2. Le niveau de tension VI1 est maintenu pendant l'intervalle tI et le niveau de tension V2 est maintenu pendant l'intervalle t2. La - valeur V1-V2 définit l'amplitude de la tension en créneau, et le temps tI + t2 définit la période. Dans le circuit de la figure 1, la période est choisie pour être égale à la durée du balayage vers l'avant plus le balayage de retour du faisceau d'électrons. Par le mode de réalisation de la figure 1, le générateur produit une tension symétrique en créneau o tI est égal à t2. Cepen- dant, une tension en créneau symétrique légèrement déformée ne peut pas sensiblement diminuer la qualité du courant de forme sinusoïdale dans l'enroulement de déviation 20. La borne 22 est couplé à une armature 28 d'un condensateur 24. L'autre armature du condensateur 24 est couplée à une extrémité de l'enroulement de dévia- tion 20 à une borne 29. Un conducteur du condensateur est également couplé à la borne 29. L'autre conduc- teur du condensateur 25 et l'autre extrémité de l'enroulement de déviation 20 sont couplés à la borne 23 du générateur 21. Le condensateur 24 empêche le courant continu de s'écouler dans l'enroulement de dévia- tion 20. Bien que le condensateur 24 produise un couplage entre le générateur 21 et l'enroulement de déviation 20 de la figure 1, d'autres réseaux passifs peuvent accom- plir de manière appropriée ce couplage. Le condensateur 24, le condensateur 25 et l'enroulement 20 forment un circuit résonnant en parallèle o l'enroulement 20 forme l'inductance. Comme le générateur 21 produit une tension périodique, le courant qui s'écoule à travers l'enroule- ment 20, le courant de déviation 63 de la figure 1, peut être analysé comme ayant une fréquence fondamentale fh qui est égale à la fréquence fondamentale de la tension du générateur 21 et ses harmoniques, ou multiples de cette fréquence. Une telle analyse de fréquence peut être prouvée par une analyse bien connue en série de Fourier. Les harmoniques peuvent être introduits par diverses sources. Un exemple d'une telle source et la non linéarité de l'enroulement 20 provoquée par les variations de l'inductance de l'enroulement de déviation en fonction du courant de déviation 63. Cependant, la source majeure des harmoniques dans ce circuit réside dans les composantes à haute fréquence de la tension en créneau. Un créneau symétrique comprend, selon la série de Fourier des fonc- tions périodiques, la fréquence fondamentale est uniquement ses harmoniques impairs. Plus faible est l'harmonique, plus forte est sa tension par rapport à la fréquence fondamentale. Par exemple, l'harmonique d'ordre trois d'untel créneau a une amplitude de un tiers par rapport à celle de la fréquence fondamentale; l'harmonique d'ordre cinq à une amplitude de un cinquième par rapport à celle de la fréquence fondamentale. Selon l'invention, une tension en créneau symétrique est préférable à une tension non symétrique parce qu'une tension en créneau symétrique ne contient pas d'harmonique important d'ordre deux. L'harmonique d'ordre deux, étant proche en fréquence de la fréquence fondamentale est plus difficile à filtrer. Le circuit est accordé pour servir de filtre passant pour le courant de déviation 63 à la fréquence fondamentale fh' L'accord est accompli en choisissant les valeurs des condensateurs 24 et 25 de façon à réduire le rapport de l'amplitude du courant harmonique dans les harmoniques à celle à la fréquence fondamentale. Un tel circuit résonnant en parallèle accordé peut être considéré comme étant en résonance à la fréquence fondamentale. En choisissant la relation appropriée de la valeur du condensateur 25 à celle du condensateur 24, il est possible d'obtenir l'amplitude souhaitée du courant de déviation 63 pour une tension donnée en créneau. La bonne relation peut être calculée ou trouvée empiriquement en faisant varier le rapport de la capacité du condensateur 24 à celle du condensateur 25 tout en maintenant la somme totale de capacité des deux. Dans le circuit de balayage 19 de la figure 1, le courant de déviation 63 est de 3,2 ampères crtte à crfte, pour une tension en créneau de 30 volts à la fréquence du cycle de déviation fh = 15 625 Hz. Sur la figure 1, les valeurs des condensateurs 24 et 25 sont respectivement de 15 nanofaradset ?9 nanofarads L'inductance de l'en- roulement 20 est de 1,93 millihenry et le coefficient Q de l'enroulement à 15 525 Hz est de 60. Le coefficient Q est le rapport de l'impédance inductive à la résistance, et il dépend de fh, l'induc- tance de l'enroulement et de la résistance 27 de l'en- roulement de déviation. La figure 2b illustre la tension dans l'enroulement de déviation 20 de la figure 1 pour Vgen = 30 volts lorsque la fréquence de résonance du circuit résonnant en parallèle est égale à fh' Le circuit de déviation 63 est illustré sur la figure 2c. La tension dans l'enroulement de déviation 20, et le courant de déviation 63 sont aux fréquences fondamentales du géné- rateur 21 de tension en créneau. La moitié du cycle du courant de déviation 63 effectue le balayage vers l'avant, qui dure 32 microsecondes, comme cela est illustré sur la figure 2c, et l'autre moitié du cycle effectue le balayage de retour, qui dure également 32 microsecondes. Un signal vidéo peut être visualisé pendant le balayage vers l'avant et le balayage de retour pour pro- duire une image bidirectionnellement balayée. Le signal vidéo peut être produit d'une manière conventionnelle par un processeur vidéo 11 de la figure 1. Le signal vidéo peut être divisé en une séquence d'échantillons vidéo qui sont stockés dans une mémoire premier entré -premier sorti (FIFO) pour une visualisation subséquente pendant le balayage vers l'avant, et- dans une mémoire dernier entré -premier sorti (LIFO) pour une visualisation subsé- quente pendant la balayage de retour. Si l'on dispose d'un certain surbalayage, le courant sinusoïdal je déviation arrive près de la forme d'onde idéale en S. Cela signifie qu'une déformation due a une vitesse non uniforme de balayage et des erreurs de linéarité avec un _.ourant sinusoîdal de déviation sont moins graves que dans le système de balayage conventionnel, o ces erreurs ne sont pas corrigées. La figure 3 illustre un mode de réalisation du générateur 21. Sur la figure 3, deux commutateurs métal-oxyde-semiconducteur (MOS) du même type, 40 et 41, sont couplés ensemble d'une manière produisant un étage amplificateur final de puissance en push-pull entre la borne 22 et la borne 23. Des identifications semblables sur les figures 1 et 3 signifient des fonctions ou quantités semblables. La paire de commutateurs 40 et 41 reçoit une tension continue 46 qui, par exemple, est de 30 volts, entre une borne 42 et une borne 23. Une tension en créneau Vin, par exemple d'une amplitude de 12 volts, illustrée sur la figure 2a, est produite entre une borne 43 et une borne 23. Un commutateur MOS 44 reçoit la tension Vin et produit, en même temps que l'attaque produite par un commutateur d'amorçage 45, une entrée d'attaque du commu- tateur 40. Vin est également appliquée pour former une entrée d'attaque du commutateur 41 de façon que lorsque le commutateur 41 est mis en circuit, le commutateur 40 soit mis hors circuit et inversement. Ainsi, le commuta- teur 40 produit Vgen = 30 volts pendant une moitié ducycle. et lecommutateur 41 produit Vgen = O volt pendant l'autre moitié du cycle. Le circuit illustré sur la figure 3 produit une faible impédance de sortie pendant l'intervalle tI et t2 de la figure 2a. Comme les commuta- teurs 40 et 41 fonctionnent en mode de commutation, le temps de transition entre le temps ou la tension Vgen est au niveau V2 de 30 volts et le temps o elle est au niveau V1 de O volt, et inversement, est court par rapport à la période du créneau. Par conséquent, l'énergie dissipée dans les commutateurs 41 et 40 est faible. Bien que la paire de commutateurs soit illustrée comme du type MOS de puissance, ils peuvent également être du type bipolaire tAns une configuration un peu modifiée. MOS produit de faibles retards symétriques de commutationidonc la symétrie du créneau est maintenu. Comme on l'a expli- qué précédemment, une tension symétrique en créneau n'introduit pas d'harmoniques pairs dans le courant de déviation;par conséquent, elle est préférable. Lorsque le générateur de la figure 3 produit une tension en créneau à la sortie du circuit 19 de, la figure 1, la consommation totale de puissance est d'environ 4 watts, dont les enroulements de déviation prennent 3,5 watts à un courant crtte à créte de 3,2 ampères. La tension au bobinage à un courant créte à créte de déviation 63 de 3,2 ampères est de 630 volts crtte à cr'ete. Le courant continu s'écoulant entre les bornes 42 et 23 est de 0,13 ampère. La distorsion harmonique totale du courant de déviation 63 est d'environ 0,25 %. La figure 4 montre un circuit de balayage 66 selon un aspect de l'invention. Le circuit 66 comprend un générateur de créneaux 21, des condensateurs 24 et 25 et un enroulement de déviation 20, couplés comme dans le circuit de balayage 19 de la figure 1, ob une extrémité de l'enroulement de déviation 20 du circuit 66 de la figure 4, à une borne 23a, est couplée à la borne 23 du générateur 21 par une résistance 62. Le schéma du généra- teur 21 de la figure 4 est illustré en détail sur la figure 3. Des chiffres identiques de référence sur les figures 3, 4 et 1 indiquent des articles ou fonctions semblables. Le circuit de balayage 66 de la figure 4 réduit les variations du courant de créte du courant de déviation 63 du fait de valeurs différentes des paramètres, comme le Q de l'enroulement de déviation 20, comme on l'expliquera en plus de détail ci-après. Dans le circuit. 66 de la figure 4, une borne de sortie 60b d'un régulateur de tension 60 fournit une tension continue 46 à la borne 42 du générateur de créneaux 21. Une borne d'entrée 60a du régulateur de tension 60 reçoit la tension d'alimen- tation en courant 67, par exemple, d'une valeur supérieure à celle de la tension continue 46. Une borne 60c d'entrée de détection du régulateur de tension 60 est couplée à une borne de sortie 61a d'un détecteur conventionnel de crete 61 pour recevoir une tension Vpd du détecteur 61 qui est développée entre les bornes 61a et 23. Lorsque la tension Vpd dépasse une tension prédéterminée V,r le régulateur 60 réduit la tension continue 46. Par ailleurs, lorsque la tension Vpd est plus faible que la tension prédéterminée V, le régulateur 60 augmentela tension continue 46. Les bornes d'entrée 61c et 61d du détecteur 61 sont couplées à travers la résistance 62 entre les bornes d'entrée 23 et 23a respectivement. Le courant de déviation 63 dans la résistance 62 développe une tension Vs entre les bornes d'entrée 61c et 61d. La valeur de la tension Vpd est directement en rapport avec la tension de crIète de la tension Vs. Ainsi, la tension Vpd indique la valeur de crete du courant 63. Si la valeur de crete du courant de déviation 63 est telle que Vpd soit plus importante que Vr, le régulateur 60 répond en diminuant l'amplitude de la tension continue 46. Une diminution de l'amplitude de la tension continue 46 provoque une diminution de Vgen et par conséquent force la valeur de crête du courant de déviation 63 à diminuer. Ainsi, la boucle de contre- réaction négative force la valeur de crtte du courant de déviation 63 à être telle que Vpd = Vr. La boucle de contre-réaction négative corrige de même une diminution de la valeur de crete du courant de déviation 63 qui aurait autrement forcé Vpd à être plus faible que Vr. La figure 5 montre un circuit de balayage 69 selon un autre aspect de l'invention. Le circuit 69 comprend le générateur 21, les condensateurs 24 et 25 et l'enroule- ment de déviation 20 couplés comme dans le circuit de balayage 19 de la figure 1, o une extrémité de l'enrou- lement de déviation 20 du circuit 69 de la figure 5, à la borne 23a, est coupléeà la borne 23 du générateur 21 par une inductance 68. Des chiffres et symboles identiques sur les figures 1 et 5 indiquent des fonctions ou articles semblables. L'inductance 68 du circuit 69 permet à l'accord de la fréquence de résonance du circuit résonnant en parallèle d'être égal à la fréquence fh pour toute valeur de l'inductance de l'enroulement de déviation dans la plage de tolérance de l'enroulement 20. Lorsque le circuit résonnant en parallèle est accordé, l'amplitude des harmoniques du courant de déviation 63 est réduite par rapport à l'amplitude de la fréquence fondamentale. 2 -6 2360 R E V E N D I C A T-I 0 N S 1.- Dispositif pour produire un courant pério- dique généralement sinusoïdal dans un enroulement de déviation d'un tube à rayons cathodiques, caractérisé par: un générateur de tension (21) ayant un étage de sortie avec des première (22) et seconde (23) bornes pour produire une tension périodique en créneau (Vgen) entre elles; un enroulement de déviation (20); et un circuit résonnant, qui comprend l'inductance dudit enroulement de déviation (20), couplé auxdites première (22) et seconde (23) bornes dudit générateur (21), o ledit courant périodique sinusoïdal (63) est excité dans ledit enroulement de déviation (20) par ladite tension en créneau (V)gen pour forcer le faisceau d'élec- gen' tronsdans ledit tube à rayons cathodiques (30) à se déplacer cycliquement au loin d'un côté de l'écran dudit tube à rayons cathodiques et à retourner audit côté. 2.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit résonnant précité comprend un premier condensateur (24) couplé à la première borne (22) du générateur (21) pour bloquer l'écoulement de courant continu dans l'enroulement de déviation (20), dudit générateur (21). 3.- Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le circuit résonnant précité comprend un second condensateur (25) qui est couplé à la seconde borne (23) du générateur (21) et à l'armature du premier conden- sateur (24) qui est.éloignée de la première borne (22). 4.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce ot: le circuit résonnant précité est accordé pour résonner à la fréquence fondamentale de la tension en créneau (Vgen). 5.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la tension en créneau (Vgen) est symétrique. 6.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le générateur précité (21) comprend deux dispositifs à semiconducteurs(40, 41) couplés en configuration en push-pull pour produire la tension en créneau entre les première (22) et seconde (23) bornes du générateur (21). 7.- Dispositif selon la revendication 6, carac- térisé en ce que la paire de dispositifsà semiconducteurs est du type transistor MOS. 8.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé par une boucle de contre-réaction (21, 60, 61, 62) répondant à l'amplitude du courant périodique (63) pour maintenir ledit courant périodique (63) à une amplitude prédéterminée en contrOlant l'amplitude de la tension en créneau (Vgen) 9.- Dispositif selon la revendication 8, carac- térisé en ce que la boucle de contre-réaction (21, 60, 61, 62) comprend un moyen (62) pour produire un premier signal (Vs) indiquant l'amplitude du courant périodique (63) et un moyen (61) répondant au premier signal (V s) et couplé au générateur (21) pour régler l'amplitude de la tension en créneau (V) gen 10.- Dispositif selon la revendication 9, carac- térisé en ce que le premier moyen générateur de signaux comprend une résistance (62) couplée en série avec l'enrou- lement de déviation (20) pour développer une tension (Vs) par rapport à l'amplitude du courant périodique (63) et un détecteur de crete de tension (61) couplé à la résis- tance (62) pour produire le premier signal. 11.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit résonnant comprend une induc- tance (68) couplée en série avec l'enroulement de déviation (20), qui est capable d'accorder le circuit résonnant pour qu'il soit en résonance à une fréquence prédéter- minée. 12.- Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'inductance (68) est variable. 13.- Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le circuit résonnant comprend un premier condensateur (24) ayant une armature (28) qui est couplée à la première borne (22) du générateur (21) et un second condensateur (25) qui est couplé entre la seconde borne (23) du générateur (21) et l'autre armature du premier condensateur (24). 14.- Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'enroulement de déviation (20) est couplé entre la jonction (29) des premier (24) et second (25) condensateurs et la seconde borne (23) du géné- rateur (21). 15.- Dispositif-pour produire un courant périodique généralement sinusoïdal dans un enroulement de déviation d'un tube à rayons cathodiques, caractérisé par: un générateur de tension (21) ayant un étage de sortie avec des première (22) et seconde (23) bornes pour produire une tension périodique en créneau (Vgen) entre elles; et un réseau passif (24, 25) couplé entre lesdites première (22) et seconde (23) bornes du générateur (21) et entre des bornes respectives de l'enroulement de déviation (20) pour exciter dans ledit enroulement de déviation (20), ledit courant périodique à la fréquence fondamentale de la tension périodique en créneau tout en filtrant les harmoniques compris dans ladite tension en créneau.