专利名称：显象管驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地说涉及放大器，更具体地说涉及对驱动显象管阴极的视频信号进行放大的装置。
在使用直接观看的或投影的显象管作为显示器的电视装置中，最好是驱动显象管阴极的放大器提供具有宽的带宽和高的转换速度的高电压驱动信号。典型地，驱动电压大约在200V的等级上，带宽可以是5MHz或更高。转换速度基本上大于100V/μs(伏/微秒)。
为了有利于高压工作，通常使用了共发射极输入级驱动共基极输出级的共射共基放大器结构。这样的结构仅需要一个高压晶体管(输出级)，而且由于连接成共基极结构，米勒(Miller)效应得以抑制和可以在很宽的带宽下工作。在实际中，在共射共基放大器中可以实现的实际带宽和转换速度很大程度上取决于出现在输出级的有效负载电容和有效的输出电流。
一般地说，增加放大器工作电流或者减小有效的负载电容可以最大限度地运用放大器的的带宽和转速速度。然而，由于增加了电流，必然意味着增加了放大器的功耗，为了改进性能最好是采取措施减小有效负载的电容，而不是依赖于增加工作功率。
在显象管驱动器的应用中，出现在放大器的＂有效＂负载电容原则上是显象管阴极和与管座，火花间隙，导线等等有关的寄生电容。减小有效电容负载的有效出路是用推挽互补射随(发射极跟随器)放大器将放大器与阴极相耦合。这个放大器有效地隔离近似地正比于晶体管电流增益(β)倒数的负载电容。由跟随放大器提供的附加电流提供负载电容的更快的充电和放电，因而增加了转换速度和带宽。为了避免静态功耗的显著的增加，通常实际使跟随放大器工作在乙类方式(Class-B)，其中使推挽晶体管的偏置避免使两晶体管同时导通。
约翰·法瑞(John H.Furrey)承认1989年8月22日出版的申请号为4,860,107题为视频显示驱动器装置的美国专利由于使用了串联形式的推挽互补射随器而不是更普通的并联形式的推挽互补射随器可以获得改进的电容减小。法瑞开发了那种具有需要的乙类导通工作状态的放大器。
更详细地讲，这里定义的＂并联形式＂的互补发射极(或源极)跟随器的一对互补晶体管(双极性或场效应)的输入(基极或栅极)以并联方式连接以接收来自放大器的输入信号，以及输出端(发射极或源极)并联连接以驱动负载。互补发射极或源极跟随器的术语＂串联形式＂是指互补发射极(或源极)跟随器是串联形式连接以形成放大器的输出与负载间的级联连接，其中包含用以旁路不驱动负载的串联晶体管的二极管。
在互补推挽射随器的法瑞串联形式中，为了旁路偏置截止的每个晶体管而提供了二极管。更具体地说，二极管连接在每个晶体管的基极发射极结，每个二极管的极性的安排以便在与有关的基极发射极结的相反方向上使正向电流导通。这明显地减小了显示器的有效负载电容(显象管负载和寄生电容)，因此改善了正和负的视频信号的瞬态响应。
如所述的互补推挽射随(或更通用地讲，电压跟随器)放大器的使用有效地减小由于与显象管阴极有关的电容而出现在驱动放大器的电容。然而，在这里可以清楚地知道，当使用耦合驱动器的输出到阴极负载的任何一种(串联型式并联型的)推挽互补射随放大器能获得驱动放大器性能的进一步的改善。本发明直接满足了这一要求。本发明的概念可以延伸到将要解释的单端(Single-ended)驱动器应用。
体现本发明的显象管驱动装置包含具有通过电压跟随器耦合到显象管阴极的输出的视频放大器。该电压跟随器包括具有导通通路和控制该通路的导通的控制电极的晶体管，该被耦合的控制电极用以接收来自视频放大器的视频信号。导通通路的第1端通过电流源连接到参考电位的一点上和耦合到显示管阴极。导通通路的第2端连接到电(压)源。为了在导通通路上维持基本不变的电压，提供了反馈电路以便将正反馈电压加到电压跟随器晶体管的导通通路的第2端。基本不变的电压与加到控制电极的视频信号的变化无关。
本发明的前述的以及进一步的特征将结合附图予以说明。
图1是体现本发明的电视显示装置，其中部分是方框形式的原理图；图2是图1所示装置的改进示意图，其中高压驱动器部分简化是为了促进馈送作用以及其中的正的补偿反馈电路进行了简化以便减少有源器件的数目；图3是图1所示装置的改进示意图，其中的并联型的互补推射随缓冲放大器由串联型互补射随缓冲放大器替代；
图4是图2所示装置的改进示意图，其中并联互补推挽射随缓冲放大器由串连互补推挽射随缓冲放大器所替代；图5是部分以方框图的形式说明单端显象管驱动器应用的图2实例的改进的电路图；图6是图1实例的进一步改进的示图。
在详细研究图1所示的电视系统之前，首先详细研究使用通常的推挽射随缓冲放大器将显象管阴极电容与显象管驱动放大器隔离开来所存在的问题是有益的。正如前面解释的，使用跟随器放大器有效地减小出现在高压视频驱动放大器输出端的由于阴极(和有关的寄生电容)引起的电容。然而，在此已承认跟随放大器本身在驱动放大器能引入电容负载的作用，而且这将容易造成限制了整个系统的性能。
更详细地说，在使用推挽跟随器类型的显象管驱动器系统中不需要的电容负载效应的主要来源是由于跟随器输出晶体管的集电极到基极的电容。典型地，这些电容小于显象管阴极电容，所以由跟随放大器隔离阴极提供了全面的电容的减小以及转换速度的改善，而且带宽可以和直接耦合的系统相比较。然而，为了通过使用射随器隔离实现最大的益处，在此清楚知道希望减小跟随放大器本身的有效电容。
为了实现跟随器电容的有效的减小，根据本发明，以那样的方式使用反馈，在这种方式中以致在跟随器晶体管的集电极到基极的电容器中的动态信号的状态下减小电流的流量。如后面更详细地解释那样，通过以维持跟随器晶体管集电极到发射极的电压基本不变的那种方式施加反馈来实现的，这依次有助于维持集电极到基极的电压的恒定。结果，在动态信号状态下，这里将几乎没有或者没有集电极到基极电容器的充电或放电的信号电压的变化。
在跟随器输入端由于晶体管集电极至基极的电容而引起的电容的有效的减小是调节集电极至发射极电压所加反馈的百分比的函数。如果例如反馈的百分率选择为致使集电极至发射极电压变化减小50％，于是充电和放电跟随放大器的集电极至基极电容的无功电流也将减少50％，以致有效电容负载将去掉一半。如果朝着1(100％)增加反馈百分率，就可以实现跟随器电容器更大的减小。在本发明的例子中所加的正反馈的百分率接近100％。为了电路的稳定性，为此规定反馈增益不能等于或超过1。在说明的例子中，为了实现这个，在电压或＂发射极＂跟随器结构中的反馈通道中连接所有的有源半导体器件。
现在将结合图1的例子详细讨论本发明前面所述的概念，图1示出了包括给显象管阴极16提供视频信号S1用以显示的视频信号源10的电视系统。为了简化该图，没有示出显象管和信号源的细节。我们将知道对于彩色系统这里将有三个驱动放大器。
作为概述，将视频信号放大成为阴极16处所需要的高电压电平，该系统包括共射共基型高压放大器(虚线画出的)。为了将高压放大器20的输出与显象管阴极16的电容隔离开来，放大器20的输出(晶体管Q3的集电极)通过推挽互补射随放大器30(虚线画出)耦合到阴极16。为了保护驱动放大器免于显象管放电的破坏，跟随器输出端15借助显象管放电保护电阻R5和电感L1耦合到阴极16。为了提供自动显象管偏置(AKB)，提供了阴极电流检测电路40(＂IK检测＂以虚线勾出)，它检测推挽射随放大器30中的PNP晶体管(Q7)的集电极电流，以便在输出端18产生比例于显象管阴极16的阴极电流IK的输出信号AKB。这个特点是可选择的，在以后讨论时忽略之。
最后，为了减小由于互补射随器30的集电极到基极的电容而出现在高压放大器的有效电容，该系统包含反馈控制电路50(虚线画出)和另一个反馈控制电路60(虚线画出)，电路50为跟随器30的NPN晶体管Q4维持基本恒定的集电极发射极电压，电路60为跟随器30的PNP晶体管Q7维持基本恒定的集电极发射极电压。正如前面表明的，以及随后更详细的解释，处在集电极到发射极恒定电压值的跟随器晶体管的工作还有助于调节集电极到基极几乎不变的电压，而且这将依次减小跟随器晶体管的集电极到基极电容的充电和放电电流的大小。有益的结果在于由于驱动放大器20不得给这些寄生电容提供充电和放电流，改善了整个的转换速度、带宽和瞬态响应特性。
现在将研究图1所示视频显示系统的电路的细节和进一步的工作特性。通常设计的信号源10包含调谐器，中频(IF)放大器和视频检波器，为了显示还有基带处理提供的色调和饱和度控制，亮度和对比度控制以及分量换算(例如RGB)。显象管可以是单色的也可以是彩色类型的(直接观看或投影式的)。对于彩色视频应用需要三个显象管驱动系统，每个阴极都要驱动。高压电源(例如200伏左右)用于放大器20和反馈的工作或调节电路50和60，该高压由高压(HV)供应端20提供。高压电源20的退耦是由退耦网络或由电阻R20和电容C20组成的低通滤波器实现的。低压(LV)电源端21为输入和高压视频驱动放大器20的共射共基放大器(晶体管Q1-Q3)的偏置提供较低的电压(例如12伏左右)。这个电源输入端也用电阻R21和电容C21组成的RC网络退耦。
高压驱动放大器20由在共射共基放大器中的NPN共发射极连接的输入晶体管Q2与共基极连接的NPN输出晶体管Q3连接而组成。由网络(R21，C21)退耦的低电压(例如12V)提供给共射共基放大器输出晶体管Q3以固定的基极偏压。用于输入晶体管Q2的发射极负载电阻R6的工作的更低的电位是由电阻R5与连接在晶体管Q3的基极与地之间的稳压二极管CR1组成的稳压二极管稳压器提供的。具体说来，稳定的电压可以是5伏或6伏，它与共射共基放大器输入晶体管的负载电阻R6以及AKB检测放大器40建立直流基准电位。输入晶体管Q2的发射极还通过由串联连接的电阻R7和电容C2组成的高频脉冲修尖网络连接到地。
由信号源10提供的要放大的视频输入信号上PNP晶体管Q1组成的射随器输入级加到共射共基放大器输入晶体管的基极，Q1的集电极接地，它的基极通过输入电阻R3连接到视频输入端12。晶体管Q1的发射极连接到晶体管Q2的基极，并且通过发射极电阻R4连接到低压电源21。由另外的由电阻R1和电容C1串联连接后并且和输入电阻R3并联连接组成的脉冲修尖网络提供另外的高频脉冲修尖。
级联放大器20的集电极负载是通过电阻R8供电的，R8将高压电源20连接到共射共基放大器输出晶体管Q3的集电极。二极管CR2插入负载电阻R8和晶体管Q3的集电极之间以提供小的补偿电压，以便在互补射随放大器30中减小交越失真。
在共发工基放大器20的工作中，如前面讨论过的，其开环增益正比于负载电阻R8的值，反比于发射极网络R6，C2和R7的阻抗。开环增益、带宽和转换速度还是放大器20的输出端容性负载的函数(也就是晶体管Q3的集电极处的电容)。如随后详细解释的那样，当集电极到发射极的电压值是不变的数值时由于互补射随放大器30的推挽晶体管的作用，这个将减小。假定开环增益足够大，闭环增益正比于反馈电阻R2和反比于输入端网络R1，R3和C1的阻抗。
现在详细地研究推挽互补射随放大器30，这个放大器包含将其基极连接到放大器20的输出端(Q3的集电极)的一对互补晶体管Q4和Q7，Q4和Q7的发射极通过分别的发射极电阻R9和R10连接到输出端15。正如前面表明的，跟随器30的输出端15通过由串联连接的电感L1和电阻R15组成的显象管放电保护网络连接到阴极16。跟随器晶体管Q4和Q7的供电电压(集电极电位)分别由反馈电路50和60提供的。
电路50提供调节跟随器晶体管Q4集电极到发射极为一固定值的电压的功能。为此目的，电路50包括一个电压调节器晶体管Q6，连接它的集电极到电源20和连接它的发射极到晶体管Q4的集电极。电压调节器晶体管Q6的输入端(基极)通过电容C3与阈值传导器件(即稳压二极管)CR3并联连接到跟随器晶体管Q4的发射极。这个正的反馈路径与跟随器晶体管Q4建立等于齐纳电压的基本恒定的集电极到发射极补偿电压。为了给稳压二极管提供工作电流，它的阴极通过R11连接到高压电源20上。为了使晶体管Q4的发射极电路的负载尽量减小，发射极通过射随晶体管Q5连接到电容C3和稳压二极管CR3。具体地讲，晶体管Q5是通过电阻R10连接它的基极到跟随器晶体管Q4的发射极的PNP晶体管。跟随器晶体管Q5的集电极—发射极通道连接在电容C3与稳压二极管CR3的接点与地之间。正如在本发明后面了所示和描述的那样，在某些应用中晶体管Q5可以省掉。
电路60类似于电路50，它提供调节跟随器Q7的集电极到发射极的电压与固定值的调节功能。为此目的，电路60包括连接其集电极到检测放大器40的电源输入端的电压调节器晶体管Q9，以及连接它的发射极到晶体管Q7的集电极。电压调节晶体管Q9的输入端通过电容C4和与其并联的阈值传导器件(即稳压二极管)连接到跟随器晶体管Q7的发射极。这个反馈通道调节跟随器晶体管Q7的集电极发射极电压为齐纳电压。为了给稳压二极管提供工作电流，它的阳极通过电阻R14接地。为了使晶体管Q7的发射极电路的负载尽量地小，发射极通过射随器晶体管Q8连接到电容C4和稳压二极管CR4。具体地讲，晶体管Q8是其基极通过电阻R13连接到跟随器晶体管Q7的发射极的NPN晶体管。晶体管Q8的集电极—发射极通路是连接到电容C4和稳压二极管CR4的接点与高压电源20之间。
检测放大器40用于具有自动显象管偏置(AKB)电路特性类型的视频显示系统中，因此需要检测显象管阴极电流＂IK＂。放大器40包含阴极电流检测晶体管Q10，Q10的发射极连接到电压调节晶体管Q9的集电极。稳压二极管CR1提供基准电位给晶体管Q10的基极。与CR1并联连接的电容C5给调节的齐纳电压滤波。比例于阴极电流IK的输出电压在负载电阻R16的两端由端点18输出，电阻R16连接在晶体管Q10的集电极和地之间。在不需要AKB过程的应用中可以省略检测放大器。如果是这样的话，如以后例子所示，电压调节晶体管Q9的集电极应连接到地或者另外的低的适当的基准电位。
总结上述的工作过程，共射共基放大器20如前所述放大信号源10提供的视频信号。为了使由于与显象管16，它的管座和火花放电器(未示出)有关的电容以及其他的杂散电容在负载电阻R8上出现的电容性负载尽量小，共射共基放大器20的输出端(晶体管Q3的集电极)通过推挽互补射随放大器30连接到显象管阴极。这个特殊的跟随放大器是＂并联＂型的，其中基极并联用以接收放大的视频信号，发射极并联是为了驱动阴极。
正如在这里认识到，跟随放大器的被包含为在该放大器出现的阴极电容的减小创造了条件，但引进了第2种电容效应。即跟随器晶体管Q4和Q7的集电极到基极的电容。有效地减小这些有害的电容的值，将减小对这些电容无功的充电和放电电流。维持跟随晶体管集电极到发射极恒定值的电压的两个正反馈调节器50和60将提供这个特性。
作为一个例子，如果放大器20的输出电压增加，于是跟随晶体管Q4的发射极电压将增加，但是稳压二极管CR3和调节晶体管Q6将增加跟随器晶体管Q4的集电极电压。类似地，为了减小放大器20的输出电压，跟随器晶体管Q4的发射极电压将减小，和稳压二极管CR3和调节器晶体管Q6将使得跟随器晶体管Q4的集电极电压减小。直观地看到，10伏的齐纳电压，晶体管Q4的集电极发射极电压等于齐纳电压减去晶体管Q5和Q6的基极-发射极结电压(Vbe)。假设齐纳电压是10伏，晶体管Q4的合成的集电极-发射极电压因此约等于8.8伏(假设Vbe为0.6伏)。
因此，不论跟随器输入电压是增加还是减小，跟随器晶体管集电极到发射极的电压是恒定的。由于输入信号通过拐点，基极电压相对发射极变化几百毫伏，跟随器晶体管偏置导通和截止(推挽工作状态)。然而，已经发现基极发射极电压变化与调节的集电极发射极电压(例如齐纳电压为10伏左右)相比较相对是小的。结果集电极到基极的电压变化基本是不变的，以致在动态信号状态下，几乎没有集电极到基极电容的充电和放电。由于抑制了那些无功电流，根据本发明，跟随器放大器集电极到基极的有效电容减小了。
如前所述，反馈对于跟随器晶体管集电极发射极电压的调节接近100％。由于晶体管Q5和Q6的增益，例如不能等于1是因为需要无限大的电流增益，它(指反馈)绝不可能恰好等于100％。换言之，晶体管Q5和Q6二者连接成射随器和一个射随器的增益可能很接近1但绝不等于1。因此，虽然甚至反馈是正的，电路是稳定的。在给定的应用中如果需要可以用更小的反馈量，例如50％。我们将注意到实际的齐纳电压不是电路的关键的参数。齐纳管的旁路电容(C3或C4)提供了电压调节器AC(交流)阻抗的合乎需要的减小以进一步促进宽带工作过程。
图1的例子可以象图2中所示的那样改进。在这个例子中共射共基放大器的增益的反馈控制已由前馈控制取代，而且AKB，检测放大器40已经取消。另外地，电压调节器50和60已经简化了。
更详细地说，在图2的高压共射共基放大器20中已经去掉了反馈电阻R2以及输入脉冲修尖元件电阻R1和电容C1。正象改进的那样，增益由负载电阻R8和输入晶体管Q2的发射极阻抗的(即发射极电阻R6以及由电容C2和电阻R7组成的脉冲修尖网络)确定。除了这些改进，正象图1的例子中其他的工作过程都相同。
如前面解释的那样，省略了AKB检测放大器40，正反馈电压调节器晶体管Q9的集电极需要相对低的电位的电源。集电极将连接接近地的适合的电位。在这里它直接接地。
正反馈电压调节器电路50A和50B的简化包括除去晶体管Q5和Q8以及除去电阻R10和R13。在先前的例子中，这些元件提供了跟随器晶体管的发射极耦合到分别的阈值传导器件和电容。在这个例子中通过连接这些元件(C3和CR3)直接地接到输出端15，跟随器晶体管Q4的发射极连接到电容器C3和稳压二极管CR3。电容器C4和稳压二极管CR4也同样这样做。
在工作中，电阻R11从高压电源20通过稳压二极管CR3向输出端15提供电流。这建立了调节器晶体管Q6的基极上的调节电压，它等于晶体管Q4的发射极电压减去电阻R9上的压降加上稳压二极管CR3的齐纳电压。电阻R9最初是用来防止晶体管Q4和Q7同时导通，以致可以是比较小的数值(例如30欧姆左右)。因此在电阻R9上的电压降是很小的，而且晶体管Q4工作在集电极发射极基本恒定的电压下。除了晶体管极性和电流流动方向以外，改进的反馈调节器60A的工作过程和50A的相同。
图3示了图1中的示例的改变，图1中的＂并联＂形式的互补推挽射随器30由＂串联＂形式的互补推挽射随器30B替代。变化了的跟随器包括一个NPN晶体管Q302，它的基极-发射极通路与输出端301和输出端308之间的PNP晶体管串联连接。相应的二极管CR300和CR304分别连接在晶体管Q302和晶体管Q306的基极-发射极结上，而且极性与有关的结的极性相反。因此，当晶体管Q302偏置截止时，二极管CR300导通，反之亦然，同样晶体管Q306偏置截止时，二极管CR304导通。通过连接电阻10到跟随器晶体管Q302的发射极以检测发射极电压和连接电压调节器晶体管Q6的发射极到跟随器晶体管Q302的集电极，使得晶体管Q302的集电极到发射极电压调整在二极管CR3的齐纳电压值的附近。当电压值偏离发射极电压时就为调整晶体管Q302的集电极电压提供正反馈，并且比例于二极管CR3的齐纳电压。
同样，通过连接电阻R13到跟随器晶体管Q306的发射极以检测发射极电压和连接电压调节器晶体管Q9的发射极到跟随器晶体管Q306的集电极以便调整晶体管Q306的发射极电压在二极管CR4的齐纳电压值的附近。这就当电压值偏离发射极电压时，为调整晶体管Q302的集电极电压提供正反馈，而且比例于二极管CR4的齐纳电压。
由于在改变的电路中不需要二极管CR2，共射共基放大器20的负载电阻R8直接连到共射共基放大器输出晶体管Q3的集电极，和这一点直接连到跟随器30B的输入端301。在工作中，在输入端301处的视频信号电压的增加，将正偏置晶体管Q302，以通过二极管CR304提供驱动电流给显象管阴极16和调节器50将使晶体管Q302的集电极发射极电压维持恒定。在输入端301处视频信号电压的减小将正偏置晶体管Q306，以便通过二极管CR300从显象管阴极取消驱动电流，以及使晶体管Q306的集电极发射极电压保持基本不变的数值。为了AKB的检测，调节器晶体管Q9的集电极电流加到检测放大器40，它的工作过程以前已描述过。
在图4中示出了图1例的改进，其中并联形式的互补推挽射随器30由串连形式的互补推挽射随器30C替代。改进的跟随器包含NPN晶体管Q400，它的基极-发射极通路和输入端401与输出端409间的PNP晶体管Q402串连连接。分别的二极管CR404和CR406分别连接到晶体管Q400和Q402的基极-发射极结上，以及极性与有关的结的极性相反。因此，当晶体管Q400偏置截止时，二极管CR404导通，反之亦然。同样，当晶体管Q402偏置截止时，二极管CR406变为导通。通过连接晶体管Q6的发射极到晶体管Q400的集电极和通过电容C3和稳压二极管CR3将晶体管Q6的发射极连接到输出端409，使得晶体管Q400的集电极到发射极电压调节在二极管CR3的齐纳电压值的附近。这就当电压值偏离发射极电压时与调节晶体管Q$00的集电极电压提供正反馈以及它比例于二极管CR3的齐纳电压。
同样，通过连接调节器晶体管Q9的发射极到晶体管Q402的集电极，以及通过电容C4和稳压二极管CR4将晶体管Q9的基极连接到输出端409，使得晶体管Q402的集电极到发射极电压调节在二极管CR4的齐纳电压值附近。这就当电压值偏离发射极电压时与调节晶体管Q402的集电极电压提供正反馈以及它比例于二极管CR4的齐齐纳电压。
由于在图4的改进的电路中不需要二极管CR2，共射共基放大器20的负载电阻R8直接连接到共射共基放大器输出晶体管Q3的集电极，这一点直接连接到跟随器30C的输入端401。在工作中，输入端401处视频信号电压的增加将正偏置晶体管Q400，以便通过二极管CR406给显象管阴极提供驱动电流，以及将维持晶体管Q$00的集电极发射极电压恒定。在输入端401处视频信号电压的减小将正偏置晶体管Q402，以便通过二极管CR404取消显象管阴极的驱动电流，以及调节器60将维持晶体管Q402的集电极发射极电压为基本恒定的值。由于不需要AKB的检测，电压调节器晶体管Q9集电极连接到较低电压源(地)。
图5示出了提供单端(Single-ended)电压跟随器工作的对图2例的改进。术语＂电压跟随器＂用在这里称之为射随器(它使用双极性晶体管)，以及源极跟随器(它使用场效应晶体管)。在本发明的例子中，电压跟随器工作在甲类方式，其中跟随器晶体管始终导通。这就消除了晶体管工作在乙类方式下限制导通的互补跟随器中出现的交越失真。另一方面，从功耗观点出发优选的乙类或推挽工作的效率高于使用单端跟随器的效率。
作为简要概述，在本发明的这个例子中，视频放大器(20A)通过电压跟随器500连接到显象管阴极电极16。电压跟随器包含具有传导通路和控制通路的传导的控制电极的晶体管。在这种情况下电压跟随器是一个射随器，以及跟随器晶体管是双极性晶体管Q502。控制电极(晶体管Q502的基极)的连接用以接收来自视频放大器的视频信号。传导通路(例如Q502的发射极)的第1端通过电流源504连接到基准电位(这里是地)的一点和连接到显象管阴极16。传导通路的第2端(例如Q502的发射极)连接到电压源(20)。为了将正反馈电压加到电压跟随器晶体管(Q502)的传导通路的第2端，反馈电路50A连接到传导通路的第1端以便维持传导通路两端基本恒定的电压，这将与加到所说控制电极上的视频信号的变化无关。
更详细地讲，在图5中共射共基放大器20A的输出通过单端射随放大器500连接到显象管阴极16，500包含一个射随放大器晶体管Q502，Q502的基极连接到共射共基放大器20A中的晶体管Q3的输出端(集电极)。在这种情况下集电极负载电阻R8直接连接到输出晶体管Q3的集电极。晶体管Q502的发射极连接到通过提供恒定电流驱动的电流源504连接到地的输出端506。阴极16通过由串联连接的电阻R15和电感L1组成的显象管放电抑制网络连接到输出端506。
为了调节射随器晶体管的集电极到发射极电压为恒定的值，发射极连接到正反馈电压调节器电路50A的电容C3和稳压二极管CR3。这个调节器的输出端是连接到射随器晶体管Q502的集电极的调节器晶体管Q6的发射极。
除了考虑前面讨论过的效率和交越效应以及提供降低电流的方法以外，射随器的工作类似于以前述过的对应的晶体管的工作过程。具体地说，为了减小视频信号的数值，由电流源504提供阴极电压的减小。虽然这个源可以包含例如电阻的无源元件，在某些应用有源器件可能更可取，例如在低输出电压电平下需要较快的负的转换速度。一个恒定的电流源，诸如适当偏置的双极性或场效应晶体管适于这种目的。
重复整个工作过程，当由放大器20A提供的放大了的视频信号增加电压，晶体管Q502的发射极电压也将增加时，因此提升了反馈调节器晶体管Q6的基极电位，以致保持射随器晶体管的集电极到发射极的电压不变。由于这个电压没有明显的变化，这里没有对晶体管Q502集电极到发射极电容的充电，以致出现在放大器20A的有效电容的减小超过通常射随放大器的减小。相反，如果基极电压下降，以致发射极电压和晶体管Q6从由二极管CR3的齐纳电压提供的发射极电压偏移开来，减小了跟随器晶体管Q502的集电极电压，以致维持了集电极到发射极不变的电压。在后面的情况下，这里没有视频输出电压的有效的下降，但这个作用是由电流源504提供的。
图6示出了考虑到为晶体管Q8提供基极驱动电流的方式的图1例的改进。具体地说，在图1中晶体管Q8的基极通过电阻连接到跟随器晶体管Q7的发射极，但是在图6中晶体管Q8的基极通过二极管CR600和电容C6连接到晶体管Q8的发射极，而且还通过电阻R600连接到晶体管Q5的发射极。
前述的变化的目的在于通过从晶体管Q5的发射极直流偏置晶体管Q8的基极减小潜在的阴极电流(IK)检测误差。这将取消了晶体管Q8从传导阴极电流IK的晶体管Q7的发射极对直流基极电流的要求。所加的电容C6提供了晶体管Q7的发射极到晶体管Q8的基极的交流耦合，以致高频工作过程和先前的例子中的相同。所加的二极管CR600与包含高频和高占空因数的视频信号状态提供修正。具体地说，这个二极管在有为高占空因数，高频信号状态交流耦合的电容的情况下提供直流通路以防止在高占空因数、高频信号状态下晶体管Q8的基极偏置的减小。简言之，二极管CR600防止电容C6出现明显的平均电荷，平均电荷将在高频和高占空因数的视频信号下使得晶体管Q8的基极偏置减小。
更详细地讲，已经发现在图1的示例中的某些状况下，由于晶体管Q8的基极电流的电流要求可能在由检测放大器40所做的阴极电流IK的测量中引进不希望的误差。在正要为AKB目的做IK测量的时候，阴极接近截止(高压电平)，因此通过晶体管Q8的基电路的电流是相当的大，以致在阴极电流IK的测量中能引起明显的误差。上述的改进保障了从晶体管Q5来的晶体管Q8的直流和低频基极电流，从而减小了IK测量误差。然而，在有效的视频间隙期间，恰好由晶体管Q5的发射极驱动晶体管Q8的基极时，不希望最佳的高频响应。对于需要更多的驱动的情况下，也就是在有效视频信号下(即显示的视频可以和AKB操作过程中的视频测量电平相比较)晶体管Q8应当接受大电流推挽以及来自晶体管Q7的发射极的交流耦合所提供的减小了相位漂移的好处。在晶体管Q8的基极驱动电路中加入二极管CR600的作用是提供给驱动器经受高占空因数大幅度高频信号的机会，否则它将导致晶体管偏离偏置点。对于那种瞬间状态，加入的二极管CR600提供存在交流耦合电容C6时的旁路作用。
很清楚可以在这里对本发明的示例所表示和所描述的进行各种变化。例如，共射共基放大器20可以配置有源集电极负载而不是所示的无源(电阻)负载。适合的有源负载可以是工作在电流源情况下的偏置的晶体管。共射共基放大器负载阻抗的另一个改进是接入一个电感与电阻R8串连。另一个改进是从推挽放大器的输出接一个小电容到负载电阻R8的＂中心抽头＂以最佳化全部的性能。为了简化该中心抽头，可以用两个较小的电阻串连连接构成电阻R8，两电阻的公共连接头作为抽头。
权利要求
1.显象管驱动装置，其特征在于通过推挽互补射随放大器(发射极跟随器放大器)(30)将视频放大器(20)的输出(晶体管Q3的集电极)耦合到显象管阴极(16)的电路装置；和施加相应的正反馈电压给所说的推挽射随放大器的第1(Q4)和第2(Q7)输出晶体管的相应的集电极以保持所说输出晶体管基本恒定的集电极-发射极电压的反馈电路(40)。
2.根据权利要求1的装置，这里所说反馈电路的进一步特征是检测所说跟随放大器的所说第1(Q4)输出晶体管的发射极电压的装置(CR3，R11)；调节所说的第1输出晶体管的集电极电压相对其检测的发射极电压为一个恒定电压的装置(Q6)；检测所说第2输出晶体管(Q7)的发射极电压的装置(CR4，R14)；和调节所说第2输出晶体管的集电极电压相对其检测的发射极电压为一个恒定电压的装置(Q9)。
3.根据权利要求1的装置，这里所说的反馈电路进一步的特征是检测所说射随放大器的输出电压的装置；调节所说第1输出晶体管(Q4)的集电极电压相对检测的所说射随放大器的输出电压为一恒定电压的装置(50)；和调节所说的第2输出晶体管(Q7)的集电极电压相对检测的所说射随放大器的输出电压为一恒定电压的装置(60)。
4.根据权利要求1的装置，这里所说的反馈电路进一步的特征是通过第1(Q6)电压调节器的晶体管将第1电压加到所说第1(Q4)输出晶体管的装置(50)，第1电压调节器的晶体管的基极通过第1(CR3)稳压管直流耦合到所说第1输出晶体管的发射极；和通过第2(Q9)电压调节器的晶体管将第2电压加到所说第2(Q7)输出晶体管的装置(60)，第2电压调节器的晶体管的基极通过第2(CR4)稳压管直流耦合到所说第2输出晶体管的发射极。
5.根据权利要求1的装置，进一步的特征在于第1(Q4)和第2(Q7)输出晶体管具有耦合到所说视频放大器(20)的输出端的各自基极和具有耦合到所说的阴极的各自发射极，以及这里所说的反馈电路包括具有耦合到第1输出晶体管的发射极的基极，具有耦合到基准电位源的集电极以及具有通过第1阈值传导器件耦合到第1NPN晶体管的基极的发射极的第1 PNP晶体管，第1 NPN晶体管将其集电极连接到电压源上以及连接其发射极到所说第1输出晶体管的集电极；和具有耦合到所说第2输出晶体管的发射极的基极，具有耦合到所说电压源的集电极以及具有通过第2阈值传导器件耦合到第2PNP晶体管的基极的发射极的第2 NPN晶体管，第2 PNP晶体管将其集电极连接到基准电压源以及连接其发射极到所说第2输出晶体管的集电极。
6.显象管驱动装置，其特征是；通过推挽互补射随放大器将视频放大器的输出端耦合到显象管阴极的电路装置；响应所说跟随放大器的第1晶体管的发射极电压调节所说第1晶体管的集电极发射极电压为基本恒定值的反馈电路；和共同地响应所说跟随放大器的第1晶体管的所说发射极电压以及所说跟随放大器的第2晶体管的发射极电压调节所说第2晶体管的集电极发射极电压为基本恒定值的第2反馈电路。
7.根据权利要求6所说的显象管驱动装置，进一步的特征在于第2反馈电路直流耦合到所说第1反馈电路以及交流耦合到所说第2晶体管的发射极。
8.根据权利要求6的显象管驱动装置，其进一步的特征在于第2反馈电路直流耦合到第1反馈电路和交流耦合和通过二极管耦合到所说第2晶体管的发射极。
9.显象管驱动装置，其特征是具有通过电压跟随器耦合到显象管阴极的输出端的视频放大器；所说电压跟随器包括具有传导通路和控制该通路的传导的控制电极的晶体管，所说控制电极被耦合接收来自视频放大器的视频信号，传导通路的第1端通过电流源连接到基准电位的一点和连接到显象管阴极，所说传导通路的第2端连接到电压源；和反馈电路连接到所说的传导通路的第1端以便施加正反馈电压给电压跟随器晶体管的传导通路的第2端，以便维持传导通路二端上基本恒定的电压，该电压与加到控制极上的视频信号的变化无关。
10.根据权利要求9的装置，这里所说的反馈电路进一步的特征是具有连接到所说跟随器晶体管的传导通路一端的阳极和具有连接到所说跟随器晶体管的传导通路的另一端的阴极的阈值传导器件。
11.根据权利要求9的装置，这里所说反馈电路的进一步特征是通过具有通过阈值传导器件直流耦合到所说传导通路的第1端的控制电极的第1电压调节器晶体管施加第1电压到所说的传导通路的第2端的装置。
12.根据权利要求9的装置，其中所说反馈电路的进一步的特征是具有第1和第2电极的阈值传导器件；在所说的阈值传导器件的所说电极中的一个和所说跟随器晶体管的传导通路的第2端之间连接的增益为1的放大器；不包含有源器件的电路通路，用以连接所说阈值传导器件的所说电极的另一个到所说跟随器晶体管的传导通道的第1端。
13.根据权利要求9的装置，其中所说反馈电路的进一步的特征是具有第1和第2电极的阈值传导器件；在所说跟随器晶体管的所说传导通路的第1端和所说的阈值传导器件的所说的电极中的一个电极间连接的增益为1的第1放大器；在所说的阈值传导器件的另一个电极和所说跟随器晶体管的传导通路的第2端之间连接的增益为1的第2放大器。
14.显象管驱动装置，其特征是具有通过射随器连接到显象管阴极的输出的视频放大器；包含具有发射极、基极和集电极的跟随器晶体管的所说的射随器，所说基极被耦合接收来自视频放大器的视频信号，所说发射极通过电流源连接到基准电位点和被耦合给显象管阴极提供视频输出信号，所说的集电极被耦合接受电(压)源；和反馈电路响应所说视频输出信号以施加正反馈电压给所说的跟随器晶体管的集电极以便维持与所说视频信号的变化无关的基本不变的集电极发射极电压。
15.根据权利要求14的装置，其中所说的反馈电路的特征是具有连接到所说跟随器晶体管的发射极的阳极以及连接到所说的跟随器晶体管的集电极的阴极的稳压二极管用以维持集电极发射极电压为基本恒定的基本等于所说稳压二极管的阈值电压特性的值。
16.根据权利要求14的装置，其中所说的反馈电路的特征是通过具有控制电极的第1电压调节晶体管将第1电压加到所说的传导通路的第2端的装置，通过阈值传导器件将所说的传导通路的第1端直流连接到控制电极上。
17.根据权利要求14的装置，其中反馈电路的特征是具有第1和第2电极的阈值传导器件；在所说的阈值传导器件的一个电极和所说跟随器晶体管的集电极间连接一个增益为1的放大器；和不包含有源半导体器件的直流传导电路通路用以连接所说的阈值传导器件的另外的电极到跟随器晶体管的发射极。
18.根据权利要求14的装置，其中反馈电路的特征是具有第1和第2电极的阈值传导器件；在阈值传导器件的一个电极和所说的跟随器晶体管的集电极间连接增益为1的第1放大器；和在所说的跟随器晶体管的发射极和所说的阈值传导器件的其他的电极间连接增益为1的第2放大器。
19.根据权利要求14的装置，进一步的特征在于所说的跟随器晶体管包含一个第1 NPN晶体管和其中的反馈电路包括具有连接到正电源端的集电极，具有连接到所说跟随器晶体管的集电极的发射极和具有通过电阻连接到所说正电源端和通过阈值传导二极管连接到所说的跟随器晶体管的发射极的基极的第2NPN晶体管。
20.根据权利要求14的装置，其特征在于所说的跟随器晶体管包含第1个NPN晶体管和其中所说的反馈电路包括具有连接到跟随器晶体管的发射极的基极，具有连接到基准电位源的集电极和具有连接到阈值传导器件的阳极的发射极的PNP晶体管；具有连接到阈值传导器件的阴极的基极，具有连接到电压源的集电极和具有连接到跟随器晶体管的集电极的发射极的第2 NPN晶体管；和连接到所说的阈值传导器件的阴极的电流源。在阈值传导器件的一个电极和所说的跟随器晶体管的集电极间连接增益为1的第1放大器；和在所说的跟随器晶体管的发射极和所说的阈值传导器件的其他的电极间连接增益为1的第2放大器。
19.根据权利要求14的装置，进一步的特征在于所说的跟随器晶体管包含一个第1个NPN晶体管和其中的反馈电路包括具有连接到正电源端的集电极，具有连接到所说跟随器晶体管的集电极的发射极和具有通过电阻连接到所说正电源端和通过阈值传导二极管连接到所说的跟随器晶体管的发射极的基极的第2NPN晶体管。
20.根据权利要求14的装置，其特征在于所说的跟随器晶体管包含第1个NPN晶体管和其中所说的反馈电路包括具有连接到跟随器晶体管的发射极的基极，具有连接到基准电位源的集电极和具有连接到阈值传导器件的阳极的发射极的PNP晶体管；具有连接到阈值传导器件的阴极的基极，具有连接到电源的集电极和具有连接到跟随器晶体管的集电极的发射极的第2 NPN晶体管；和连接到所说的阈值传导器件的阴极的电流源。
全文摘要
互补推挽射随放大器(30)连接在高压驱动放大器(20)的输出(晶体管Q3的集电极)与显象管阴极(16)之间，以减小由于显象管阴极(16)、管座、火花间隙和有关寄生电容引起的出现在驱动放大器(20)处的有效电容。通过调节推挽跟随器输出晶体管(Q4，Q7)的集电极发射极电压为相应的基本恒定的值使跟随放大器(30)集电极到基极的电容引起的放大器(20)的较不希望有的电容负载有效地减小，改善了整个视频显示系统的诸如转移速度和带宽的参数。
文档编号H03F3/30GK1155811SQ9611076
公开日1997年7月30日 申请日期1996年6月22日 优先权日1995年6月23日
发明者C·M·怀特, J·B·伦达罗 申请人:汤姆森消费电子有限公司