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Transistorverstärker-Schaltungsanordnung für Fernsehsignale Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem gleichstromgekoppelten Transistorverstärker
für Fernsehsignale, bei dem der Kollektor der Endstufe mit der Kathode einer Bildröhre
in Verbindung steht und bei der eine Änderung der Bildhelligkeit durch Änderung
der Grundvorspannung der Bildröhre erfolgt.
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Zur Aussteuerung einer Bildröhre ist eine verhältnismäßig hohe Spannung
erforderlich, wobei die Differenzspannung zwischen dem Schwarzpegel und dem Weißpegel
z. B. 25 bis 30 Volt beträgt. Transistoren können zwar verhältnismäßig kräftige
Ströme bei niedrigen Spannungen abgeben, jedoch bereitet es Schwierigkeiten, mit
ihnen eine derart große Ausgangs-Signalspannung zu erhalten. Es ist daher erforderlich,
den Endtransistor in seinem zulässigen Bereich möglichst vollständig auszusteuern.
Mit Rücksicht auf die Gradation des wiederzugebenden Bildes folgt daraus, daß der
Kollektor eines pnp-Transistors mit der Kathode einer Bildröhre verbunden werden
muß. Dabei ergibt sich eine bessere Aussteuerung des Bildröhrenstromes, weil auch
die Schirmgittersteilheit mit ausgenutzt wird. Das maximale Signal für den Bild-Weißwert
erhält man dann, wenn die Kathode der Bildröhre am stärksten negativ gesteuert wird.
Da der Kollektorwiderstand des Transistors mit dem negativen Pol der Speisequelle
verbunden ist, entspricht dies dem Wert, bei dem der Kollektorstrom minimal ist
und die Kollektorspannung weitgehend der Speisespannung entspricht.
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Für eine Regelung der Grundhelligkeit der Bildröhre wäre es erforderlich,
die Vorspannung der Intensitäts-Steuerelektrode, z. B. des Wehnelt-Zylinders (Gitter),
in einem gewissen Bereich, z. B. um 5 bis 15 Volt, zu verändern. Wenn die Spannung
zwischen Kathode und Gitter der Bildröhre etwa gleich Null wird, setzt bekanntlich
Gitterstrom ein, der zu einer wesentlichen Verzerrung des Signals führen kann. Dies
ist besonders deshalb kritisch, weil es sich dabei um Signalteile für Bild-Weiß
handelt, die eine beträchtliche Amplitude haben können. Es ist daher erforderlich,
die Regelung der Grundhelligkeit durch eine Vorspannungsänderung unterhalb des Gitterstrom-Einsatzpunktes
vorzunehmen, also mit einer Gitterspannung, die vom Kathodenpotential für Weißsignale
nach negativeren Werten verändert werden kann. Da, wie vorstehend erwähnt, der Weißwert
der Kathodenspannung etwa dem negativen Batteriepotential entspricht, würde das
eine demgegenüber am Gitter noch negativere Spannung erfordern, die im allgemeinen
nicht zur Verfügung steht bzw. nur mit einem erheblichen zusätzlichen Aufwand erhalten
werden könnte.
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Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art kann dies
vermieden werden, wenn gemäß der Erfindung dem Ausgangsnetzwerk des Endtransistors
ein einstellbarer Strom zugeführt wird, durch den das Potential an der Kathode derBildröhre
praktisch unabhängig vom Bildsignal verschoben wird, vorzugsweise derart, daß bei
Verschiebung der Grundhelligkeit nach dunkleren Werten hin die Kollektorspannung
des Transistors vermindert wird.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
näher erläutert, die die gleichstromgekoppelten Videostufen eines Fernsehempfängers
mit der angeschlossenen Elektronenstrahl-Bildwiedergaberöhre zeigt.
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Von einer Koppelspule 1 werden die hochfrequenten bzw. zwischenfrequenten,
mit den Bildsignalen moduliertenSchwingungen derKathode einerDiode2 zugeführt, deren
Anode über einen Arbeitswiderstand 3 von z. B. 2,7 kOhm und einen parallelliegenden
Glättungskondensator 4 von z. B. einigen Pikofarad mit dem anderen Ende der Spule
1 verbunden ist. Dieses Spulenende ist weiterhin mit derr_ Schleifer eines
Potentiometers 5 von z. B. 500 Ohm verbunden, das einerseits am positiven Pol der
Speisequelle, z. B. + 12 Volt gegen Erde, und andererseits über einen Vorwiderstand
6 von z. B. 2 kOhm an Erde liegt. Der Schleifer des Potentiometers ist weiterhin
über einen Kondensator 7 von z. B. 50 Mikrofarad mit der Speisequelle verbunden.
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An die Anode der Diode 2 ist weiterhin die Basis eines Vorverstärker-Transistors
8 angeschlossen, dessen Kollektor an Erde liegt und dessen Emitter über einen Arbeitswiderstand
9 von z. B. 1,2 kOhm an + 12 Volt angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors
8
ist weiterhin mit der Basis des Endtransistors 10 verbunden, dessen Kollektor über
einen Arbeitswiderstand 11 von z. B. 4,7 kOhm an den negativen Pol der Speisequelle,
z. B. - 54 Volt, angeschlossen ist. Der Emitter des Transistors 10 ist über einen
Widerstand 13 von z. B. 82 Ohm an den positiven Pol der Speisequelle angeschlossen.
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In der bisher beschriebenen Schaltung wird am Widerstand 3 das demodulierte
Videosignal mit negativ gerichteten Synchronimpulsen erzeugt. Der Transistor 8 arbeitet
lediglich als Impedanzwandler, so daß an seinem Emitter das Videosignal mit etwa
gleicher Amplitude und gleicher Polarität auftritt. Durch Einstellen des Schleifers
am Potentiometer 5 kann der Arbeitspunkt des Transistors 8 festgelegt werden. Das
Signal vom Emitter des Transistors 8 steuert den Transistor 10, wobei am Emitterwiderstand
13 eine gewisse, linearisierend wirkende Gegenkopplung auftritt. Am Kollektor des
Transistors 10 erhält man ein verstärktes Videosignal mit einer Amplitude von etwa
25 bis 30 Volt zwischen Schwarzwert und Weißwert.
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Dieses Signal wird der Kathode einer Bildröhre 14 zugeführt, die im
übrigen bekannter Art ist, so daß von einer Darstellung ihrer weiteren Elektroden,
der Ablenkeinrichtungen usw. abgesehen wurde. Der Wehnelt-Zylinder der Bildröhre
14, dem über einen Kondensator 15 von einer Klemme 16 Austastimpulse
zugeführt werden können, ist über einen Vorwiderstand 17 von z. B. 470 kOhm mit
dem Schleifer eines Potentiometers 18 von z. B.100 kOhm verbunden, das einerseits
an den negativen Pol von - 54 Volt der Speisequelle und andererseits über einen
Vorwiderstand 19 von z. B. 100 kOhm an den positiven Pol der Speisequelle oder auch
an Erde angeschlossen ist und mit dem der Arbeitspunkt eingestellt werden' kann.
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Wenn eine direkte Verbindung zwischen dem Kollektor des Transistors
10 und der Kathode der Bildröhre 14 besteht, erreicht diese Kathode bei Bild-Weiß
ein Potential (gegen Erde) von - 39 Volt. Mit Hilfe des Schleifers des Potentiometers
18 kann das Potential des Wehnelt-Zylinders so eingestellt werden, daß die Gitter-Kathoden-Spannung
der Bildröhre bei Bild-Weiß etwa lla bis 1 Volt negativ ist, so daß noch kein Gitterstrom
fließt. Dies ergibt die maximal mögliche Aussteuerung der Bildröhre 14.
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Um eine Änderung des Kontrastes, d. h. der Amplitude des Videosignals
an der Bildröhre 14, vornehmen zu können, ist die Kathode der Röhre 14 nicht direkt
mit dem Kollektor des Transistors 10 verbunden, sondern mit dem Schleifer
eines zur Kontrasteinstellung dienenden Potentiometers 20, das zwischen dem
Kollektor des Transistors 10 und dem Abgriff eines Spannungsteilers eingeschaltet
ist, der aus der Reihenschaltung eines Widerstandes 21 von z. B. 30 kOhm
und eines Widerstandes 22 von z. B.
20 kOhm besteht und der an die
beiden Pole der Speisequelle angeschlossen ist. Die genauen Werte der Widerstände
21 und 22 - die gegebenenfalls durch ein Potentiometer von z. B. 50 kOhm gebildet
sein können - ergeben sich daraus, daß die Spannungsdifferenz über dem Potentiometer
20 beim Schwarzwert gleich Null sein muß. Bei diesem Wert erscheint am Kollektor
des Transistors 10 ein (innerer Gleichstrom-)Widerstand, dessen Verhältnis zum Widerstand
22 gleich sein muß dem Verhältnis des Widerstandes 11 zum Widerstand
21. Für den Schwarzwert ergibt sich dann beim Verschieben des Schleifers
am Potentiometer 20 keine Änderung, so daß der Schwarzwert unabhängig von der Kontrasteinstellung
konstant bleibt. Der Kontrast ändert sich nämlich mit der Verschiebung des Schleifers
am Potentiometer 20 von z. B. 25 kOhm beträchtlich, in der angegebenen Schaltung
etwa im Verhältnis 3: 1. Dabei ist zu beachten, daß auch dann, wenn der Schleifer
des Potentiometers 20 am Verbindungspunkt der Widerstände 21 und 22 steht,
noch immer ein Videosignal auftritt, da der effektive Innenwiderstand des Spannungsteilers
21, 22 in gleicher Größenordnung liegt wie der Widerstand des Potentiometers
20.
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Zur Verbesserung der Übertragung des Videosignalanteils hoher Frequenz
ist in an sich bekannter Weise zwischen dem Kollektor des Transistors
10
und dem Schleifer des Potentiometers 20 ein Kondensator 23 von z.
B. 4 Pikofarad angebracht.
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Zur Einstellung der Grundhelligkeit wird nach der Erfindung die erforderliche
Verschiebung der Gitter-Kathoden-Spannung der Bildröhre 14 dadurch vorgenommen,
daß die Kathode auf einen positiveren Wert verschoben wird, indem vom positiven
Pol der Spannungsquelle ein zusätzlicher Strom in das Kollektornetzwerk des Endtransistors
10 eingeführt wird. Dies ist z. B. dadurch möglich, daß der Kollektor über einen
einstellbaren Widerstand mit dem positiven Pol der Speisequelle verbunden wird.
Da die gewünschte Grundhelligkeits-Einstellung im allgemeinen nur eine Verschiebung
um wenige Volt erfordert, kann dieser Widerstand zum positiven Potential einen verhältnismäßig
hohen Wert haben, so daß tatsächlich ein von der Aussteuerung weitgehend unabhängiger
Strom zugeführt wird und sich die Ausgangsimpedanz des Transistors 10 nicht
wesentlich ändert.
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Bei Verwendung eines Kontrast-Potentiometers 20 würde sich bei einer
solchen einfachen Lösung jedoch auch die Einstellung des Schwarzwertes bei Änderung
des Kontrastes verändern. Dies läßt sich vermeiden, wenn die Enden des Kontrast-Potentiometers
20 über je einen Widerstand 30 bzw. 31 mit dem Schleifer eines Helligkeits-Potentiometers
32 verbunden sind, das der Speisequelle parallel liegt, wobei die Widerstände 30
und 31 so bemessen sind, daß die Spannungsdifferenz über dem Kontrast-Potentiometer
20 beim Schwarzwert gleich Null ist. Das Steuergitter der Bildröhre 14 kann dann
an einen festen Spannungsteiler, gegebenenfalls an den negativen Pol der Speisequelle,
angeschlossen werden.
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Die erwähnte Bedingung wird insbesondere dann erreicht, wenn das Verhältnis
der Widerstände 30 und 31 etwa gleich ist dem Verhältnis der zwischen den betreffenden
Enden des Kontrastpotentiometers 20 und dem positiven Pol der Speisequelle liegenden
Widerstände beim Schwarzwert, welche Widerstände durch den Transistor 10 und den
Emitterwiderstand 13 bzw. den Widerstand 22 gebildet werden. Es besteht somit eine
enge Beziehung zwischen den Widerständen 21, 22, 30 und 31 sowie der Spannung der
Speisequelle und der Spannung am Kollektor des Transistors 10 beim Schwarzwert.
Es läßt sich jedoch ohne Schwierigkeiten erreichen, daß die Spannung über dem Kontrast-Potentiometer
20 praktisch in jedem Fall beim Schwarzwert etwa Null ist. Durch Verschieben des
Schleifers des Potentiometers 32
wird dann dem Ausgangsnetzwerk des Transistors
10,
insbesondere den Widerständen 11 und 21, ein einstehbarer
Strom
zugeführt, durch den das Potential an der Bildröhre 14 unabhängig vom Bildsignal
und unabhängig von der Einstellung des Kontrast-Potentiometers 20 verschoben wird,
wodurch sich die gewünschte Einstellung der Grundhelligkeit erzielen läßt. Diese
Schaltung hat insbesondere den Vorteil, daß bei größter Helligkeitseinstellung der
Bildröhre dem Transistor 10 auch die volle Speisespannung zur Verfügung steht,
während erst bei einer Verschiebung der Bildhelligkeit nach dunkleren Werten hin
die Kollektorspannung des Transistors 10 vermindert wird. Dabei wird allerdings
der die Synchronimpulse enthaltende Teil des Signals in Richtung auf den Knick der
Kennlinie des Transistors 10 verschoben, so daß eine gewisse Verzerrung eintritt.
Da sich diese jedoch im wesentlichen nur auf die Synchronimpulse auswirkt und gegebenenfalls
auf dunklere Bildsignale, die durch die Änderung der Grundhelligkeit der Röhre 14
ohnehin nur mit sehr geringem Helligkeitswert wiedergegeben werden, bedeutet dies
praktisch keine wesentliche Beeinträchtigung der Bildqualität.