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Fernsehempfänger mit automatischer Es ist bekannt, bei Rundfunk- und
Fernseh- Verstärkungsregelung empfängern die Verstärkung der Hoch- und Zwischenfrequenzverstärkerstufen
durch eine von der Amplitude oder dem Mittelwert der empfangenen Signale abhängige
Gleichspannung zwecks Schwundregelung automatisch zu verändern. Solche Gleichspannungen
werden meist vom Demodulator des Gerätes abgeleitet. In vielen Fällen reicht nun
die vom Demodulator abgeleitete Gleichspannung nicht zur Regelung der Verstärkerstufen
aus und muß deshalb besonders verstärkt werden. Solche gesonderten Gleichstromverstärker
stellen jedoch einen unerwünschten Aufwand dar. Dieser Aufwand wird vermieden, wenn
eine der in der Schaltung vorhandenen Hochfrequenzverstärkerröhren zusätzlich zur
Verstärkung der Regelgleichspannung verwendet wird (deutsche Patentschriften 726
513 und 734123 und »Lehrbuch der Funkempfangstechnik« von P i t s c h, 1. Auflage,
1948, § 360). Betriebsspannungsschwankungen oder ungünstige Verschiebungen des Arbeitspunktes
setzen jedoch der doppelten Ausnutzung solcher Hochfrequenzverstärkerröhren in der
Praxis häufig enge Grenzen. Um die Regelgleichspannung unabhängig von den Schwankungen
des Bildinhalts zu machen, ist es auch bekannt, die Regelgleichspannung durch Addition
zweier Spannungen zu gewinnen, wobei die eine Spannung aus dem Mittelwert der gleichgerichteten
Zwischenfrequenzspannung hinter dem Zwischenfrequenzgleichrichter und die andere
Regelspannung am Gitter einer Impulsabtrennstufe gewonnen wird (deutsche Patentschrift
854 533). Diese kombinierte Spannung ist jedoch zur Erzielung eines ausreichenden
Regelhubes an den Vorstufen und/oder ersten ZF-Stufen-unter Umständen zu klein,
so daß auch hier eine Verstärkung erwünscht ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Gerät schon vorhandene
Verstärkerröhre zusätzlich so auszunutzen, daß Betriebsspannungsschwankungen und
Arbeitspunktverschiebungen ohne Einfluß bleiben und daß trotzdem ein ausreichend
großer Hub der Regelspannung erzeugt wird.
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Die Erfindung besteht bei einem Fernsehempfänger mit automatischer
Verstärkungsregelung darin, daß die aus den beiden Gleichspannungen kombinierte
Regelspannung der Steuerelektrode der vorletzten Zwischenfrequenzverstärkerröhre
zugeführt wird, in deren Kathodenkreis ein von einem Kondensator überbrückter Widerstand
eingeschaltet ist, dessen der Kathode zugewandtes Ende über einen als Spannungsteiler
ausgebildeten Widerstand mit einer Klemme negativen Potentials verbunden ist, von
dessen Abgriff eine v9Fstärkte Gleichspannung zur Regelung der Verstärkung der Hoch-
und/oder ersten Zwischenfrequenzverstärkerstufen abgeleitet wird.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
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In der Zeichnung sind Hochfrequenzverstärker, Mischstufe und - wenn
vorhanden - die ersten Zwischenfrequenzverstärkerstufen eines Fernsehempfängers
in einem Block 10 zusammengefaßt, dessen Ausgangsspannung über Primär- und Sekundärwicklungen
eines Transformators 11 dem Gitter einer Röhre 12 der vorletzten ZF-Verstärkerstufe
zugeführt wird. Die Kathode dieser Röhre ist über einen Widerstand 14 zur
Erzeugung der Gittervorspannung und einen Widerstand 15 mit Masse verbunden. Parallel
zum Widerstand 15 ist ein Kondensator 16 geschaltet. Die Ausgangsspannung der Röhre
12 wird über einen Transformator 17 dem Eingang der letzten ZF-Verstärkerstufe
18 zugeführt, deren Ausgangsklemmen über einen Transformator 20 mit einer Demodulatorstufe
geeigneter Schaltung 21 verbunden sind. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel
enthält einen Gleichrichter 23, einen Kondensator 24 zur Ableitung der Zwischenfrequenz
und, in Serie geschaltet, einen Widerstand 25 und eine Anhebungsdrossel 26. Obgleich
die Hauptfunktion der Demodulatorstufe 21 darin besteht, die durch einen Block 28
dargestellten Video-, Ton- und Ablenkschaltungen mit dem demodulierten Videosignalgemisch
zu versorgen, ist es auch üblich, sie zur Erzeugung einer Spannung zur automatischen
Schwundregelung auszunutzen.
Eine solche Spannung wird meist von
der am Widerstand 25 liegenden Spannung abgeleitet. Die am oberen Ende des Widerstandes
25 liegende negative Spannung wird über einen Filterwiderstand 30 und einen Anpassungswiderstand
51 dem Gitterkreis der ZF-Verstärkerröhre 12 zugeführt. Ein zwischen dem unteren
Ende des Gitterkreises und Masse geschalteter Filterkondensator.31 bildet zusammen
mit dem Widerstand 30 ein Tiefpaßfilter. Bei den meisten automatischen Schwundregelungsschaltungen
ist das positive bzw. untere Ende des Widerstandes 25 geerdet. Zur Verstärkung der
am Widerstand 25 liegenden Spannung wird diese Masseverbindung jedoch aufgehoben
und für Videofrequenzen durch einen Kondensator 33 ersetzt. Das entsprechende Ende
des Widerstandes 25 wird vorzugsweise über eine aus einem Filterwiderstand 32 und
dem Kondensator 16 bestehende Filteranordnung mit dem kathodenseitigen Ende des
Widerstandes 15 verbunden. Wäre der Widerstand 25 geerdet, so würde eine Kathodenverstärkerwirkung
zwischen den am Widerstand 15 und am Widerstand 25 erscheinenden Spannungen auftreten,
durch die sich keine Verstärkung ergeben würde, weil die Ausgangsspannung des Kathodenverstärkers
nie größer sein kann als seine Eingangsspannung bzw. die Spannung am Widerstand
15 nie größer sein kann als diejenige am Widerstand 25. Weil die Gleichstromkomponente
des Demodulators allein nicht immer die Trägeramplitude kennzeichnet, deren Amplitude
allein ein Maß für die Regelspannung sein soll, wird eine vom Gitter der Abtrennstufe
gewonnene zweite Gleichstromkomponente über einen Widerstand 52 an einem Verbindungspunkt
55 mit der Gleichstromkomponente des Demodulators zusammengeführt. Diese zweite
Gleichstromkomponente gleicht die Regelspannungsschwankungen auf Grund der bildabhängigen
Feldstärkeschwankungen aus, da sie sich, wie bewiesen werden kann, genau in entgegengesetzter
Weise ändert wie die Regelspannungsschwankungen der Demodulatorkomponente auf Grund
des Bildinhalts. Ohne diese zweite Gleichstromkomponente würde sich bei der gegenwärtigen
Normung bei überwiegend schwarzem Bild eine zu große Regelspannung und damit ein
verringerter Bildkontrast ergeben. Dagegen würde sich bei überwiegend weißem Bild
der Bildkontrast stark erhöhen, obwohl die Trägeramplitude bei schwarzem und weißem
Bild die gleiche ist. Bei geeigneter Dimensionierung der Widerstände51 und 52 hat
die aus den beiden Komponenten zusammengesetzte Regelspannung an dem Verbindungspunkt
55 einen konstanten Pegel, solange die Eingangsfeldstärke sich nicht ändert. Ein
kleiner Betrag JB+ der Betriebsspannung B+ wird dem Verbindungspunkt 55 über einen
Widerstand 54 zugeführt. Der dadurch fließende Strom überwindet die von der Rauschgleichrichtung
am Demodulator und an der Abtrennstufe entstandene negative Rauschspannung. Wenn
diese negative Rauschspannung ausgeglichen ist; so ist die Schwellenempfindlichkeit
verbessert.
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Die Verstärkung der Gleichstromkomponente der Demodulatorspannung
durch die Röhre 12 ist für die Betriebsweise dieser Röhre nicht ungünstig, weil
sie eine automatische Schwundregelungsspannung haben soll und weil diese Gleichstromkomponente
eine solche Spannung ist. Aber auch die geringe Größe dieser Gleichspannung ist
erwünscht. In den letzten ZF-Stufen ist die Intensität des Trägersignals nämlich
relativ groß, so daß eine große Gleichspannung in diesen Stufen das Trägersignal
in einen nichtlinearen Teil der Verstärkungskurve verschieben würde. Zur Vermeidung
der dadurch bewirkten Verzerrungen wird in den letzten Zwischenfrequenzverstärkerstufen
vorzugsweise eine kleine Regelspannung verwendet.
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Es ist zunächst nicht ohne weiteres klar, daß gerade die vorletzte
ZF-Verstärkerstufe und nicht die letzte oder eine der ersten Stufen als Gleichstromverstärker
benutzt werden soll. Die letzte ZF-Stufe wird nicht benutzt, weil dieser Stufe in
den meisten Schaltungen die Schwundregelungsspannung nicht zugeführt wird. Diese
letzte Stufe wirkt nämlich als Treiberstufe für die Demodulatorschaltung und muß
daher eine große Ausgangsspannung liefern.. Die Schwundregelung verringert aber
immer die verfügbare Leistung; wenn daher eine Schwundregelungsspannung der letzten
Stufe zugeführt werden würde, so wäre diese Stufe keine günstige Treiberstufe für
den Demodulator. Eine frühere als die vorletzte Stufe könnte zwar benutzt werden,
doch wäre dies ungünstig, da in den ersten Stufen der meisten Schaltungen gerade
ein großes Schwundregelungssignal erwünscht ist. Die Ausgangsspannung vom Demodulator
21 ist aber zu klein für diese ersten Stufen. Ein großes Schwundregelungssignal
ist erwünscht, weil die Schwundregelung besser bei größeren Regelspannungen wirkt.
Dagegen können große Regelspannungen in den ersten ZF-Stufen nicht zu Verzerrungen
führen, weil das Trägersignal in diesen Stufen eine relativ kleine Amplitude hat.
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Die Gleichstrombelastung, d. h. der Widerstand 15, wird vorzugsweise
in den Kathodenkreis der Röhre 12 eingeschaltet, um eine Phasenumkehr der negativ
gerichteten Spannung vom Demodulator 21 zu vermeiden. Die Spannung am nicht geerdeten
Ende des Widerstandes 15 kann negativ gerichtet sein, obwohl diese Spannung immer
positiv ist. Sie kann es sein, weil eine Verringerung in der positiven Spannung
ausdrückt, daß diese Spannung negativer wird.
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Die Spannung am Widerstand 15 kann nicht unmittelbar der Schwundregelleitung
zugeführt werden, weil sie positiv ist. Im allgemeinen ist diese Leitung mit den
Gitterkreisen der ersten Stufen verbunden, so daß bei einer positiven Schwundregelungsspannung
Gitterstrom und andere unerwünschte Effekte auftreten würden. Zur Unterdrückung
der positiven Spannung vor ihrer Verwendung wird eine aus den Widerständen 38 und
39 und der Klemme 40 bestehende Vorspannungsanordnung vorgesehen. Eine nicht dargestellte,
negative Gleichspannungsquelle wird mit der Klemme 40 verbunden. Diese negative
Spannungsquelle muß einen konstanten Wert haben. Eine derart konstante, negative
Spannung ist in Fernsehempfängern z. B. am Steuergitter der Horizontalendröhre verfügbar.
Der Leiter 41, der an den Verbindungspunkt der Widerstände 38 und 39 angeschlossen
ist, bildet einen Teil der Schwundregelspannungsleitung. Die Wirkung der Widerstände
38 und 39 und der der Klemme 40 zugeführten negativen Spannung liegt darin, daß
sie die Spannung am Leiter 41 um eine der in Abwesenheit des Signals am Widerstand
15 liegenden positiven Spannung entsprechende Größe verringern.
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Es gibt zwei Hauptforderungen für eine automatische Schwundregelungsspannung.
So soll diese Spannung praktisch Null sein, wenn kein Signal empfangen
wird,
um die Verstärkung einer Röhre bei kleinem oder keinem Eingangssignal möglichst
groß zu haben, damit der Empfänger dann seine Maximalempfindlichkeit hat. Die andere
Forderung liegt darin, daß die Schwundregelungsspannung möglichst groß sein soll,
da die Schwundregelung bei großen Regelspannungen günstiger ist. Wie vorstehend
gesagt, gibt es nie eine zu große Schwundregelungsspannung für das System.
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Im folgenden werden mehrere Gleichungen zur Bemessung der Schaltung
abgeleitet, die die Werte für die Widerstände 38 und 39 zur Erfüllung der ersten
Forderung und die den Wert für die Spannung am Widerstand 15 zur Erfüllung der zweiten
Forderung bestimmen. Bei diesen Ableitungen stellt V5 die Spannung am Widerstand
15, V40 die der Klemme 40 zugeführte Spannung und R38, R39 die Werte der
Widerstände 38, 39 dar. Vag, ist die am Leiter 41 erscheinende Schwundregelspannung.
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Der durch die Widerstände 38 und 39 fließende
| Strom ist |
| I38 = V15 + V40 |
| R38 + R39 . |
Die Schwundregelspannung am Leiter
41 ist die Spannung an der Klemme
40 minus der Spannungserhöhung am Widerstand 38:
Bei Abwesenheit des Signals ist Vag, Null; somit ist
Der Strich auf V5 soll angeben, daß dieser Wert von VS bei Abwesenheit des Signals
gilt.
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Aus Gleichung (2) kann man ersehen, daß die Widerstände 38 und 39
viele Werte haben können, aber einem beliebigen Wert des Widerstandes 38 entspricht
nur ein einziger Wert für den Widerstand 39, und umgekehrt.
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Bei der Ableitung der Gleichung zur Bestimmung des Wertes von VS für
maximale V", muß man sich erinnern, daß VS die Spannung am Widerstand 15 in Abwesenheit
des Signals, d. h. der Ruhewert, ist. Diese Spannung kann natürlich nur durch die
Veränderung des Wertes des Widerstandes 15 oder der Gleichstromanodenspeisung geändert
werden. V5 ist daher eine echte Variable.
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Aus der vorstehenden Gleichung (1) ergibt sich ohne weiteres, daß
Ea9c maximal ist, wenn V15 wegen der Gleichstromverstärkung Null wird, da
die subtrahierte Größe dann ein Minimum ist. Also
Substitution der Gleichung (2) in die Gleichung (3) mibt
und damit
Zur Bestimmung des Wertes von VS für den größten Wert von VaeC,.< soll die erste
Ableitung der Gleichung (6) (nach VS) zu Null gesetzt werden:
mithin
Aus Gleichung (8) sieht man dann, daß für maximale Schwundregelspannung die Spannung
am Widerstand 15 unendlich sein muß. Dies wird in einem Empfänger dadurch ausgeführt,
indem man die Spannung VS möglichst groß macht. Dabei muß in der Praxis eine gewisse
Gleichspannung für Schirmgitter und Anode der Röhre übrig sein, aber der Rest der
Anodenspannung kann am Widerstand 15 erscheinen. Die Spannung am Widerstand 15 kann
z. B. eine praktische obere Grenze von 150 V haben, wenn die Versorgungsspannung
B+ auf 250 V liegt. Dies läßt für Schirmgitter und Anode 100 V übrig.
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In der Zeichnung führt die Leitung 41 die Schwundregelspannung
über die Diode 42 und das Filter 44 den Gitterkreisen der ersten ZF-Stufen zum Zwecke
der Schwundregelung zu. Die Diode 42 verhindert dabei, daß die den ersten Stufen
zugeführte Schwundregelspannung positiv wird. Wenn die Widerstände38 und 39 die
errechneten Werte haben, besteht natürlich keine Gefahr für das Auftreten einer
positiven Schwundregelspannung. Bei einer Serienfertigung ändern sich jedoch die
Werte der in Fernsehempfängern benutzten Widerstände, und daher soll aus Sicherheitsgründen
zur Unterdrückung von eventuell auftretenden positiven Spannungen eine Diode wie
die Diode 42 zwischen die Leitung 41 und Masse eingeschaltet werden. Es ist auch
ratsam, ein Tiefpaßfilter 44 in die Schaltung einzusetzen, um eine in der
amerikanischen Literatur als »motor boating« bezeichnete Form von Kippschwingungen
zu verhindern. Dieses Filter beseitigt auch die in der Schwundregelspannung enthaltenen
Video- und ZF-Signale.
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Eine oft erwünschte verzögerte Schwundregelung kann z. B. durch andere
als die berechneten Widerstände 38 und 39 erzielt werden, wenn die neuen Werte so
gewählt sind, daß die Spannung am Leiter41 bei Abwesenheit des Signals etwas positiv
wird. Dann ist die Spannung an diesem Leiter nicht negativ gerichtet, sobald eine
Schwundregelspannung an dem Widerstand 15 auftritt, sondern es tritt eine Verzögerung
ein, bis der Widerstand 15 eine bestimmte Ausgangsspannung, z. B. 1 bis 3 V liefert,
bevor die Regelspannung negativer wird.
Wenn statt der Widerstände
38 und 39 ein Potentiometer benutzt wird, kann dieses zur Bereichssteuerung dienen,
z. B. für besseren Empfang von Signalen in Randbereichen oder als Kontraststeuerung
im Ortsbereich.