DE2060749C3

DE2060749C3 - Fernsehempfänger mit gegen Hochspannungsüberschlag geschütztem Videoverstärker

Info

Publication number: DE2060749C3
Application number: DE2060749A
Authority: DE
Inventors: Dieter 6100 Darmstadt Spannhake
Original assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1970-12-10
Filing date: 1970-12-10
Publication date: 1974-07-11
Also published as: NL7116912A; GB1325638A; DE2060749B2; DE2060749A1; US3757043A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem Schutz von transistorisierten Videoverstärkern in Fernsehempfängern, verzugsweise Farbfernsehempfängern, gegen Überschläge der Hochspannung in der Bildwiedergaberöhre und bezieht sich besonders, jedoch nicht ausschließlich, auf die Schaltung der Erdverbindungen der Vjdeoendstufea und der Elektroden der Bildrohre.

Die Tendenz zur ausschließlichen Verwendung von Transistoren in Fernsehempfängern hat zu der Situation geführt, daß die unmittelbar mit der Bildröhre

ίο verbundene Videoendverstärkerstufe durch gelegentliche Hochspannungsüberschläge in der Bildröhre stark gefährdet und der Zerstörung ausgesetzt ist. Zur Verringerung der Gefahr einer Beschädigung der mit der Bildröhre verbundenen Niederspannungsgeräte hat man die Elektroden der Bildröhre einschließlich der Steuerelektroden mit Schutzstrecken versehen und dadurch eine gewisse Sicherheit erreicht; jedoch können noch immer durch zufällige Zündverzögerungen dieser Strecken hohe Spannungsspitzen in die Videoendverstärkerstufe gelangen und dort Zerstörungen anrichten. Diese Schwierigkeit stand bisher einer an sich wünschenswerten Verbesserung des Wirkungsgrades der Videoendstufe, namentlich bei Farbfernsehempfängern, entgegen, weiche darin besteht, die VerbindunRsleitungen zwischen der Videoendstufe und dem Röhrensockel so kurz wie möglich zu hai (en. Durch eine derartige Anordnung könnte nämlich der Spannungsabfall der Videosignale auf den Verbindungsleitungen zwischen Verstärker und Röhrensockel und das Übersprechen auf Nachbarleitungen wesentlich verringert werden.

Bei Farbfernsehempfängern würde sich dadurch eine Anordnung ergeben, bei der die drei (bzw. vier) Endtransistoren direkt neben dem Röhrensockel auf der Sockelplatine aufgebaut sind.

Nach dem bisherigen Stand der Technik ist aber eine solche Leitungsverkürzung nicht möglich, da die Endtransistoren den steilen Spannungsfronten der Überschläge unmittelbar, das heißt ohne die Dämpfungswirkung der Zuleitungen, ausgesetzt sind. Man beließ daher die Transistoren der Videoendstufen auf mit dem Chassis direkt verbundenen und geerdeten Videoplatinen, die sich z. B. am Boden des Empfängergehäuses befanden.

Es ist nun Aufgabe der voi liegenden Erfindung, eine solche Schutzschaltung anzugeben, daß der oder die Transistoren der Videoendstufe(n) unmittelbar auf oder bei der Sockelplatine der Bildröhre aufgebaut werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Schaltung zum Betrieb einer Bildwiedergaberöhre, welche Gleichspannungsquellen zur Fokussierung und Beschleunigung des Elektronenstrahles sowie Transistoren zur Beeinflussung der Strahlintensität umfaßt, und bei der die Elektroden der Bildröhre sämtlich oder zum Teil durch Überschlagsstrecken gegen Spannungsdurchbrüche oder Hochspannung gesichert sind, erfindungsgemäß die Überschlagsstrecken der nicht zur Strahlintensitätsteuerung dienenden Elektroden der Bildröhre an einen ersten Erdpunkt, die zu der oder den Steuerelektrode(n) gehörenden Überschlaßsslrecken zu einem zweiten, von dem ersten aui der Bildröhrensockelplatine galvanisch getrennten Erdpunkt geführt, welcher mit den Betriebsspannungen der Videoendstufe auf der Bildröhrensockelplatine kapazitiv gekoppelt ist. Vorteilhaft sind auch die Blockkondensatoren für die Betriebsspannungen dei Gitterelektroden an den zweiten Erdpunkt gelegt.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre ist es nunmehr möglich, die Endtransistoren der Videoverstärker in unmittelbarer Nähe des Röhrensockels anzubringen. Bei einem Überschlag von der Anode auf die Gitterelektroden der Farbbildröhre werden zunächst die Funkenstrecken an diesen Elektroden zünden und das Erdpotential der Erde I anheben, ohne die Erde II im Potential zu verändern; greift der Überschlag auch auf die Kathode über, wird nach Zünden der Schutzstrecke an der Kathode die Erde II im Potential angehoben und somit auch über die kapazitive Kopplung die Betriebsspannungen für die Videoendtransistoren. In diesem Fall wird auch der Emitter über die Basis-Emitterstrecke mit angehoben. Auf diese Weise werden die Spannungsdifferenzen zwischen den Elektroden des Videoendtransistors sehr niedrig gehalten und so der Transistor gegen Zerstörung geschützt, während die Transistoren auf der mit dem Chasis verbundenen Videoplatine durch die verhältnismäßig hohe Induktivität der Zuleitung geschützt sind. Sollte die Funkenstrecke 2' einen Zündverzug von wenigen μ,-Sekunden haben, wird die an der Videostufe 22 ansteigende Spannung über die Diode D₁ durch die Betriebsspannung an C 5 begrenzt.

Es ist damit die Möglichkeit gegeben, den Endtransistor für jede der Steuerelektroden der Bildröhre auf der Sockelplatine anzubringen und so Energieverlust und Abstrahlung auf den Zuleitungen wesentlich zu verringern. Dabei ist es besonders voneilhaft, die Bildröhre mittels einer Kaskodenstufe zu steuern, deren unterer Transistor sich nahe dem Chasis auf einer besonderen Videoplatinc und deren oberer Transistor sich nahe dem Sockel der Bildröhre befindet. Die Verbindung beider Transistoren kann durch eine ungeschirmte Leitung vorgenommen werden, da der auf der dem Chassis benachbarten Videoplatine sich befindende Transistor als Stromtreiber auf einen sehr niederohmigen Eingang des auf der Bildröhrensockelplatine sich befindenden Transistors arbeitet. Das Spannungssignal auf dieser Zuleitung ist somit klein und spricht daher nicht auf benachbarte Signalleitungen über. Es läßt sich auch diese Verbindung durch ein niederohmiges Kabel von z.B. 60 Ω Wellenwiderstand herstellen. Durch den Kabelmantel ist dann die Zuleitung auch gegen Siörungen von außen geschirmt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden an Hand der Begleitzeichnungen näher erläutert, von denen

Fig. 1 eine bekannte Fernsehempfängerschaltung mit den üblichen Erdungen.

Fig. 2 die erfindungsgemäße Schaltung bei Ansteuerung der Kathode des Strahlsystems,

Fig. 3 eine Variante der erfindungsgemäßen Schaltung bei Ansteuerung von Wehneltelektrode und Kathode, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Konfiguration der Endtransistoren eines Farbempfängers bezüglich des Röhrensockels zeigt.

Der Schutz von Fernseilbildwiedergaberöhren gegen Hochspannungsüberschläge wird heute im allgemeinen dadurch erreicht, daß die Elektroden der Bildröhre mit einer Sammelerde über Entladungsstrecken verbunden sind, so daß die freigewordene Endladungsenergie abgeleitet wird. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. I. In der Fi g. 1 ist 1 eine Bildwiedergaberöhre mit Kathode 2, Wehneltelektrode 3, Schirmgitter S, Fokuselektrode 6 und Anode 7 in einer üblichen Schaltung angeordnet (diese schematische Darstellung soll sich 3ucn auf Farbbildröhren erstrecken, in denen statt einem drei Strahlsysteme

vorhanden sind und daher wenigstens die Elektroden 2, 3, 5 sowie deren Zuleitungen dreifach zählen). Mit 4 ist ein Hochspannungsgerät bezeichnet, aus welchem die Spannung für die Anode 7 und eventuell auch die Betriebsspannungen t/2, U3 für die Elektroden 5 und 6 zu entnehmen sind.

Zum Schutz der Röhre und der Schaltelemente gegen Überschläge der Anodenspannung in der Röhre dienen dieEndladungsstrecken 2', 3', 5', 6'. Ihre Fußpunkte sind sämtlich mit einer Hochspannungserde I

is verbunden, die mit dem äußeren Röhrenbelag 8 über eine extra getrennt geführte Erdleitung 13' verbunden ist. Diese Überschlagsstrecken werden meist zusammen mit den Entkopplungsgliedern für die Schirmgitterspannungen, nämlich C₁, R₁, A₂; C₂, A₃,

ao A₄- C₃, R₅, R₆ auf einer Sockelplatine angebracht, auf welcher der Sockel der Röhre 1 befestigt ist. Die Steuerspannung zur Veränderung der Strahlintensität sowie die Vorspannung für die Wehneltelektrode 3 werden üblicherweise von einer Schaltung bezogen,

as welche sich auf einer Videoplatine 20 entfernt von der Bildröhre befindet und mit der Bildröhre über Leitungen 10, 11,12 verbunden ist. Die Erdung der Stromkreise auf der Videoplatine 20 erfolgt durch die Chassiserde II. Auf diese ist auch das Netzgerät 16 bezogen, welches Betriebsspannungen von 12VoIt und 135 Volt für die Videoendstufe. 21, 22 liefert. Es kann auch die Vorspannung U₁ für die Wehneltelektrode 3 abgeben. Hochspannungserde I und Chassiserde II sind galvanisch verbunden 10. Die Übertra-

gung der Videosignale über die relativ langen Verbindungen 11 und den Widerstand 27 zur Kathode 2 erbringt jedoch Verluste durch Abstrahlung der Hochfrequenz und Dämpfung des Amplitudenverlaufs in Abhängigkeit der Frequenz infolge der schädliehen Parallelkapazität der Zuleitung.

Die bei dieser Betriebsweise über diese Zuleitung 11 geführte hohe videofrequente Spannung (40 bis 50 V^) spricht infolge des hohen Spannungswertes leicht auf andere Verbindungsleitungen über; eine

Abschirmung der Verbindungsleitung würde die schädliche Parallelkapazität unzulässig erhöhen.

Bei Hochspannungsüberschlagen innerhalb der Bildröhre von der Anode auf die Gitter- und Kathodenelektroden 2, 3, 5, 6 kommt es nach Zündung der Funkenstrecken zu einem Anheben des Potentials der Erde auf der Bildröhrensockelplatine.

Die Videostufen auf der mit dem Chassis verbundenen Platine sind durch die relativ hohe Induktivität der Zuleitungen gegen diesen Spannungsimpuls geschützt.

Ein wirksamer Schutz der Transistoren bei gleichzeitiger Verringerung von Übersprechstörungen und Abstrahlungsverlusten wird durch eine gemäß der Erfindung ausgelegte Schaltung nach Fig. 2 erzielt.

In dieser Figur sind gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung ist hier auf der Platine 26, welche zur Aufnahme des Sockels der Bildröhre, der Überschlagsstrecken und der Entkopplungsglieder dient, die Videoendstufe 22 angebracht, deren Kollektor über einen Widerstand 27 mit der Kathode 2 verbunden ist. Die Videostufe 22 bildet zusammen mit dem auf der Videoplätine 20

angeordneten Transistor 21 eine Kaskode. Die Basis des oberen Transistors 22 ist dabei über eine Zuführung 13 auf einer festen Spannung von-z.B. + 12 Volt gehalten, der Kollektor über Widerstand 24, Drossel 25 und Leitung 14 auf + 135 Volt.

In dieser Anordnung wäre der Transistor 22 bei Überschlagen in der Röhre, insbesondere solchen die bis zur Kathode durchschlagen, sehr gefährdet. Durch die Maßnahmen der Erfindung wird jedoch ein sicherer Schutz des Transistors 22 gewährleistet.

Hierzu sind die beiden Erdungen I und II galvanisch getrennt auf der Sockelplatine 26 ausgeführt. Die Funkenstrecken 5', 6', 3' der Elektroden 5, 6 und 3 sind mit der Erde I verbunden, während die Funkenstrecke 2' der Elektrode 2 sowie die Entkopplungsglieder C₁, R_VR_V C_?; R_v R_A undC₃, R₅,R₆ mit der Erde II verbunden sind. Bei einem Überschlag von der Anode 7 auf die Steuerlekti. len der Bildröhre wird der größte Teil der Energie über die Fun kens*recken S', 6' und 3' auf die Erde I abgeleitet. Der restliche auf die Kathode durchschlagende Teil wird zunächst die Spannung an der Videostufe 22 auf den Wert der Betriebsspannung entsprechend l/<.₅ anheben und wird hier durch die Diode D, begrenzt, dann nach Zündung der Funkenstrecke 2' auf die Erde II treffen und deren Potential gegenüber der Erde auf der dem Chassis benachbarten Videoplatine anheben. Durch die Kondensatoren C₄ und C₅ auf der Bildröhrensockelplatine werden die Betriebsspannungen für Basis und Kollektor mit angehoben. Das Potential des Emitters wird ebenfalls angehoben, da die Videostufe 22 in diesem Fall als Emitterfolgerstufe arbeitet, außerdem besteht in dem F i g. 2 betreffenden Fall noch eine Kopplung von Erde II zur Videozuleitung über die Kabelkapazität des Koaxial kabeis 23.

Dieser Vorteil kann ferner bei einer Variante der Erfindung erzielt werden, welche an Hand der F i g. 3 beschrieben wird. In dieser Figur ist ebenfalls eine galvanische Trennung der Hochspannungserde I und der Videoeide II durchgeführt; jedoch ist zum Unterschied von dem vorhergehenden Beispiel eine Steuerung der Wehneltelektrode 3 mit einer Verstärkerschaltung vorgesehen, welche keine Kaskode darstellt. Hier wird der Transistor 28 mit Videosignalen an seiner Basis gesteuert. Gleichwohl läßt es sich einrichten, daß dieser Transistor nicht durch Überschläge gefährdet wird, wenn die vom Chassis zur

ίο Videoplatine führenden Betriebsspannungs-Leitungen mit der Sammelerde II kapazitiv verkoppelt sind. In dieser Schaltung ist zwischen Basis und Emitter eine Diode 29 mit entgegengesetzter Polarität zu derjenigen der Basisemitterstrecke vorgesehen. Positive Spannungsspitzen vom Wehneltzylinder 3, welche vor dem Zünden der Funkenstrecke am Wehnelt zum Kollektor von Transistor 28 gelangen, werden nach Erreichen des Wertes von IZ₁ über die Diode D₁ zur Kapazität C₅ abgeführt. Erfolgt nach dem Zünden

ao von 3' ein Ansteigen des Potentials der Erde II, dann wird die Basis von T₂₈ mittels der Diode 29 mitgenommen. Der Transistor verbleibt also in seinen Spannungsgrenzen.

Die Erfindung ist auch anwendbar für den Fall, daß bei einer Farbbildröhre eine Farbdifrerenzsteuerung durchgeführt wird, derart, daß die drei Kathoden der Strahlsysteme mit Y und die drei Wehneltelektroden mit R bis Y, B bis Y und G bis Y angesteuert werden. Dann wird die in Fig. 3 gezeigte Transistorschaltung noch zweimal für die beiden anderen Wehneltelektroden und noch einmal für die Ansteuerung der Kathode verwendet.

Die Ansteuerung der Wehneltzylinder kann natürlich für RGB sowie Farbdifferenzansteuerung sowohl nach F i g. 2 als auch nach F i g. 3 vorgenommer werden. F i g. 4 zeigt die Sockelplatine 26 für Färb empfänger mit dem in einem gleichseitigem Dreiecl· zugeordneten Endtransistoren 22_P 22₂, 22_S und den Röhrensockel 31.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

' 1. Fernsehempfänger mit einem als Transistorverstärker ausgeführten unmittelbar auf der Sockelplatine der Bildröhre aufgebauten Video-

" verstärker, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz der Transistoren des Videover stärkers (22) (Fig. 2) gegen übermäßige Hochspannungen bei einem Durchschlag in der Bildröhre die von dem Videoverstärker gesteuerten Elektroden (2) der Bildröhre über je eine Schutzstrecke (2*) zu einem Erdpunkt Π geführt sind, welcher von dem Erdpunkt I der Schutzstrecken (3', 5', 6') der übrigen Elektroden der Bildröhre auf der Platine getrennt ist, und daß die zu dem Videoverstärker hinführenden Leitungen (13,14) zur Versorgung desselben mit Betriebsspannungen auf der Sockelplatine kapazitiv (C₄, C₅) mit der Videoerdleitung (10) gekoppelt sind.
2. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannungen für die übrigen Elektroden der Bildröhre, abgesehen von der Anode, durch Blockkondensatoren (C₁, C₂, C₃) mit der Videoerde auf der Bildröhrensockelplatine gekoppelt sind.
3. Fernsehempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoverstärker als Kaskodenstufe ausgeführt ist, wobei sich der untere Transistor (21) der Kaskode auf einer am Chasis montierten Piatine (20) und der obere Transistor (22) auf der Bildröhrensockelplatine (26) befindet.
4. Fernsehempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren über ein Hochfrequenzkabel (23) miteinander verbunden sind.
5. Fernsehempfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieBasisemitterstrecke des mit der Steuerelektrode der Bildröhre verbundenen Transistors (22) mit einer Diode (D₁) überbrückt ist, die sich im Sperrzustand befindet, wenn die Basisemitterstrecke im Leitzustand ist.
6. Fernsehempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertransistoren (22) auf der Sockelpiatine (26) in Form eines regelmäßigen Polygons angeordnet sind, in dessen Mitte sich der Sockel (31) der Bildröhre befindet.
7. Fernsehempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertransistoren (22) sowohl an der Basis als auch am Emitter gesteuert werden können.
8. Fernsehempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Elektroden der Bildröhre verbundenen Widerstände auf der Sockelplatine (27, R_v R₄ und R₆) überschlagsfest sind.
9. Fernsehempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitswiderstand (24, 25) des Steuertransistors (22) durch eine Diode (D₁) überbrückt ist, die für das Bildröhrensteuersignal im Sperrzustand betrieben wird.