DE2540078A1

DE2540078A1 - Schaltungseinrichtung zur stabilisierung des arbeitspunktes eines verstaerkers

Info

Publication number: DE2540078A1
Application number: DE19752540078
Authority: DE
Inventors: Donald Henry Willis
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1974-09-09
Filing date: 1975-09-09
Publication date: 1976-03-25
Also published as: FR2284221B1; NL7510559A; GB1512669A; FR2284221A1; CA1061890A; SE7509744L; ZA755605B; JPS581869B2; SE413064B; US3970895A; IT1042109B; JPS5152762A; BE833194A; ATA684675A; ES440816A1; DE2540078B2; AU8451675A; NZ178521A; DK401475A; FI752464A7

Description

RCA CORPORATION

Schaltungeeinrichtung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes eines Verstärkers

Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes von Verstärkern elektrischer Sipnnle, insbesondere eine Schaltungseinrichtung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes eines Verstärkers, der sich zum Antrieb einer Farbfernsehröhre oder einer anderen Bildreproduktionseinrichtung eignet.

Bs ist oft erwünscht, den Arbeitspunkt eines Verstärkers im wesentlichen unabhängig von Schwankungen der Arbeitsbedingungen anderer an den Verstärker gekoppelter Schaltungen oder von Schwankungen der Verstärkercharakteristiken beizubehalten, die von den Umgebungsbedingungen abhängen, unter denen der Verstärker arbeitet. Es ist besonders erwünscht, den Arbeitepunkt einer Bildröhren-Treiberschaltung stabil zu halten, da Schwankungen in dem Arbeitspunkt gewöhnlich sichtbare Schwankungen in dem von der Bildröhre erzeugten Licht bewirken, die für den Betrachter störend wirken. Beispielsweise können Schwankungen in dem Arbeitepunkt des Treibers einer monochromatischen Bildröhre zu Schwankungen in der Helligkeit des Bildes führen. Besondere Aufmerksamkeit muß darauf verwendet werden, den Arbeitspunkt des Treibers einer Farbfernsehröhre stabil zu halten, da Veränderungen des Arbeitspunktes Farbänderungen oder Farbverschiebungen zur Folge haben können, die von dem Betrachter besondere gut wahrnehmbar sind.

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Bei Farbfernsehempfängern werden gegenwärtig Verarbeitungskanä-Ie sowohl für die Leuchtdichtesignale als auch für die Farbartsignale verwendet. Verschiedene Anordnungen sind bekannt, um die Signale, die in dem Leuchtdichtekanal und dem Farbartkanal verarbeitet werden, ^zu matrizieren um ein Farbbild auf dem Bildschirm einer Farbfernsehröhre zu erzeugen. In einer Anordnung werden die Leuchtdichte-(Y)-Signale gemeinsam an die Kathoden der Bildröhre angelegt, während die Farbdifferenz-(R-Y, B-Y und Gr - Y)-Signale getrennt durch entsprechende Treiberstufen an die ersten Steuergitter der Bildröhre angelegt werden. In diesem Fall wird die Matrizierung durch die Bildröhre selbst durchgeführt.

In einer anderen Anordnung wird die Matrizierung der Leuchtdichte— und Farbartsignale vor der Bildröhre durch einen Bildröhrentreiber durchgeführt. In diesem Fall werden die Farb-(R, G-, B)-Signale direkt an einen Satz Elektroden (zum Beispiel die Kathoden) der Bildröhre angelegt. Ein Beispiel solch einer Anordnung ist in der ÖS—PS 3 663 745 beschrieben. Bei dieser Anordnung wird der Emitter eines Transistors von einem ersten Transistortyp (zum Beispiel PNP-Transistor) mit dem Emitter von drei Transistoren des entgegengesetzten Transistortyps gekoppelt, um die gewünschte Matrizierung der Leuchtdichte- und Farbartinformation zu liefern. Die B as is anschlüsse der Transistoren des entgegengesetzten Transistortyps werden an die Quellen der Farbdifferenzsignale gekoppelt. Die Transistoren von dem entgegengesetzten Transistortyp arbeiten in Emitterschaltung für die Farbdifferenzsignale. Die Basis des Transistors von dem ersten Transistortyp ist mit einer Quelle für die Leuchtdichtesignale gekoppelt. Durch die Emitterkopplung arbeiten die Transistoren von dem entgegengesetzten Transistor— typ als Basisschaltung für die Leuchtdichtesignale. Ein Farbsignal wird von dem Kollektor von jedem Transistor des entgegengesetzten Transistortypa abgenommen.

Gewöhnlich enthalten Farbbildröhren eine Elektrodenanordnung für jeden Leuchtstoff der Bildröhre, wobei die

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Elektrodenanordnung gelegentlich als Elektronenstrahlquelle bezeichnet wird und im allgemeinen eine Kathode und wenigstens ein Gitter aufweist. Der Treiberverstärker für die Bildröhre hat eine Stufe, um je eine der Elektronenstrahlquellen zu treiben. Der Arbeitspunkt und der Verstärkungsfaktor jeder Stufe wird in Bezug auf die anderen Stufen so eingestellt,·daß bei Fehlen sämtlicher Farbdifferenzsignale ein farbfreier Grauton erzeugt wird, wobei die Intensität des Grautons allein von dem Farbdichtesignal abhängt.

Schwankungen in dem Arbeitspunkt oder dem Verstärkungsfaktor einer Treiberstufe gegenüber den anderen Treiberstufen können zur Erzeugung einer unerwünschten Färbung des Bildes führen. Wenn beispielsweise ein Fehlabgleich zu Gunsten von rot (R) vorhanden ist, da der Arbeitspunkt der Treiberstufe für rot sich geändert hat, haben Bilder, die weiß sein sollen, eine rote Färbung (oder eine Färbung in er Komplementärfarbe).

Es ist zu beachten, daß der Ruhe-Arbeitspunkt oder die Vorspannung einer Stufe im allgemeinen den Verstärkungsgrad der Stufe und auch die Gleichstrom—Betriebsbedingungen der Stufe bestimmt. Durch Stabilisieren des Arbeitspunktes der Stufe ist es daher oft auch möglich, den Verstärkungsgrad der Stufe zu stabilisieren. Um Schwankungen in dem Arbeitspunkt eines Verstärkers auf ein Minimum herabzusetzen, ist es erwünscht, die Schaltung gegen Schwankungen in den Gleichstrom—Arbeitsbedingungen einer vorhergehenden Schaltung zu isolieren, indem man beispielsweise eine kapazitive Kopplung an die vorangehende Schaltung wählt.

Es kann auch erwünscht sein, eine Gleichstromkomponente wieder in ein Signal einzuführen, das kapazitiv an einen Verstärker gekoppelt worden ist. Zu diesem Zweck kann eine Schwarzwerthalte-, Gleichspannungszuschaltungs— oder Klemmschaltung verwendet werden. Eine allgemeine Diskussion solcher Halteschaltungen findet sich in dem Buch "Pulse, Digital and Switching Waveforms·· von Millman und Taub, McGraw-Hill Book Company, 1965»

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Kapitel 8.

Wegen der Art des zusammengesetzten Fernsehsignals, bei dem ein Bezugs-(Synchron)Signal periodisch zugeführt wird, werden häufig sogenannte getastete Klemmschaltungen bei Einrichtungen für die Verarbeitung von Pernsehsignalen oder dergleichen verwendet. In einer getasteten Klemmschaltung wird eine steuerbare Leitungseinrichtung wahlweise während eines Zeitintervalls leitfähig gemacht (das heißt "getastet"), das mit dem Synchronimpuls oder dergleichen verknüpft ist, um einen Kopplungskondensator zu laden, so daß eine Grleichspannungskomponente an dem Signal wiederhergestellt wird, das von dem Kondensator angekoppelt wird. Solche Klemmschaltungen haben gegenüber anderen Klemmschaltungen die Vorteile, daß sie sehr schnell mit einer geringen Verzerrung und einer hohen Rausch-Unempfindlichkeit arbeiten können, und daß sie mit viel geringeren Signalniveaus befriedigend arbeiten als die Niveaus, die für andere Klemmschaltungen erforderlich sind. Eine getastete Klemmschaltung, die bei der Verarbeitung von Pernsehsignalen verwendbar ist, ist in der DS-PS 3 013 116 beschrieben.

Um die Schwankungen des Arbeitspunktes auf ein Minimum herabzusetzen, ist es auch erwünscht, den Effekt von Bauteilveränderungen aufgrund der Umweltbedingungen, beispielsweise Tempera^· tur, so weit wie möglich herabzusetzen. Beispielsweise liefert bei dem Farbbildröhrentreiber, der in der US-PS 3 663 745 beschrieben ist, ein getrennter Transistor von dem entgegengesetzten Transistortyp den Antrieb für jedes Elektronenstrahlerzeugungssystem der Bildröhre. Je nach der Amplitude und dem Tastverhältnis der Farbdifferenzsignale, die an den jeweiligen Treibertransistoren anstehen, verbrauchen die Treibertransistoren unterschiedliche Ströme. Daher hat der Treibertransistor jeder Stufe der Treiberschaltung eine andere Temperatur als die Treibertransistoren der anderen Stufen. Folglich unterscheiden eich die Betriebeparaxaeter der Treibertransistoren untereinander. Insbesondere kann ee vorkommen, daß die Basis-Emitter- Spannungaabfalle der Treibertransistoren der verschiedenen Stu-

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fen einander nicht folgen, so daß ungleichförmige Schwankungen in dem Arbeitspunkt von Stufe zu Stufe resultieren. Um Unausgeglichenheiten in der Farbe zu reduzieren, ist es daher erwünscht, den Effekt von Schwankungen in den Basis-Eaitter-Spannungsabfällen zu reduzieren.

Es sind bereits Sehaltungsanordnungen bekannt, um den Arbeitspunkt in Bezug auf Schwankungen in den Umgebungsbedingungen zu stabilisieren. Beispielsweise wird auf die US-PS 3 430 155 hingewiesen, wo eine Vorspannungsschaltung beschrieben ist, die eich dazu eignet, den Arbeitspunkt von IC-Verstärkern in Anwesenheit von Temperatur- und StromversorgungsSchwankungen stabil zu halten. Die Vorspannungsschaltung weist zwei Transistoren auf, von denen einer in Emitterschaltung und der andere in Sollektorschaltung angeschlossen ist. Die Ausgangselektrode jedes Transistors ist mit der Eingangselektrode des anderen verbunden.

Die Erfindung betrifft eine verbesserte Schaltung, um den Arbeitspunkt eines Verstärkers stabil zu halten. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Schaltung vorgesehen, die eine erste und eine zweite Schaltungsstufe, die jeweils eine erste und eine zweite Elektrode haben, einen Leitungsweg zwischen der ersten und der zweiten Elektrode und eine Steuerelektrode aufweist, um die Leitfähigkeit des Leitungsweges zu steuern. Ein zu verarbeitendes Signal wird kapazitiv an die Steuerelektrode der ersten Schaltungsstufe angekoppelt. Die zweite Elektrode der ersten Schaltungsstufe hat eine Gleichspannungskopplung zu der Steuerelektrode der zweiten Schaltungsstufe. Die erste Elektrode der zweiten Schaltungsstufe ist mit der Steuerelektrode der ersten Schaltungsstufe gleichspannungsgekoppelt. Ein vorbestimmtes Signal wird wahlweise an die zweite Elektrode der zweiten Sehaltungsstufe angelegt, um diese leitend zu machen. Die kapazitive Kopplungseinrichtung wird auf eine solche Spannung aufgeladen, daß eine entsprechende Spannung an der zweiten Elektrode der ersten Schaltungsstufe durch das vorbestimmte Signal festgelegt wird, das im wesentlichen

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unabhängig von Schwankungen der zwischen der Steuerspannung und der zweiten Elektrode der ersten Schaltungsstufe erzeugten Spannung ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Figur 1 die allgemeine Anordnung eines Farbfernsehempfängers, bei der die erfindungsgemäße Schaltung eingesetzt ist; und

Figur 2 Wellenformen, die zum Verständnis der Arbeitsweise der Anordnung von Figur 1 beitragen.

Die allgemeine Schaltungsanordnung des Farbfernsehempfängers (Figur 1) mit der erfindungsgemäßen Schaltung weist eine Signalverarbeitungseinheit 12 auf, die auf Hochfrequenz-Fernsehsignale anspricht, um durch geeignete Zwischenfrequenzschaltungen (nicht gezeigt) und Detektorschaltungen (nicht gezeigt) ein kombinierte» Videosignal zu erzeugen, das Farbart-, Leuchtdichte-, Ton- und Synchron-Signalteile aufweist. Das Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit 12 wird an einen Farbartkanal 14, der eine Verarbeitungseinheit 16 für die Farbartsignale hat, und an einen Leuchtdichtekanal 18 angekoppelt, der eine Verarbeitungseinheit 20 für Leuchtdichtesignale hat.

Die Verarbeitungseinheit 16 für die Farbartsignale weist Chroma-Demodulatoren (nicht gezeigt) auf, um Farbdifferenzsignale abzuleiten, die beispielsweise die R-Y-, B-Y- und G-Y-Information darstellen. Diese Farbdifferenzsignale werden an eine Bildröhrentreiberschaltung 22 angelegt, wo diese Signale mit dem Ausgangssignal Y der Verarbeitungseinheit 20 für die Leuchtdichtesignale einer Matrizierung unterworfen werden, um Farbsignale ssa erzeugen, die beispielsweise die R-, B— und G-Information darstellen. Die Farbsignale werden an die Bildröhre 24 gekoppelt.

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Die Verarbeitungseinheit 20 für die Leuchtdichtesignale dient dazu, unerwünschte Signalteile, beispielsweise Farbart- und/ oder Ton-Signalteile, die in dem Leuchtdichtekanal 18 vorhanden sind, relativ zu dämpfen und die Videosignale zu verstärken und anderweitig zu verarbeiten, um das Leuchtdichtesignal Y zu erzeugen.

Eine Kontraststeuereinheit 26 ist mit der Verarbeitungseinheit 20 für die Leuchtdichtesignale gekoppelt, um die Amplitude der Leuchtdichtesignale zu steuern und dadurch den Kontrast der auf der Bildröhre 24 erzeugten Bilder zu steuern. Die Helligkeitssteuereinheit 28 ist mit der Leuchtdichteverarbeitungseinheit 20 gekoppelt, um die Gleichspannungskomponente der Leuchtdichtesignale und damit die Helligkeit der auf der Röhre 24 erzeugten Bilder zu steuern. Geeignete Kontrast- und Helligkeits-Steuereinrichtungen sind in der US-PS 3 804 981 beschrieben.

Ein anderer Teil des Ausgangssignales von der Signalverarbeitungseinheit 12 wird an den Synchronseparator 30 gekoppelt, der die horizontalen und vertikalen Synchronimpulse des Videosignals trennt. Die Synchronimpulse werden von dem Synchronseparator 30 an eine horizontale Ablenkschaltung 32 und eine vertikale Ablenkschaltung 34 angekoppelt. Die Ablenkschaltungen 32 und 34 sind mit der Bildröhre 24 und einer Hochspannungseinheit 36 gekoppelt, um die Ablenkung eines Elektronenstrahls in der Bildröhre 24 in herkömmlicher Weise zu steuern. Die Ablenkschaltungen 32 und 34 erzeugen auch horizontale und vertikale Austastsignale. Die Austastsignale werden an die Leuchtdichteverarbeitungseinheit 20 gekoppelt, um deren Ausgang während der horizontalen und vertikalen Rückstellungs-ZeitIntervalle zu sperren, um sicherzustellen, daß die Bildröhre 24 während dieser Perioden abgetrennt ist. Die horizontale Ablenkschaltung 32 erzeugt auch ein Klemmsignal, das zeitlich auf die horizontalen Synchronimpulse abgestimmt ist. Das Klemmsignal wird an die Bildröhrentreiberschaltung 22 angekoppelt.

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Ein Kanal für die Tonsignale (nicht gezeigt) ist ebenfalls vorgesehen, um die für den Ton zuständigen Teile der Signale zu verarbeiten.

Die allgemeine Schaltungsanordnung, die in Figur 1 gezeigt ist, eignet sich für die Verwendung in einem Farbfernsehempfänger, wie er in RCA Color Television Service Data 1970, Nr. T 19 (Empfänger vom Typ CTC-49), veröffentlicht von RCA Corporation, Indianapolis, Indiana beschrieben ist.

Die Bildröhre 24 kann eine Bildröhre mit mehreren Elektronenstrahlquellen, beispielsweise eine Bildröhre mit im Dreieck angeordneten Elektronenstrahlsystemen, eine Bildröhre mit Loch- oder Schlitzmaske oder eine Bildröhre mit in einer Ebene angeordneten Elektronenstrahlsystemen sein. Die Bildröhre 24 enthält ein Elektronenstrahlsystem für jede der verschiedenen Farben, beispielsweise rot, grün und blau, die auf der Innenfläche der Bildröhre 24 aufgebracht sind. Wie dargestellt ist, weist jedes System eine entsprechende Kathode 38 a, 38 b und 38 c, ein Steuergitter 40 a, 40 b und 40 c und ein Schirmgitter 42 a, 42 b und 42 c auf.

Die Vorspannungen werden an die Steuergitter 40 a, 40 b und 40 c von einer Vorspannungseinheit 41 angekoppelt, und die Schirmgitter-Steuerspannungen werden an die Schirmgitter 42 a, 42 b und 42 c von einer Schirmgitter—Steuereinheit 43 angekoppelt, um den Absperrpunkt für jedes Elektronenstrahlsystem einzustellen. Es werden gewöhnlich mehrere Absperr—Steuereinheiten beim Aufbau einer Bildröhre 24 verwendet, da die Arbeitscharakteristiken der verschiedenen Elektronenstrahlsyste— me voneinander verschieden sein können. Die Absperr-Steuereinheiten können je nach der speziellen Ausführung des Elektronenstrahler zeugungssystems der Bildröhre 24 vereinfacht werden. Solche Einsteil-Anordnungen für spezielle Elektronenstrahlsysteme sind an sich bekannt. Beispielsweise wird auf die Anordnung für die Bildröhre RCA Typ 15 VADTC 01 verwiesen, die in der US-PS 3 812 397 beschrieben ist.

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Die Bildröhren-Treiberschaltung 22 weist Stufen 44 a, 44 b und 44 c auf, die je ein Elektronenstrahlsystem der Bildröhre 24 betreiben. Da die Stufen ähnlich ausgebildet sind, wird nur die Stufe 44 a im einzelnen beschrieben. Die Stufe 44 a weist einen NPN-Transistor 46 a, einen NPN-Transistor 48 a und einen PNP-Transistor 50 auf. Es ist zu beachten, daß der Transistor 50 für alle drei Stufen 44 a, 44 b und 44 c gemeinsam vorgesehen ist.

Die Transistoren 46 a und 50, die jeweils den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben, sind mit ihren Emittern durch einen variablen Widerstand 52a miteinander gekoppelt. Die Basis des Transistors 46 a ist durch einen Kondensator 54 a kapazitiv mit dem R-Y-Signalausgang der Farbart-Yerarbeitungseinheit 16 gekoppelt. Die Basis des Transistors 50 ist mit dem Y-Signalausgang der Leuchtdichte—Verarbeitungseinheit 20 galvanisch gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 46 a ist über einen Widerstand 56 a mit der Quelle einer positiven Betriebsspannung (B +) gekoppelt. Der Emitter des Transistors 46 a ist durch einen variablen Widerstand 58a mit der Quelle einer relativ negativen Spannung (die als Erde gezeigt ist) gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 46 a ist mit der Kathode der für rot zuständigen Elektronenstrahleinrichtung der Bildröhre 24 galvanisch gekoppelt.

Die Transistoren 46 a und 50 wirken zusammen, um die Matrizierung des R-Y-Farbdifferenzsignals und des Leuchtdichtesignals Y durchzuführen, um das R-Parbsignal an dem Kollektor des Transistors 46 a zu erzeugen. Der Transistor 46 a arbeitet in Emitterschaltung, um das R-Y-Parbdifferenzsignal zu verstärken. Durch die Emitterkopplung der Transistoren 46 a und 50 arbeitet der Transistor 46 a in Basisschaltung, um das Leuchtdichtesignal Y zu verstärken.

Der variable Widerstand 58 a kann eingestellt werden, um den Ruhe-Arbeitspunkt der Stufe 44 a festzulegen. Der variable Widerstand 52 a kann eingestellt werden, um die Größe der

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Spannungsverstärkung der Stufe 44 a einzustellen. Dies ist aus der Tatsache verständlich, daß die Spannungsverstärkung sowohl der Basis- als auch der Emitter-Schaltung durch das Verhältnis der Kollektorimpedanz zu der Emitterimpedanz bestimmt wird. Es ist zu beachten, daß der Eingang zu der Basisschaltung der Stufe 44 a von dem Emitter des Transistors 50 abgenommen wird. Ferner ist zu beachten, daß mit den typischen Werten für die Bauteile, die in Figur 1 angegeben sind, die Emitterimpedanz des Transistors 46 a für Verstärkungszwecke durch den Widerstand 52 a bestimmt wird. Alternativ kann der Widerstand 56 a ein variabler Widerstand sein und dazu dienen, die Verstärkung der Stufe 44 a einzustellen.

Obwohl die Widerstände 56 a und 58 a nicht notwendigerweise variable Widerstände sein müssen, ist zu beachten, daß die Verwendung variabler Widerstände besonders dann erwünscht ist, wenn zu erwarten ist, daß die Toleranzen der Arbeitsparameter des speziellen, verwendeten Bildröhrentyps sich über einen weiten Bereich erstrecken. Beispielsweise kann die Treiberschaltung von Figur 1 auch zum Betreiben einer Bildröhre mit in einer Ebene angeordneten Strahlsystemen (nicht gezeigt) verwendet werden, wobei solche Röhren verhältnismäßig große Toleranzbereiche der Betriebskennwerte aufweisen. Bei diesen In-Line-Bildröhren ist auch nur ein einziges, erstes Steuergitter und ein einziges Schirmgitter für die drei Elektronenstrahlsysteme vorgesehen. Daher ist bei diesem Röhrentyp auch keine Maßnahme für die getrennte Einstellung der Rot-, Grün- und Blau-Elektronenstrahlsysteme, des Schirm— und des Gitterpotentials vorgesehen. Nur die Kathoden der drei Elektronenstrahlsysteme stehen für die getrennte Einstellung der Absperrpunkte der Elektronenstrahlsysteme zur Verfugung. Aus diesem Grund kann die in Figur 1 gezeigte Schaltung auch in vorteilhafter V/eise zum Betreiben einer InLine-Bildröhre verwendet werden.

Der Transistor 48 a und die Kapazität 54 a sind in einer Klemmschaltung enthalten. Die Basis des Transistors 48 a ist mit dem Emitter des Transistors 46 a galvanisch gekoppelt. Der Kollektor

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des Transistors 48 a ist mit der Basis des Transistors 46 a galvanisch gekoppelt. Obwohl die Basis des Transistors 48 a gemäß der Darstellung mit dem Emitter des Transistors 46 a durch eine direkte Verbindung gekoppelt ist, kann der Kopplungsweg auch eine andere geeignete, galvanische Kopplungseinrichtung, eine passive oder aktive Einrichtung, beispielsweise'Widerstände, Dioden oder dergleichen, aufweisen. Auf ähnliche Weise kann der Kopplungsweg zwischen dem Kollektor des Transistors 48 a und der Basis des Transistors 46 a andere geeignete, galvanische Kopplungseinrichtungen aufweisen.

Der Emitter des Transistors 48 a ist an die horizontale Ablenkschaltung 32 gekoppelt. Die horizontale Ablenkschaltung 32 bildet eine Quelle für Klemmsignale, die im allgemeinen ein Bezugs Spannungsniveau oder eine Gruppe wahlweise angelegter 3e— zugsspannungsniveaus (Figur 2) sein können. Wenn das Klemmsignal eine Gruppe wahlweise angelegter Bezugsspannungsniveaus aufweist, sind der Transistor 48 a und der Kondensator 54 a in einer Schaltung enthalten, die als getastete Klemmschaltung bezeichnet wird. Wie ersichtlich, wirken der Transistor 48 a, der Kondensator 54 a und der Widerstand 60 a derart zusammen, daß die Gleichspannungskomponente des Signales, das an dem Emitter des Transistors 46 a erzeugt wird, durch das Kleminsignal im wesentlichen unabhängig von den Spannungsschwankungen zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 46 a bestimmt wird.

Ein Widerstand 60 a ist zwischen B + und der Basis des Transistors 46 a angekoppelt und dient dazu, den Vorspannungsstrom an die Basis des Transistors 46 a und den Ladestrom an den Kondensator 54 a zu liefern. Der Widerstand 60 a erfüllt eine Punktion, die als Punktion eines Vorbelastungswiderstands beaeichnet wird. Es ist zu beachten, daß wegen der relativ hohen Eingangsimpedanz der Emitterschaltung des Transistors 46 a nur Gir kleiner Betrag des von dem Widerstand 60 a zugeführten Stror'.-·: zur Vorbelastung des Transistors 46 a verwendet wird. Der 7.~.s„ des Widerstandes 60 a ist klein genug, so daß genügend BaSi-zur Verfügung steht, um den Tr.·.·..-, ist or 46 a zu tre b-^Λ

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Der Wert des Kondensators 54 a ist groß geniig, so daß die Lade-Zeitkonstante, die von dem Kondensator 54 a und dem Widerstand 60 a bestimmt wird, im Vergleich, zu der Zeitdauer zwischen dem Anlegen der Bezugsspannungsniveaus an den Emitter des Transistors 48 a verhältnismäßig groß ist. Der Wert des Kondensators 54 a ist auch groß genug, um die Wechselstroiakomponente des R-Y-Farbdifferenzsignales an die Basis des Transistors 46 a mit geringer Verzerrung und kleiner Dämpfung anzukoppeln.

Typische Werte für die Bauteile der Stufe 44 a sind in Figur angegeben. Die Werte für die variablen Widerstände 52 a und 58 a sind Nennwerte.

Im Betrieb werden die R-, G- und B-Farbsignale an den Kollektoren der Transistoren 46 a, 46 b bzw. 46 c erzeugt und an die Kathoden 38 a, 38 b bzw. 38 c angelegt. Ungleiche Schwankungen der Arbeitspunkte der Stufen 44 a, 44 b und 44 c führen zu unerwünschten Färb—Unausgeglichenheiten, die von dem Betrachter besonders gut wahrnehmbar sind.

Die Arbeitspunkte der Stufen 44 a, 44 b und 44 c werden hauptsächlich durch die Ruhewerte der Emitterströme der jeweiligen Tm sistoren 46 a, 46 b und 46 c bestimmt, wobei diese Ströme ihrerseits durch die entsprechenden Ruhewerte der Emitterspannungen ν_ela» ^v _erh ^un(3- ^velc ^bes'^fciinnrb werden. Die Spannungen ν , , ν -., und ν , sind gleich den entsprechenden Basisspannungen vv-^_a, ^v-bit» wtä ^vbic abzüglich der entsprechenden Basis-Emitterspannungen v^^, ^g^t, ^¹^ ^vbelc* ^Daller ändert sich der Arbeitspunkt jeder Stufe mit Änderungen der Ruhewerte der jeweiligen Basisspannung und der Basis-Emitterspannung.

Da die Gleichspannungsbedingungen an den R-Y-, B-Y- und G-Y-Ausgängen der Farbart—Verarbeitungseinheit 16 zu Abweichungen neigen und sich im allgemeinen in Bezug aufeinander ändern, ist es erwünscht, jede Stufe 44 a, 44 b und 44 c von den Gleichspannungszuständen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 zu isolieren, um die Ruhewerte für V^₁ , v, ,. und v_b-,_c zu

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stabilisieren.

Die Betriebstemperatur der Transistoren 46 a, 46 b und 46 c ändert sich mit der von den Transistoren verbrauchten Leistung und den thermischen Eigenschaften der Transistoren. Da die Transistoren 46 a, 46 b und 46 c durch unterschiedliche Farbdifferenzsignale betrieben werden, sind die Temperaturen der jeweiligen Transistoren im allgemeinen unterschiedlich zueinander. Die zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors aufgebaute Spannung hängt von der Temperatur ab, der der Transistor ausgesetzt ist. Da v, , , vVßlb und v, -, zu Schwankungen neigen und im allgemeinen untereinander unterschiedlich sind, ist es daher erwünscht, den Effekt dieser Basis-Emitterspannungsschwankungen auf die Einstellung des Ruhewertes der jeweiligen Emitterspannung zu eliminieren.

Die Klemmschaltung, die den Kondensator 54 a und den Transistor 48 a aufweist, stabilisiert den Arbeitspunkt der Stufe 44 a. Insbesondere wird die Emitterruhespannung ν , des Transistors 46 a im wesentlichen unabhängig von den Grleichspannungsbedingungen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 und Schwankungen der Spannung v- , zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 46 a beibehalten. Die Arbeitspunkte der Stufen 44 b und 44 c werden auf ähnliche Weise stabilisiert. So werden Färbunausgeglichenheit en aufgrund ungleicher Veränderungen der GIeichstromkomponenten der R-ϊ-, B-Y- und G-Y-Farbdifferenzsignale und der Spannungen v, , , v, , ^ und v^ ·, im wesentlichen verhindert.

Um das Verständnis der Arbeitsweise des Klemmschaltungsabschnittes der Stufe 44 a zu erleichtern, wird im folgenden gleichzeitig auf die Figuren 1 und 2 Bezug genommen. Figur 2 zeigt verschiedene Wellenformen, die in einem Achsenkreuz übereinander dargestellt sind und Signale bedeuten, die in dem Farbfernsehempfänger von Figur 1 erzeugt werden. Die Wellenformen sind mit "Klemmsignal'*, ¹¹R-Y'¹ und "^ν _ϋ1&" bezeichnet und stellen das Klemmsignal, das von der horizontalen

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Ablenkschaltung 32 erzeugt wird, das R-Y-Farbdifferenzsignal, das von der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 erzeugt wird, und das Signal dar, das an der Basis des Transistors 46 a ansteht. Das Klemmsignal steht während einer horizontalen Zeilenabtastdauer tp an, während der der Strahl in der Bildröhre über eine horizontale Zeile abgelenkt wird. Das Klemmsignal umschließt auch eine horizontale Rückholzeitdauer t.. ein, während der der Strahl der Röhre zu dem Anfang der nächsten horizontalen Zeile zurückkehrt. Während des Rückholintervalls steht keine Farbdifferenzinformation an.

Die Gleichspannungskoraponente des R-Y-Farbdifferenzsignales, die mit einer gestrichelten Linie 212 angedeutet ist, wird durch den Kondensator 54 a ausgeschaltet. Daher ist der Betrieb der Stufe 44 a von den Gleichspannungsbedingungen der Farbart-Verarbeitungs einheit 16 isoliert oder getrennt.

Eine Gleichspannungskomponente wird in die Wechselspannungskomponente des R-Y-Farbdifferenzsignales in folgender Weise erneut eingeführt, um das Signal v, , zu erzeugen. Während der horizontalen Zeilenabtastintervalle tp ist der Transistor 48 a durch die relativ hohe, positive Spannung Vg des Klemmsignales, das an dem Emitter des Transistors 48 a ansteht, abgeschaltet. Während dieser Intervalle wird eine ansteigende Spannungskomponente zu v,, addiert, wie durch die gestrichelten Linien 214, 214* und 214" angedeutet ist, da ein Ladestrom von dem Widerstand 60 a an den Kondensator 54 a geliefert wird. Es ist zu beachten, daß diese ansteigende Spannungskomponente v, -, für jedes Intervall t_? unterschiedlich ist und von dem Basisstrom abhängt, der von dem Transistor 46 a gezogen wird. Dieser Basisstrom wird durch das R-Y-Farbdifferenzsignal und die Leuchtdichte-Signalkomponente bestimmt, die von dem Transistor 50 geliefert wird. Die ansteigende Spannungskomponente von v^-, ist in jedem Fall wegen der langen Zeitkonstanten klein, die von dem Widerstand 60 a und dem Kondensator 54 a gebildet wird.

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Wahrend der horizontalen Rückholintervalle wird der Transistor 48 a durch das relativ geringe Spannungsniveau V^ des Klemmeignales leitfähig gemacht, das an dem Emitter des Transistors 48 a ansteht. Während dieses Intervalls fällt ν, , schnell auf V_A + v_bela + v_be2& ab (wobei v_be2& die Spannung ist, die zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 48 a ansteht), weil der Entladeweg für den Kondensator 54 a, der durch den nun leitenden Transistor 48 a gebildet wird, eine niedrige Impedanz hat. Dieser Spannungsabfall in v, , wird auf V^ + v, , + v. go begrenzt, weil ein darüber hinausgehender Spannungsabfall in v, , einen entsprechenden Abfall in ν , (Basisspannung des Transistors 48 a) unter die Spannung bewirkt, die zur Aufrechterhaltung der Leitfähigkeit des Transistors 48 a erforderlich ist.

Wegen des schnellen Abfalls von v, , auf das Klemmsignalniveau V. während des horizontalen Rückholintervalls und wegen der kleinen Anstiegskomponenten von ν, , während der horizontalen Zeilenabtastperiode wird ν, , daher im wesentlichen auf dem Klemmsignalniveau V. + v, ·, + v, _2a gebalten.

Die Transistoren 48 a und 46 a wirken zusammen, um ν -, auf einem Wert zu halten, der im wesentlichen unabhängig von v, ^ ist. Der Transistor 48 a ist während des Rückholintervalls t. leitfähig, wenn ν , gleich V^ + v_be2a ist. Die obige Gleichung steuert ν -, so lange, wie der Transistor 48 a leitfähig ist. Daher wird ν , auf V. + v. p_a gehalten, wobei dieser Wert unabhängig von v, , ist.

Das Zusammenwirken der Transistoren 48 a und 46 a, um den Arbeitspunkt des Transistors 48 a zu stabilisieren, kann auch so verstanden werden, daß man ihre Anordnung als negative Rückkopplung betrachtet. Bei der Anordnung der Transistoren 48 a und 46 a, bei der die Ausgangselektrode jedes Transistors mit der Eingangselektrode des anderen Transistors verbunden ist, erzeugt eine Spannungsänderung an der Ausgangselektrode des einen Transistors eine entsprechende Änderung an dem Eingang des

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anderen Transistors, der dieser Änderung entgegenzuwirken versucht. Wenn beispielsweise ν ·, abzufallen versucht, weil ν, , ansteigt, leitet der Transistor 48 a weniger gut, so daß vv, ansteigt. Als Resultat wird ν , vergrößert.

Es ist zu beachten, daß, während ν ·, unabhängig ^von'^vh_e]__a ^is-fc» ^vela ^{von v}be2a ^^¹^*· Andererseits ist v, ₂ verhältnismäßig stabil, da die Temperatur des Transistors 48 a verhältnismäßig gering bleibt, weil verhältnismäßig wenig Leistung von dem Transistor 48 a verbraucht wird. Der geringe Leistungsverbrauch des Transistors 48 a ist verständlich, wenn man beachtet, daß der Transistor 48 a eine verhältnismäßig geringe Menge des mittleren Kollektorstromes bei einer verhältnismäßig kleinen Kollektor-Emitterspannung (v. -, + ν, -ο» ^ⁿ typischen Fällen 1,4 V) führt. Es ist zu beachten, daß die Temperaturbedingungen bei den Transistoren 48 b und 48 c aufgrund der entsprechenden Arbeitsweisen der Transistoren 48 b und 48 c den Bedingungen bei dem Transistor 48 a vergleichbar sind. Daher sind nur unerhebliche Schwankungen des Arbeitspunktes der Stufen 44 a, 44 b und 44 c aufgrund von Schwankungen in v-. _e2a» ^vbe2b ¹^¹** ^vbe2c ^{zu er}~" warten.

Um zu verhindern, daß die Arbeitstemperaturen der Transistoren 46 a, 46 b und 46 c die Spannungen v, _e2a» ^vbe2b ^¹^ ^vbe2c beeinflussen, ist es erwünscht, die Transistoren 48 a, 48 b und 48 c körperlich getrennt von den Transistoren 46 a, 46 b und 46 c anzuordnen. Es kann ferner erwünscht sein, die Transistoren 46 a, 46 b und 46 c körperlich nahe beieinander, beispielsweise in der gleichen IC—Packung, anzuordnen, um sicherzustellen, daß die Spannungen v_be2a, V^₂₁₃ und v_be2c dazu neigen, in Abhängigkeit von Temperaturbedingungen einander zu verfolgen.

Die Klemmschaltung der Stufen 44 a, 44 b und 44 c ist besonders zur Verwendung in einer Bildröhren-Treiberschaltung erwünscht, wie sie in Figur 1 gezeigt ist. Die Vorspannung der Transistoren 46 a, 46 b und 46 c kann durch Einstellen der variablen Widerstände 58 a, 58 b und 58 c zum Erfüllen der jeweiligen

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Bedingungen für den Betrieb der Elektronenstrahlsysteme unabhängig von den Gleichspannungsbedingungen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 und im wesentlichen unabhängig von den jeweiligen Basis-Emitterspannungen der Transistoren 46 a, 46 b und 46 c gesteuert werden. Zusätzlich ist der Arbeitspunkt jeder Stufe im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Gleichspannungsbedingungen der anderen Stufe. Dies bedeutet, daß ohne Stabilisierung der jeweiligen Emitter-Ruhespannungen Schwankungen in 'einer Stufe die Arbeitspunkte der anderen Stufe beeinflussen wurden, da die Emitter der Transistoren 46 a, 46 b und 46 c durch die variablen Widerstände 52 a, 52 b und 52 c zusammengekoppelt sind. Da die Emitter-Ruhespannungen, die an den mit den Emittern verbundenen Enden der Widerstände 52 a, 52 b und 52 c erzeugt werden, im wesentlichen gleich gehalten werden, fließen im wesentlichen keine Ruheströme durch die Widerstände 52 a, 52 b und 52 c. Daher haben die Werte der variablen Widerstände 52 a, 52 b und 52 c im wesentlichen keinen Effekt auf den Emitter-Ruhestrom der Transistoren 46 a, 46 b und 46 c. Daher sind die Vorspannungseinstellungen unabhängig von den Verstärkungseinstellungen.

Es ist zu beachten, daß die hier beschriebene Klemmschaltung allgemein anwendbar ist, wenn es erwünscht ist, den Arbeitspunkt einer Schaltung zu stabilisieren. Mit anderen Worten ist die hier beschriebene Klemmschaltung nicht auf die Verwendung in Fernsehempfängern begrenzt. Es ist ferner zu beachten, daß Abwandlungen an der Klemmschaltung entsprechend den Erfordernissen eines speziellen Anwendungsfalls durchgeführt werden können. Beispielsweise muß das Klemmsignal nicht ein periodisches Signal sein. Ferner ist die Anordnung der Klemmschaltung nicht auf Transistoren begrenzt und kann auch andere geeignete, mit drei Anschlüssen versehene Verstärkereinrichtungen, beispielsweise Feldeffekttransistoren und Vakuumröhren, aufweisen.

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Claims

Patentansprüche

1. SignalVerarbeitungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste und eine zweite Verstärkungseinrichtung (46 a, 48 a) vorgesehen sind, die jeweils eine erste und eine zweite Elektrode und-einen Leitungsweg zwischen den Elektroden und eine Steuerelektrode zur Steuerung der Leitfähigkeit jedes Leitungsweges aufweisen, daß die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkereinrichtung (46 a) galvanisch mit der Steuerelektrode (Basis) der zweiten Verstärkungseinrichtung (48 a) gekoppelt ist, daß die erste Elektrode (Kollektor) der zweiten Verstärkungseinrichtung (48 a) galvanisch mit der Steuerelektrode (Basis) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) gekoppelt ist, daß eine kapazitive Einrichtung (54 a) ein erstes Signal (R-Y) an die Steuerelektrode der ersten Verstärkungseinrichtung kapazitiv ankoppelt, daß eine Einrichtung (32) wahlweise eine vorbestimmte Spannung an die zweite Elektrode (Kollektor) der zweiten Verstärkungseinrichtung (48 a) anlegt, um die zweite Verstärkungseinrichtung (48 a) leitfähig zu machen und dadurch die kapazitive Einrichtung (54 a) auf eine Spannung zu entladen, so daß eine entsprechende Spannung an der zweiten Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) durch die vorgegebene Spannung bestimmt wird, die im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen der ersten Elektrode (Kollektor) und der zweiten Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (50), um ein zweites Signal (Y) an die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) anzukoppeln, und durch eine Verbrauchereinrichtung, die an die erste Elektrode (Kollektor) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) angekoppelt ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) zum Ankoppeln eines zweiten Signales eine dritte Einrichtung mit einer ersten Elektrode (Kollektor) und einer zweiten Elektrode (Emitter), einem Leitungsweg zwischen den Elektroden und einer Steuerelektrode (Basis) aufweist, um die Leitfähigkeit des Leitungsweges zu steuern, daß das zweite Signal (Y) an die Steuerelektrode (Basis) der dritten Einrichtung (50) gekoppelt wird, und daß die zweite Elektrode (Emitter) der dritten Einrichtung (50) galvanisch mit der zweiten Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) gekoppelt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Verstärkungseinrichtung (46 a), die zweite Verstärkungseinrichtung (48 a) und die dritte Einrichtung (50) Transistoren sind, deren Kollektor-, Emitter- und Basis-Elektroden der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode bzw. der Steuerelektrode der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a), der zweiten Verstärkungseinrichtung (48 a) und der dritten Einrichtung (50) entsprechen, und daß die erste und die zweite Verstärkungseinrichtung (46 a, 48 a) Transistoren desselben Leitfähigkeitstyps (NPN) und die dritte Einrichtung (50) ein Transistor mit dem entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zu dem Leitfähigkeitstyp der ersten und der zweiten Verstärkungseinrichtung (46 a, 48 a) ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) und die zweite Elektrode (Emitter) der dritten Einrichtung (50) durch eine erste, variable Impedanzeinrichtung (52 a) galvanisch gekoppelt sind, und daß die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) mit der Vorspannung (GrD) über eine zweite, variable Impedanzeinrichtung (58 a) galvanisch gekoppelt ist.

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6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verstärkungseinrichtung (48 a) körperlich unter einem Abstand von der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) angeordnet ist, so daß die Temperaturbedingungen der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) die Temperaturbedingungen der zweiten Verstärkungseinrichtung (48 a) nicht wesentlich beeinflussen.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (60), um eine Gleichstromkomponente auf die Steuerelektrode (Basis) der ersten Verstärkungseinrichtung (46 a) zu liefern, um die kapazitive Einrichtung (54 a) zu laden.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Laden der kapazitiven Einrichtung (54 a) erforderliche Zeit verhältnismäßig lang im Vergleich zu dem Zeitintervall ist, während dem die vorgegebene Spannung angelegt wird.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Spannung periodisch angelegt wird.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Verstärkungseinrichtung (46 a, 48 a) Transistoren mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp (NPN) sind, deren Kollektor-, Emitter- und Basis-(Steuer)-Elektroden der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode bzw. der Steuerelektrode der ersten und der zweiten Verstärkungseinrichtung (46 a, 48 a) entsprechen.

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