DE3011726A1

DE3011726A1 - Stabilisierte automatische helligkeitsregelschaltung in einem videosignalverarbeitungssystem mit automatischem strahlstrombegrenzer

Info

Publication number: DE3011726A1
Application number: DE19803011726
Authority: DE
Inventors: Leopold Albert Harwood
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1979-03-26
Filing date: 1980-03-26
Publication date: 1980-10-02
Also published as: ES8103900A1; PL223022A1; DE3011726C2; PT70924A; JPS6351433B2; FR2452835B1; FI68139C; IT1131408B; FI800845A7; IT8020654A0; GB2046055B; GB2046055A; CA1136756A; ATA160780A; US4209808A; JPS55132175A; FI68139B; FR2452835A1; HK24587A; AT385162B

Description

RCA 73,299

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Stabilisierte automatische Helligkeitsregelschaltung in einem Videosignalverarbeitungssystem mit automatischem Strahlstrombegrenzer

Die Erfindung betrifft ein Videosignalverarbeitungssystem mit einer automatischen Strahlstrombegrenzerschaltung zur automatischen Begrenzung übermäßiger Bildröhrenströme, und eine Anordnung zur Kompensierung unerwünschter Gleichspannungspegelverschiebungen, welche auftreten, wenn die Videosignalamplitude durch die Strahlstrombegrenzerschaltung in einer Richtung verändert wird, daß übermäßige Strahlstromleitung in der Bildröhre begrenzt wird.

Bei einem Fernsehempfänger oder einem äquivalenten Videosignalverarbeitungssystem sind manchmal Maßnahmen zur automatischen Begrenzung eines übermäßigen Leitens der Bildröhre vorgesehen, wobei die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des Fernsehsignals unter Steuerung durch ein Strahlstrombegrenzungsregelsignal im Sinne einer Verringerung oder Begrenzung übermäßiger Strahlströme geregelt wird. Anordnungen dieser Art sind in den

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US-PSen 3 873 676, 4 126 884 und 4 096 518 beschrieben. Das in dieser Weise verwendete Regelsignal für die Strahlstrombegrenzung bewirkt in einigen Fällen auch eine unerwünschte bedeutende Verschiebung des Gleichspannungspegels im Videosignal. Die Gleichspannungspegelverschiebungen können lästig sein und sollten vorzugsweise vermieden oder kompensiert werden, wie etwa in Systemen mit automatischer Helligkeitssteuerung gemäß der US-Patentanmeldung Ser. No. 794 128 von A.V. Tuma et al mit dem Titel "Brightness Control Circuit Employing A Closed Control Loop". Bei dieser Anordnung sind eine getastete Vergleichsschaltung und ein Ausgangsfilterkondensator der Vergleichsschaltung als sogenannte 'sample and hold circuit" in einer geschlossenen Regelschleife mit einem Videosignalkanal angeordnet. Ein gefiltertes Ausgangssignal der Vergleichsschaltung wird zur Einregelung des Gleichspannungspegels des Videosignals benutzt derart, daß er im wesentlichen gleich einer die Helligkeit repräsentierenden Bezugsspannung ist. Der Filterkondensator ist so bemessen, daß die Anordnung zur automatischen Helligkeitsregelung eine akzeptable Ansprechzeit und Störunempfindlichkeit im Betrieb ergibt.

Die unerwünschte Verschiebung des Gleichspannungspegels im Videosignal ist insbesondere dann lästig, wenn der Strahlbegrenzer auf einen schnellen oder vorübergehenden Anstieg des übermäßigen Strahlstrombedarfs bei wiederholt auftretenden oder einmaligen Videosignalzuständen reagieren muß. Einige Beispiele sich wiederholender Signalzustände dieser Art ergeben sich beispielsweise bei einem Videosignal, das einen hellen Bildbereich darstellt, welcher von einem dunklen Bildbereich umgeben ist und sich dies für einige Abtasthalbbilder wiederholt, oder auch komplexe Bildmuster aus abwechselnden von Schwarz nach Weiß übergehenden Bildbereichen, wie sie bei einem Videosignal für Videobildsysteme auftreten. Sich nicht wiederholende schnelle Anstiege übermäßigen Strahlstrombedarfs können hervorgerufen werden durch jeden schnellen von Schwarz nach Weiß verlaufenden Bildübergang, wie man es beim Kanalumschalten beobachtet, wenn einer dunklen Szene unmittelbar eine sehr helle Szene folgt, oder wenn schnelle extreme Einstellungen des Helligkeits- oder Kontrastreglers am

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Empfanger vom Bedienenden vorgenommen werden.

Wenn solche Bedingungen auftreten, dann kann die Sample- und Holdschaltung für die automatische Helligkeitsregelung nicht in der Lage sein, schnell die Gleichspannungspegeländerungen des Videosignals zu kompensieren, welche die Videosignalamplitudenänderungen begleiten, die aufgrund des Strahlstrombegrenzungsregelsignals entstehen, wenn die Reaktionszeit der Sample- und Holdschaltung langsam gegenüber der Änderungsgeschwindigkeit der Gleichspannungspegeländerungen ist. Das heißt, daß das gefilterte Ausgangssignal der Vergleichsschaltung keine ausreichende Größe zur Korrektur der Gleichspannungsänderungen hat.

Die Unfähigkeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung zur Durchführung der Gleichspannungskorrektur unter diesen Bedingungen kann einen verstärkten nachteiligen Effekt auf das wiedergegebene Bild insbesondere dann haben, wenn die nichtkompensierten Gleichspannungsänderungen in einer Richtung verlaufen, welche der Richtung der geregelten Spitzensignalamplitude entgegengesetzt ist, weil solche Gleichspannungsänderungen im Sinne einer Erhöhung der Bildhelligkeit und damit des Bildröhrenstrahlstrombedarfs verlaufen. Dieser erhöhte Strahlstrombedarf bedeutet eine zusätzliche Belastung der Versorgungsspannungsschaltung, welche die Bildröhre speist. In vielen Fällen werden die Bildröhrenversorgungsspannungen (beispielsweise die Hochspannungsversorgung) und die Versorgungsspannungen für andere Teile des Empfängers (beispielsweise Signalverarbeitungs- und Ablenkschaltungen) von einer gemeinsamen Leistungsquelle, wie etwa dem Horizontalausgangstransformator, abgeleitet. Selbst wenn diese gemeinsame Leistungsquelle geregelt ist, kann ein unstabiler Zustand auftreten, wenn von der Leistungsquelle ein Strom verlangt wird, der über ihre Auslegung hinausgeht, also etwa infolge eines zusätzlichen übermäßigen Strahlstrombedarfs. Dieser Zustand äußert sich auf dem Bildschirm in einem fluktuierenden (unstabilen) Bildhelligkeitswert wegen der schwankenden Versorgungsgleichspannungen, die von der Leistungsquelle abgeleitet werden. Bei noch schwerwiegenderen Bedingungen (beispielsweise wenn die

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Helligkeit anfangs hell eingestellt war) kann auch der Betrieb der Bildsynchronisierschaltungen beeinträchtigt werden, so daß die Bildstabilität verlorengeht (wenn also die Vertikal- und Horizontalsynchronisierung gestört würde).

Ein schwankender Bildhelligkeitspegel kann ebenso auftreten, wenn die Gleichspannungspegeländerungen im Videosignal, die durch die Wirkung des Strahlbegrenzers verursacht werden, in derselben Richtung wie die geregelte Spitzensignalamplitude auftreten. In diesem Falle schwankt die Bildhelligkeit zwischen einem normalen Helligkeitswert und einem geringeren Helligkeitswert.

Die Gleichspannungspegelverschiebungen und die damit verbundenen oben erwähnten unerwünschten Effekte können bedeutend herabgesetzt oder eliminiert werden, wenn man die Ansprechzeit an der Ausgangsseite der Vergleichsschaltung erhöht, indem man beispielsweise die Größe des Filterkondensators der Vergleichsspannung verringert. Dies ist allerdings keine optimale Lösung, weil ein kleiner Filterkondensator die Störunempfindlichkeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung beeinträchtigt. Gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung hat es sich als wünschenswert herausgestellt, die automatische Helligkeitsregelschaltung einschließlich des Vergleichers und der zugehörigen Schaltungen derart anzuordnen, daß die unerwünschten Gleichspannungspegelverschiebungen des Videosignals, die auf die Strahlbegrenzungswirkung zurückzuführen sind, in einer Weise kompensiert werden, daß die Effektivität (also etwa die Störunempfindlichkeit) der automatischen Helligkeitsregelschaltung keinem Kompromiß unterworfen wird.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist in einem Videosignalverarbeitungssystem enthalten, das einen Videosignalverarbeitungskanal, eine Helligkeitsbezugsspannungsquelle, eine Bildröhre zur Wiedergabe von Bildern unter Steuerung durch die Videosignale und einen in dem Videokanal enthaltenen in seiner Verstärkung regelbaren Videosignalverstärker aufweist. Das Videosignal enthält periodisch wiederkehrende Bildintervalle und zwischen diesen

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liegende Austastintervalle, in welchen ein Austastpegel auftritt, der die Bildhelligkeit bestimmt. Eine Vergleichsschaltung vergleicht die Bezugsspannung mit dem Austastpegel zur Erzeugung eines AusgangsSignaIs, welches ein Maß für den Unterschied zwischen der Bezugsspannung und dem Austastpegel darstellt. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung wird gefiltert und dem Videokanal zur Veränderung des Austastpegels im Sinne einer Verringerung dieses Unterschiedes zugeführt. Das System enthält ferner eine Schaltung zur Ableitung eines Regelsignals, welches einem übermäßigen Strahlstrombedarf der Bildröhre entspricht. Das abgeleitete Regelsignal wird einem ersten Punkt des Verstärkers zur Veränderung von dessen Verstärkung und damit der Spitzenamplitude des Videosignals im Sinne einer Begrenzung des Strahlstrombedarfs zugeführt. Vorübergehende Änderungen des abgeleiteten Regelsignals werden über eine Signalkoppelschaltung einem zweiten Punkt des Verstärkers zugeführt, um vorübergehende Änderungen des Ausgangsgleichspannungspegels des Verstärkers zu begegnen, die andernfalls auftreten würden, wenn die Verstärkung bedingt durch vorübergehende Änderungen des abgeleiteten Regelsignals verändert wird.

Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt teilweise in Blockdarstellung das Schaltbild eines Teils eines Farbfernsehempfängers mit der gemäß der Erfindung aufgebauten Schaltung und die

Fig. 2 und 3 veranschaulichen andere Teile des Empfängers zum besseren Verständnis der Betriebsweise der erfindungsgemäßen Schaltung.

Eine in Fig. 1 dargestellte Videosignalquelle 10 liefert ein demoduliertes Videosignalgemisch, das Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten enthält. Die Farbkomponenten werden über eine Frequenzwähleinheit 20 einer Farbsignalverarbeitungsschaltung 24 dem Farbkanal des Empfängers zugeführt. Die Farbsignalverarbeitungsschaltung 24 kann beispielsweise Stufen zur Signalverstärkung sowie zur automatischen Farbregelung (ACC) und zur auto-

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matischen Frequenz- und Phasenregelung (AFPC) enthalten. Die von der Schaltung 24 verarbeiteten Signale werden weiter durch einen Farbverstärker 35 verstärkt und einem Farbdemodulator 38 zur Ableitung von Farbdifferenzsignalen R-Y, B-Y und G-Y zugeführt. Die Farbdifferenzsignale werden in Matrixschaltungen 40a, 40b und 40c jeweils mit einem Leuchtdichtesignal Y matriziert, so daß Farbsignale R, G und B entstehen, die der Bildröhre 41 über geeignete, hier nicht dargestellte Bildröhrentreiberstufen zugeführt werden.

Eine Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 42 im Leuchtdichtekanal des Empfängers verstärkt die Leuchtdichtekomponente des von der Quelle 10 gelieferten Videosignalgemisches vor und verarbeitet sie anderweitig. Die verarbeitete Leuchtdichtekomponente wird einem Leuchtdichteverstärker 44 zugeführt, der ein Paar Transistoren 45-46 in Differenzschaltung und eine Stromquelle mit einem Transistor 47 zur Lieferung der Betriebsströme für die Transistoren 45 und 46 enthält. Eine Lastschaltung für den Verstärker 44 enthält einen in Kollektorgrundschaltung betriebenen Vorspannungstransistor 69 und einen Lastwiderstand 49 im Kollektorkreis des Transistors 46. Am Kollektor des Transistors 46 erscheint ein verstärktes Leuchtdichtesignal Y, das jeder der gleichen Matrixschaltungen 40a, 40b und 40c zugeführt wird.

Das Leuchtdichtesignal Y am Kollektor des Transistors 46 enthält periodisch wiederkehrende Horizontalzeilenrücklaufintervalle T-. zwischen benachbarten BildhinlaufIntervallen, welche die Leuchtdichteinformation Y¹ des Bildes enthalten. Im Abtastintervall tritt ein negativ gerichteter Zeilensynchronimpuls und ein Austastpegel V_ß (also ein Helligkeitsbezugspegel) auf. Der Austastpegel V₁₃ ändert sich nicht mit der Bildinformation und liegt

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etwa beim Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals. Jedoch verursachen Schwankungen des Austastpegels entsprechende Schwankungen der Bildhelligkeit.

Bei einem Farbbildsignalgemisch enthält ein Teil des sogenannten Schwarzschulterintervalls (T-) des Videosignalgemisches einige

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Zyklen eines FarbträgerbezugsSignaIs (Burst) mit einer Frequenz von etwa 3,58 MHz entsprechend den US-Normen. Dieses Farbsynchronsignal wird durch eine nicht dargestellte vorgeschaltete 3_r58 MHz-Sperre aus dem Leuchtdichtesignal entfernt, so daß im Intervall T₉ nur mehr der Helligkeitsbezugsaustastpegel auftritt.

Der Bildkontrast wird mit Hilfe eines Kontrasteinstellers 85 (beispielsweise eines vom Benutzer des Gerätes bedienbaren Potentiometers) eingestellt, und dadurch wird die Stromleitung des Stromquellentransistors 47 über einen Emitterfolgertransistor 48 verändert, so daß entsprechend die Verstärkung des Verstärkers 44 und die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des am Kollektor des Transistors 46 erscheinenden Leuchtdichtesignals verändert wird.

Die Bildhelligkeit läßt sich von Hand mit Hilfe einer Schaltung einstellen, welche ein Helligkeitseinstellpotentiometer 70 und eine zugehörige Quelle positiver Gleichspannung (+11,2 Volt) enthält. Eine Zunahme oder eine Abnahme der Helligkeit erreicht man durch Einstellen des Abgriffs des Potentiometers 70 zwischen der oberen (MAX) und der unteren (MIN) Endstellung, wobei entsprechend die Basis-Emitter-Spannung eines Emitterfolgertransistors 78 verändert wird. Die Emitterspannung dieses Transistors 78 bildet eine Helligkeitsbezugsspannung entsprechend der Einstellung des Helligkeitseinstellers 70 und wird dem Eingang einer hochverstärkenden getasteten Differenzvergleichsschaltung 100 zugeführt, die als Sample- und Holdschaltung (Abtast- und Halteschaltung) ausgebildet ist.

Die Vergleichsschaltung 50 enthält emittergekoppelte Abtasttransistoren 52 und 54, die als Differenzverstärker geschaltet sind. Diesen Transistoren 52 und 54 werden Betriebsströme über einen getasteten Stromquellentransistor 56 und einen Widerstand 57 zugeführt. Eine aktive Lastschaltung für die Transistoren 52 und 54 enthält eine Stromspiegelschaltung mit einem Transistor 61, einem als Diode geschalteten Transistor 60 und einem Widerstand 65 in der dargestellten Schaltungsweise.

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Die vom Potentiometer übertragene Helligkeitsbezugsspannung wird einem Basiseingang des Abtasttransistors 54 zugeführt, während auf den Basiseingang des Abtasttransistors 72 über eine Diode 71 das Blausignal B von der Matrix 4Oc zugeführt wird. An den Kollektorausgang des Transistors 52 ist ein Belag eines Mittelwert bildenden Ladungsspeicherkondensators 68 angeschlossen, dessen anderer Belag an den Verbindungspunkt der Basis des Transistors 48 mit dem Ausgang des Kontrasteinstellers 85 und einem Anschluß B an einem Ende einer automatischen Strahlstrombegrenzungsschaltung 90 (ABL) angeschlossen ist. Zwischen den Kondensator 68 und den Kollektorausgang des Transistors 72 ist eine Diode 53 geschaltet, die so gepolt ist, daß sie einen Durchlaßstrom in derselben Richtung wie der Basis-Emitter-Strom des Transistors 52 führt, wie dies in der US-PS 4 143 398 beschrieben ist. Die am Kondensator 68 vom Ausgang der Vergleichsschaltung 50 aufgebaute Spannung wird dem Verstärker 44 über einen Folgertransistor 67 und einen Transistor 69 zugeführt und dient der Steuerung des Austastpegels und damit des die Helligkeit bestimmenden Gleichspannungspegels des Leuchtdichtesignals Y, welches am Kollektor des Transistors 46 des Leuchtdichteverstärkers 44 auftritt, wie noch erläutert wird.

Der automatische Strahlstrombegrenzer 90 kann Regelschaltungen der in der US-PS 4 096 518 beschriebenen Art enthalten, um eine sequentielle Regelung des Gleichspannungspegels des Videosignals (Bildhelligkeit) und der Spitzenamplitude (Bildkontrast) über verschiedene Bereiche übermäßigen Strahlstroms zu bewirken. Das einem Eingang des Strahlstrombegrenzers 90 zugeführte Signal stellt einen übermäßigen Bildröhrenstrahlstrombedarf dar und wird von der in Fig. 2 gezeigten Fühlschaltung abgeleitet. Gemäß Fig. 2 wird das den Strahlstrom darstellende Signal von der Fühlschaltung 210 abgeleitet, welche den Pegel des Ergänzungsstromes I_ für die Bildröhre überwacht, der in einen Gleichspannungseingang einer Hochspannungs-Vervielfacherschaltung 215 fließt, die eine hohe Betriebsspannung und den Strom für die Endanode der Bildröhre 41 liefert. Die Fühlschaltung 210 kann von der in der US-PS 4 167 025 beschriebenen Art sein.

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Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist die Strahlstrombegrenzungsschaltung 90 so geschaltet, daß eine negativ gerichtete Regelspannung, die am Ausgang des Anschlusses B der Schaltung 90 auftritt, wenn der Strahlstrombedarf einen Schwellwert innerhalb eines ersten Bereiches überschreitet, über den Transistor 48 dem Stromquellentransistor 47 des Verstärkers 44 zugeführt wird. Damit wird die Spitzenamplitude des von dem Verstärker 44 verarbeiteten Videosignals in einer solchen Richtung verändert, daß der Strahlstrombedarf begrenzt wird. Der Basis des Vergleichsschaltungstransistors 54 wird über den Transistor 78 eine negativ gerichtete Regelspannung zugeführt, die am Ausgang A der Schaltung 90 auftritt, wenn der Strahlstrombedarf den Schwellwert innerhalb eines zweiten Strombereichs überschreitet. Dadurch wird die für die Helligkeit repräsentative Bezugsspannung verändert, welche dem Eingangstransistor 54 der Vergleichsschaltung zugeführt wird. Diese Regelspannung verändert im Zusammenwirken mit der Vergleichsschaltung 50 den Spannungspegel im Leuchtdichtesignal und damit die Bildhelligkeit im Sinne einer Begrenzung des Strahlstrombedarfs oberhalb des Schwellwertes. Die Regelspannung am Anschluß B wird dann auf einen festen Wert geklemmt.

Der Austastpegel des Leuchtdichtesignals und damit die Helligkeit des wiedergegebenen Bildes werden durch die am Kondensator 68 auftretende Spannung geregelt, so wie es in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung Ser. No. 794 128 von Tuma et al beschrieben ist. Die Vergleichsschaltung 50, der Leuchtdichteverstärker 44 und die Matrix 40c bilden eine geschlossene Regelschleife (also eine Servoschleife) zur Einhaltung einer im wesentlichen festen Beziehung zwischen der Gleichspannungseinstellung des Potentiometers 70 (entsprechend einer gewünschten Helligkeit oder eines Austastpegels des Wiedergabebildes) und dem die Helligkeit bestimmenden Austastpegel des Signals B, welches der Bildröhre 41 von der Matrix 40c zugeführt wird. Die Vergleichsschaltung 50 und der Kondensator 68 sind als Sample- und Holdschaltung (Abtast- und Halteschaltung) geschaltet, und die Abtastung erfolgt während des Farbsynchronintervalls im Zeitraum T„, während der

Abtastwert über den Rest jedes Horizontalzeilenintervalls gehalten wird.

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Der Stromquellentransistor 56 der Vergleichsschaltung 50 und damit die Abtasttransistoren 52 und 54 werden während der Abtastperiode unter Steuerung durch positive periodische Tastimpulse V , die der Basis des Transistors 56 während des Farbsynchronintervalls T₂ zugeführt werden, in den Leitungszustand getastet. Die periodischen Tastimpulse werden von einer Tastimpulsquelle 55 geliefert, die von der in der US-PS 4 051 518 beschriebenen Art sein kann. Da der Zeitraum T„ einem Teil der Austastzeit (Bildrücklauf) entspricht, in dem keine Leuchtdichte- und Farbinfo rmat ion im Videosignal vorliegt, enthält das Videoausgangssignal der Matrix 40c, das auf die Basis des Transistors 52 gegeben wird, in dieser Zeit nur die Austastpegelkomponente.

Unter statischen Helligkeitsregelbedingungen für eine gegebene Einstellung des Potentiometers 70 und einen gegebenen Zeitraum, wo der Transistor 56 in den Einschaltzustand getastet ist, vergleicht die Vergleichsschaltung 50 die dann an der Basis des Transistors 54 liegende Spannung (die dem gewünschten Helligkeitspegel entsprechende Einstellung des Potentiometers 70 entspricht) mit der dann an der Basis des Transistors 52 auftretenden Spannung (die den die Helligkeit darstellenden Austastpegel des dann am Ausgang der Matrix 40c erscheinenden Signals entspricht). Die Spannung zwischen den Basen der Vergleichsschaltungstransistoren 52 und 54 kann infolge einer Änderung der Einstellung des Potentiometers 70 oder einer Verschiebung des Austastpegels des Signals B wegen Temperaturänderungen oder aus anderen Gründen unterschiedlich sein. Wenn ein Unterschied zwischen diesen Spannungen vorliegt, dann erzeugt die Schaltung 50 wegen ihrer Differenzeigenschaften ein Regelsignal am Kollektor des Transistors 52 und damit am Kondensator 68 und an der Basis des Transistors 69 in einer solchen Größe und Richtung, daß der Unterschied in Richtung auf Null verringert wird, also die Differenz zwischen den Basisspannungen der Transistoren 52 und 54 gegen Null geht (Nullabweichung).

Wenn nun beispielsweise die Basisspannung des Transistors 52

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gegenüber der Basisspannung des Transistors 54 ansteigt, dann wächst der Kollektorstrom des Transistors 52 und seine Kollektorspannung sinkt gegenüber Kollektorstrom und Kollektorspannung des Transistors 54 während des Tastintervalls T₂, weil es sich ja um eine Differenzschaltung handelt. Die zunehmende Kollektorspannung des Transistors 54 spannt den PNP-Transistor 71 im Sinne eines verringerten Stromflusses vor, und eine andernfalls am Kondensator 68 auftretende Ladung wird über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 52 entsprechend dessen Leitungszustand herabgesetzt bzw. entladen. Die Spannungsverringerung am Kondensator 68 wird ohne Umkehrung über die Transistoren 67 und 69 und den Widerstand 49 zum Kollektor des Transistors 46 übertragen, so daß auch der Austastpegel des Leuchtdichtesignals Y am Kollektor des Transistors 46 um einen entsprechenden Betrag sinkt. Die Herabsetzung des Austastpegels erfolgt in einer Richtung, daß die Potentialdifferenz zwischen den Basen der Vergleichsschaltungstransistoren 52 und 54 gegen Null geht, entsprechend der gewünschten Beziehung.

Die Signalverstärkung des Transistors 44 nimmt ab, wenn die Strahlbegrenzungsschaltung 90 eine Ausgangsregelspannung am Anschluß B erzeugt. So wird ein negativ gerichtetes Regelsignal vom Anschluß B der Schaltung 90 über den Folgertransistor 48 ohne Umkehrung auf die Basis des Stromquellentransistors 47 übertragen. Dieses Regelsignal ist so gerichtet, daß der Stromfluß im Transistor und damit die Signalverstärkung des Verstärkers 44 um einen zur Größe des Regelsignals proportionalen Betrag herabgesetzt wird. Diese Verringerung der Verstärkung bewirkt eine Reduzierung der Spitzenamplitude des Leuchtdichtesignals, welches am Kollektor des Transistors 46 erscheint, so daß der in der Bildröhre 41 fließende Strahlstrom begrenzt wird.

Es sei darauf hingewiesen, daß trotz der Abnahme der Amplitude des Leuchtdichtesignals im Sinne einer Begrenzung des Strahlstrombedarfs der Gleichspannungspegel am Kollektor des Transistors 46 zum Anwachsen in der entgegengesetzten Richtung neigt (also in einer Richtung zur Erhöhung der Bildhelligkeit und da-

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mit des Strahlstrombedarfs), weil nämlich die verringerte Verstärkung und der verringerte Stromfluß im Transistor 46 einen kleineren Gleichspannungsabfall am Lastwiderstand 49 bewirkt, so daß die Kollektorgleichspannung des Transistors 46 ansteigt.

Bestimmte übergangssignalzustände, für die weiter vorn schon Beispiele erwähnt worden sind, können einen vorübergehenden übermäßigen Strahlstrombedarf zur Folge haben, der wiederholt oder auch nur einmalig auftreten kann. Entsprechende Übergangsregelsignale, die am Ausgangsanschluß B der Strahlstrombegrenzerschaltung 90 infolge dieser Signalzustände auftreten, bewirken eine Verringerung der Signalverstärkung des Verstärkers 44 im Sinne einer Begrenzung des Strahlstrombedarfes. Gleichzeitig erhöht sich aber die Kollektorruhespannung des Verstärkertransistors 46 und ändert sich mit einer Änderungsgeschwindigkeit des Regelsignals der Strahlstrombegrenzerschaltung, weil zusammen mit der anwachsenden Kollektorspannung des Transistors 46 der Stromfluß durch diesen und seine Signalverstärkung reduziert werden. Dieses Anwachsen der Kollektorspannung des Transistors 46 ist unerwünscht, da es der Strahlstrombegrenzungswirkung, die mit der Verstärkungsverringerung des Verstärkers 44 auftritt, entgegenwirkt und die Stromversorgungsschaltungen des Empfängers überlasten kann, so daß die Bildwiedergabe gestört wird. Dieser Effekt sei nun anhand von Fig. 3 erläutert.

Fig. 3 zeigt eine Stromversorgungsschaltung für einen Fernsehempfänger, die sich des Horizontalausgangstransformators bedient und für die hier beschriebenen Zwecke eignet. Zusätzliche Einzelheiten der Stromversorgungsschaltung dieser Art finden sich in dem "CTC-85 Color Chassis Technical Manual" der RCA Corporation, Consumer Electronics Division, Indianapolis, Indiana. Die Primärwicklung des Horizontalausgangstransformators 310 dieser Schaltung wird vom Ausgang einer Horizontalendstufe 315 üblicher Ausbildung gespeist. Mit dem Transformator 310 arbeitet eine Spannungsregelschaltung 322 zusammen, welche eine Regeleinheit 325 und eine SCR-Schaltereinheit 328 enthält und eine geregelte Spannung (REG. B+) an der Primärwicklung zur Ver-

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fügung stellt. Der Transformator 310 stellt eine geregelte Spannungsquelle für die Sekundärwicklung dar, die eine Mehrzahl von Empfängerversorgungsspannungen zur Verfügung stellt. Insbesondere liefert die obere Sekundärwicklung 330 Hochspannungs-Horizontalrücklaufimpulse an die Hochspannungs-Vervielfacherschaltung (Fig. 2) und mehrere Versorgungsgleichspannungen sowie Rücklauftast- und Austastimpulse, die von Anzapfungen der unteren Sekundärwicklung 335 abgenommen werden.

Die Regelung dieser Stromversorgungsschaltung kann gestört werden, wenn ein über die Auslegungsgrenzen hinausgehender Strombedarf gefordert wird, wie es bei Übergangszuständen vorkommen kann, bei denen die Bildröhre einen zu starken Strom zieht (was sich beispielsweise gemäß Fig. 2 in einem überhöhten Ergänzungsstrom Ip äußert). Dieser Zustand kann bei schnellen Änderungen des Gleichspannungspegels im Videosignal auftreten, der durch die Strahlstrombegrenzungsschaltung bewirkt wird, wie dies vorstehend erläutert worden ist, da solche (entgegengerichteten) Änderungen im Sinne einer Erhöhung der Bildhelligkeit und damit des Strahlstrombedarfs liegen.

Ein übermäßiger Strombedarf seitens einer oder mehrerer der Gleichstromverbraucher, deren Spannungen von der Versorgungsschaltung mit dem Transformator 310 geliefert werden, können die Regelung dieser Schaltung beeinträchtigen. Ein solcher Fall tritt leicht im Strahlstrombegrenzungsbetrreb auf, wenn der Strahlstrombedarf (also der der Bildröhre über die Spannungsvervielfacherschaltung 215 zugeführte Ergänzungsstrom I_R) übermäßig ist. Dieser Strombedarf belastet die Spannungsquelle +V₁, von welcher der Ergänzungsstrom (Fig. 2) aus dem Transformator 310 (Fig.3) geliefert wird. So kann die Regelschaltung 322 einen unstabilen Zustand einnehmen, wenn momentan sehr hohe Stromwerte verlangt werden, wie es durch zusätzliche Ubergangsanstiege des Gleichstrompegels verursacht wird, die auf die Strahlstrombegrenzungswirkung zurückzuführen sind, wenn der Strahlstrombedarf ohnehin schon hoch ist. Bei solchen übergangszuständen kann der normale

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Regelbetrieb so gestört werden, daß die Regelschaltung als Sperrschwingeroszillator arbeitet und dann gar nicht mehr regelt (beispielsweise kann der Schalterbetrieb des SCR 328 unterbrochen werden, so daß dieser nicht mehr gesperrt werden kann). Wenn das eintritt, dann fluktuieren die abgeleiteten Versorgungsgleichspannungen in unerwünschter Weise. Diese Fluktuationen zeigen sich im Wiedergabebild als Helligkeitsschwankungen und in schweren Fällen in einem Verlust der Bildstabilität wegen des Ausfalls der Bildsynchronisierung, wenn die Horizontal- und Vertikalablenkschaltungen infolge der Versorgungsspannungsschwankungen nicht mehr richtig arbeiten. Die Wiederholungsrate solcher Fluktuationen hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Art der geschalteten Regelschaltung 322, der Schaltungszeitkonstanten (beispielsweise der Zeitkonstanten des Filterkondensators der Vergleichsschaltung und der Filterkondensatoren der Helligkeitsund Kontrasteinsteller) sowie auch den Verstärkungsfaktoren der mit diesen Zeitkonstanten zusammenhängenden Schaltungen. Da die vom Transformator 310 abgeleiteten Tast- und Austastimpulse ebenfalls bei gestörtem Betrieb der Regelschaltung 322 beeinflußt werden, ergeben sich auch Einflüsse auf die Zeitsteuerung der verschiedenen Signalverarbeitungsschaltungen.

Schwankungen der Bildhelligkeit können auch auftreten bei durch die Wirkung der Strahlstrombegrenzungsschaltung bedingten Gleichspannungsschwankungen im Videosignal, die in gleicher Richtung wie die geregelte Spitzenamplitude im Videosignal auftreten. In diesem, hier nicht dargestellten Fall schwankt die Bildhelligkeit wahrnehmbar zwischen einem normalen Helligkeitswert und einem Wert geringerer Helligkeit, selbst wenn die Versorgungsschaltung mit der Regelschaltung 322 und dem Transformator 310 normal arbeiten. Die Wiederholungsrate dieser Schwankungen hängt von den oben erwähnten Zeitkonstanten der Schaltung und von den Verstärkungen der mit diesen Zeitkonstanten arbeitenden Schaltungen ab.

Die unerwünschten Gleichspannungsschwankungen lassen sich im wesentlichen beseitigen durch die Verbindung des unteren Endes

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des Filterkondensators 68 an den Ausgangsanschluß B der Strahlstrombegrenzungsschaltung 90 (Fig. 1). Infolge dieser Verbindung können vorübergehende Strahlstrombegrenzungsregelsignale von der Schaltung 90 über den Kondensator 68 und die Transistoren 67 und 69 sowie den Widerstand 49 zum Kollektorausgang des Transistors 46 gelangen. Da diese über den Kondensator 68 gekoppelten Regelsignale negativ gerichtet sind und die entsprechenden Regelgleichspannungsschwankungen, die am Kollektor des Transistors 46 infolge der (die Verstärkung regelnden) Strahlstrombegrenzungssignale auftreten, positiv gerichtet sind, treten wegen der Spannungsauslöschung praktisch keine Kollektorspannungsänderungen am Transistor 46 mehr auf.

Würde man diese oder eine äquivalente Schaltung zur Spannungskompensation nicht vorsehen (würde man also den unteren Anschluß des Kondensators 68 an Masse legen statt ihn in der dargestellten Weise zu schalten), dann würden durch die Spitzenamplitudenregelwirkung der Strahlstrombegrenzung erhebliche Änderungen des Ausgangsgleichspannungspegels des Verstärkers 44 auftreten, welche nicht durch die automatische Helligkeitsregelschaltung mit der Vergleichsschaltung 50 vernünftig kompensiert würden. Die automatische Helligkeitsschaltung würde wohl eine Kompensation versuchen, jedoch würde sie das nicht können, wenn die durch die Strahlstrombegrenzungswirkung bedingten Gleichspannungsänderungen nennenswerter Amplitude schneller aufträten, als es der Ansprechzeit der Helligkeitsregelschaltung entspricht. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß die Reaktionszeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung von der Größe des Filterkondensators 68 der Vergleichsschaltung ebenso abhängt wie von der Stromleitungsfähigkeit der Vergleichsschaltung 50 für das Auf- und Entladen des Kondensators 68.

Wenn die Helligkeitsregelschaltung nicht in der Lage ist, die durch die Strahlstrombegrenzung bedingten Schwankungen des Gleichspannungsausgangspegels des Verstärkers 44 zu kompensieren, dann treten zusätzlich übermäßige Belastungen der geregelten Stromversorgungsschaltung (Fig. 3) auf, die genügend groß werden kön-

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nen_f um die vorerwähnten unerwünschten Wirkungen zu verursachen. Ein Auftreten solcher Wirkungen wird aber verhindert, wenn man
die Regelsignalübergänge für die automatische Strahlstrombegrenzung dem geregelten Verstärker 44 in der beschriebenen (oder
einer äquivalenten) Weise zuführt, um die unerwünschten Gleichspannungspegelverschiebungen zu Null zu machen, welche durch die von der Strahlstrombegrenzung bewirkte Verstärkungsregelung auftreten. Bei einer solchen Maßnahme braucht man den Speicherkondensator 68 der Vergleichsschaltung nicht zu verkleinern, um die Ansprechzeit der Vergleichsschaltung zu verkürzen. Die gewünschte Störungsunempfindlichkeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung bleibt dadurch erhalten.

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RCA 7 3,299 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 023,964
vom 26. März 197 9

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

1J/ Videosignalverarbeitungssystem mit einem Videosignalkanal zur Verarbeitung von ein Bild darstellenden Videosignalen mit periodisch wiederkehrenden Bildintervallen und zwischen benachbarten Bildintervallen liegenden Austastintervallen, welche einen Austastpegel enthalten, der die Bildhelligkeit bestimmt, ferner mit einer Helligkeitsbezugsspannungsquelle, einer Bildröhre zur Wiedergabe von Bildern unter Steuerung durch ihr zugeführte Videosignale, und mit einem regelbaren Videosignalverstärker im Videosignalkanal, ferner mit einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Bezugssignals mit dem Austastpegel und zur Lieferung eines Ausgangssignals entsprechend dem Unterschied zwischen Bezugsspannung und Austastpegel, mit einer Filterschaltung zur Filterung des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung und mit einer Koppelschaltung zur übertragung des gefilterten Ausgangssignals zum Videokanal zur Veränderung des Austastpegels in einer Richtung zur Verringerung dieser Differenz, mit einer Regel-

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ORIGINAL INSKECTED

schaltung zur Ableitung eines Regelsignals entsprechend einem übermäßigen Strombedarf der Bildröhre, mit einer ersten Koppeleinrichtung zur Kopplung des abgeleiteten Regelsignals zu einem ersten Punkt des Verstärkers zur Veränderung von dessen Verstärkung und damit der Spitzenamplitude des Videosignals in einer Richtung zur Begrenzung des Strahlstrombedarfs, gekennzeichnet durch eine zweite Koppeleinrichtung (Verbindung des Kondensators 68 mit der Basis des Transistors 48) zum Koppeln von Ausgleichsvorgangsänderungen des abgeleiteten Regelsignals an einem zweiten Punkt (Basis des Transistors 48> des Verstärkers (44) im Sinne eines Entgegenwirkens von Ausgleichsvorgangsänderungen des Gleichspannungsausgangspegels des Verstärkers, die andernfalls auftreten würden, wenn die Verstärkung des Verstärkers aufgrund der Ausgleichsvorgangsänderungen des abgeleiteten Regelsignals verändert werden würde.
2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechzeit der Vergleichsschaltung (50) mit der Filterschaltung (Kondensator 68) zur Verringerung des Unterschiedes auf ein Minimum langsam im Vergleich zu den Ausgleichsvorgangsänderungen im Gleichspannungsausgangspegel ist.
3) Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (50), welche die Filterschaltung (Kondensator 68) enthält, als Abtast- und Halteschaltung in einer geschlossenen Regelschleife mit dem Videokanal angeordnet ist.
4) Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung mehrerer Ausgangsbetriebsspannungen für das Videosignalverarbeitungssystem eine Stromversorgungsschaltung (310) vorgesehen ist, an deren Ausgang eine Hochspannungserzeugungsschaltung (215) zur Lieferung einer Betriebshochspannung für die Bildröhre und eines Betriebsstromes entsprechend dem Bildröhrenstrombedarf angeschlossen ist, wobei die Stromversorgungsschaltung bei übermäßigem Bildröhrenstrombedarf einschließlich eines durch die Ausgleichsvorgangsschwankungen

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im Gleichspannungspegel bedingten Strombedarfs anfällig gegen Störungen ihres Betriebs ist.
5) Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung eine Kapazität (68) aufweist und die zweite Koppelschaltung diese Kapazität enthält, welche zwischen den Ausgang der Regelschaltung (90) und den zweiten Punkt des Verstärkers (44) derart geschaltet ist, daß die Kapazität die abgeleiteten Ausgleichsvorgangsregelsignale von der Regelschaltung an den zweiten Punkt des Verstärkers gegenpolig zu den am Verstärkerausgang auftretenden Ausgleichsvorgangsschwankungen des Gleichspannungspegels koppelt.
6) Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Videosignalverstärker (44) einen Transistor (46) mit einer Eingangselektrode, welcher das Videosignal zugeführt wird, und einer Ausgangselektrode, sowie eine mit dem Transistor gekoppelte Betriebsstromquelle (Transistor 47) und eine an die Ausgangselektrode angeschlossene Lastimpedanz (49) enthält und daß der Ausgang der Regelschaltung (90) mit der Stromquelle (Transistor 47) zur Regelung der Größe des Betriebsstroms und damit der Signalverstärkung des Transistors (46) und der Spitzenamplitude des Videosignals entsprechend der Größe der abgeleiteten Regelspannung gekoppelt ist, und daß die Kapazität (68) mit einem Ende an den Ausgang der Regelschaltung (90) und mit ihrem anderen Ende an die Lastimpedanz (49) gekoppelt ist, um die abgeleiteten Ausgleichsvorgangsregelsignale von der Regelschaltung (90) zum Transistorausgang (Kollektor des Transistors 46) über die Lastimpedanz gegensinnig zu den AusgleichsvorgangsSchwankungen des Gleichspannungspegels am Transistorausgang zu koppeln.

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