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Gleicbstromverstärker.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromverstärker. Diese Verstärker sind für verschiedene Zwecke Verstärkern, die die Gleichstromkomponenten nicht verstärken, vorzuziehen. Sie haben aber den Nachteil, dass sogenannte Trift"eintritt, d. h. dass ohne Signal im Eingangskreis der Ausgangsstrom allmählich über eine Minuten währende Periode zu-und abnehmen kann.
Insbesondere bei Fernseheinrichtungen, bei denen ein hoher Verstärkungsgrad Anwendung findet, ist diese Erscheinung so hinderlich, dass bei ihnen die Verwendung von Gleichstromverstärkern praktisch unmöglich ist. Es ist aber erwünscht, sie zur Übertragung der Gleichstromkomponente, die den Hintergrund des Bildes bestimmt, zu benutzen.
Die Erfindung bezweckt, diesem Übelstand abzuhelfen und einen Gleichstromverstärker zu schaffen, bei dem keine"Trift"eintritt, wodurch seine Anwendung bei Fernsehsystemen ermöglicht wird.
Gemäss der Erfindung wird der Gleichstromverstärker mit einem geschlossenen Kreis versehen, der so geschaltet ist, dass Energie des Ausgangskreises zum Eingangskreis mit einer solchen Phase zurückgeführt werden kann, dass Strom-oder Spannungsänderungen im Ausgangskreis entgegengewirkt wird.
Die zu verstärkenden Signale, z. B. Bildsignale, werden periodisch dem Eingangskreis zugeführt, so dass es Intervalle gibt, in denen dem Eingangskreis kein Signal zugeführt wird.
Der geschlossene Kreis ist derart ausgebildet, dass er während der Zeiträume, in denen dem Eingangskreis ein Signal zugeführt wird, unwirksam ist, zu welchem Zwecke dem Signal z. B. eine positive Polarität gegeben wird. Während der übrigen Zeiträume wird dem Verstärker ein Signal negativer Polarität, z. B. ein Synchronisierimpuls, zugeführt. Infolgedessen wird der Kreis von einem Strom durchsetzt, der einen Kondensator auflädt und eine negative Vorspannung während der darauffolgenden Signalperiode einstellt. Die Stromstärke hängt von der"Trift"ab, die während der vorhergehenden Signalperiode eingetreten ist. Auf diese Weise wird die"Trift"des Verstärkers auch bei einem hohen Verstärkerungsgrad vermieden.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung durch Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht.
In Fig. 1, die ein Fernsehsystem nach der Erfindung darstellt, ist links ein Fernsehsender und rechts ein Empfänger abgebildet, die durch einen Übertragungskanal, in der Figur eine Leitung 1. 3, verbunden sind. Es ist angenommen, dass ein Film 5 übertragen werden soll.
Der Film wird mittels einer von einem Motor 9 angetriebenen Scheibe 7 abgetastet. Wie in Fig. 2 angegeben ist, kann die Scheibe eine Reihe von Abtastlöchern 11 und eine Reihe von auf einem Kreisumfang angebrachten Synchronisieröffnungen 13 enthalten. Das zum Abtasten erforderliche, von einer
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mit dem Eingangskreis des Gleichstromverstärkers 29 gekoppelt, der einen hohen Verstärkungsgrad besitzt. Die Spule 27 dient zur Verbesserung der Verstärkung der hohen Frequenzen. Der Kopplungkreis zwischen den Verstärkern 23 und 29 enthält ferner einen Kondensator 31, der, wie im folgenden beschrieben wird, in Verbindung mit einem Kompensierkreis zur Triftbeseitigung bestimmt, ist.
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Der Ausgangskreis des Verstärkers kann mit der Übertragungsleitung 1, 3, aber auch mit einem Sender verbunden sein.
Zur Triftbeseitigung ist ein Kompensierkreis 33 vorgesehen, dessen Eingangskreis mit dem Ausgangskreis des Verstärkers 29 verbunden ist, während sein durch den gestrichelt gezeichneten veränderlichen Widerstand dargestellter Ausgangskreis parallel zum Kondensator 31 geschaltet ist.
Das Licht einer zweiten Lichtquelle 35 fällt durch ein optisches System 37 und die Synchroniserlöcher 13 der Scheibe 7 auf die photoelektrische Zelle 39. Diese ist über eine Batterie 41 mit dem Eingangskreis eines Synchronisierverstärkers 43 verbunden, dessen Ausgangskreis einerseits über eine Leitung 45, den Kondensator 31 und die. Bezugsleitung des Verstärkers 23 und anderseits über einen Kondensator 47 und einen Widerstand 49 enthaltende Verbindung mit dem Eingangskreis des Gleichstromverstärkers 23 verbunden ist.
Der Synchronisierverstärker 43 ist so eingerichtet, dass dem Gleichstromverstärker 23 Synchronsierimpulse-zugeführt werden, die eine der Polarität der Bildsignale entgegengesetzte Polarität haben. Die Abtastscheibe ist zu diesem Zweck mit derart angeordneten Masken versehen, dass die Synehronisier- impulse während solcher Intervalle eintreten, in denen keine Bildsignale übertragen werden.
Die Form des dem Eingangskreis des Verstärkers 23 zugeführten Signals ist in Fig. 3 veranschaulicht. Jede Abtastzeile des Bildes ist durch positive Spannungswellen 61 dargestellt, die durch kurze Intervalle getrennt sind. Während dieser Intervalle werden Synchronisierimpulse mit einer negativen Polarität dem Verstärker 23 zugeführt.. Nach der Erfindung werden diese negativen Impulse sowohl für die Synchronisierung als auch zur-Steuerung des Kompensierkreises 33 benutzt, wodurch der Gleichstromverstärker 29 stabilisiert wird ; sie können aber auch ausschliesslich zu letzterem Zweck benutzt werden.
Der in Fig. 1 dargestellte Empfangsapparat enthält einen Gleichstromverstärker 55, der die Bildsignale verstärkt und dem Steuergitter 57 und der Kathode 59 einer Kathodenstrahlempfangsröhre 61 zuführt. Diese ist mit Ablenkspulen 63 und 65 versehen, die mit Oszillatoren 67 und 68 verbunden sind.
Diese Oszillatoren erzeugen Sägezahnwellen zur Ablenkung des Kathodenstrahles in waagrechter und in senkrechter Richtung. Die Oszillatoren 67 und 68 werden mittels eines Selektors 70, der mit der Übertragungsleitung 1, 3 verbunden ist und den Oszillatoren Synchronisierimpulse zuführt, mit dem Sender im Gleichlauf gehalten. Der Kreis 66 ist zwischen den Selektor 70 und die Oszillatoren 67 und 68 geschaltet und ist für die Trennung der waagrechten und senkrechten Synchronisierimpulse bestimmt.
Die Fig. 4 gibt das Schaltbild der Einrichtung gemäss der Erfindung. Der Gleichstromverstärker 23 enthält eine Entladungsröhre 71 mit einer Kathode 73, einem Steuergitter 75, einem Schutzgitter 77 und einer Anode 79. Die Batterie 81 erteilt dem Steuergitter 75 die richtige negative Vorspannung.
Die Photozelle 19 enthält eine Kathode 86 und eine Anode 87. Die Kathode ist mit dem Steuergitter 75 und die Anode über eine Batterie 21 mit der Kathode 73 verbunden. An die Anode 79 wird über eine Spule 27 und einen Widerstand 25 die Spannung der Batterie 89 gelegt. Das Schutzgitter 77 ist gleichfalls mit einem Punkt dieser Batterie verbunden.
Der Hauptverstärker 29, der einen solchen Verstärkungsgrad hat, dass Massnahmen zur Triftbeseitigung getroffen werden müssen, enthält eine Entladungsröhre 91 mit einer Kathode 93, einem Steuergitter 95, einem Schutzgitter 97 und einer Anode 99. Eine zweite Röhre 101, zweckmässig eine Penthode, enthält eine Kathode 103, ein Gitter 105, ein Fanggitter 107, ein Schutzgitter 109 und eine Anode 111. Das Steuergitter 95 der Röhre 91 ist unmittelbar mit der Anode 79 der vorhergehenden Röhre 71 verbunden. Die Kathode 93 ist mit dem unteren Ende der Spule 27 über den Kondensator 31 und den Kompensierkreis 33 verbunden, wie im folgenden beschrieben ist. Die Anode 99 erhält über einen Widerstand 113 und eine Spule 115 eine positive Spannung von der Batterie 117.
Das Schutzgitter 97 ist gleichfalls mit einem Punkt dieser Batterie verbunden.
Das Steuergitter 106 der Penthode 101 ist unmittelbar mit der Anode 99 der Röhre 91 verbunden.
Die Kathode 103 ist mit einem Punkt der Batterie 117 verbunden, wodurch das Steuergitter 106 die richtige negative Vorspannung erhält. Die Anode 111 ist über den Widerstand 119 mit der positiven Klemme der Batterie 121 verbunden. Das Fanggitter 107 und das Schutzgitter 109 sind ebenfalls mit geeigneten Punkten der Batterie 121 verbunden.
Der Kompensierkreis enthält eine Entladungsröhre 123 mit einer Kathode 125, einem Steuergitter 127, einem Schutzgitter 129 und einer Anode 131. Das Steuergitter 127 ist über eine Vorspannungbatterie 133 mit der Anode des Gleichstromverstärkers 29 und die Kathode 126 über eine Leitung 135 mit der Kathode 93 der Verstärkerröhre 91 verbunden, wodurch die Verbindung des Eingangskreises der Kompensierröhre 123 mit dem Ausgangskreis des Gleichstromverstärkers 29 vervollständigt wird.
Die Anode 131 ist über den Widerstand 137, mit der positiven Klemme der Batterie 139 verbunden, der auch das Schutzgitter 129 seine Spannung entnimmt. Der Ausgangskreis der Röhre 123 ist parallel zum Kondensator 31 geschaltet. Die Verbindungen werden durch die Leitung 136 und eine Vorspannungbatterie 141 gebildet, deren positiver Pol mit der Anode 131 und deren negativer Pol über eine Leitung 143 mit der Gitterseite des Kondensators 31 verbunden ist. Die Spannung der Batterie 133 wird zweckmässig derart gewählt, dass die Röhre 123 gerade gesperrt ist.
Infolgedessen werden die Bildsignale, die eine
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negative Polarität haben an der Stelle, an der sie der Kompensierröhre zugeführt werden, auf diese keinen Einfluss ausüben ; während die Synchronisierimpulse, die dort eine positive Polarität haben, einen Stromstoss im Ausgangskreis verursachen, wodurch der Kondensator 31 aufgeladen wird.
Die Wirkung dieser Stromimpulse wird klar, wenn man den Eingangskreis der Röhre 91 betrachtet.
Dieser erstreckt sich von der Kathode 93 über die Leitung 135, die Anodenbatterie 139, den Anodenwiderstand 137, die Vorspannungsbatterie 141, die Leitung 143 die Spule 27 und den Widerstand 25 zum Steuergitter 95. Es sei noch bemerkt, dass die Spannung zwischen der Kathode 125 und der Anode 131 eine Polarität hat, die jener der Batterie 141 entgegengesetzt ist. Demzufolge wird, wenn die positive Spannung der Anode 131 abnimmt, die negative Vorspannung am Steuergitter 95 zunehmen.
Wegen des Kondensators 31 aber wird die Vorspannungsänderung allmählich mit Änderungen in der Grösse der Anodenstromimpulse schwanken, die den Kondensator 31 bis zu einer von der Stärke der Impulse abhängigen Spannung aufladen. Der Kondensator 31 und der Widerstand 137 parallel zu ihm haben einen hinreichenden Wert, um die Anodenstromimpulse zu einem Durchschnittsstrom auszugleichen, wodurch dem Eingangskreis des Verstärkers 29 eine Vorspannung zugeführt wird, die sich allmählich entsprechend der"Trift"des Verstärkers ändert.
Der Synchronisierverstärker 43, der während der Intervalle, in denen keine Bildsignale vorhanden sind, die Synchronisierimpulse liefert, enthält eine Entladungsröhre 145 mit einer Kathode 147, einem Steuergitter 149, einem Schutzgitter 151 und einer Anode 153. Das Steuergitter 149 ist über einen Widerstand 155 und eine Vorspannungsbatterie 157 mit der Kathode verbunden. Die Kathode 159 der Photozelle 39 ist unmittelbar mit dem Steuergitter 149 verbunden, während die Anode 161 über die Batterie 41 mit dem unteren Ende des Widerstandes 155 verbunden ist. Die Anode 153 ist über einen Widerstand 163 mit dem positiven Pol einer Anodenbatterie 165 verbunden. Das Schutzgitter 151 ist gleichfalls mit einem Punkt dieser Batterie verbunden.
Der Ausgangskreis des Verstärkers 43 ist einerseits über die Leitungen 45 und 135, den Kondensator 31 und die Batterie 89 und anderseits über den Kondensator 47 und Widerstand 49 mit dem Eingangskreis des ersten Gleichstromverstärkers 23 verbunden. Es ist ersichtlich, dass die beiden photoelektrischen Zellen Stromimpulse entgegengesetzter Polarität entstehen lassen, da die Synchronisierimpulse von zwei Verstärkern und die Bildimpulse nur von einem einzigen Verstärker verstärkt werden.
Auf der Empfangsseite ist ein Gleichstromverstärker 55 mit einer Entladungsröhre 167 vorhanden.
Das Steuergitter 171 ist über die Leitung 1 und die Kathode 169 über die Leitung 3 mit dem Ausgangskreis des Verstärkers 29 auf der Sendeseite verbunden. Der Anodenstrom wird von einer Batterie 183 über einen Widerstand 181 geliefert. Das Steuergitter 57 der Kathodenstrahlröhre 61 ist mit einem verstellbaren Kontakt auf dem Widerstand 181 verbunden. Die Kathode 59 ist mit einem Punkt der Batterie 183 verbunden, der derart gewählt ist, dass das Steuergitter 57 die richtige negative Vorspannung erhält.
Der Selektor 70 enthält eine Röhre 69, deren Steuergitter 187 und Kathode 185 mit den Leitungen 1 und 3 verbunden sind. Die Kathodenverbindung enthält eine Batterie 193 mit einer solchen Spannung, dass die Röhre 69 gerade gesperrt ist. Die Spannungen für die Anode und das Schutzgitter werden einer Batterie 197 entnommen. Der Ausgangskreis der Selektorröhre 69 ist mit dem Kreis 66 verbunden. Da die Selektorröhre 69 gesperrt ist, wird sie durch Bildsignale nicht beeinflusst ; die Synchronisiersignale werden aber den Ablenkoszillatoren 67 und 68 zugeführt.
Die Wirkung der Kompensierröhre 123 und des Kondensators 31 ist in der Fig. 5 veranschaulicht.
In dieser Figur stellt die Kurve 203 den Anodenstrom (i) als eine Funktion der Spannung (v) am Steuergitter dar. 51 und 53 sind die Kurven, welche die Bildsignale bzw. die Synchronisierimpulse in bezug auf eine Zeitachse (t) veranschaulichen, die durch den Punkt hindurchgeht, der die negative Vorspannung der Kompensierröhre 123 angibt. Es ist ersichtlich, dass diese Vorspannung grösser als zur völligen Sperrung der Röhre erforderlich ist.
Die Bildsignale können auf den Kompensierkreis keinen Einfluss haben. Die Synchronisierimpulse aber werden in jedem Augenblick, in dem ein solches Signal vorhanden ist, einen Anodenstrom herbeiführen. Diese Impulse sind durch die Rechtecke 205 dargestellt und werden vom Kondensator 31 ztt einem in der Figur durch die gestrichelte Linie 207 angezeigten, nahezu konstanten Strom ausgeglichen. Auf diese Weise wird die Gittervorspannung der Röhre 91 durch die Synehronisier- impulse geregelt.
Es sei nun z. B. angenommen, dass Trift"in einer solchen Richtung auftritt, dass der Anodenstrom der letzten Röhre (101) zunimmt. Hiedurch entsteht eine Verringerung der positiven Spannung der Anode 111, wodurch das Steuergitter 127 der Kompensierröhre 123 stärker negativ wird. Diese Zunnahme negativer Vorspannung ist durch eine gestrichelte Linie 209 angedeutet. Die Bildsignale und die Synchronisierimpulse werden gleichfalls in die gestrichelte Lage verschoben. Je grösser die Verschiebung der Synchronisierimpulse in negativer Richtung ist, desto geringer werden die Anodenstromimpulse im Ausgangskreis der Röhre 123 sein. Diese Verringerung ist durch die gestrichelte Linie 205 a angegeben.
Diese kleineren Impulse werden vom Kondensator 31 zu einem in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie 211 angedeuteten ununterbrochenen Strom ausgeglichen, der die negative Vorspannung erzeugt.
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Eine Zunahme des Strome ? im usgangskreis des GIeichstromverstärkers 29 ergibt eine Abnahme der negativen Vorspannung im Eingangskreis, und da diese Abnahme der negativen Vorspannung eine Abnahme des Anodenstroms veranlasst, wird eine entsprechende Kompensierwirkung erzielt. Bevor
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gewirkt wird. Der Kompensationsgrad oder Triftprozentsatz, der ausgeglichen wird, ist der Verstärkung in dem vom Steuergitter 127 über den Verstärker 29 zurück zum Steuergitter 127 verlaufenden Kreis proportional. Wenn z.
B, in Fig. 4. die Verstärkung in dem Kreis 10.000 ist (wobei berücksichtigt wird, dass die Röhre 123 nur während kurzer Zeit, wirkt) und der Anodenstrom der Verstärkerröhre 91 einem Volt entsprechend schwankt, so wird eine Änderung der Spannung am Gitter 105 der zweiten Verstärkerröhre 101 im Betrage eines Zehntausendstel Volt zum völligen Ausgleich der erwähnten Änderung. hin- reichen. Da diese Wirkung aber nicht vollkommen eintreten kann, so wird der neue Gleichgewichtspunkt um etwas weniger als ein Zehntausendstel Volt von dem Wert vor der Änderung um ein Volt verschieden sein. Die Kompensierwirkung beträgt dann mehr als 99'99%.
Die höchste Frequenz, die. kompensiert werden kann, wird durch die Kapazität des Kondensators 31 und durch die Periode der Synchronisierimpulse bedingt. Annähernd der Synchronisierfrequenz entsprechende Frequenzen können nicht kompensiert werden, da sie zwischen aufeinanderfolgenden Synchronisierimpulsen vorkommen können. Durch Verringerung der Kapazität des Kondensators unterhalb eines bestimmten Wertes gewinnt man also nichts, da kein grösserer Teil des. Frequenzspektrums beseitigt werden kann und, wenn der Kondensator kleiner wird, eine grössere Modulation des Bildhintergrundes entsteht. Wenn die Kapazität des. Kondensators 31 zu gering oder der ihm parallel geschaltete Widerstand zu klein ist, wird sich der Wert der Vorspannung am Gitter 95 zwischen Synchronisierimpulsen beträchtlich ändern können.
Der Kondensator 31 muss eine hinreichende Kapazität haben, um Modulation des Bildhintergrundes verhindern zu können ; anderseits aber darf seine Kapazität nicht so gross sein, dass der Kompensierkreis auf Änderungen in der Wirkung des Verstärkers zu langsam reagiert, da Trift"beim Auftreten unmittelbar korrigiert werden soll.
Aus obigem geht hervor, dass die Kapazität des Kondensators 31 und die Grösse des Widerstandes 137 innerhalb weiter Grenzen schwanken dürfen. In der Praxis sind mit einer. Kapazität von 1 [F und einem Widerstand von 100. 000 Ohm vorzügliche Ergebnisse erhalten worden.
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stärkers 33 werden sie über eine Leitung 27J zugeführt, um den Kompensierkreis in der oben beschriebenen Weise steuern zu können.
Um zu verhindern, dass die durch die Leitung 271 dem Verstärker 33 zugeführten Synchronisierimpulse auf die Übertragungsleitung 1, 3 gelangen, ist ein zwei kaskadengeschaltete Röhren enthaltender Verstärker 219 vorgesehen. Es ist ersichtlich, dass hiedurch Kompensierimpulse und Synchronisierimpulse mit verschiedenen Amplituden verwendet werden können, wodurch die Steuerung des Systems nachgiebiger wird. Gegebenenfalls kann der Sperrverstärker eine ungerade Anzahl von Röhren enthalten ; in diesem Fall muss aber die Anzahl von Röhren im Verstärker 29 oder im Kompensierkreis 33 verändert werden, um wieder die richtige Phase zu. erhalten.
Aus Fig. 6 geht hervor, dass, wenn Bildsignale, die frei von Synchronisierimpulsen sind, übertragen werden sollen, die Verbindung mittels eines Spannungsteilers 215 in Wegfall kommen kann. In diesem Fall dienen die von dem Verstärker 43 stammenden Impulse ausschliesslich zur Triftbeseitigung des Gleichstromverstärkers. Diese Änderung ist insbesondere von Bedeutung, wenn der Verstärker zu andern Zwecken als zur Verstärkung von Bildsignale verwendet wird.
Es versteht sich, dass zur periodischen Unterbrechung von Signalspannungen und zum Liefern von Regelimpulsen entgegengesetzter Polarität während der Unterbrechungsperioden verschiedene Mittel Anwendung finden können. Eine solche Ausführungsform, die gleichfalls allgemein verwendet werden kann, wird im folgenden beschrieben.
Ein besonderer Generator für die Synchronisier- oder Kompensierimpulse ist entbehrlich, falls man dem Bild (bzw. den Bildsignale) eine durch dieses unbeeinflusste (konstante) Lichtkomponente mit einem solchen Wert zuteilt, dass die durch das zu übertragende Bild herbeigeführten Schwankungen das Licht nie um mehr als einen bestimmten Prozentsatz modulieren. Ein solches Bildsignal ist in Fig. 7 dargestellt. Das Signal liegt immer höher als die gestrichelte Linie 221, nur während des Intervalls zwischen zwei Zeilen sinkt es auf Null herab. In bezug auf die gestrichelte Linie 221 entspricht dieser Nullwert des Stromes einem Impuls mit einer Polarität, die jener des Signals entgegengesetzt ist, und demzufolge kann es zur Synchronisierung und zum Regeln des Kompensierkreises auf die oben beschriebene Weise benutzt werden.
Eine Einrichtung zur Erzeugung von Bildsignalen nach Fig. 7 ist in den Fig. 8 und 9 im Grundriss bzw. Aufriss dargestellt. Die konstante Lichtkomponente wird der Photozelle mittels eines halbversilberten Spiegels 223 zugeführt, der zwischen der Abtastscheibe 7 und dem Film 15 angeordnet ist. Ein. Teil
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