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Schaltungsanordnung in einem Fernsehempfänger zum Konstanthalten des Kontrastes und der Helligkeit des durch eine Wiedergaberöhre wiedergegebenen Fernsehbildes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung in einem Fernsehempfänger zum Konstant- halten des Kontrastes und der Helligkeit des durch eine Wiedergaberöhre wiedergegebenen Fernsehbildes bei
Speisespannungsschwankungen im Empfänger, wobei die Anode einer Video-Endröhre galvanisch einerseits mit einer Steuerelektrode der Wiedergaberöhre und anderseits mit einer Steuerelektrode einer Entladung- röhre verbunden ist, welche die Spannung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung im Empfänger erzeugt.
Solche Schaltungsanordnungen sind bekannt.
Dabei liegt die Kathode der Wiedergaberöhre stets auf einem positiven Potential gegenüber dem Wehneltzylinder als Steuerelektrode, um die erforderliche negative Vorspannung für diese Bildröhre zu erzielen. Steigt oder sinkt die Speisespannung, so erfährt auch der Potentialunterschied zwischen Katho - de und Wehneltzylinder prozentual eine gleich grosse Änderung wie die Speisespannung. Diese Änderung ist jedoch viel zu gross, so dass die Helligkeit des wiedergegebenen Fernsehbildes sich wesentlich ändern kann.
Dies gilt auch für den Kontrast des wiedergegebenen Fernsehbildes, da die Grösse des Kontrastes von der Stärke der von der Entladungsröhre erzeugten Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung abhängig ist. Auch dieser Entladungsröhre wird gewöhnlich eine negative Vorspannung zugeführt, um dafür zu sorgen, dass eine Spannung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung erst erzeugt wird, wenn die Stärke des eintreffenden Fernsehsignals einen bestimmten Wert überschritten hat.
Von diesem Wert ab wird die Schaltung zum Erzeugen der selbsttätigen Verstärkungsregelspannung derart wirksam, dass trotz wei- terer Zunahme der Stärke des eintreffendenFernsehsignals das dem Steuergitter der Video-Endröhre zugeführte, detektierte Fernsehsignal eine. nahezu konstante Amplitude hat, die nahezu den ganzen GitterSteuerbereich dieser Röhre ausfüllt.
Nimmt z. B. die Speisespannung zu, so nimmt auch die negative Vorspannung für diese Entladungsröhre zu, so dass, da die Stärke des detektierten Signals in erster Näherung wenig zunimmt, der die Entladungsröhre durchfliessende Strom abnimmt, wodurch die erzeugte selbstätige Verstärkungsregelspannung herabsinkt, was eine Zunahme der Amplitude des detektierten Videosignals zur Folge hat. Der Kontrast wird somit bei zunehmender Speisespannung zunehmen, was nicht gewünscht ist. Bei abnehmenderspeisespannung sinkt hingegen der Kontrast ab.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung behebt diese Nachteile und hält sowohl die Helligkeit als auch den Kontrast bei Schwankung der Speisespannung nahezu konstant. Diese Schaltungsanordnung ist uadurch gekennzeichnet, dass die negative Vorspannung sowohl für die Bildröhre als auch für die Entladungsröhre einer Potentiometerschaltung entnommen wird, die an die gleiche Speisespannung wie die Video-Endröhre angeschlossen ist, welche Potentiometerschaltung aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen besteht, von denen einer mit einer veränderlichen, mit einer zweiten Steuerelektrode der Bildröhre galvanisch gekoppelten Anzapfung versehen ist, während parallel zu diesem letzteren Widerstand die Reihenschaltung eines dritten Widerstandes und eines Widerstandselementes mit einer symmetrischt-n, nichtlinearen Strom-Spannungskennlinie geschaltet ist,
wobei der Verbindungspunkt des dritten Widerstandes und des Widerstandselementes galvanisch mit einer zweiten SteuerelektrodederEntladung9-
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die Stärke der Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung im Empfänger bedingt, die durch die
Entladungsröhre 7 erzeugt wird.
Diese Entladungsröhre 7 ist zu diesem Zweck einerseits über den Widerstand 14 mit der Plusklemme einer gesonderten Speisespannungsquelle verbunden, die eine positive Spannung von Vc Volt liefert, wobei gilt, dass Vc > Vb ist. Anderseits wird der Kathode 15 der Röhre 7 eine solche positive Spannung zuge- führt, -dans lediglich von einer gewissen Stärke des der Anode der Röhre 1 entnommenen Videosignals her die positiv gerichteten Synchronisierimpulse einen Anodenstrom durch die Röhre 7 erzeugen können.
Die Spannung Vc kann der Zeilenablenkungsschaltung entnommen werden, so dass die Bedingung er- füllt werden kann, dass Vc > Vb ist. Dies ist notwendig, da infolge des Wertes der an der Kathode 15 angelegten Spannung die Spannung zwischen Anode und Kathode der Röhre 7 einen zu kleinen Wert an- nehmen würde, wenn das freie Ende des Widerstandes 14 mit der eigentlichen Speisespannungsquelle ver- bunden wäre. Ausserdem werden die Zeilenablenkschaltungen in modernen Fernsehempfängern häufig sta- bílisiert, so dass auch V, stabilisiert wird. Dies hat den Vorteil, dass bei Schwankungen der Speisespan- nung nur noch die Änderung der Spannung zwischen Steuergitter 6 und Kathode 5 zu berücksichtigen ist.
Der bei der erwähnten Stärke des Videosignals die Röhre 7 durchfliessende Anodenstrom führt eine Verringerung der Anodenspannung herbei, welcher Spannungsabfall auf mindestens ein Steuer gitter der zu regelnden Zwischenfrequenzverstärkerröhren und/oder auf mindestens ein Steuergitter der zu regelnden Hochfrequenzverstärkerröhren übertragen wird. Die Spannung an der Anode der Röhre 7 ist stets positiv gegen Erde, so dass auch die galvanisch mit der Anode der Röhre 7 verbundenen Steuergitter gegen Erde positiv wären, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen würden.
Diese Vorkehrungen können z. B. darin bestehen, dass die Anode der Röhre 7 über einen Widerstand 23 und die Leitung 16 mit den betreffenden Steuergittern verbunden wird, während über einen weiteren Widerstand 17 eine negative Spannung der Leitung 16 zugeführt wird, in der Weise, dass die Spannung über der Leitung 16 gleich Erdpotential oder gegen Erde negativ ist. Steigt der Anodenstrom der Röhre 7 infolge einer geringen Zunahme der positiv gerichteten Synchronisierimpulse, so sinkt infolgedessen auch die Spannung über der Leitung 16 ab. wodurch die gewünschte Regelung erzielt wird.
Die positive Vorspannung sowohl für den Wehneltzylinder 13 als auch für die Kathode 15 wird gemäss dem Erfindungsgedanken einer Potentiometerschaltung entnommen, die aus den ohm'sehen Widerständen 18, 1 : 1, 20 und dem spannungsabhängigen Widerstandselement 21 besteht, das eine symmetrische, nichtlineare Strom-Spannungskennlinie hat. Der Widerstandswert solcher Widerstandselemente ist von der über sie angelegten Spannung abhängig, so dass solche Widerstände nachstehend kurz spannungsabhangige Wi- derstände genannt werden sollen. Durch passende Wahl der über sie angelegten Spannung lässt sich bei Spannungsschwankungen die auftretende Änderung praktisch ganz über den in Reihe damit geschalteten ohm'schen Widerstand ausgleichen, da die Spannung über dem spannungsabhängigen Widerstand nahezu konstant bleibt.
Werden hingegen zwei Widerstände in Reihe mit einem solchen spannungsabhängigen Widerstand ge- schaltet, so wird es einleuchten, dass bei einer bestimmten Änderung der Gesamtspannung über dieser Reihenschaltung die Änderung an denVerbindungspunkten der ohm'sehen Widerstände mitdemspannungs- abhängigen Widerstand verhältnismässig grösser ist als ohne einen solchen spannungsabhängigen Widerstand.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist de) ohm'sehe Widerstand 20 in Reihe mit dem spannungabhängigen Widerstand 21 und dem ohm'schen Widerstand 19 geschaltet. Es wird angenommen, dass der Wert der Speisespannung Vb 200 V und der Wert der Spannung an der Kathode 15 etwa 150 V sein müssen, während die Spannung über den Widerstand 19 etwa 50 V ist. Wenn die Speisespannung Vb auf z. B. 220 V steigt, so würde beim Fehlen des spannungsabhängigen Widerstandes 21 die Spannung an der Ka- : hode 15 auf etwa 165 V und die Spannung über dem Widerstand 19 auf 55 V zunehmen. Beim Vorhan- denseindes spannungsabhängigen Widerstandes hingegen wird die Spannung über 21 nahezu konstant bleiben bei einer Änderung der Speisespannung Vb so dass die ganze Änderung über den Widerständen 19 und 20 auftritt.
Der Spannungsfall über dem Widerstand 20 war vor der Änderung 50 V und muss nach der Änderung etwa 60V betragen und dies gilt auch für den Spannungsabfall über dem Widerstand 19. Unter den neuen Bedingungen, bei denen die Speisespannung 220 V beträgt, wird somit die Spannung an der Kathode 15 etwa 160 V betragen, während die Spannung am unteren Ende des Widerstandes 16 etwa 60 V beträgt.
Aus vorstehendem folgt, dass die Spannung an der Kathode 1E weniger zugenommen hat als beim Fehlen eines spannungsabhängigen Widerstandes 21, -was erwünscht ist, da eine gewisse stabilisierende Wirkung erforderlich ist, um sicherzustellen, dass bei zunehmender Speisespannung die negative Vorspannung für die Rohre 7 nicht zunimmt. Durch passende Wahl der Widerstände 20 und 19 und des Wider-
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standselementes 21 kann dafür gesorgt werden, dass trotz der Zunahme der Spe : sespannung Vb der die Röhre 7 durchfliessende Strom nahezu konstant bleibt, so dass die der Leitung 16 entnommene Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung praktisch nicht schwanken wird.
Der Widerstand 18 ist als eine Potentiometerschaltung ausgebildet, deren veränderliche Anzapfung über den Widerstand 22 mit dem Wehneltzylinder 13 verbunden ist. Es wird beispielsweise angenommen, dass die positive Spannung, die diesem Wehneltzylinder 13 zugeführt werden soll, 70 V beträgt ; bei einem Wert del Speisespannung von 200 V, muss dann der Spannungsfall über dem Teil des Widerstandes 18 zwischen der Anzapfung und dem Verbindungspunkt mit dem Widerstand 19 etwa 20 V betragen. Ohne den spannungsabhängigen Widerstand 21 würde bei einer Zunahme der Speisespannung bis zu 220 V die Spannung am Wehneltzylinder auf etwa 77 V ansteigen.
Bei den meisten Bildröhren muss die Spannung zwischen dem Wehneltzylinder und der Kathode etwa 60. V betragen, um den Strahlstrom vollständig sperren zu können. Daraus folgt, dass bei der nominellen Speisespannung für den auftretenden Schwarzpegel die Spannung an der Kathode 4 etwa 130 V betragen muss.
Steigt die Speisespannung Vb vor. 200 auf 220 V, so nimmt die Spannung an der Kathode 4 für den
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Schwarzpegel auf 143-77=66 V gestiegen st. Dies bedeutet, dass die negative Vorspannung für die Bild- röhre 5 um 6 V zugenommen hat, so dass die Helligkeit des wiedergegebenen Bildes erheblich verringert wird, wenn kein spannungsabhängiger Widerstand verwendet wird.
Wird hingegen ein spannungsabhängiger Widerstand 21 verwendet, so nimmt bei der erwähnten Zu- nahme der Speisespannung Vb der Spannungsabfall über den Widerstand 19 auf 60 V zu. Der Spannungs- abfall über den Widerstand 18 beträgt unter den neuen Bedingungen etwaa160V, so dass, da 2/15tel des
Spannungsabfalles über den Widerstand 18 an der Anzapfung abgegriffen werden, der Wert der Spannung, die dem Wehneltzylinder 13 zugeführt wird, gleich 60-r21, 3=81, 3 V sein wird. Die negative Vorspan- nung zwischen dem Wehneltzylinder 13 und der Kathode 4 beträgt somit beim auftretenden Schwarzpegel unter der. neuen Bedingungen 143-81, 3=61, 7 V.
Daraus folgt, dass die negative Vorspannung um etwa 1, 7 V zugenommen hat in bezug auf den ursprünglichen Zustand, aber dies ist notwendig, da infolge der zunehmendenSpeisespannung der Glühfaden der Bildröhre 5 einen grösseren Strom führen wird, so dass die Kathode 4 stärker erhitzt wird und somit mehr Elektronen emittieren kann als bei dem Nennwert der Speisespannung, dies wird durch die negative Vorspannung ausgeglichen.
Ausserdem kann auch die unmittelbar hinter dem Wehneltzylinder 13 angebrachte Beschleunigungsanode der Bildröhre 5 mit der Speisespannung Vb gespeist werden, so dass bei zunehmender Spannung Vb auch dadurch die Intensität des Strahlstromes durch die Röhre 5 zunehmen wird. Es ist somit eine etwas grössere negative Vorspannung erforderlich, um den Strahlstrom der Bildröhre 5 bei der erhöhten Speisespannung zu sperren.
Es ist ersichtlich, dass bei abnehmender Speisespannung die umgekehrten Wirkungen auftreten und dass die Spannungen an der Kathode 15 und an dem Wehneltzylinder 13 weniger bzw. mehr absinken beim Vorhandensein des spannungabhängigen Widerstandes 21 in der Schaltung als beim Fehlen desselben.
Eine zweite Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist in Fig. 2 veranschaulicht.
In dieser Figur, in der entsprechende Teile möglichst entsprechend bezeichnet sind, wird das detektierte Fernsehsignal mit positiv gerichteten Synchronimpulsen. demSteuergitterder Video-Endrohre l zugeführt.
Die Anode dieser Röhre ist in diesem Ausführungsbeispiel galvanisch mit dem Wehneltzylinder 13 der Bildröhre 5 verbunden, während die Kathode 4 mit der veränderlichen Anzapfung des als Potentiometer ausgebildeten Widerstandes 18 gekoppelt ist.
Ausserdem ist die Anode der Endröhre 1 mit der Kathode 15 der Entladungsröhre 7 verbunden, deren Steuergitter 6 mit dem Verbindungspunkt der Elemente 20 und 21 gekoppelt ist.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass das freie Ende des Widerstandes 19 nicht mehr mit Erde verbunden ist, sondern mit der Plusklemme der Speisespannungsquelle, während auch die Reihenschaltung der Elemente 20 und 21 umgekehrt ist.
Bei der gleichen Wahl der Werte der Widerstände 18,19 und 20 und des Widerstandselementes 21 wird sichergestellt, dass, wenn bei dem Nennwert der Netzspannung die Speisespannung Vb 200 V beträgt, der Spannungsabfall über dem Widerstand 19 etwa 50 V, der über dem Widerstandselement 21 etwa 100 V und der über dem Widerstand 20 ebenfalls 50 V beträgt. Daraus folgt, dass über dem Potentiometer 18 eine Spannung von150 V wirksam ist und wenn die Spannung an der Kathode 4 auf 130 V gegen Erde gebracht werden muss, so beträgt die Spannung über dem Teil des Widerstandes 18 zwischen der veränder-
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lichen Anzapfung und demVerbindungspunkt der Elemente 19 uud21 etwa 20 V.
Es wird wieder angenomrren, dass die negative Spannung zwischen dem Wehneltzylinder 13 und der Kathode 4 etwa 60 V betragen muss, um den Strahlstrom in der Röhre 5 sperren zu können (Schwarzwert) ; dabei muss der Schwarzpegel des von der Videoröhre 1 gelieferten Signals 70 V entsprechen.
Ändert sich die Speisespannung auf einen Wert von 220 V, so steigt die Spannung an der Kathode 4 auf 138, G V, während ohne das spannungsabhängige Element diese Spannung auf etwa 143 V steigt. In diesem neuen Verhältnis tritt der Schwarzpegel annähernd bei einem Wert von 77 V auf, so de Li bei einer Spannung von 138, 6 V an der Kathode 4 eine negative Spannung von 61,6 V vorherrscht, welche Span nung ausreichend ist, um bei der zugenommenen Emissionsleistung der Kathode 4 und bei der gestiegenen Spannung an der Beschleunigungsanode den Strahlstrom zu unterdrücken.
Ohne den spannungsabhängigen Widerstand wurde die Kathodenspannung auf 143 V steigen, so dass die beim auftretenden Schwarzpegel vorherrschende negative Vorspannung 66 V werden würde ; in diesem Falle wäre die Helligkeit verringert, so dass insbesondere die dunkler Bildpartien völlig schwarz erschienen.
Eine gleiche W'kung tritt ein in bezug auf die Spannung am Steuergitter 6. In dem Zustand
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tfucrgmer 50spannung nimmt diese Steuergitterspannung bis zu etwa 60 V zu bei Verwendung eines Widerstandselementes 21, während beim Fehlen eines solchen Widelstandselementes die Spannung am Steuergitter 6 nur auf 55 V zunimmt. Auch im letzterer Falle würde die negative Vorspannung für die Röhre 7 mehr als proportional zunehmen, bei einer zunehmenden Speisespannung, wodurch die erzeugte Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung abnehmen wird. Dies wird somit durch die Verwendung des spannungsabhängigen Widerstandes 21 verhütet.
Bei einer absinkende Speisespannung kann auf entsprechende Weise wie vorstehend nachgewiesen werden, daH durch die Verwendung des spannungsa#hängigen Elementes 21 die Speisespannungsschwankungen keinen Einfluss auf Kontrast und Helligkeit in der Schaltungsanordumg nach Fig. 2 haben.
Mögliche Werte für die Widerstände 8, 14,18, 19 und 20 sind die nachfolgenden :
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<tb>
<tb> R <SEP> = <SEP> 3,5 <SEP> kOhm,
<tb> R-= <SEP> l <SEP> MOhm, <SEP>
<tb> Ru <SEP> =R <SEP> = <SEP> 33 <SEP> kOhm,
<tb> R <SEP> =200 <SEP> kOhm. <SEP>
<tb>
Das Widerstandselement 21 ist ein Widerstand durch den bei 100 V angelegter Spannung 1 mA fliesst.
Aus diesem zahlenmässigen Beispiel ergibt es sich, dass das Anbringen des Widerstandes 18 auch die Spannungen über den Widerständen 19 und 20 beeinflusst, da der Wert des Widerstandes 18 nicht so gross ist, in bezug auf denGesamtwiderstandswert der Reihenschaltung der Elemente 20 und 21, dass der Widerstand 18 durchfliessende Strom vernachlässigbar ist in bezug auf den Strom durch die Reihenschaltung der Elemente 20 und 21. Infolgedessen ist der Spannungsabfall über dem Widerstand 19 etwas grösser und der Spannungsabfall über dem Widerstand 20 etwas kleiner als in dem gegebenen zahlenmässigen Beispiel, und auch die Änderungen der Spannungen über den Widerständen 18, 19 und 20 haben einen etwas andern Verlauf, als durch die vorstehend erwähnten Zahlen angedeutet ist.
Da alles dies auf die Wirkung als solche keinen Einfluss hat, ist einfachheitshalber bei der vorstehenden Erläuterung der Wert des Widerstandes 18 als gross gegenüber dem Wert der Reihenschaltung von dem Widerstand 20 und 21 angenommen.
Es sei noch erwähnt, dass beim Ausführungsbeispiel stets von in negativem Sinne auf die Trägerwelle aufmodulierten rernsehsignalen ausgegangen wurde. Wird hingegen von im positiven Sinne auf die Trägerwelle aufmoduliertenFemsehsignalen ausgegangen, so bleiben die Schaltungsanordnungen nahezu ungeändert. Nur die Diode 2 muss in den beiden Figuren umgekehrt werden und die Vorspannung der Röhre 7 soll ensprechend angepasst werden, da bei im positiven Sinne auf die Trägerwelle aufmodulierten Fernsehsignalen der Schwarzpegel und nicht die Spitzen der Synchronisierimpulse die Grösse der zu erzeugenden Spannung für dj. e selbsttätige Stärkeregelung bedingen.
Es sei bemerkt, dass obgleich im vorstehenden die auftretenden Schwankungen an Hand von Zahlenbeispielen erläutert worden sind, auch bei ändern Spannungswerten die vorstehend geschilderten Wirkungen erzielbar sind. Es sollen dabei nur die Werte der im Potentiometer verwendeten Widerstände 18,19 und 20 u, 1d das Widerstandselement 21 angepasst werden an die in der Schaltung vorherrschenden Spannungen.
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Es sei weiter bemerkt, dass zwar stets von einem spannungsabhängigen Widerstandselement 21 die
Rede gewesen ist, aber dass auch ein Widerstandselement mit einem negativen Temperaturkoeffizienten (Heissleiter) eine symmetrische, nichtlineare Strom-Spannungskennlinie hat, so dass auch ein solches Wi- dE. rstandselement in der geschilderten Potentiometerschaltung zum Konstenthalten des Kontrastes und der
Helligkeit anwendbar ist. Auch Stabilisatoren oder elektrolytische Zellen mit konstanter Klemmenspan- nung sind verwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung in einem Fernsehempfänger zum Konstanthalten des Kontrastes und der Hel- ligkeit des durch eine Wiedergat-eröhrewiedergegebenenFernsehbildes bei Schwankung der Speisespan- nung für den Empfänger, wobei die Anode der Video-Endröhre einerseits galvanisch mit einer Steuerelektrode der Bildröhre und anderseits mit einer Steuerelektrode einer Entladungsröhre verbunden ist, welche die Spannung für die selbsttätige Verstärkungsregelung im Empfänger erzeugt, dadurch gekennzeich- net, dass die negative Vorspannung sowohl für die Bildröhre als auch für die Entladungsröhre einer Potentiometerschaltung entnommen wird,
die an die gleiche Speisespannung wie die Video-Endröhre ange- schlossen ist, welche Potentiometerschaltung aus der Reihenschaltung von zwei Widerständen besteht, von denen einer mit einer veränderlichen, mit einer zweiten Steuerelektrode der Bildröhre galvanisch gekopkelten Anzapfung versehen ist, während parallel zu diesem letzteren Widerstand die Reihenschaltung eines dritten Widerstandes und eines Widerstandselementes mit einer symmetrischen, nichtlinearen Strom-Spannungskennlinie geschaltet ist, wobei der Verbindungspunkt des dritten Widerstandes und des Widerstandselementes galvanisch mit zweiten Steuerelektroden der Entladungsröhre verbunden ist.