DE1016751B - Schaltungsanordnung zum Abtrennen des Bildwechselimpulses - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei bekannten Bildsynchronisierschaltungen eines Fernsehgerätes durch Integration des Synchronisierimpulsgemisches ergibt sich ein nur flach ansteigender Kurvenzug zur Auslösung des Bildwechsels, der schon bei kleinen Änderungen der Amplitude, z. B. durch Störungen od. dgl., keine genaue Synchronisierung der Teilbilder mehr ermöglicht, so daß leicht unerwünschte Störungen, wie z. B. die sogenannte »Paarigkeit« der Zeilen, auftreten.

Eine genaue Synchronisierung ist bekanntlich möglich bei Anwendung einer Art Differenzierung der Impulse, insbesondere bei der sogenannten Rückfront-Synchronisierung. Dabei muß jedoch von einem Signal mit verhältnismäßig großer Amplitude ausgegangen werden, damit nach der Differenzierung noch eine ausreichend große Amplitude zur Verfügung steht, um die weiter erforderliche Amplituden-Abtrennung des Bildwechselimpulses vorzunehmen, wobei eine Schwellwertanordnung Verwendung findet. Eine derartige Schwellwerteinrichtung, bei der eine Spannung unterhalb eines eingestellten Grenzwertes unterdrückt, eine diesen Wert übersteigende Spannung aber durchgelassen werden muß, ist praktisch jedoch unerwünscht, weil ihre exakte Funktion nicht mit Sicherheit gewährleistet ist, da der Schwellwert im Betrieb in Abhängigkeit von der Temperatur, der Speisespannung od. dgl. sich leicht in störendem Maße verschiebt. Da weiter bei der Rückfront-Synchronisierung eine durch Differentiation erhaltene positive Spannungsspitze als Bildsynchronisierimpuls abgetrennt wird, muß das Steuergitter der dadurch gesteuerten Röhre auf einen Arbeitspunkt im mittleren Bereich der Kennlinie eingestellt werden, um eine formgetreue Verstärkung zu erhalten; die dazu erforderliche Vorspannung ist ebenso wie die der Schwellwerteinrichtung den vorerwähnten Schwankungseinflüssen unterworfen.

Bei einer Schaltungsanordnung zum Abtrennen des Bildwechselimpulses aus dem Synchronisierimpulsgemisch bei einem Fernsehgerät werden die genannten Nachteile vermieden, und Schwankungen der Röhreneinstellung bleiben ohne Einfluß, wenn gemäß der Erfindung einem normalerweise gesperrten zweiten Steuergitter einer Mehrgitterröhre das Synchronisierimpulsgemisch mit positiver Polarität über ein festes Koppelglied zugeführt wird und wenn einem normalerweise geöffneten ersten Steuergitter der Mehrgitterröhre das Synchronisierimpulsgemisch mit negativer Polarität und bis über den Sperrpunkt hinausreichender Amplitude zugeführt wird über ein differenzierendes Koppelglied 3, 4 solcher Zeitkonstante, daß das zweite Gitter während der Dauer der Zeilensynchronisierimpulse und der Ausgleichsimpulse gesperrt ist, jedoch während eines Teiles der

Schaltungsanordnung zum Abtrennen
des Bildwechselimpulses

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Hans Wolfrom, Hamburg-Langenhorn,
ist als Erfinder genannt worden

Bildwechselimpulse geöffnet wird, und wenn der abgetrennte Bildwechselimpuls dem Ausgangskreis der Mehrgitterröhre entnommen wird.

Bei einer Schaltungsanordnung für die obenerwähnte Rückfront-Synchronisierung hat man bereits ebenfalls eine Röhre mit zwei Steuergittern benutzt, wobei einem Gitter das differenzierte Impulsgemisch zugeführt wurde. Vor das andere, durch eine Schwellwertspannung normalerweise gesperrte Gitter war jedoch ein integrierendes Glied eingeschaltet. Das am erstgenannten Gitter auftretende, durch Differenzierung erhaltene Impulsgemisch trat dabei dann im Ausgangskreis auf, wenn durch Integration eines längeren Impulses die Spannung am zweiten Gitter den Sperrpunkt überstieg.

Insbesondere wegen der Verwendung eines Integrationsgliedes und einer Schwellwertspannung ergeben sich die oben bereits erwähnten Wirkungen, deren Nachteile mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung vermieden werden können.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Dem ersten Steuergitter einer Heptode 1 wird von einer Klemme 2 über einen Kondensator 3 das Synchronisierimpulsgemisch mit negativer Polarität zugeführt. Die Kathode der Röhre 1 liegt an Erde, und das erste Steuergitter ist über einen Widerstand 4 ebenfalls geerdet. Dem zweiten Steuergitter der Röhre 1, das über einen Widerstand 5 an Erde liegt, wird von einer Klemme 6-über einen Kondensator 7 das Synchronisierimpulsgemisch mit positiver Polarität zugeführt. Die beiden Schirmgitter der Röhre 1 sind miteinander und über einen Vorwiderstand 8 mit dem positiven Pol der andererseits geerdeten Speisequelle verbunden; mittels eines Kondensators 9 sind die Schirmgitter für Wechselstrom geerdet. Von der Anode, die über einen Widerstand 10 mit der positiven

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Speisequelle verbunden ist, wird der abgetrennte Bildimpuls an der Klemme 11 entnommen. Durch den Kondensator 7 und den Widerstand 5 wird eine feste Kopplung zwischen der Klemme 6 und dem zweiten Steuergitter der Röhre 1 bewirkt, so daß das positive Impulsgemisch praktisch unverändert übertragen wird. Die Zeitkonstante dieses Gliedes errechnet sich, wenn die positiven Impulse einer Quelle vernachlässigbaren Widerstandes entnommen werden, eines nur etwa halb so breiten Ausgleichsimpulses) fließt in der Röhre 1 kein Strom, da stets entweder das erste oder das zweite Gitter gesperrt ist.

Bei einem Bildimpuls stellt sich gleichfalls zunächst die die Röhre 1 sperrende Spannung U₁ ein und klingt nach der gleichen exponentiellen Funktion ab, jedoch über längere Dauer bis zum Zeitpunkt t_b, dem Ende des Bildimpulses, wo dann wiederum die Spannung ansteigt und durch Gitterstromeinsatz auf etwa 0 Volt

praktisch aus dem Produkt der Kapazität 7 und dem io begrenzt wird. Dabei wird jedoch die Röhre 1, deren

Wert des Widerstandes 5. Diese Zeitkonstante soll zweites Gitter durch einen positiven Bildimpuls ge-

wenigstens das 10- bis 40fache, vorzugsweise mehr als öffnet ist, nach einiger Zeit, in Fig. 2 nach etwa dem

das lOOfache, der Zeilendauer betragen, damit die Eineinhalbfachen der Zeilenimpulsbreite t_z, dadurch

Bildwechsel-Teilimpulse unverzerrt übertragen werden. leitend, daß die Spannung U am ersten Gitter unter

Das zweite Steuergitter ist normalerweise gesperrt, 15 den Sperrwert U_sp sinkt.

was durch eine feste Vorspannung erreicht werden Aus der Bedingung, daß die Röhre 1 während der kann. Bei der angegebenen Schaltung wird die er- ganzen Zeilenimpulsdauer gesperrt, aber während forderliche, die Röhre 1 zwischen den Impulsen nor- eines Teiles der Bildimpulsdauer möglichst weit gemalerweise sperrende Grundvorspannung für das öffnet sein soll, läßt sich leicht errechnen, wie groß Steuergitter 2 dadurch erhalten, daß an den zu- 20 die Entladezeitkonstante des differenzierenden Koppel

geführten positiven Impulsen an der Gitter-Kathoden-Strecke eine Spitzengleichrichtung vorgenommen wird, so daß ihre Scheitel in die Nähe des Gitterstrom-Einsatzpunktes (0 Volt Gittervorspannung) zu liegen kommen.

Die Abtrennung der Bildimpulse wird dadurch erreicht, daß die Entladezeitkonstante des differenzierenden Koppelgliedes 3, 4 und die Amplitude der diesem Koppelglied zugeführten Synchronisierimpulse so bemessen werden, daß die Röhre 1 während der ganzen Dauer der Zeilensynchronisierimpulse (und der kürzeren Ausgleichsimpulse, der sogenannten »Trabanten«), jedoch nur während eines Teiles der Dauer der Bildsynchronisierimpulse, gesperrt gehalten gliedes 3, 4 (gegebenenfalls unter Berücksichtigung des Innenwiderstandes der Impulsspannungsquelle) und wie groß die Impulsamplitude U₁ sein muß.

Ausgehend von der Anfangsamplitude U₁ erhält man die Spannung U₂ zur Zeit t_z und die Spannung U_b zur Zeit t_b nach den Formeln

U z= U_{e ^τ und t/i, = Ui e . Zur Abkürzung kann man setzen

U_z=a.U_s]> und U_b = -jU_sv, wobei et > 1 den Faktor angibt, um den U₂ — z. B,

wird. Dies sei an Hand der Fig. 2 erläutert, die die 35 aus Sicherheitsgründen — größer sein soll als U_s

negative Spannung U am ersten Steuergitter — die bei vernachlässigbarem Innenwiderstand der an die Klemme 2 angeschlossenen Synchronisierimpulsquelle auch der Spannung am Kondensator 3 und der Spannung am Widerstand 4 entspricht — in Abhängigkeit von der Zeit t zeigt.

Bei jedem Impuls, gleichgültig ob es sich um einen Zeilenimpuls, einen Ausgleichsimpuls oder einen Bildimpuls handelt, stellt sich am ersten Steuergitter während β > 1 angibt, daß U_b mit dem Faktor -jkleiner sein soll als U_sp. Man erhält mit μ = γ

mil

Jk

Insbesondere erhält man die kleinste verwendbare Impulsamplitude U₁ (bezogen auf die Sperrspannung augenblicklich die der Impulsamplitude entsprechende 45 U_s„) und die größte verwendbare Zeitkonstante τ bei

Spannung [Z₁- ein. Solange der Impuls mit praktisch unveränderter Scheitelamplitude stehenbleibt, entlädt sich der Kondensator 3 über den Widerstand 4, wobei die Gitterspannung U gemäß Fig. 2 exponentiell abklingt nach dem bekannten Gesetz

U=U_te'\

(τ ist die Zeitkonstante des i?C-Gliedes 3, 4 und Uj die Impulsscheitelspannung).

Uj und τ müssen so gewählt werden, daß der Wert U_z der Spannung U nach der einer Zeilenimpulsbreite entsprechenden Zeit t_z noch wenigstens so groß ist wie die Sperrspannung U_sp> mit der an diesem Steuergitter gegebenen Werten für α, β und μ durch Gleichsetzen der links und rechts in der vorstehenden Ungleichung stehenden logarithmischen Ausdrücke:

Jk

U„

τ =

ml

Daraus ergibt sich, daß bei einer Zeilenimpulsund einer Bildimpulsdauer t_b

3,5, das Verhältnis

dauer t_z von etwa 6
von etwa 21 μβ, also μ

wenigstens etwa 2,5, vorzugsweise 10 bis 30, und die

die Röhre 1 auch während des Auftretens der posi- 60 Zeitkonstante r höchstens etwa t_z, vorzugsweise 0,3 tiven Impulsscheitel am Steuergitter 2 gesperrt wer- bis 0,8 t_z betragen soll. U₂ beträgt dann etwa 1,5 bis den kann. Am Ende des Zeilenimpulses steigt die
Spannung am ersten Steuergitter entsprechend der
hinteren Impulsflanke sprunghaft wieder an — wie in

Fig. 2 durch den von U_z zur Zeitachse laufenden ge- 65 daß die Röhre 1 während der Zeilenimpulsdauer strichelten Pfeil angedeutet ist — und wird durch wenigstens nahezu gesperrt bleibt. Ein kurzzeitiges, Einsetzen von Gitterstrom auf etwa 0 Volt begrenzt.
Zweckmäßig ist dazu vor dem ersten Steuergitter ein
Begrenzerwiderstand 12 angeordnet. Während der

2 U_s„; dies ist zweckmäßig, damit bei Schwankungen in der Fabrikation oder z. B. durch Röhrenwechsel oder Speisespannungsänderungen sichergestellt ist,

geringfügiges öffnen bringt im allgemeinen keine Störungen, da der Energieinhalt des Bildimpulses wesentlich größer ist. Gegebenenfalls können auch

Dauer des Zeilenimpulses (und erst recht während 70 durch einen kleinen, parallel zum Arbeitswiderstand

10 geschalteten Kondensator solche während der Zeilenimpulse auftretenden Anodenstromimpulse noch zusätzlich unterdrückt werden.

Die Schaltung nach der Erfindung arbeitet dann etwa wie folgt: Das zweite Steuergitter der Röhre 1 ist durch die feste Vorspannung normalerweise gesperrt. Durch die zugeführten, positiv gerichteten Zeilen- und Ausgleichsimpulse wird es geöffnet, jedoch kann dann noch kein Anodenstrom fließen, weil ja zu gleicher Zeit das normalerweise geöffnete erste Steuergitter durch negativ gerichtete Impulse gesperrt wird. Wenn das zweite Gitter zu Beginn eines Bildimpulses geöffnet wird, tritt zunächst — da das erste Gitter wiederum eine Sperrwirkung ausübt — kein Anodenstrom auf. Wie oben beschrieben, öffnet das erste Gitter jedoch noch vor dem Ende des Bildimpulses, so daß Anodenstrom fließen kann und die Anodenspannung absinkt. Bei Ende eines Bild-Teilimpulses wird die Röhre durch die Wirkung des zweiten Gitters augenblicklich wieder gesperrt. Diese Sperrung bleibt zu Beginn des nächsten Bild-Teilimpulses unter der Wirkung des ersten Gitters aufrechterhalten und wird dann — wie beim ersten Bild-Teilimpuls beschrieben — wieder aufgehoben. An der Anode der Röhre 1 treten also (negativ gerichtete) Bild-Teilimpulse mit exponentiell ansteigender Vorderflanke und scharfer Rückflanke auf, während die Zeilen- und Ausgleichsimpulse völlig unterdrückt sind.

Es muß dafür gesorgt werden, daß insbesondere während der Bild- und Ausgleichsimpulse die Sperrung durch das erste Gitter voll wirksam ist, bevor die Öffnung durch das zweite Gitter erfolgt. Es kann daher zweckmäßig sein, eine Verzögerung zwischen der die positiven Impulse liefernden Quelle und dem zweiten Gitter anzuordnen derart, daß seine Öffnung gegenüber der Sperrung des ersten Gitters um einen Bruchteil, z. B. um ein Zwanzigstel bis die Hälfte der Zeilenimpulsbreite, verzögert ist.

Da die Flanken der Synchronisierimpulse im allgemeinen ein wenig geneigt sind, kann diese Verzögerung in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß für die Sperrung des ersten Gitters ein Teil am Impulsfuß, für die Öffnung des zweiten Gitters jedoch ein Teil in der Nähe des Impulskopfes benutzt wird. Dies erreicht man leicht dadurch, daß das steuernde Impulsgemisch mit einer Amplitude zugeführt wird, die groß ist im Vergleich zum Aussteuerbereich des betreffenden Gitters. Als »Aussteuerbereich« ist dabei der Bereich zwischen Sperrpunkt und Gitterstrom-Einsatzpunkt bezeichnet. Um den Aussteuerbereich und damit den Steuerspannungsbedarf möglichst klein zu halten, ist es zweckmäßig, die Schirmgitterspannung ζ. Β. durch einen verhältnismäßig großen Vorwiderstand 8 klein zu wählen.

Es ist selbstverständlich gleichwertig, wenn die Reihenfolge des obenerwähnten ersten und zweiten Steuergitters in der Richtung des Elektronenstroms zwischen Kathode und Anode vertauscht wird, d. h. daß das feste Kopplungsglied 5, 7 mit dem kathodennahen Steuergitter und das differenzierende Koppelglied 3, 4 mit dem kathodenfernen Steuergitter verbunden wird. An der Wirkung ändert sich dabei praktisch nichts.

Eine besonders einfache Schaltungsanordnung ergibt sich, wenn das Videosignal mit den Synchronisierimpulsen mit positiver Polarität dem ersten Steuergitter über ein festes Koppelglied zugeführt wird derart, daß dort in bekannter Weise die Abtrennung der Synchronisierimpulse und gegebenenfalls die Wiedereinführung der Gleichstromkomponente durch Spitzengleichrichtung an der Gitter-Kathoden-Strecke erfolgt, was dann der Fall ist, wenn die Amplitude der Synchronisierimpulse größer ist als der Aussteuerbereich dieses Gitters. Man erhält dann am ersten Schirmgitter, wenn es nicht gegen Erde abgeblockt ist, das abgetrennte Synchronisierimpulsgemisch mit negativer Polarität und kann es über ein differenzierendes Koppelglied dem folgenden Steuergitter zuführen, so daß wieder im Anodenkreis die abgetrennten Bildwechselimpulse auftreten, während die am ersten Schirmgitter erhaltenen Impulse dem Zeilenablenkgenerator zugeführt werden können.

Da die Speisung des differenzierenden Koppelgliedes, wie oben dargetan wurde, eine Impulsspannung benötigt, die ein Mehrfaches der Sperrspannung beträgt, wenn die Differentiation durch ein 7?C-Glied vorgenommen wird, muß bei der vorgenannten Schaltung auch die Schirmgitter-Wechselspannung verhältnismäßig groß sein, was sich gegenkoppelnd auf das erste Steuergitter auswirkt und unerwünscht sein kann. Auch dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn das differenzierende Koppelglied eine in die Schirmgitterleitung eingefügte Reiheninduktivität enthält. Dann tritt am Schirmgitter nur während der kurzen Zeit, während der die Röhre 1 gesperrt sein soll, eine merkliche Spannungsherabsetzung auf. Wenn die Röhre 1 geöffnet ist, ist auch die Spannung am Schirmgitter praktisch auf den Normalwert angestiegen, so daß der volle Anodenstrom durchfließt. Sollte der beim Sperren am ersten Gitter, also bei Verringerung des Schirmgitterstromes, an der Schirmgitterinduktivität auftretende positive Spannungsimpuls stören, so kann er in einfacher Weise durch einen zu dieser Induktivität parallel geschalteten Gleichrichter, z. B. einen Kristallgleichrichter, gedämpft werden.

Die Vorderflanke der im Anodenkreis auftretenden Bildimpulse ist durch die Lade- und Entladevorgänge des differenzierenden Koppelgliedes etwas gekrümmt, jedoch hat die Rückflanke die volle Steilheit. Bei Änderungen der Amplitude des Eingangsimpulsgemisches kann sich durch den Einfluß der Kondensatorentladung des differenzierenden Koppelgliedes eine Verschiebung der Vorderflanke des abgetrennten Bildimpulses ergeben, was die Synchronisierung beeinflussen kann. Dies kann jedoch vermieden werden dadurch, daß die Synchronisierung aus der Rückflanke des ersten abgetrennten Impulses, vorzugsweise unter Anwendung eines weiteren differenzierenden Gliedes, abgeleitet wird, wonach man das Bildwechselsignal als positiven Impuls erhält.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Abtrennen des Bildwechselimpulses aus dem Synchronisierimpulsgemisch bei einem Fernsehgerät, dadurch gekennzeichnet, daß einem normalerweise gesperrten zweiten Steuergitter einer Mehrgitterröhre (1) das Synchronisierimpulsgemisch mit positiver Polarität über ein festes Koppelglied (7, 5) zugeführt wird und daß einem normalerweise geöffneten ersten Steuergitter der Mehrgitterröhre (1) das Synchronisierimpulsgemisch mit negativer Polarität und bis über den Sperrpunkt hinausreichender Amplitude zugeführt wird über ein differenzierendes Koppelglied (3, 4) solcher Zeitkonstante, daß das zweite Gitter während der Dauer der Zeilensynchronisierimpulse und der Ausgleichsimpulse gesperrt ist, jedoch während eines Teiles der Bildwechselimpulse geöffnet wird, und daß

der abgetrennte Bildwechselimpuls des Ausgangskreises der Mehrgitterröhre entnommen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem differenzierenden Koppelglied und dem zugeordneten Steuergitter ein Längswiderstand (12) eingeschaltet ist, der so bemessen ist, daß die Gitterspannung infolge des Gitterstromeinsatzes nicht über etwa 0 Volt gegen Kathode ansteigen kann.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladezeitkonstante des differenzierenden Koppelgliedes kleiner ist als die Zeilenimpulsbreite, vorzugsweise etwa das 0,3- bis 0,8fache der Zeilenimpulsbreite beträgt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladezeitkonstante des festen Koppelgliedes wenigstens etwa das 10- bis 40fache, vorzugsweise mehr als das 200fache, der Zeilendauer beträgt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung des zweiten Gitters durch die positiven Impulse gegenüber der Sperrung des ersten Gitters durch die negativen Impulse um einen Bruchteil, z. B. ein Zwanzigstel bis die Hälfte der Zeilenimpulsbreite, verzögert ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das steuernde Impulsgemisch eine Amplitude aufweist, die groß ist im Vergleich zum Aussteuerbereich des betreffenden Gitters.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem differenzierenden Koppelglied zugeführten Impulse eine Amplitude haben, die wenigstens das etwa 2,5fache, vorzugsweise das 10- bis 30fache, der Sperrspannung beträgt.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Videosignal mit positiver Polarität dem ersten Steuergitter zugeführt wird und dort in bekannter Weise die Abtrennung der Synchronisierimpulse sowie gegebenenfalls die Wiedereinführung der Gleichstromkomponente erfolgt und daß die abgetrennten und verstärkten Synchronisierimpulse mit negativer Polarität dem ersten Schirmgitter entnommen und über das differenzierende Koppelglied dem zweiten Steuergitter zugeführt werden.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als differenzierendes Koppelglied eine in der Schirmgitterleitung angeordnete Reiheninduktivität dient.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktivität ein bei abnehmendem Schirmgitterstrom leitender Gleichrichter, vorzugsweise ein Kristallgleichrichter, parallel geschaltet ist.

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausgangskreis der Mehrgitterröhre ein differenzierendes Glied angeordnet ist, dem das Bildsynchronisiersignal als positiver Impuls entnommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 214 51.5;
britische Patentschrift Nr. 629 504.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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