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SchaltungsanJordnung zur Amplitudenbegrenzung-von Impulsen Die Erfindung
betrifft eine Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung, insbesondere für die
Begrenzung des Maximalpegels von Fernsehsignalen.
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Es ist bekannt, zur Begrenzung eines Signals bei einer vorgegebenen
Amplitude einem Widerstand, an dem das zu begrenzende Signal auftritt, eine vorgespannte
Diode parallel zu schalten. Sobald die Signalamplitude die Höhe der Vorspannung
erreicht, wird die vorher gesperrte Diode leitend und schaltet sich mit ihrem kleinen
Widerstand in Leitrichtung dem Widerstand parallel. Dadurch schließt sie den Widerstand
mehr oder weniger kurz, so daß bei einer weiteren Zunahme des Signalstromes dieser
im wesentlichen konstant bleibt und nur mehr ein sehr geringer Spannungsanstieg
erfolgt, dessen Größe im wesentlichen durch das Verhältnis des Arbeitswiderstandes
zu dem der Diode in Leitrichtung gegeben ist. Die Größe der Vorspannung der Diode
soll dabei möglichst konstant bleiben, unabhängig davon, ob die Diode Strom führt
oder nicht. Dies setzt voraus, daß der innere Widerstand der Spannungsquelle, die
die Vorspannung für die Diode liefert, gegenüber dem Widerstand der Diode in Leitrichtung
klein ist. In der Praxis ist diese Bedingung hinreichend erfüllt, wenn der Innenwiderstand
der Spannungsquelle etwa um eine Größenordnung niedriger liegt als der Widerstand
der Diode in Leitrichtung. Beträgt dieser beispielsweise 50 9, so sollte
der Innenwiderstand der Vorspanniivgsquelle etwa 5 Q betragen.
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Es ist erwünscht, daß eine Anordnung zur Amplitudenbegrenzung auch
bei kleinen Signalamplituden mit der geforderten Genauigkeit arbeitet. Bei der Verwendung
einer Begrenzerschaltung für Fernsehsignale ist man bestrebt, mit einer Bildsignalamplitude
von z. B. 3 bis 5 V auszukommen. Wenn der Einsatzpunkt der Begrenzung
auf 1 bis 2 % der Signalamplitude konstant gehalten werden soll, so bedeutet
dies, daß die Größe der Vorspannung der Diode auf weniger als 0, 1 V konstant
gehalten werden muß. Die an die Diode angelegten Spannungen, deren, Differenz die
Vorspannung der Diode und damit den Einsatzpunkt der Begrenzerschaltung bestimmt,
müßten daher eine außerordentlich hohe Konstanz aufweisen, die sich in der Praxis,
insbesondere im Hinblick auf die Temperaturabhängigkeit der Spannungsquellen, kaum
erreichen läßt.
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Erfindungsgemäß wird daher bei einer Schaltungsanordnung zur Amplitudenbegrenzung
von Impulsen, insbesondere von Fernsehsignalen, mittels einer einem Widerstand,
an dem das zu begrenzende Signal auftritt, parallel geschalteten beidseitig vorgespannten
Diode bei Änderungen der an einem Pol der Diode (5) liegenden Vorspannung.
(U 1) die an den anderen Pol über einen Widerstand (4) zugeführte Gleichspannung
(U2) selbsttätig derart verändert, daß die Differenz der Vorspannungen an
der. Diode und damit der Einsatzpunkt der Begrenzung in bezug auf die Signalamplitude
mit hoher Genauigkeit, vorzugsweise weniger als 0,1 V, eingehalten wird,
indem die an dem der Diode abgewandten Ende des Widerstandes (4) liegende Gleichspannung
(U2) am Kathodenwiderstand (6) einer Kathodenstufe (7), die
von der konstant zu haltenden Vorspannung (U 1) der Diode (5) gesteuert
wird, abgenommen wird.
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Die Vorspannung der Diode wird dabei mit Vorteil einer Röhrenschaltung
mit niedrigem Innenwiderstand von vorzugsweise weniger als 10 Q entnommen.
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Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispiels, einer Schaltung
zur Amplitudenbegrenzung von Fernsehsignalen, näher erläutert werden. Die in der
Figur dargestellte Schaltung bewirkt gleichzeitig auch eine Austastung des Bildsignals.
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Der Mehrgitterröhre 1 (z. B. E 81 L) wird am Steuergitter
das Bildsignal B in negativer Richtung und an einem anderen Gitter, z. B. dem vorgespannten
Bremsgitter, das Austastsignal A mit positiver Richtung zugeführt.
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Am Anodenwiderstand 2 (z. B. 4 k9) erscheinen das Bildsignal
B und das Austastsignal A addiert. Mittels der Diode 3 wird ein Teil
des Austastsignals
wieder abgeschnitten, 'so daß die, gewUnschte
Schwarzabhebung und eine saubere, Austastlücke entstehen. Am Widerstand 4 (z. B.
800 Q) tritt das ausgetastete Bildsignal auf, das einer Begrenzung für den
Maximalpegel unterzogen werden soll. Der Abschneidepegel liege bei + 87 V
gegenüber dem Bezugspotential; auf diesem baut sich das Bildsignal in positiver
Richtung mit einer Amplitude von etwa 3 V auf. Der Abschneidepegel in Richtung
weiß soll z. B. bei + 90 V gegenüber dem Bezugspotential hegen. Mit diesem
Wert ist also die zur Amplitudenbegrenzung dienende Diode 5 gegenüber dem
Bezugspotential vorzuspannen.
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Als Vorspannungsquelle mit sehr niedrigem Innenwiderstand wird bei
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine Regelschaltung mit den Röhren
11 und 12 (z. B. Verbundröhre ECF 80) verwendet. Die Röhre
11 bildet mit den Widerständen 13 und 15 einen Spannungsteiler,
der so bemessen ist, daß an der Kathode der Röhre 11 die gewünschte Vorspannung
von z. B. + 90 V auftritt.
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Der Widerstand 15 liegt an einer negativen Spannung von z.
B. - 85 V, die durch einen Stabilisator konstant gehalten wird. Um diese
stabilisierte Spannung möglichst wenig zu belasten, kann ein weiterer Widerstand
18 vorgesehen werden, der den größten Teil des Anodenstromes der Röhre
11 führt. Die Widerstände 13 und 15 können dann so groß gewählt
werden, daß sie die Quelle der stabilisierten negativen Spannung praktisch nicht
mehr belasten. Zum Beispiel kann der Widerstand 13 1 MQ und der Widerstand
15 0,88 MQ haben. Der Widerstand 18
führt dann praktisch den gesamten
Anodenstrom der Röhre 11 und hat z. B. 20 k9. Die Röhre
11 wird mittels der Röhre 12 derart gesteuert, daß die Spannung an der Kathode
der Röhre 11 mit großer Genauigkeit konstant bleibt. Hierzu ist das Gitter
der Röhre 12, einer Mehrgitterröhre mit hoher Verstärkungsziffer, an die Verbindungsstelle
der Widerstände 13 und 15 angeschlossen. Die Anode der Röhre 12 ist
mit dem Steuergitter der Röhre 11 verbunden und liegt über einen Anodenwiderstand
16 von z. B. 50 kQ an der positiven Betriebsspannung. Jede Änderung
der Spannung an der Kathode hat daher eine entsprechende Änderung der Spannung am
Gitter der Röhre 12 zur Folge, und dadurch wird die Röhre 11
derart nachgesteuert,
daß sich die ursprüngliche Spannung an der Kathode der Röhre 11 wieder einstellt.
Der Innenwiderstand dieser Regelschaltung, gemessen an der Kathode der Röhre
11, ist extrem niedrig und beträgt etwa 5 9. Er ist damit um eine
Größenordnung kleiner als der Widerstand der Diode 5 in Leitrichtung. Damit
die niederohmige Spannungsquelle auch bei hohen Frequenzen ihren geringen Widerstand
beibehält, wird der Spannungsquelle ein Kondensator 14 mit großer Kapazität, z.
B. 8 gF, parallel geschaltet.
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Zur Lieferung der negativen Bezugsspannung von z. B. - 85 V
am Widerstand 15 der Regelschaltung dient üblicherweise ein Glimmstreckenstabilisator,
dessen Brennspannung etwas von der Temperatur abhängt. Die Vorspannung von z. B.
+ 90 V, die von der Regelschaltung geliefert wird, soll zur Einhaltung des
richtigen Einsatzpunk-tes der Amplitudenbegrenzung außerordentlich genau eingehalten
werden. Bei einer Amplitude des Bildsignals von 3 V und einer zugelassenen
Abweichung des Einsatzpunktes der Begrenzung von maximal 3 O/o, bezogen auf
die Am-Plitude, des Bildsignals, ist höchstens eine Änderung um 0, 1 V, das
ist etwa 10/", zulässig. Es kann daher auch eine geringfügige Temperaturabhängigkeit
der Bezugsspannung von - 85 V bereits zu einer unzulässigen Verschiebung
des Einsatzpunktes der Begrenzung führen.
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Um den Einsatzpunkt der Begrenzerdiode 5 mit der erforderlichen
Genauigkeit auf dem gewünschten Wert, z. B. auf 3 V Sigaalamplitude, zu halten,
wird die am Widerstand 4 liegende Gleichspannung einer Kathodenstufe 7 entnommen,
die von der der Diode 5
zugeführten Gleichspannung gesteuert wird. Die Steuerspannung
wird der Röhre 7 über einen Spannungsteiler 8, 9 zugeführt, wobei
der Widerstand 8
(z. B. 4 k9) klein gegenüber dem Widerstand
9 (z. B. 50 k9) gewählt ist, so daß nahezu die gesamte Spannungsänderung
der Vorspannung der Diode 5 am Gitter der Röhre 7 wirksam wird. Durch
Änderung des Spannungsteilerverhältnisses, beispielsweise durch Verändern des Widerstandswertes
8, wird der Strom in der Röhre 7 so eingestellt, daß an der Kathode
die gewünschte, Spannung von z. B. + 87 V auftritt. Infolge der starken Gegenkopplung
der Röhre 7 durch den Kathodenwiderstand 6 von z. B. 3 k9 ist
die Spannung an der Kathode von hoher Konstanz. Der wirksame Wert des Kathodenwiderstandes
6 wird in dieser Schaltung im Verhältnis des reziproken Wertes der Steilheit
verringert. Er beträgt in der dargestellten Schaltung etwa 80 9 und ist daher
um eine Größenordnung niedriger als der Arbeitswiderstand 4 (800 9).
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In der beschriebenen Weise wird erreicht, daß die Differenz der Spannungen
an der Diode 5 und dem Arbeitswiderstand 4, die die Vorspannung der Diode
darstellt, nur in sehr geringen Grenzen schwankt. Während ohne, diese Steuerung
Änderungen des Einsatzpunktes der Amplitudenbegrenzung bis zu 2011/o der Bildsignalamplitude
auftreten, werden diese durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auf etwa
den zehnten Teil herabgesetzt.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den weiteren Vorteil
auf, daß die Betriebsspannung für alle Röhren die gleiche sein kann. Sie kann beispielsweise
+ 150 V betragen und einem elektronisch stabilisierten Netzgerät entnommen
werden.