DE1146916B

DE1146916B - Schaltungsanordnung zur Unterdrueckung der Bildstandsschwankungen bei der Wiedergabe von Fernsehbildern

Info

Publication number: DE1146916B
Application number: DEST18246A
Authority: DE
Inventors: Gerhard-Guenter Gassmann
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1961-08-24
Filing date: 1961-08-25
Publication date: 1963-04-11

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zur Unterdrückung der Bildstandsschwankungen bei der Wiedergabe von Fernsehbildern infolge der senderseitig auftretenden Schwankungen der Zeilenfrequenz, bestehend aus einem Oszillator, der entweder direkt oder mit Hilfe einer Nachstimmeinrichtung durch eine Regelspannung oder einen Regelstrom nachgestimmt werden kann, einem Siebglied zur Siebung der Regelspannung oder des Regelstromes und einer Vergleichsschaltung, die im synchronisierten Zustand eine von der Phasendifferenz zwischen Oszillator und Synchronisiersignal abhängige Regelspannung oder Regelstrom erzeugt.

Bei Fernsehsendungen mit netzsynchronem Taktgeber oder bei der Wiedergabe magnetisch aufgezeichneter Bildsignale tritt eine bereits sendeseitig verursachte Frequenzmodulation der Zeilenfrequenz mit niederfrequenten Störfrequenzen auf, die sich in Empfängern mit Nachlaufsynchronisation als Bildstandsschwankungen in horizontaler Richtung auswirken. Das liegt daran, daß bei einer Änderung der Synchronisierfrequenz der empfängerseitige Zeilenoszillator auf diese jeweils neue Synchronisierfrequenz nachgestimmt werden muß. Dazu benötigt er erstens eine gewisse Zeit, wodurch bereits eine Änderung der Phasendifferenz entsteht, und zweitens eine andere Nachstimmregelspannung, die von der Phasenvergleichsschaltung nur dann abgegeben wird, wenn die Differenzphase zwischen Synchronisiersignal und Zeilenoszillator sich geändert hat.

Da schließlich die Phase der Synchronisierimpulse gleich der Phase des Bildsignals ist, entspricht eine Änderung der Phasendifferenz einer Änderung der horizontalen Lage des Bildes auf dem Bildschirm.

Es ist bekannt, daß diese Bildstandsschwankungen, wenn sie sehr niederfrequent sind (0 bis 2 Hz), durch Vergrößerung der statischen Gesamtverstärkung S des Regelkreises der empfängerseitigen Synchronisierschaltung verkleinert werden können. Wird jedoch die Zeilenfrequenz senderseitig mit höheren Frequenzen (2 bis 15 Hz) frequenzmoduliert, so sind die dadurch entstehenden empfängerseitigen Bildstandsschwankungen bisher nur durch Vergrößerung der Bandbreite der Übertragungsfunktion des empfängerseitigen Regelkreises zu reduzieren. Eine Vergrößerung dieser Bandbreite möchte man aber auf keinen Fall durchführen, weil dadurch die Stör- und Rauschempfindlichkeit der Synchronisierschaltung bei nicht vom Sender stammenden Störungen stark anwachsen würde. Senderseitige niederfrequente Störfrequenzen höher als 15 Hz treten praktisch nicht oder nur noch mit relativ kleiner Amplitude auf.

Schaltungsanordnung zur Unterdrückung

der Bildstandsschwankungen bei der

Wiedergabe von Fernsehbildern

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft, Stuttgart-Zuffenhausen,
Hellmuth-Hirth-Str. 42

Gerhard-Günter Gaßmann, Berkheim,
ist als Erfinder genannt worden

Die statische Gesamtverstärkung des Regelkreises, oft auch »Regelsteilheit« genannt, ist bei einer Synchronisierschaltung gegeben durch

Dabei ist Q_s die Synchronisierfrequenz und i>_os die Phasendifferenz zwischen der Phase <P_S des Synchronisiersignals und der Phase Q₀ des zu synchronisierenden Oszillators.

Die dynamische Gesamtverstärkung S_d(ja)) des Regelkreises, deren Reziprokwert 7? (/ω) die Spektralfunktion des Einstellfehlers ist, ist das Verhältnis der mit der Niederfrequenz ω modulierten Synchronisierfrequenz Q₃ (/ω) zu der dadurch modulierten Phasendifferenz Φ₀₅ (/ω). Es ist also

Für niedrige Modulationsfrequenzen ist bei Synchronisierschaltungen näherungsweise

Λί/ω) = ~₇T^ = — + —ν«
Sa (] ω) S CO₀*

mit ω₀ ² = -ψ, wobei Γ die größte Zeitkonstante des Regelspannungssiebgliedes des Regelkreises ist.

Bei modernen Schaltungen ist S sehr groß, so daß S_d (/ω) für Frequenzen von 0 bis 2 Hz auch sehr groß ist. Bei höheren Modulationsfrequenzen (2 bis 15 Hz) fällt jedoch Ξ_α(]ω) stark ab. Da ω₀ proportional der Bandbreite der Übertragungsfunktion des Regelkreises ist, und man die Bandbreite, wie bereits ge-

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sagt, nicht vergrößern möchte, ist eine Vergrößerung bekannte Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung

von OJ₀ nicht durchführbar. setzen. 2 ist das durch das erfindungsgemäße, eät-

Die britische Patentschrift 768 678 beschreibt eine dämpfte, selektive Netzwerk erweiterte Siebglied zur

Schaltungsanordnung zur Synchronisierung, in deren Siebung der von 1 gelieferten Regelspannung. 3 ist

Regelspannungsleitung zusätzliche Netzwerke einge- 5 die Nachstimmeinrichtung, z. B. eine Blindstufe,

fügt sind. Durch diese Netzwerke werden alle Fre- und 4 der zu synchronisierende Oszillator.

quenzen bis auf einen engen Bereich um 50 Hz Fig. 2 zeigt als Beispiel ein Siebglied gemäß 2 in

gegengekoppelt. Die Aufhebung der Gegenkopplung Fig. 1, bestehend aus den folgenden allgemein ttb-

für diesen Bereich wird durch ein Doppel-T-Glied er- liehen Siebgliedern R₁, C₁, R₂ und C_t und dem IU-

reicht, welches so bemessen ist, daß es für 50 Hz eine io sätzlichen, erfindungsgemäßen, entdämpften, seldk-

große Dämpfung hat. tiven Netzwerk, bestehend aus dem Kondensator C₄,

Die deutsche Patentschrift 945 933 beschreibt eine der Induktivität L, dem Dämpfungswiderstand R. und Schaltungsanordnung zum Synchronisieren eines dem zur Entdämpfung dienenden negativen Widereinen Verbraucher speisenden Oszillators durch eine stand — A_n. Als negativer Widerstand kann man te Steuerschwingung, bei der die Steuerschwingung und 15 bekannter Weise z. B. Röhrenschaltungen, Transistordie Oszillatorschwingung einer festen Vergleichsstufe schaltungen, Tunneldioden usw. verwenden. Der zugeführt werden, deren Ausgangsspannung die Fre- Dämpfungswiderstand R₃ sollte so groß sein, daß die quenz des Oszillators regelt, und bei der wenigstens Serienresonanz mit C₂, C₃ und L aperiodisch gpein Teil der Ausgangsspannung der Phasenvergleichs- dämpft ist.

stufe auch als Regelspannung einem in einer die ao In besonders vorteilhafter Weise kann man einen

Steuerschwingungen oder die Oszillatorschwingungen ÄC-Sinusgenerator als entdämpftes, selektives Nete-

führenden Leitung liegenden Netzwerk mit von der werk verwenden, da ein solcher mit guter Näherung

Regelspannung abhängiger Phasendrehung zugeführt sich genauso verhält wie das in Flg. 2 eingestricheKe

wird. Netzwerk.

Diese Schaltungsanordnung hat folgenden Nachteil: 35 Wird das in Fig. 2 gezeigte Siebglied in den ge~ Führt man das Siebglied für die Regelspannung so schlossenen Regelkreis Fig. 1 geschaltet, so wird «* aus, daß schnelle Schwankungen der Oszillator- oder durch die stark gegenkoppelnde Wirkung des Regel-Steuerschwingungen ausgeglichen werden, so spricht kreises so stark gedämpft, daß es mit Sicherheit nkift der Regelkreis auch auf relativ schnelle Störschwin- mehr schwingen kann.

gungen an bzw. ist stark rauschempfindlich. Dirnen- 30 Fig. 3 zeigt den dann erreichten Verlauf VOO,

sioniert man dagegen das Siebglied für die Regel- Tf (/ω)· Gestrichelt wird zum Vergleich der Verlauf

spannung so, daß eine gute Rausch- und Störbefrei- von ~R (/ω) ohne das erfindungsgemäße Netzwerk g&-

ung erreicht wird, so können keine schnellen Schwan- zeigt. Man sieht daraus, daß das erfindungsgemäÖe

kungen der Steuerschwingungen oder Oszillator- Netzwerk eine ganz beachtliche Reduzierung dtt

schwingungen ausgeglichen werden. Man kann also 35 Bildstandsschwankungen bewirkt. Fine vollständige

mit dieser bekannten Schaltung entweder eine gute Unterdrückung der Modulation der Phasendiffereax

Rausch- und Störbefreiung erzielen, wobei schnelle Φ_0$(]ω) und damit der Bildstandsschwankungen bei

Schwankungen der Steuer- oder Oszillatorfrequenz der Resonanzfreqenz des Netzwerkes, wie öe in

nicht ausgeglichen werden können, oder man muß Fig. 3 bei 7 Hz auftritt, erreicht man, wenn die Eat-

eine gewisse Verringerung der Rausch- und Stör- ₄₀ dämpfung so eingestellt ist, daß die Regelspannung

befreiungen in Kauf nehmen. bei der Resonanzfrequenz unendlich verstärkt wird.

Im Gegensatz dazu stellt sich die Erfindung die Eine unendlich große Verstärkung kann man nut

Aufgabe, nur die Schwankungen in dem konkreten einem negativen Widerstand bekanntlich dadurch 6T-

Frequenzbereich zu beseitigen, in dem man mit reichen, daß man ihn so groß wählt, daß die Dämp-

Schwankungen der Steuerfrequenz rechnen muß. Da- 45 fung des selektiven Netzwerkes gerade aufgehoben

durch wird die Störbefreiung in den angrenzenden wird. Ohne den stabilisierenden Regelkreis würde dte

Frequenzbereichen aufrechterhalten. Siebglied mit dem entdämpften, selektiven Netzwetk

Um dies zu erreichen, schlägt die Erfindung bei dabei unstabil werden.

einer Schaltungsanordnung zur Unterdrückung der Bei Abweichung von dieser optimalen Entdfimp-

Bildstandsschwankungen bei der Wiedergabe von 50 fung hat Tl'(/ω) bei der Resonanzfrequenz ein mehr

Fernsehbildern infolge der senderseitig auftretenden oder weniger stark ausgeprägtes Minimum.

Schwankungen der Zeilenfrequenz, bestehend aus In Fig. 2 ist das entdämpfte, selektive Netzwerk to

einem Oszillator, der entweder direkt oder mit Hilfe geschaltet, daß die Parallelresonanz entdämpft ist unÜ

einer Nachstimmeinrichtung durch eine Regelspan- dadurch die Regelspannung verstärkt wird. Es ist jö-

nung oder einen Regelstrom nachgestimmt werden 55 doch auch möglich, das entdämpfte, selektive Netz*

kann, einem Siebglied zur Siebung der Regelspan- werk so in den Längszweig des Siebgliedes zu legen,

nung oder des Regelstromes und einer Vergleichs- daß durch Entdämpfung der Serienresonanz, die die-

schaltung, die im synchronisierten Zustand eine von ses Netzwerk mit dem Querzweig hat, die Regelspan-

der Phasendifferenz zwischen Oszillator- und Syn- nung verstärkt wird. Die in Fig. 2 gezeigte Anord-

chronisiersignal abhängige Regelspannung oder 60 nung, bei der die Parallelresonanz entdämpft ist, hÄ

Regelstrom erzeugt, vor, daß diese Regelspannung den Vorteil, daß die Regelspannungsquelle hocfc-

bzw. dieser Regelstrom durch ein entdämpftes, selek- ohmig sein kann.

tives Netzwerk mit einer Resonanzfrequenz zwischen Ein selektives Netzwerk, dessen Parallelresonanz

1 und 20 Hz in der Umgebung seiner Resonanzfre- entdämpft wird, kann jedoch, wie das in Fig. 2 ge-

quenz zusätzlich stark verstärkt wird. 65 zeigte Netzwerk, zusätzlich selbst oder mit den ande»

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungs- ren Elementen des Siebgliedes eine Serienresonanz

anordnung. Darin ist 1 die Phasenvergleichsschaltung. haben, die in den Frequenzbereich zwischen 0 Hz

Selbstverständlich kann man auch an ihre Stelle eine und der Parallelresonanzfrequenz fällt. Diese Serien-

resonanz würde die Regelspannung nicht verstärken, sondern sogar abschwächen, was ein starkes Ansteigen der Funktion R(Jo)) bei dieser Serienresonanzfrequenz zur Folge hätte. Um das zu vermeiden, muß man dafür sorgen, daß diese Serienresonanz aperiodisch gedämpft wird. Bei Anwendung eines RC-Sinusgenerators ist diese Bedingung automatisch erfüllt.

Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß der Verlauf von Έ (/ω) nur bei niedrigen Frequenzen von 1 bis etwa 20 Hz beeinflußt wird. Für höhere Frequenzen kann der Verlauf von Tf (jm) unverändert bleiben, so daß die ursprüngliche Rauschund Störbefreiung erhalten bleibt. Es ist aber auch möglich, die Rausch- und Störbefreiung sogar noch weiter zu verbessern, indem man ω₀ kleiner macht, da man auf die Unterdrückung der Bildstandsschwankungen bei der Festlegung des Wertes von <o₀ keine Rücksicht mehr zu nehmen braucht, weil diese durch das erfindungsgemäße Netzwerk unterdrückt werden.

Die optimale Resonanzfrequenz zur Unterdrückung der Bildstandsschwankungen liegt zwischen 6 und 9Hz.

Soweit das Verhalten im synchronisierten Zustand.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet aber auch as für den nicht synchronisierten Zustand Vorteile. Wird das entdämpfte, selektive Netzwerk so weit entdämpft, daß es im nicht synchronisierten Zustand, bei dem die stark gegenkoppelnde Wirkung des Regelkreises entfällt, auch im geschlossenen Regelkreis zur Selbsterregung kommt, so wird mit der Resonanzfrequenz des Netzwerks der Zeilenoszillator frequenzmoduliert. Er durchläuft dabei auch die Synchronisierfrequenz. Dadurch tritt spätestens nach einer vollen Periode der Resonanzfrequenz des Netzwerks Synchronisation ein. Die Fangzeit ist dadurch wesentlich kürzer, als sie bei Anwendung einer Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung oder einer anderen Fangautomatik ohne die erfindungsgemäße Anordnung ist.

Fig. 4 zeigt als Ausführungsbeispiel ein Siebglied gemäß Fig. 2, bei dem das entdämpfte, selektive Netzwerk durch einen jRC-Sinusgenerator gebildet wird. Darin ist 5 die Verstärkerröhre des ÄC-Sinusgenerators, 6 ist der Anodenwiderstand, 7, 8, 9, 10, 11 und C₃ sind die phasendrehenden Elemente des ÄC-Sinusgenerators, 12 ist der Koppelkondensator zum Steuergitter der Verstärkerröhre, 13 ist der Gitterableitwiderstand und 14 ist ein Kathodenwiderstand. Mit diesem Kathodenwiderstand kann die Entdämpfung des ÄC-Sinusgenerators eingestellt werden. Die Elemente A₁, C₁, R₂, C₂ sind die üblichen Siebglieder des Regelkreises. C₃ des ÄC-Sinusgenerators entspricht C₃ in Fig. 2. C₃ und C₂ müssen so groß sein, daß die Kapazität ihrer Reihenschaltung den ursprünglichen Wert von C₂ ohne das erfindungsgemäße Netzwerk aufweist, wenn etwa die gleiche Rausch- und Störbefreiung wie vorher erreicht werden soll.

Fig. 5 zeigt ein weiteres, besonders vorteilhaftes Beispiel, bei dem der ÄC-Sinusgenerator gemäß Fig. 4 dadurch überflüssig wird, daß die nachsrimmbare Zeilenoszillatorschaltung selbst zusätzlich als RC-Sinusgenerator arbeitet. Darin ist 1 die Phasenvergleichsschaltung oder Phasen- und Frequenzvergleichsschaltung gemäß 1 in Fig. 1. Die Glieder R₁, C₁, R₂, C₂ sind die üblichen Siebglieder des Regelkreises. Die von ihnen gesiebte Regelspannung geht zum dritten Gitter der Hexode oder Heptode 15. Diese Röhre schwingt in an sich bekannter Weise zwischen Gitter 1 und den Gittern 2 und 4 als Sinuszeilenoszillator. Dabei ist 16 der Koppelkondensator zum ersten Steuergitter, 17 der Gitterableitwiderstand, 18 der mit dem Kondensator 19 überbrückte Schirmgitterwiderstand. 20 und 21 bilden den LC-Schwingkreis des Sinus-Zeilenoszillators, dem über den Widerstand 22 die Speisespannung zugeführt wird. Der Kondensator 23 und der Widerstand 24 dienen ebenfalls in bekannter Weise als phasendrehendes ÄC-Glied zur 90°-Phasendrehung des Anodenstromes, der somit als verstimmender Blindstrom für den LC-Schwingkreis arbeitet; der Koppelkondensator 25 führt die Sinusspannung des Zeilenoszillators zum Steuergitter der als Verzerrer arbeitenden Röhre 27. 26 ist der Gitterableitwiderstand dieser Röhre. 28 ist ihr Anodenwiderstand, und das ÄC-Glied 29, 30 schließlich dient zur Verformung der anodenseitigen Impulsspannung in eine Spannung mit Sägezahnspannungsanteil. Die Glieder 32, 33, 34, 35, 37 bilden mit dem Kondensator C₂ die phasendrehenden Elemente der erfindungsgemäßen Erweiterung der Zeilenoszillatorschaltung zu einem RC-Sinusgenerator. 36 ist dabei der Trennkondensator zur Abtrennung des Gleichspannungspotentials.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Unterdrückung der Bildstandsschwankungen bei der Wiedergabe von Fernsehbildern infolge der sendeseitig auftretenden Schwankungen der Zeilenfrequenz, bestehend aus einem Oszillator, der entweder direkt oder mit Hilfe einer Nachstimmeinrichtung durch eine Regelspannung oder einen Regelstrom nachgestimmt werden kann, einem Siebglied zur Siebung der Regelspannung oder des Regelstromes und einer Vergleichsschaltung, die im synchronisierten Zustand eine von der Phasendifferenz zwischen Oszillator- und Synchronisiersignal abhängige Regelspannung oder Regelstrom erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Regelspannung bzw. dieser Regelstrom durch ein entdämpftes, selektives Netzwerk mit einer Resonanzfrequenz zwischen 1 und 20 Hz in der Umgebung dieser Resonanzfrequenz zusätzlich stark verstärkt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des Netzwerkes zwischen 6 und 9 Hz liegt.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entdämpfung so groß gewählt wird, daß die Regelspannung bzw. der Regelstrom bei der Resonanzfrequenz unendlich verstärkt wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk mit den an sich bekannten Gliedern des Regelspannungssiebgliedes zusammengeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelresonanz des Netzwerkes entdämpft wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß durch das Netzwerk sich eine Serienresonanz bildet, deren Resonanzfrequenz niedriger ist als die Parallelresonanz, diese Serienresonanz aperiodisch gedämpft wird.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als entdämpftes, selektives Netzwerk ein J?C-Sinusgenerator dient.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nachstimmbare Zeilenoszillatorschaltung oder eine als Nach-

stimmstufe dienende Blindstufe selbst zusätzlich als ÄC-Sinusgenerator arbeitet.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 945 933; schweizerische Patentschrift Nr. 332 682; britische Patentschrift Nr. 768 678.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

θ 309 549/125 4.63