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Regelverstärker für Fernsehsignale Die Erfindung betrifft einen Regelverstärker
für Fernsehsignale.
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Es ist bereits bekannt, die Verstärkung einer Elektronenröhre dadurch
zu verändern, daß die Gittervorspannung auf verschiedene Werte gebracht wird. Da
die Gitterspannungs-Anodenstrom-Kennlinie im allgemeinen gekrümmt ist und bei höheren
Werten der Gittervorspannung eine geringere Steilheit aufweist als bei niedrigen
Werten, ist die Verstärkung von der Höhe der Gittervorspannung abhängig und nimmt
mit zunehmender negativer Vorspannung ab. Bei dieser Art derVerstärkungsregelung
ist es jedoch unvermeidlich, daß sich der Arbeitspunkt auf der Kennlinie der Röhre
in Gebiete starker Krümmung der Kennlinie verlagert. Es treten dann nichtlineare
Verzerrungen des von der Röhre verstärkten Signals auf. Um diese Verzerrungen klein
zu halten, ist man gezwungen, die Signalamplitude klein zu wählen, so daß vom Signal
nur ein kleiner Teil der Kennlinie in der Umgebung des Arbeitspunktes ausgesteuert
wird.
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Besonders schwerwiegend wirken sich die nichtlinearen Verzerrungen
bei einem Fernsehsignal aus, da sie eine Veränderung der Abstufung der Helligkeitswerte,
das ist eine Gradationsverfälschung im wiedergegebenen Bild, zur Folge haben. Man
war daher bisher gezwungen, einer geregelten Röhre das Fernsehsignal mit so kleiner
Amplitude zuzuführen, daß die auftretenden Verzerrungen in zulässigen Grenzen bleiben.
Zum Beispiel konnte eine Röhre vom Typ EF 43 unter den üblichen Betriebsbedingungen
nur mit einem Fernsehsignal von 0,2 V55 am Gitter ausgesteuert werden, damit bei
der Regelung durch Verändern der Gittervorspannung keine zu große Verzerrung durch
die Kennlinienkrümmung auftritt. Dies erforderte bei geregelten - Verstärkern für
Fernsehsignale einen erhöhten Aufwand, da die Eingangsspannung des Regelverstärkers,
wenn sie beispielsweise den genormten Wert von 1 Vss aufweist, vor dem Regelverstärker
abgeschwächt und nach diesem wieder auf den gewünschten Ausgangswert verstärkt werden
muß. Ferner läßt sich auch nur ein kleiner Regelbereich von z. B. 3 : 1 erreichen.
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Es ist bereits ein Regelverstärker für Fernsehsignale mit zwei in
Kathodenkopplung verbundenen Verstärkerröhren bekannt, wobei die Regelspannung den
Gittern der beiden Verstärkerröhren zugeführt wird, so daß sich der Anodenstrom
und damit die Verstärkungsziffer beider Verstärkerröhren mit der Regelspannung ändert.
Ein derartiger Regelverstärker weist auch bei geringen Anodenströmen und entsprechend
geringer Verstärkung eine bessere Linearität als ein Einröhrenverstärker auf und
läßt daher einen höheren Regelbereich bis etwa 10: 1 zu. In der Praxis hat sich
ergeben, daß mit einem solchen mit der Verbundröhre E 88 CC aufgebauten Regelverstärker
eine Eingangsspannung von etwa 0,5 V53 ohne unzulässige Verzerrungen in einem Regelbereich
von etwa 3 : 1 verarbeitet werden kann. Bei dieser bekannten Schaltung wird das
Fernsehsignal dem Steuergitter der ersten der beiden in Kathodenkopplung verbundenen
Röhren über einen Kondensator und die Regelspannung den Gittern beider Röhren über
Widerstände zugeführt.
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Es sind auch schon Schaltungen zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente
von Fernsehsignalen bekannt. Bei diesen wird das Fernsehsignal der Steuerelektrode
einer Röhre über einen Kondensator zugeführt und die Steuerelektrode nur während
der Zeiten, in denen das Fernsehsignal einen konstanten Bezugswert, z. B. den Schwarzwert,
aufweist, an eine konstante Spannung gelegt. Die Zuführung dieser Spannung zur Steuerelektrode
der Röhre kann mittels Klemmschaltungen erfolgen, die nur in den Zeiten des Auftretens
des konstanten Bezugswertes durch Klemmimpulse geöffnet werden und in der übrigen
Zeit gesperrt sind.
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Bei einem Fernsehverstärker, dem zur Wiedereinführung eines etwa dem
Weißwert des Fernsehsignals entsprechenden Bezugswertes die Steuerelektrode einer
Röhre über eine Klemmschaltung angeschlossen ist, ist es auch schon bekannt,- das
Bezugspotential für die Klemmschaltung in Abhängigkeit von der Verstärkung einer
vorhergehenden Röhre derart zu ändern, daß bei Änderung der Signalamplitude nicht
der dem Bildweiß, sondern der dem Bildschwarz entsprechende Wert am Gitter der geklemmten
Röhre konstant gehalten wird.
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Wird, wie bei den bisher bekannten Regelverstärkern, der Arbeitspunkt
auf dem Signalmittelwert festgehalten, so verschiebt sich die durch den Amplitudenbereich
zwischen den Extremwerten des Signals
für Schwarz und Weiß gegebene
Lage des Femsehsignals auf der Verstärkerkennlinie je nach der Lage des Mittelwertes
gegenüber den Extremwerten. Damit ist einerseits der Nachteil verbunden, daß sich
die Verstärkung bei gleicher Regelspannung mit der Lage des Signalmittelwertes entsprechend
der verschiedenen mittleren Steilheit der Kennlinie ändert, auf der anderen Seite
wird dadurch insgesamt ein größerer Teil der Kennlinie des Regelverstärkers in Anspruch
genommen, als es für die Verarbeitung des Bildsignals erforderlich ist. Bei einem
praktisch ausgeführten, mit der Röhre E 88 CC aufgebauten geregelten Fernsehverstärker,
bei dem die Röhrensysteme mit Kathodenkopplung verbunden sind und die Regelspannung
den Gittern beider Röhrensysteme über Widerstände zugeführt wird, kann daher die
dem Verstärker zugeführte Signalspannung nicht über etwa 0,5 Vee erhöht werden,
ohne daß die Gefahr unzulässiger nichtlinearer Verzerrungen besteht.
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Die vorliegende Erfindung löst die Aufgabe, den Aussteuerbereich und/oder
den Regelbereich eines geregelten Verstärkers für Fernsehsignale so weit zu erhöhen,
daß bei Verwendung gebräuchlicher Röhren unter den üblichen Betriebsbedingungen
ein Fernsehsignal mit dem genormten Wert von 1 V,$ vom Regelverstärker verarbeitet
werden kann.
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Bei einem Regelverstärker für Fernsehsignale mit zwei aufeinanderfolgenden
Verstärkerstufen, in denen das Signal reit entgegengesetzter Polarität und annähernd
gleicherAmplitude auftritt, wird erfindungsgemäß die Regelspannung den durch Kondensatoren
für Gleichstrom abgeriegelten Steuerelektroden beider Verstärkerstufen über elektronische
Schalter zugeführt, welche nur während der Zeiten geschlossen sind, in denen das
Fernsehsignal den Bezugswert aufweist.
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Dadurch wird bei gegebener Regelspannung die Aussteuerung der Regelkennlinie
stets über den gleichen, durch die Extremwerte des Signals bestimmten Bereich unabhängig
von der Lage des Mittelwertes erfolgen. Man erreicht dadurch gegenüber den bekannten
Schaltungen den Vorteil, daß für die gleiche Signalamplitude nur etwa der halbe
Aussteuerbereich benötigt wird oder bei gleicher nichtlinearer Verzerrung die Größe
der Eingangsspannung nahezu verdoppelt werden kann. Zum Beispiel kann einem mit
der Röhre E 88 CC gemäß der Erfindung aufgebauten geregelten Fernsehverstärker eine
Signalspannung bis zu 1 V" zugeführt werden, so daß es nicht mehr erforderlich ist,
die Signalspannung mit diesem genormten Wert vor der geregelten Stufe abzuschwächen
und nach diesem wieder auf den vorigen Werk zu verstärken.
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Die Verstärkungsregelung kann entweder von Hand aus durch Verändern
der Gittervorspannung der geregelten Systeme mittels eines Potentiometers oder automatisch
in Abhängigkeit von der Signalamplitude erfolgen. Die Vorteile der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung treten in beiden Fällen auf. Die Schaltungsanordnung soll nun
an Hand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Figur näher erläutert werden.
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Die Figur zeigt einen Regelverstärker für Fernsehsignale mit zwei
Triodensystemen, die zu einer Doppeltriode (z. B. E 88 CC) zusammengefaßt sind.
Dem Gitter 1 des ersten Systems wird über den Koppelkondensator 5 (z. B. 0,25 [F)
das Fernsehsignal zugeführt. Die beiden Systeme sind über den gemeinsamen Kathodenwiderstand
3 gekoppelt. Das Gitter 2 des zweiten Systems ist in bezug auf das Signal durch
den Kondensator 6 auf Nullpotential gelegt.
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Am Anodenwiderstand 4 des zweiten Systems wird das geregelte Signal
abgenommen. Die Regelspannung wird den Gittern 1 bzw. 2 der beiden Röhrensysteme
über je eine Klemmschaltung 11 bzw. 12
zugeführt. Die Klemmschaltung
verbindet in bekannter Weise nur während der durch die Klemmimpulse gegebenen Zeiten
die Gitter der geregelten Röhre mit der Regelspannung. Dem Fußpunkt der beiden Klemmschaltungen
11 und 12 wird die Regelspannung von der Leitung 13 zugeführt.
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Um die Kennlinien beider Verstärkerstufen aufeinander abzugleichen,
kann in den Anodenkreis der ersten Verstärkerstufe ein vorzugsweise einstellbarer
Widerstand 10 eingeschaltet werden.