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Verfahren und Anordnung zur getasteten Schwarzsteuerung von Fernsehsignalen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur getasteten Schwarzsteuerung
von Fernsehsignalen, die eine zusätzliche Information, z. B. das Farbsynchronsignal
während der Tastzeit enthalten.
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Bekanntlich enthält ein Fernsehsignal einen Gleichstromanteil, der
durch die nachfolgenden RC-Verstärker verlorengeht. Diese Information kann auf verschiedene
Arten wiedergewonnen werden. Die einfachste Anordnung zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente
stellt die Niveaudiodenschaltung dar, die das Signal auf den Wert des Synchronsignalbodens
festhält. Da aber normgemäß die hintere Schwarzschulter als Bezugswert gilt, bevorzugt
man eine Pegelfesthaltung auf diesen Wert. Schaltungen, die dieser Forderung entsprechen,
sind in der Literatur als Klemm(Clamping-)schaltung oder getastete Schwarzsteuerung
bekannt.
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Bei Röhrenschaltungen ist es bekannt, mit Hilfe einer Diodenbrücke,
der entsprechende positive und negative Impulse zugeführt werden, einen Koppelkondensator
während der Tastzeit auf ein gewünschtes Potential zu entladen. In Transistorschaltungen
verwendet man meistens statt der Diodenbrücken Transistoren als Schalter. Die F
i g. 1 ohne umrandeten Teil zeigt eine solche Anordnung. Ein Transistor 8 entlädt,
durch entsprechende Tastimpulse angesteuert, einen Kondensator 11 auf ein gewünschtes
Potential A. Im Gegensatz zur symmetrischen Anordnung bei der Diodenbrücke ist es
notwendig, die Signalausteuerung Ui möglichst niederohmig zu halten (Transistor
1 als Emitterfolger), um eine Beeinflussung des Signals durch Tastimpulse zu vermeiden.
Bei Farbfernsehsystemen, die der amerikanischen NTSC-Norm ähnlich sind, muß eine
zusätzliche Information in Form eines Schwingungszuges von etwa 2,3,usec Dauer,
dessen Frequenz etwa 4,43 MHz beträgt, auf der hinteren Schwarzschulter mitübertragen
werden. Damit fällt die Übertragung dieses Farbsynchronsignals mit der üblichen
Tastzeit weitgehend zusammen. Die gebräuchlichen getasteten Schwarzsteuerungen können
deswegen nicht mehr ohne weiteres angewendet werden, weil sonst unzulässige Verzerrungen
des Farbsynchronsignals durch den niederohmigen Tastkreis auftreten.
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Es sind mehrere Vorschläge bekanntgeworden, die diesen Fehler vermeiden.
Eine Möglichkeit besteht darin, den Tastkreis für die Farbhilfsträgerfrequenz hochohmig
zu halten. In einem Vorschlag wird durch einen Parallelschwingkreis, abgestimmt
auf die Farbhilfsträgerfrequenz, eine Dämpfung des Farbhilfsträgers verhindert.
Dies ist jedoch ohne Beeinflussung des Frequenz- und Phasenganges der Schaltung
praktisch nicht möglich, da die Spule des Schwingkreises mit der Kapazität der Diodenbrücke
einen störenden Serienschwingkreis bildet. Die Hochohmigkeit kann auch durch einen
Längswiderstand zwischen Diodenbrücke und Koppelkapazität erreicht werden, dadurch
wird die Umladezeitkonstante während der Tastzeit vergrößert.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Signalweg in einen hochfrequenten
und einen niederfrequenten Zweig aufzutrennen, die getastete Schwarzsteuerung in
dem niederfrequenten Zweig vorzunehmen und in einer nachfolgenden Addierstufe wieder
das gesamte Signal zu bilden. Ungenaue Frequenzeinstellungen oder Pegeländerungen
der Kanäle können aber zu Verfälschungen des Signals führen.
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Ein weiterer Vorschlag sieht vor, die Tastung zeitlich nach dem Farbsynchronsignal
vorzunehmen. Um Taststörungen während der Vertikalaustastung des Signals zu verhindern,
benötigt die Schaltung während dieser Austastdauer zeitlich versetzte Tastimpulse.
Auch wird die Tastzeit normbedingt auf etwa den halben Wert verringert.
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Zur Vermeidung dieser Nachteile wird bei einem Verfahren zur getasteten
Schwarzsteuerung von Fernsehsignalen, bei dem während der Tastzeit eine zusätzliche
Information höherer Frequenz, beispielsweise das Farbsynchronsignal, unbeeinflußt
übertragen wird, erfindungsgemäß an den Fußpunkt eines an sich bekannten Tastkreises
eine Spannung niederohmig angelegt, die während der Tastzeit dem Eingangssignal
bezüglich Amplitude und Phase entspricht, wobei aber die gleich- und niederfrequenten
Anteile des Eingangssignals durch einen Filter unterdrückt werden. Zur Unterdrückung
der gleich- und niederfrequenten Anteile des Eingangssignals wird ein gedämpfter
Schwingkreis, bestehend aus der Serienschaltung eines ohmschen Widerstandes mit
der
Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapazität verwendet.
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Das neue Verfahren und die Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens
haben den Vorteil, d:ß weder der Signalkreis beeinflußt noch die getaste2e Schwarzsteuerung
als solche verscnlechte_ t wird. Auch eine Bedämpfung des Farbsynchronsignals wird
vermieden.
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Die an den Fußpunkt des Tastkreises angelegte Spannung soll einer
Quelle entnommen werden, die einen gegen die Tastschaltung niedrigen Innenwiderstand
besitzt, da sich sonst die Umladezeitkonstante, gebildet aus der Koppelkapazität
und dem Widerstand des Tastkreises, während der Tastzeit vergrößert. Da aber dem
eigentlichen Eingangssignal Ui noch zusätzliche Anteile überlagert sind, wie 50
Hz-Sinusspannung, Gleichspannungen, die nicht dem Gleichspannungsanteil des Signals
entsprechen, oder Potentialänderungen, die durch Überblendung von zwei Signalen
entstehen, ist es notwendig, durch das Filter diese gleich- oder niederfrequenten
Signalkomponenten zu unterdrücken, da sonst eine Tastung auf ein gewünschtes Potential,
beispielsweise A' in F i g. 1, nicht möglich ist.
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Die F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der neuen Schaltung, dem
die schon beschriebene, an sich bekannte getastete Schwarzsteuerung mit Transistoren
1, 2, 11, 8, 10 zugrunde liegt. An die Spannungsquelle Ui, die durch den
Emitterfolger 1, 2 einen niedrigen Quellwiderstand aufweist, wird über einen
Widerstand 3 ein Parallelschwingkreis 4, 5 angesteuert. Dieser Schwingkreis,
der beispielsweise auf die Farbhilfsträgerfrequenz abgestimmt ist, wird praktisch
nur durch diesen Widerstand 3 gedämpft, da der Eingangswiderstand der nachfolgenden
Stufe 6, 7 groß dagegen ist. Die Dämpfung des Kreises wird so bemessen, daß
eine durch Temperatur-oder Spannungsänderung auftretende Verstimmung des Kreises
keine meßbaren Phasenabweichungen des Farbsynchronsignals ergibt. Dadurch entsteht
an der Basis des Transistors 6 und damit am Fußpunkt A der Tastschaltung eine Spannung
U2, die der Eingangsspannung Ui während der Tastzeit praktisch entspricht. Der Widerstand
9 verhindert eine Dämpfung des Signals durch den meist niederohmigen Eingangskreis
des Tastimpulsgenerators.
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Aus F i g. 2 und der entsprechenden Gleichung ist ersichtlich, daß
für den Fall Ui=U2 das Farbsynehronsignal nicht beeinflußt wird. Bei Röhrenschaltungen
mit Diodenbrücke ist prinzipiell die gleiche Schaltung nach der Erfindung möglich.
Da aber in den meisten Fällen der Quellwiderstand der Eingangsspannung wesentlich
größer ist als bei Transistorschaltungen, empfiehlt sich eine etwas andere Anordnung.
Der Schwingkreis wird an den Ausgang eines Kathodenfolgers angeschlossen, der seinerseits
von der Eingangsspannung direkt angesteuert wird. Das LC-Verhältnis wird dabei so
gewählt, daß der niedrige Ausgangswiderstand des Kathodenfolgers den Schwingkreis
mit dem richtigen Wert bedämpft. Dabei entsteht am Schwingkreis die gewünschte niederohmige
Spannung, die an den Fußpunkt der Diodenbrücke angeschlossen wird. Die Tastimpulskreise
müssen, wie schon oben beschrieben, durch Widerstände entkoppelt werden.
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Steuert man den Schwingkreis über einen Abgriff der Spule an, so ist
es möglich, am Schwingkreis eine Spannung abzunehmen, die der Eingangsspannung des
Kathodenfolgers genau entspricht und dann den zwangläufig entstehenden Spannungsverlust
desselben kompensiert. Diese Kompensation ist prinzipiell auch bei den Transistorschaltungen
möglich, sie ist jedoch praktisch nicht notwendig.