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Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Strahlstromes der Bildröhre
in einem Fernsehempfänger Bei der Bildröhre in einem Fernsehempfänger ist es für
eine genügende Lebensdauer der Bildröhre erforderlich, den Strahlstrom der Röhre
auf einen vom Röhrenhersteller festgelegten Maximalwert zu begrenzen.
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Bei Fernsehsignalen mit Negativmodulation, bei der die Trägeramplitude
Null der maximalen Helligkeit entspricht, wird die Bildröhre bei galvanischer Kopplung
zwischen Videoendröhre und Bildröhre bei Ausfall des hochfrequenten Trägers über
das ganze Bild hell gesteuert, so daß der mittlere Strahlstrom den zulässigen Höchstwert
überschreiten kann. Diese Gefahr besteht beispielsweise dann, wenn ein Sender empfangen
wird und der Betrachter die Abschaltung des Empfängers versäumt. Wird nämlich nach
Sendeschluß der Sender und damit der Träger abgeschaltet, bleibt die Bildröhre einen
längeren Zeitraum unbeaufsichtigt und wird mit großer Helligkeit ausgesteuert.
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Zur Begrenzung des Strahlstromes ist es bekannt, in der Kathodenleitung
der Bildröhre eine Diode vorzusehen, die den Kathodenwiderstand beim maximal zulässigen
Kathodenstrom, d. h. Strahlstrom der Bildröhre, erhört und durch die dadurch bewirkte
Gegenkopplung den Strahlstrom begrenzt (deutsche Auslegeschrift 1117 784).
Bei kontrastreichen Bildern wird aber zeitweise der maximal zulässige Strahlstrom
erreicht und überschritten. Wenn nun die Begrenzerschaltung so dimensioniert ist,
daß bei Überschreiten des maximal zulässigen Strahlstromes die Begrenzung einsetzt,
ergibt sich neben dem großen Aufwand der Schaltung der Nachteil, daß auch weiße
Spitzenlichter begrenzt werden, die den mittleren Strahlstrom nur vorübergehend
über das maximal zulässige Maß hinaus erhöhen. Die Schaltung wirkt dann kontras'mindernd.
Außerdem wird die Schwarzwertübertragung verfälscht. Nachteilig ist ferner, daß
am Ausgang des Videoverstärkers mehrere Schaltelemente angeordnet werden müssen,
die die Ausgangskapazität der Videostufe erhöhen und dadurch die Videobandbreite
einengen.
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Zur Sicherung der Bildröhre sind eine Reihe von Schaltungen bekannt,
die den Ausfall der Ablenkspannungen für den Elektronenstrahl auswerten und mit
einer von diesem Kriterium abgeleiteten Spannung den Elektronenstrahl dunkel steuern.
Es sind ebenfalls Verzögerungsschaltungen bekannt, die beim Einschalten des Empfängers
die Bildröhre so lange dunkel steuern, bis alle Potentiale und Ablenkspannungen
sich auf ihren richtigen Wert eingestellt haben. Es sind ebenfalls Schaltungen bekannt,
die beim Ausschalten des Empfängers den Elektronenstrahl schnell dunkel steuern,
damit dieser nach dem Ausfall der Ablenkung keinen Einbrennfleck verursachen kann.
Diese bekannten Schaltungen reagieren jedoch nicht auf einen Ausfall des hochfrequenten
Empfangsignals.
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Zur Begrenzung des Strahlstromes bei geringer Amplitude oder bei Ausfall
des Empfangsignals ist es bekannt (deutsche Patentschrift 1115 287),
die Regelspannung für die automatische getastete Schwundregelung zusätzlich an die
Steuerelektrode eines bei genügend großer Antenneneingangsspannung gesperrten Verstärkerelementes
anzulegen, so daß das Verstärkerelement bei geringer Antenneneingangsspannung, also
geringer negativer Regelspannung und absinkender Amplitude der Synchronimpulse an
der Videoendröhre, stromführend wird, und die Ausgangsspannung des Verstärkerelementes
dem Videoverstärker und/oder einer Bildröhrenelektrode zur Verringerung des Strahlstromes
zuzuführen. Diese Lösung hat den Nachteil, daß ein zusätzliches Verstärkerelement
für die Verstärkung der zur Begrenzung des Strahlstromes dienenden Regelspannung
erforderlich ist. Ein weiterer wesentlicher Nachteil liegt darin, daß die unvermeidlichen
Streuungen in den Daten der als Verstärkerelement dienenden Röhre, insbesondere
in denen des Stromeinsatzpunktes, den Einsatz der Regelung von Fall zu Fall stark
verschieben. Um zu vermeiden, daß die Regelung zu spät oder schon bei noch genügend
großen Empfangsignalen
einsetzt, wäre ein Abgleich jedes einzelnen
Empfängers notwendig. Ferner würden bei dieser bekannten Schaltung die Streuungen
in dem Verstärkungsfaktor aller Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzröhren, unabhängig
davon, ob sie geregelt sind oder nicht, den Einsatzpunkt der Strahlstrombegrenzung,
bezogen auf die Höhe des Empfangsignals, verschieben, da bei diesen Streuungen in
der Verstärkung gleichen Empfangsignalen unterschiedlich große Videosignale und
damit unterschiedliche Schwundregelspannungen entsprechen.
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Es ist auch eine Schaltung bekannt, die bei Trägerausfall aus dem
Fehlen der Synchronimpulse aus der Abtrennschaltung als Signal eine Spannungsänderung
ableitet, die am Gitter der Videoröhre wirksam wird und die Bildhelligkeit herabsetzt.
Diese Schaltung erfordert aber eine besondere Bemessung der Abtrennschaltung, insbesondere
eine gleitende Anodenspannung der Abtrennröhre, die bei vielen gebräuchlichen Schaltungen
nicht gegeben ist. Außerdem können Rauschspitzen, die die Synchronimpulse übersteigen,
auf die Regelung einwirken und die Helligkeit verändern. Ferner hat diese Schaltung
wegen der Streuung der Röhrendaten und des unscharfen Stromeinsatzpunktes der Röhren
keinen scharfen Einsatzpunkt der Regelung, so daß die Bildröhre bei Trägerausfall
nicht genügend oder bereits bei noch empfangswürdigem Träger verfrüht dunkel gesteuert
werden kann.
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Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Schaltungen und
zeigt eine besonders einfache und scharf einsetzende Regelschaltung, die den Strahlstrom
bei zu kleinem Empfangssignal auf einen genügend kleinen Wert begrenzt.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des
Strahlstromes einer Bildröhre bei sehr geringer Amplitude oder bei Ausfall eines
mit dem Fernsehsignal negativmodulierten Empfangsignals in einem Fernsehempfänger
mit automatischer getasteter Schwundregelung, wobei die Regelspannung für die automatische
Schwundregelung außer einer geregelten Verstärkerröhre auch über eine bei genügend
großem Empfangssignal gesperrte und bei kleinem oder gar keinem Empfangsignal geöffnete
Schwellwertschaltung dem Videoverstärker zur Verringerung des Strahlstromes zugeführt
wird und die Anode der Videoröhre galvanisch mit der Kathode der Bildröhre gekoppelt
ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Regelspannung für die Begrenzung des Strahlstromes
an der Schirmgitterelektrode einer geregelten Verstärkerröhre in der Phase gedreht
und verstärkt entnommen und dem Steuergitter der Videoendröhre über eine Diodenschaltung
zugeführt wird, die so bemessen und deren Diode so vorgespannt ist, daß die Diode
bei genügend großem Empfangsignal, und damit bei hoher Schirmgitterspannung der
geregelten Verrstärkerröhre den Regelkreis vom Schirmgitter der geregelten Verstärkerröhre
zum Steuergitter der Videoendröhre unterbricht und erst bei kleinem Empfangsignal,
und damit beim Absinken der Schirmgitterspannung der geregelten Verstärkerröhre
unter einen bestimmten Wert, die Schirmgitterspannung auf das Gitter der Videoendröhre
überträgt.
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Durch eine geeignet vorgespannte Diode im Regelkreis wird erreicht,
daß für Empfangsignale, die ein gutes Bild ergeben, die automatische Dunkelsteuerung
völlig außer Betrieb ist und keine Rückwirkung auf die getastete automatische Verstärkungsregelung
ausüben kann. Vorzugsweise wird in den Regelkreis noch ein Zeitkonstantenglied eingeschaltet,
damit die Bildröhre nach Ausfall des Trägers erst mit einer gewissen Verzögerung
dunkel gesteuert wird. Die erfindungsgemäße Schaltung kann leicht in bereits vorhandene
Schaltungen eingefügt werden, ohne daß eine Änderung dieser Schaltung notwendig
ist. Der Aufwand an Schaltelementen ist besonders gering. Da die Kathode der Diode
erfindungsgemäß vorzugsweise geerdet ist, kann eine zusätzliche Diodenstrecke von
bereits im Empfänger enthaltenen Röhren benutzt werden. Die Erfindung bietet einen
sicheren Schutz für die Bildröhre bei Ausfall des Trägers, insbesondere dann, wenn
das Abschalten des Empfängers vergessen wird und der Empfänger unbeaufsichtigt längere
Zeit ohne Empfangsignal läuft. Die Streuungen des Einsatzpunktes der Dioden sind
nur gering, so daß eine besondere Eichung nicht notwendig ist. Außerdem wirkt diese
Diode im Gegensatz zu der Schaltung gemäß der deutschen Patentschrift 1115 287,
bei der die Röhre zusätzlich als Verstärkerelement dient, als Schalter. Sie ist
also entweder leitend oder nichtleitend.
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Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel an Hand
der Zeichnungen näher erläutert.
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In F i g.1 wird das zwischenfrequente Signal über eine Leitung 1 dem
Steuergitter 2 einer Zwischenfrequenzverstärkerröhre 3 zugeführt, deren Anode über
einen Arbeitswiderstand 4 und deren Schirmgitter 27 über einen relativ hohen Widerstand
5 an die positive Betriebsspannung angeschaltet sind. Das verstärkte zwischenfrequente
Signal gelangt von der Anode der Röhre 3 über einen weiteren Zwischenfrequenzverstärker
6 zum Videogleichrichter 7, dessen Ausgang an das Steuergitter 8 der Videoendröhre
9 angeschlossen ist. An die Anode der Videoendröhre 9, die über einen Widerstand
10 an die positive Betriebsspannung geführt ist, ist die Kathode 11 der Bildröhre
12 angeschlossen. Das Videosignal an der Anode der Röhre 9 wird gleichzeitig der
von den Zeilenrücklaufimpulsen 14 getasteten Regelschaltung 15 zugeführt, von der
über eine Leitung 16 und über einen Widerstand 17 eine Regelspannung dem Steuergitter
2 der geregelten Zwischenfrequenzverstärkerröhre 3 zur automatischen Verstärkungsregelung
zugeführt wird.
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Die bis hierhin bekannte Schaltung wird gemäß der Erfindung durch
die im folgenden beschriebene Schaltung ergänzt. Das Schirmgitter 27 der Röhre 3
ist über einen Widerstand 18 an die Anode einer Diode 19 geführt, deren Kathode
an Masse liegt. Die Anode der Diode 19 ist außerdem über einen Widerstand 20 an
eine negative Betriebsspannung und über einen Widerstand 21 und den Belastungswiderstand
28 des Videogleichrichters 7 an das Steuergitter 8 der Videoendröhre 9 angeschlossen.
Mit einer Widerstandschaltung, bestehend aus den Widerständen 22, 23, 24, wird in
bekannter Weise der gewünschte Arbeitspunkt der Röhre 9 eingestellt. Der als veränderbarer
Widerstand ausgebildete Widerstand 24
dient zur Handeinstellung des Kontrastes.
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Im folgenden soll die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung
erläutert werden. Dabei wird die Schaltung zunächst ohne die Diode 19 betrachtet.
Wenn der Empfänger bei einer mittleren Feldstärke des Empfangsignals betrieben wird,
führt
die Röhre 3 wegen der von der Stufe 15 gelieferten relativ
stark negativen Regelspannung einen kleinen Strom; das Schirmgitter 27 ist relativ
positiv, etwa gleich der Betriebsspannung. Die Widerstände 18, 20 sind so bemessen,
daß für diesen Fall am Punkt 25 eine Spannung von 0 V liegt. Die Spannung am Schirmgitter
27 der Röhre 3 wirkt also nicht auf das Steuergitter 8 der Videoendröhre 9 ein,
so daß die Videoendröhre normal arbeitet. Bei Ausfall des hochfrequenten Trägers
erhält die Röhre 3 am Gitter 2 keine zwischenfrequente Spannung; die von der Regelschaltung
15 gelieferte Regelspannung wird gleich Null. Die Röhre 3 zieht einen hohen Strom,
so daß die Spannung am Schirmgitter 27 sinkt, d. h. negativer wird. Dadurch wird
die Spannung an dem Punkt 25 negativ. Diese negative Spannung wird über die Widerstände
21, 28 dem Gitter 8 zugeführt, so daß die Röhre 9 weniger Strom führt. Dadurch steigt
die Spannung an der Anode der Röhre 9 und damit an der Kathode 11 der Bildröhre
12, so daß der Strahlstrom auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.
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Der Kondensator 26 dient zusammen mit dem Widerstand 21 als Zeitkonstantenglied,
um eine Verzögerung der Dunkeltastung der Bildröhre zu erreichen. Wenn der Bedienende
von einem Kanal, in dem ein Sender mit ausreichendem Signal empfangen wurde. auf
einen anderen Kanal umschaltet, in dem kein Sender empfangen und somit kein Bild
geschrieben wird, wird der Bildschirm zunächst ganz hell. Der Bedienende kann erkennen,
daß in diesem Kanal kein Sender liegt. Läßt er dennoch den Kanal eingeschaltet,
wird nach einigen Sekunden der Bildschirm dunkel.
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Die soweit beschriebene Schaltung hat noch den Nachteil, daß durch
die Einspeisung einer Gegenkopplungsspannung in den Regelkreis über die getastete
Regelschaltung 15 die Regelsteilheit der Regelschaltung für die automatische Verstärkungsregelung
vermindert wird. Wenn nämlich das hochfrequente Signal sinkt, wird die Regelspannung
am Gitter 2 positiver, so daß die Verstärkung der Röhre 3 erhöht wird. Gleichzeitig
wird die Spannung am Schirmgitter 27, am Punkt 25 und am Steuergitter 8 negativer,
so daß die Verstärkung der Röhre 9 verringert wird, während jedoch die Verstärkung
der gesamten Schaltung gerade erhöht werden sollte. Dieser Nachteil wird nun durch
die vom Punkt 25 gegen Masse geschaltete Diode 19 vermieden. Bei Empfangsignalen,
die eine gute Bildwiedergabe ergeben, ist die Spannung am Punkt 25 - ohne Diode
gesehen - Null oder positiv. Die eingeschaltete Diode wird also immer in Durchlaßrichtung
betrieben, so daß die Spannung am Punkt 25 - mit Diode gesehen - immer gleich Null
ist und keinen Einfluß auf die Röhre 9 ausüben kann. Erst bei ganz kleinen Empfangssignalen,
die ohnehin für eine brauchbare Bildwiedergabe ungeeignet sind, oder bei fehlendem
Empfangsignal wird die Spannung am Schirmgitter 27 der Röhre 3 und am Punkt 25 ne&ativ,
so daß die Diode 19 sperrt und daher unwirksam ist und die Schaltung zur Strahlstrombegrenzung
in der oben beschriebenen Weise so arbeiten kann, als wäre die Diode nicht vorhanden.
Durch die Diode 19 wird also ein Einfluß der Strahlstrombegrenzung auf den zwischenfrequenten
Regelkreis für die automatische Verstärkungsregelung während des Empfanges für genügende
Bildwiedergabe ausreichender Signale vermieden. Nur bei kleiner, für die Gewinnung
eines genügenden Bildes nicht mehr ausreichender Eingangsfeldstärke wird die automatische
Verstärkungsregelung geringfügig negativ be-im
In F i g. 2 ist ein praktisch
erprobtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführung wird
die Bildröhre bei Einsetzen der Dunkelregelung und bei auf größte Helligkeit gedrehtem
Helligkeitsregler gerade noch weiß ausgeschrieben. Doch ist der dafür notwendige
Strahlstrom für die Röhre nicht mehr schädlich. Die Verzögerungszeit zwischen Ausfall
des Trägers und Dunkelsteuerung beträgt bei dieser Schaltung etwa drei Sekunden.