DE1259934B - Fernsehempfaenger-Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Regelung von Kontrast und Grundhelligkeit - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al-33/51

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 20867 VIII a/21 al

14. Juni 1958

1. Februar 1968

Bei der Kontrastregelung eines Fernsehempfängers, insbesondere durch Ändern der Schirmgitterspannung der Videoverstärkerröhre, tritt bekanntlich vielfach eine Verlagerung des Arbeitspunktes der mit der Videoverstärkerröhre galvanisch gekoppelten Bildröhre ein in dem Sinn, daß eine wesentliche Aufhellung des Schwarzwertes (der Grundhelligkeit) erfolgt, wenn der Kontrast vergrößert wird. Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1729 666 ist es bekannt, diesen Nachteil dadurch zu vermindern, daß die Videospannung der Kathode der Bildröhre über einen Spannungsteiler zugeführt wird, der zwischen der Anode der Videoröhre und dem in der Vorspannung geregelten Schirmgitter eingeschaltet ist. Dadurch steht der Kathode der Bildröhre einerseits unter dem Einfluß der sich stark ändernden Anodenspannung, aber andererseits auch unter dem Einfluß der sich gegenläufig ändernden Schirmgitterspannung. Durch eine geeignete Bemessung des Spannungsteilers kann erreicht werden, daß die Spannung an der Bildröhre für den Schwarzpegel vom eingestellten Kontrast unabhängig wird.

Der dabei im Videokreis liegende Spannungsteiler bringt aber eine störende Erhöhung der Impedanz dieses Kreises und daher eine Vergrößerung des Einflusses der Streukapazitäten mit sich; infolgedessen erhält man eine schlechtere Wiedergabe der hohen Videofrequenzen, die für feine Detailzeichnungen wesentlich sind.

Es ist auch bereits eine Schaltungsanordnung zur Kontrastregelung bekannt, bei der das Schirmgitter der Videoverstärkerröhre mit der Kathode einer Hilfstriode verbunden ist, deren Anode über einen Widerstand am positiven Pol der Speisequelle liegt. Dem Steuergitter der Hilfsröhre wird eine einstellbare Gleichspannung zugeführt. Diese überträgt sich dabei auf das Schirmgitter der Videoverstärkerröhre. An der Anode der Hilfsröhre wird eine Gleichspannung abgenommen, die sich in entgegengesetztem Sinn, wie die Schirmgitterspannung der Videoröhre, ändert; mit ihr wird die Vorspannung des Steuergitters der Bildröhre geändert. Dadurch wird erreicht, daß die durch die Schirmgitter-Spannungsänderung bedingte Anoden-Spannungsänderungder Videoverstärkerröhre, die gleichzeitig an der Kathode der Bildröhre auftritt, beim Schwarzwert durch eine gleiche Änderung der Spannung am Wehnelt-Zylinder der Bildröhre ausgeglichen und damit der Schwarzwert konstant gehalten wird. Eine solche Anordnung bringt jedoch einen erheblichen Aufwand mit sich und hat insbesondere den Nachteil, daß die Kathode der Hilfsröhre auf hohem Gleichspannungspotential liegt.

Fernsehempfänger-Schaltungsanordnung

zur gleichzeitigen Regelung

von Kontrast und Grundhelligkeit

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G. m. b. H.,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Gerhard Förster,
2000 Hamburg-Stellingen

Man kann diesen Nachteil dadurch vermindern, daß die Bildröhre direkt an die Anode der Videoröhre angeschlossen und weiter über einen Widerstand mit dem Schirmgitter verbunden wird. Auch so kann die Anodenspannung für den Grundhelligkeitswert unabhängig von der Schirmgitterspannung, mit der der Kontrast geregelt wird, konstant gehalten werden. Eine Erhöhung der Impedanzen tritt hierbei nicht auf. Der Widerstand zwischen Anode und Schirmgitter wirkt jedoch als zusätzliche Belastung für den Anodenkreis und übt daher ebenfalls einen störenden Einflug aus. Diese Lösung führt daher vorzugsweise dann in befriedigendem Maß zum Ziel, wenn durch andere Mittel eine weitgehende Stabilisierung des Schwarzpegels bereits erzielt wird, so daß durch den erwähnten Widerstand nur eine geringe Korrektur vorgenommen zu werden braucht, sein Wert also groß genug bemessen werden kann.

Es ist auch bekannt, zur gleichzeitigen Einstellung von Kontrast und Grundhelligkeit in getrennten Stromkreisen liegende mechanisch gekuppelte Potentiometer zu verwenden. Dies bedeutet jedoch einen merklichen Aufwand und stellt beträchtliche Anforderungen an den mechanischen und elektrischen Gleichlauf, der in einer Serie von Geräten nicht einfach korrigiert werden kann.

Bei einer Fernsehempfänger-Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Regelung von Kontrast und Grundhelligkeit, bei der durch eine ansteigende erste Hilfsgleichspannung eine Erhöhung des Kontrastes mittels Amplitudenregelung der einer ersten Steuerelektrode, vorzugsweise der Kathode, der Bildröhre zugeführten Videospannung erzielt wird und bei der durch eine zweite sich in entgegengesetztem Sinn ändernde Hilfsgleichspannung eine Änderung der Grundhellig-

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keit bewirkt wird, lassen sich die erwähnten Nachteile Klemme v, derart, daß die Gitter-Kathoden-Spannung vermeiden, und ohne, jede Beeinflussung des Video- für den Grundhelligkeitswert wenigstens annähernd kreises der Bildröhre erhält man eine gewünschte konstant bleibt. Durch Einschaltung von Widerständen Korrektur, insbesondere eine Konstanthaltung des zwischen dem Schleifer eines Potentiometers und Schwarzwertes der Bildröhre, ohne daß eine zusätzliche 5 einem Pol der Speisequelle kann eine gewisse VerStabilisierung erforderlich ist, wenn gemäß der änderung der Kennlinien der Spannungen erreicht Erfindung eine Widerstands-Spannungsteileranord- werden, derart, daß eine etwa gewünschte Kennliniennung verwendet wird, die beim Verstellen eines einzigen krümmung eintritt. Es kann daher auch in gewissem Widerstandes beide Hilfsgleichspannungen liefert, Umfang ein nichtlinearer Zusammenhang zwischen wobei die zweite, Hilfsgleichspannung in an sich io den geregelten Spannungen erzielt werden, z. B. um bekannter Weise einer anderen Steuerelektrode, vor- die Nichtlinearität zwischen Schirmgitter- und Anzugsweise dem Steuergitter (Wehnelt-Zylinder), der odenspannung auszugleichen.
Bildröhre zugeführt wird. F i g. 2 zeigt einen Regler, der die Schirmgitter-

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der spannung u und die Bildröhren-Steuerspannung ν Zeichnung (F i g. 1) beispielsweise näher erläutert, 15 liefert, wobei nur ein einziger Widerstand verändert

die die Endstufe eines Fernsehempfängers mit der zu werden braucht. Dabei liegt zwischen dem positiven

Bildröhre zeigt. ' ' Pol der Speisequelle und Erde die Reihenschaltung

Von einem Zwischenfrequenz-Transformator 1 wer- eines Vorwiderstandes W, eines Regelwiderstandes r den die mit dem Videosignal modulierten Schwin- und eines Basiswiderstandes R. Die Schirmgittergungen einem Gleichrichter 2 zugeführt, in dessen 20 spannung u wird dem Verbindungspunkt des Regel-Ausgangskreis ein Belastungswiderstand 3 angeschlos- Widerstandes r und des Vorwiderstandes W entnomsen ist. Die an diesem auftretende demodulierte men. Eine gegensinnig sich ändernde Spannung ν Videospannung steuert die Gitter-Kathoden-Strecke erhält man am Verbindungspunkt des Regelwidereiner Videoverstärkerröhre 4; deren Kathode liegt Standes /· mit dem Basiswiderstand R. Zwischen den über einen, gegebenenfalls überbrückten Widerstand 5 25 Spannungen u und ν besteht eine lineare Beziehung, an Erde. Ihre Anode ist über einen Arbeitswiderstand 6 die durch das Verhältnis der Widerstände W und R mit dem positiven Pol der Speisequelle verbunden. bedingt ist. Wenn der Widerstand ;· zwischen den Gleichzeitig ist an die Anode die Kathode einer Bild- Grenzwerten r_x und r₂ geändert wird, ändern sich die röhre 7 angeschlossen. Spannungen u und ν zwischen den Grenzwerten U₁

Das Schirmgitter der Videoröhre 4 ist nach der 30 und V₁; dabei ist

Erfindung mit der Klemme u einer Potentiometer- ν > ν u < u (1)

anordnung 8 verbunden, die am positiven bzw. ^{1 2}' ¹

negativen Pol der Speisequelle liegt. Mittels eines wenn t\ < r₂ ist.

Kondensators 11 ist das Schirmgitter für Wechsel- Außerdem besteht die Bedingung, daß V₁ kleiner

spannungen geerdet. 35 als U₁ ist; beide Werte sind gleich, wenn T₁ Null wird.

In dieser Schaltungsanordnung kann durch Ver- In der Schaltung nach F i g. 2 besteht offensichtlich

schieben eines Schleifers an der Klemme u die Schirm- eine Verknüpfung zwischen den Spannungen u und v.

gitterspannung der Videoröhre und damit deren Gewisse Abänderungen sind dadurch möglich, daß

Arbeitspunkt und gegebenenfalls deren Verstärkung die gewünschten Spannungen unter Zwischenschaltung

verändert werden, derart, daß die Größe (Amplitude) 40 von Spannungsteilern entnommen werden, deren

des der Bildröhre 7 zugeführten Signals und damit der anderes Ende entweder mit dem positiven oder mit

Kontrast geändert wird. Als Kontrast bezeichnet man dem negativen Pol der Speisequelle verbunden ist.

bekanntlich das Verhältnis des dem Weißwert des Dabei ändern sich nicht nur die absoluten Werte der

■ Signals entsprechenden Helligkeitswertes zu dem dem Spannungen, sondern auch ihr Änderungsbereich. Bei

Schwarzwert entsprechenden Grundhelligkeitswert. 45 Spannungsteilern, die gegenüber dem Bezugspotential

Bei dieser Art der Kontrastregelung wird durch (Erde) eingeschaltet werden, bleibt jedoch die relative

die Änderung des Arbeitspunktes auch der dem Differenz, d. h., die Spannungsdifferenz zwischen

Schwarzwert(Grundhelligkeit) zugeordnete Spannungs- Anfangs- und Endstellung, bezogen auf die Spannung

wert an der Anode der Videoröhre und damit an der in der Anfangsstellung, konstant; die absoluten

Kathode in unzulässig starkem Maß verschoben, und 50 Beträge ändern sich im gleichen Verhältnis,

zwar derart, daß bei einer Erhöhung der Schirmgitter- Zieht man solche festen Spannungsteiler für beide

spannung, wie sie für eine Kontrasterhöhung not- Hilfsgleichspannungen in Betracht, so zeigt sich, daß

wendig ist, ein Absinken der Anodenspannung erfolgt. für die Rechnung das Verhältnis ρ der relativen

Durch diese niedrigere Spannung wird die Gitter- Differenzen wesentlich ist:
Kathoden-Strecke der Bildröhre in erheblichem Maß 55

geöffnet, so daß die Strahlintensität wesentlich U₂ — U₁

ansteigt. Der Grundhelligkeitswert wird somit stark ^

in Richtung auf die Weißwerte verschoben. Um dies P — ' __v (^)

auszugleichen und den Grundhelligkeitswert Vorzugs- -— --

weise konstant zu halten, ist es also erforderlich, auch 60 ^Vl
die Gitterspannung der Bildröhre etwa um den

gleichen Betrag zu vermindern. Dies geschieht nach Bei einem Ausführungsbeispiel ergab sich wegen F i g. 1 dadurch, daß das Steuergitter der Bildröhre 7 der geforderten Spannungswerte die Notwndigkeit, (z. B. der Wehnelt-Zylinder) an die Klemme ν der die dem Steuergitter der Bildröhre zugeführte Span-Potentiometeranordnung 8 angeschlossen ist. Die 65 nung v' aus der Spannung ν über einen zum positiven Potentiometeranordnung 8 bewirkt bei einer Erhöhung Pol der Spannungsquelle eingeschalteten Spannungsder Schirmgitterspannung an der Klemme u eine Ver- teiler zu entnehmen, dessen Teilungsverhältnis x' war; minderung der Gitterspannung der Bildröhre an der dies ist in F i g. 2 gestrichelt angedeutet; sein Wider-

standswert war groß gegenüber der Summe von r_z+W.

Eine Rechnung ergibt, daß die gewünschten Spannungswerte realisiert werden können, wenn die Bedingung

+ /O-i

U₁

(3)

erfüllt ist, wobei V₁' der erwünschte Ausgangswert ist, der auftreten soll, wenn die andere Hilfsgleichspannung den Wert U₁ annimmt. Das Spannungsteilungsverhältnis x' berechnet sich nach der Formel

Vi =

(4)

Das Verhältnis des Basiswiderstandes R zum Vorwiderstand W erhält man aus der Gleichung

R n-x'
{

Schließlich erhält man die Grenzwerte
auch an Hand der Gleichung

u =

1 +

(5)

und

(6)

wobei für u und r die entsprechenden Grenzwerte M₁, u%, r_l5 r₂ einzusetzen sind.

Wie bereits oben zum Ausdruck gebracht wurde, können noch weitere Spannungsteiler Anwendung finden, was insbesondere erforderlich sein kann, um die Bindung nach Gleichung (3) zu erfüllen. Bei Spannungsteilern gegen Erde bleibt ρ unverändert, während die in die Formel (3) einzusetzenden Werte mit dem Reziprokwert des Spannungsteilungsverhältnisses vergrößert werden.

Die oben erwähnten Spannungswerte u und ν sind Bruchteile, vorzugsweise Dezimalbruchteile, der Batteriespannung; sie können also Werte zwischen 0 und 1 annehmen.

Bei dem erwähnten praktischen Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 änderte sich die Spannung u zwischen 0,42 und 0,95 und gleichzeitig die Spannung V zwischen 0,55 und 0,25, wenn der Widerstand r zwischen 0 und 70 kOhm geregelt wurde; der Basiswiderstand R betrug 2,8 kOhm und der Vorwiderstand W 4 kOhm. Das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers betrug 0,215. Bei einer Batteriespannung von 220 Volt änderte sich die dem Schirmgitter der Videoröhre zugeführte Spannung u also zwischen etwa 90 und 210 Volt, während die Gitterspannung der Bildröhre zwischen etwa 120 und 55 Volt gesteuert wurde. Da hierbei mit einem Anodenwiderstand 6 von 3,5 kOhm die Anodenspannung zwischen etwa 205 und 120VoIt schwankte, ergab sich ein geringes Ansteigen des Grundhelligkeitswertes mit zunehmendem Kontrast. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn wegen auffallenden fremden Lichtes die Grundhelligkeit erhöht werden muß, um auch die dem Schwarzwert benachbarten Graustufen noch deutlich erkennbar werden zu lassen, wobei andererseits die Videospannung erhöht werden soll, um den Kontrastumfang des wiedergegebenen Bildes etwa konstant zu halten. F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Reglers, dem die gewünschten gegenläufigen Spannungen entnommen werden können. Hierbei wird ein Potentiometer 20 verwendet, dessen Enden über die Reihenschaltung je zweier Widerstände 21 und 22 bzw. 23 und 24 mit dem positiven Pol der Speisequelle verbunden sind, während der Schleifer gegebenenfalls über einen Widerstand 25 geeerdet ist. An den Verbindungspunkten der Widerstände 21 und 22 bzw. 23 und 24 erhält man die Spannungen u und v. Bei einer Batteriespannung von 220 Volt ändert sich die Spannung u zwischen etwa 73 und 200 Volt und die Spannung ν zwischen etwa 127 und 55 Volt, wenn folgende Widerstandswerte benutzt werden:

Potentiometer 20 100 kOhm

Widerstand 21 5 kOhm

Widerstand 22 10 kOhm

Widerstand 23 30 kOhm

Widerstand 24 90 kOhm

Sofern die Spannungen u und ν mit einem merklichen Strom belastet werden, ist dies gegebenenfalls in bekannter Weise dadurch zu berücksichtigen, daß auch der Querstrom der Regelanordnung durch Verringerung der Widerstandswerte erhöht wird. Die Anordnung nach F i g. 3 weist einen vielfach erwünschten nichtlinearen Zusammenhang zwischen den Spannungsgrößen u und ν auf. Die Krümmung der Kennlinie kann umgekehrt werden, wenn die Speisespannungsanschlüsse der Anordnung 20 bis 24 vertauscht werden. Auch durch einen Widerstand 25 in der Leitung zwischen Potentiometerschleifer und Speisequelle kann die Charakteristik beeinflußt werden.

Schließlich zeigt F i g. 4 eine weitere Ausführungsform einer Anordnung nach der Erfindung, bei der zwischen dem positiven Pol der Speisequelle und Erde ein Vorwiderstand 30 und ein Potentiometer 31 in Reihe geschaltet sind. Der Schleifer des Potentiometers 31, dem die Spannung ν entnommen wird, ist über einen Widerstand 32 mit Erde verbunden. Die Spannung u wird am Verbindungspunkt des Potentiometers 31 mit dem Vorwiderstand 30 abgenommen.
Wenn die Widerstände 32 und 30 gleich sind und

z. B. 5 kOhm betragen, während der Widerstand 31 zehnmal so groß ist wie der Widerstand 32 und z. B. 50 kOhm beträgt, ändert sich die Spannung u zwischen etwa 200 und 125 Volt, während die Spannung ν von 0 bis etwa 110 Volt ansteigt. Auch bei dieser Anordnung kann wieder durch einen Spannungsteiler, wie er in F i g. 2 gestrichelt eingezeichnet ist, sowie gegebenenfalls durch weitere nach Erde eingeschaltete Spannungsteiler eine Anpassung, insbesondere der Ausgangsspannung ν, an die gewünschten Bedingungen vorgenommen werden. Mit einer Anordnung nach F i g. 4 erhält man, ähnlich wie nach F i g. 3, einen nichtlinearen Zusammenhang zwischen den Spannungsgrößen u und v.

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Claims (8)

Patentansprüche:

1. Fernsehempfänger-Schaltungsanordnung zur gleichzeitigen Regelung von Kontrast und Grundhelligkeit, bei der durch eine ansteigende erste

Hilfsgleichspannung eine Erhöhung des Kontrastes mittels Amplitudenregelung der einer ersten Steuerelektrode, vorzugsweise der Kathode, der Bildröhre zugeführten Videospannung erzielt wird und bei der durch eine zweite sich im entgegengesetztem Sinn ändernde Hilfsgleichspannung eine Änderung der Grundhelligkeit bewirkt wird, gekennzeichnet durch eine Widerstands-Spannungsteileranordnung, die bei Verstellung eines einzigen Widerstandes beide Hilfsgleichspannungen (u und v) liefert, wobei die zweite Hilfsgleichspannung (v) in an sich bekannter Weise einer anderen Steuerelektrode, vorzugsweise dem Steuergitter (Wehnelt-Zylinder), der Bildröhre zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Speisequelle die Reihenschaltung eines Vorwiderstandes (W), eines Regelwiderstandes (r) und eines Basiswiderstandes (J?) eingeschaltet ist und die erste Hilfs- ao gleichspannung dem Verbindungspunkt des Vorwiderstandes (W) mit dem Regelwiderstand (r) und die zweite Hilfsgleichspannung dem Verbindungspunkt des Regelwiderstandes (r) und des Basiswiderstandes (R) entnommen wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden eines Potentiometers (20) über die Reihenschaltung je zweier Festwiderstände (21, 22 bzw. 23, 24) an den einen Pol der Speisequelle angeschaltet sind und daß der Schleifer des Potentiometers (20), gegebenenfalls über einen weiteren Festwiderstand (25), am anderen Pol der Speisequelle liegt und daß die Hilfsgleichspannungen den Verbindungspunkten der Festwiderstände entnommen werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem positiven Pol der Speisequelle und Erde die Reihenschaltung eines Festwiderstandes (30) und der Widerstandsbahn eines Potentiometers (31) eingeschaltet ist und daß zwischen dem geerdeten Ende des Potentiometers (31) und seinem Schleifer ein Festwiderstand (32) liegt und daß die Hilfsgleichspannungen einerseits dem Verbindungspunkt des Festwiderstandes (30) mit dem Potentiometer (31) und andererseits dem Schleifer des Potentiometers (31) entnommen werden.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Potentiometers (31) groß ist gegenüber dem Wert des Festwiderstandes (30).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des zweiten Festwiderstandes (32) klein ist gegenüber dem Widerstandswert des Potentiometers (31).

7. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Korrektur der Kennlinie ein zusätzlicher Widerstand zwischen dem Schleifer des Potentiometers und einem anderen Punkt der Spannungsteileranordnung, ζ. B. auch einem Pol der Speisequelle, eingeschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Hilfsgleichspannung der Regelspannungsanordnung über einen gegenüber einem Pol der Speisequelle, vorzugsweise gegenüber Erde, eingeschalteten festen Spannungsteiler entnommen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 721 413;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 014159;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 729 666;
schweizerische Patentschrift Nr. 205 697;
USA.-Pätentschrift Nr. 2 194 456.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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