DE1762024A1 - Stromversorgungsteil fuer Fernsehempfaenger - Google Patents

Description

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U.3.Serial No.: 627 _O45

Filed: March. 3ο,1967

Radio Corporation of America New ϊ ο r k , N.T.,V.St.A.

Stromversorgungsteil für Fernseliempf anger

Die Erfindung uetrifft Stromversorgungsteile zur Erzeugung niedriger Gleichspannungen für Fernsehempfänger und bezieht sich. insbesondere auf solche Stromversorgungsteile, die in Synchronismus mit der Zeilenfrequenz des Fernsehempfängers arbeiten«

Beim Betrieb von Fernsehgeräten, beispielsweise Fernsehkameras, werden die benötigten geregelten Versorgungsspannungen oft mit Hilfe von Kabeln beträchtlicher Länge herangeführt. Für einen wirksamen Betrieb eines solchen geregelten Stromversorgiuigsteils hat es sich zweckmäßig erwiesen, eine relativ hohe Gleichspannung in eine niedrigere Spannung, welcne für den v_; trieb des Fernsehgerätes benotigt wird, umzuformen, unabhängig davon, ob man Kabel "benutzt oder nicht. Dia Umwandlung einer hochspannung in eine niedrige .ipannung läßt sich bequem durch Bin- und Ausschalten der ;^;tochsoannungsquelle erreichen, wobei periodische Hochspannung s impulse erzeugt werden, die dann zur Ableitung der gewünschten niedrigen Gleichspannung integriert werden. V/enn die .frequenz dieses .,^in- und Ausschaltens in keiner ,iezieftamg zu der i-otastfrenuenz, welche zur Erzeugung der Signale von der Kamera oder ieai sonstigen Fernsehgerät dienen, steht,dann tiefcen, wie

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sich gezeigt hat, unerwünschte Zui'allseffekte wie Schaltubergänge auf, welche die erzeugten Videosignale stören, wenn sie während des Zeilenabtastintervalls auftreten, und daher Störungen in den durch diese Signale dargestellten Bildern hervorrufen.

Die Aufgabe der :2rfintiung besteht in der Schaffung eines otromversorgum;steils zur Erzeugung relativ niedriger Gleichspannungen für Fernsehgeräte, bei dem eine relativ hohe jleichspannung in Synchronismus während der Austastlücken abgetastet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung arbeitet der die niedrige Gleichspannung erzeugende Stroraversorgungsteil für Fernsehgeräte mit einem Arbeitszyklus, der zeilenweise abwechselnd Si analerz.eugungs- und Austastintervalle aufweist. Er enthält eine Gleicnspannungsquelle relativ hoher Spannung und eine Abtasteinrichtung, deren 'Sinschaltperioden während der Zeilenaus tastintervalle und deren Ruheperioden während der Bildsignalintervalle liegen und die von der Hocnspannun squelle relativ kurze Impulse ableitet, ferner ist ein liefpass vorgesehen, dessen 3ingang die Hochspannungsimpulse zugeführt werden, so daß an seinem Ausgang eine relativ niedrige Gleichspannung entsteht, i.usserdem ist eine Hegeleinrichtung vorgesehen, wel-, ehe Aenderungen der erzeugten Niederspannung gegenüber einem y festen Bezugspotential abfühlt und ein entsprechendes Steuersignal erzeugt. Das Steuersignal wird zur Veränderung des Tastverhältnisses der die Hochspannung abtauenden Einrichtung benutzt derart, daß die erzeugte Gleichspannung im wesentlichen konstant bleibt.

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Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführun^sbeispieles näher erläutert. Ss zeigt

flg. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Ilie-

derspannungs-Stromversortrungsteils

. Fig. 2 ein Schaltbild eines der in Fig. 1 dargestellten 3auteile, durch welches die Hochspannung geregelt wird und
Fig. 3 ein Schaltbild eines der in Fig.l gezeigten

Bauelemente, welches die erzeugte niederspannung durch Vergleich mit einer festen Bezugsspannung regelt.

Der in Fig. 1 dargestellte Jiederspannungs-Stromversorgungsteil ist in einen Modul eingebaut, der einen üngangsanschluß 11 hat, welcher beispielsweise an ein Kabel angeschlossen sein kann und dem eine relativ hohe Gleichspannung, im vorliegenden Fall 15o V, zugeführt wird.

Die am Anschluß 11 liegende hohe Spannung wird durch einen Tiefpass 12 zu einem Abtaster, wie dem Schaltregler 13 zugeführt. Der Tiefpass 12 verhindert, dau ochaltvorgänge durch den Anschluß 11 zum Fernseiikamerakabel zurück reflektiert werden und etwa unerwünschte Auswirkungen währena der Austastintervalle verursachen, beispielsweise durch Ue¹. erkoppeln auf andere Leitungen des Kabels, durch welche Videos! ;nale übertragen werden, oolche zufälligen Signale haben z.var >eine :achteili~en .Virkun-en auf . die dem Bi 15 inhalt entsprechenden Videosignale, jedoch können s-ie sich nachteilig auf den Betrieb einzelner oisnalverarbeitunrrsjeräte, wie Ve;spielsweise Slampschaltungen, auswirken, die wanrei. ier ^usrastint;arvalle in ie^riec sind.

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Der Schaltregulator 13 wird durch Schaltimpulse gesteuert» welche vom Ausgangsanschluß 14· eines monostabilen Multivibrators 15 abgegeben werden. Der Multivibrator wird seinerseits mit Hilfe eines Triggerimpulses, der seinem Eingang 16 von einem Impulsregenerator 17 zugeführt wird, aus seinem .Ruhezustand in seinen instabilen Zustand umgeschaltet. Der Regenerator 17 leitet seine Impulse ursprünglich von einem Synchronisiersignalgenerator 18 ab, der mit einem Impulseingangsanschluß 19 verbunden ist. Der Generator 18 wird unabhängig von dem Niederspa»- nungs-Stromversorgungsteil der Fig.l betrieben und die von ihm abgeleiteten Impulse sind Horizontal- oder Zeilensynchr.nisierimpulse 21.

Der Schaltregulator 13 erzeugt an seinem Ausgang eine Reihe von Hochspannungsimpulsen 22· Diese Impulse erscheinen mit der Horizontalzeilenfrequenz während der Horizontalaustastintervalle. Die Vorderflanken der Impulse 22 entstehen, wenn der Hultivibrator 15 in seinen instabilen Zustand umschaltet. Die Rückflankeh der Impulse 22 entstehen, wenn der !.IuI ti vibrator 15 wieder zurückkippt. Die Zeitdauer "t" oder 3reite der Impulse 22 wird damit durch die Haltezeit des ilultivibrators 15 bestimmt. V/ie im folgenden näher erläutert ist, ist diese Zeit abhängig von einer Steuersignalspannung, welche einer Zeitkonstantenschaltung des Multivibrators 15 zugeführt wird.

Die Reihe der Impulse 22 wird integriert, indem sie einen Tiefpass 23 durchläuft, so daß am Ausgangsanschluß 24 des Moduls eine relativ niedrige Gleichspannung entsteht. Im vorliegenden Fall beträgt diese Spannung etwa 12,5V und ist vom Verhältnis .der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltregulators 13 abhängig.

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5ei den Impulsen 22 ist die .iinschal tzeit mit t und die AusscL--lt;:eIt λ it Ί" uüoJ .iiuiet. oolite sic:, die d^z, xuisci-luß ζ-".: vef 'ihrte hohe G-leic':: spannung von ihrem Nominalwert; von 15o V andern, .33 würde sicli dl ~: am .Anschluß 24- erzeugte nieiri--.;e Spannur. ' 8ü3xiialls ändern. Damit die Mieder späiinun^; Korioo&iit auf Ii,; 7. gehalten wird, muß in diesem iall das oohaltveriiältnis t/i verändert werden.

i,iri3 Veränderung des Schaltverhältnisses t/T kann durch, eine Veränderung der Breite oier zeitlichen Dauer der Impulse 22 erreicht werden. Da die Vorderflanken dieser Impulse immer zu bestimmten ^eiten auftreten, läßt sich die Impulsbreite durch eine Veränderung der zeitlichen Lage der Hückflanken der Impulse variieren. Zu diesem Zweck wird die niedrige Gleichspannung vom Anschluß 24 auf den Eingangsanschluß 25 eines Differenzialverstärkers 26 geführt. Weiterhin wird dem Differenzialverstärker 26 eine feste Bezugsspannung von einer Bezugsspannun^squelle 2? zugeführt.

Stellt der Differenzialverstärker 26 eine Abweichung der Spannung am Anschluß 24 von der Sezugsspannungsquelle 2? fest, so erzeug'; er an seinem aus angsanschluß 28 ein Steuersignal, das der /j'ilt'onstaüt'vrischaltung des ii:ul ti vibrators 15 zugeführt wird und in entsprechender tfeise die Haltezeit des Multivibrators verändert.

Die vorstehende ijetriebsbeschreibung des Stromversor^un^steils geht von der /erwendung der Hocizontalsynchronisierimpulse 21 aus, welche von einem unabhängig versorgten Synchroniaiersignal-Generator 18 stamij^en^ Dijsaa llQiiizontalsynchronisierimpulae

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sind nur zur ^inleiuung des Betriebs des NiederspannungsteiIs nützlich, da sie während der Vertikalaustastintervalle so verändert werden, da.ü- sie ungeeignet für die ständige Verwendung bei solchen Geräten sind.

Nachdem der Niederspannunrsteil in der beschriebenen Weise durch die Korizontalsynchronisierimpulse in Betrieb gesetzt worden ist, wird diese Spannung zur Kamera geführt, welche einen Horizontal-Treiberimpulsgenerator 29 enthält, der an einen Eingangsanscnluß 31 eines Moduls angeschlossen ist, an den der 8tromversorp;ungsmodul in der dargestellten Jeise angeschlossen werden kann. Die Horizontal-^reiberimpulse 32, welche der Generator 29 erzeugt, werden zur Steuerung der Horizontalablenkung der Fernsehkamera in üblicher Weise benutzt. Der Ausgangsanschluß 33 des i'reiberimpulsgenerators 29 ist über die Anschlüsse 34· und 35 mit dem Eingang des Impulsgenerators 17 verbunden, so daß die -»-'reiberimpulse 32 praktisch parallel zu den Horizontalsynchronisierimpulsen 21 geschaltet sind.

Die Synchronisierimpulse 21 werden über einen Widerstand 36 auf den Eingang der Impulsregenerierschaltung 17 mit einer relativ niedrigen Spannung von beispielsweise 2,5 V. gegeben. Die Horizontaltreiberimpulse 32 werden andererseits auf den Eingang des Impulsregenerators 17 über einen Widerstand 37 mit einer wesentlich höheren Spannung von beispielsweise Io V gegeben. Hierbei wird der Niederspannungs-Stromversorgungsteil anfangs lur Erzeugung der gewünschten niedrigen Gleichspannung durch die Horizontaleynchronieierimpulse gesteuert. Sobald da« Niederapannungs-Stromversorgungsgerät in Betrieb ist und den Hori-

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zontal-Treiberiapulsgenerator 29 versorgt, wird der Betrieb des StromversorguiJgsteils durch die größeren Horizontaltreiberimpulse 32 gesteuert. Diese Impulse werden mit der Zeilenfrequenz erzeugt und sind keinen Veränderungen während der Vertikalaustastintervalle unterworfen, wie es bei den Horizontalsynchronisierimpulsen 21 der Fall ist.

Die Art, in der die Breite der Impulse 22 zur Regelung der Niederspannung auf einen konstanten Wert verändert wird,läßt sich aus denSchaltungseinzelheiten des monostabilen Multivibrators erkennen, der in Fig. 2 dargestellt ist. Der Multivibrator 15 enthält ein Paar iiberKreuz gekoppelte Transistoren 38 und 39» wobei der Transistor 39 im stabilen Zustand des Multivibrators leitet. Auf positiv gerichtete Impulse 4o hin, welche dem Eingang 16 des Multivibrators vom Impulsre^enerator 17 zugeführt werden, -wird der I'ransistor 38 leitend und erzeugt einen negativ gerichteten Impuls 41, welcher einer Zeitkonstanten-Schaltung zugeleitet wird, die einen Kondensator 4-2 und einen Widerstand 4-3 umfasst. Diese Zeitkonstantenschaltung erzeugt einen negativ gerichteten Impuls 44· mit einer steilen Yorderflanke 45. Dieser Impuls wird der Basis des '-Transistors 39 zugeführt und macht diesen nichtleitend. Der Impuls 44 hat eine flach verlaufende 2ückflanke 46, deren Fei^ung durch die .Verte des Kondensators 4-2, des Yiderstandes 43 und der positiven 3 teuer spannung bestimmt wird, welche dem Anschluß 28 vom Differenzialverstärker 26 her zugeführt wird.

Der I'ransistor 39 bleibt nichtleitend, bis die seiner & durch den Impuls 44 zu^eführte Spannung auf ihren xiuhewert zurück"^ ehrt: zu dlesei Zeitpunkt wird der transistor 39 wieder leitend. 009831/0589 __s_

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Als. Folge dieses Betriebs entsteht ein positiv gerichteter * \ Impuls 47 am Kollektor des Transistors 39· Wenn der Irensls- \ tor 39 wieder seinen,leitenden Zustand einnimmt, wird der negativ gerichtete Impuls an seinem Kollektor, der durch die ausgezogene Rückflanke des Impulses 47 dargestellt wird, über einen Widerstand 43 auf die Basis des 'Transistors 33 gegeben, so daß dieser nichtleitend wird.

Wenn die hohe Gleichspannung nun ihren,Wert verändert, dann erzeugt das Regelsystem eine Steuerspannung, welche dem Anschluß 28 zu geführt wird. Diese Steuerspannung hat einen solchen Wert, daß die Rückkehr des Impulses 44 auf seinen Ruhewert verzögert wird, wie durch die gestrichelte Linie 49 angedeutet 1st. Der Transistor 39 wird auf diese Welse eine längere Zeit In seinen nichtleitenden Zustand gehalten und erzeugt einen Impuls 47 längerer seitlicher Dauer durch die Verzögerung des Entstehens seiner Rüeltflanke, wie die gestrichelte Linie 51 veranschaulicht.

Da der Impuls 47 den in Fig. 1 dargestellten Schaltregeulator 13 steuert, ist erkennbar, daß, wenn dieser Impuls breiter wird, das Einschalt-Ausschaltverhältnis t/T vergrößert wird, so daß die niedrige Spannung im wesentlichen konstant gehalten wird.

Die Funktionsweise des Differenzialverstärkers 26 der Fig. 1, welcher ein Steuersignal erzeugt, das einer Abweichung der Niederspannung von ihrem Sollwert entspricht, sei anhand von Fig.3 erläutert, ν,-elcne !einzelheiten des Differenzialverstärkers zeigt. Er besteht; aus 7," i Transistoren $2 und 53, deren Kollektoren in ffleicrer -'eiec-. ^n eine positive Spannung -«schaltet sincL Lie zjnitter oer . rrr '-^;;;·.:.·.;■ η 32 und 55 sina ^:'},ηγ einen .Viderste.id 54

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an eine konstante Gleichspannungsquelle angeschlossen.

Wenn die erzeugte niedrige Gleichspannung den gewünschten Wert hat und dem" Anschluß 25 zugeführt wird, dann sind die Basisspannungen der Transistoren 52 und 53 gleich, so daß beide Transistoren gleiche Ströme führen. In diesem Fall wird am Anschluß 28 eine Sollsteuersignalspannung erzeugt, welche dem Multivibrator 15 zugeführt wird. Wenn die Spannung am Anschluß 25 an ihrem Sollwert abweicht, führen die Transistoren 52 und 53 unterschiedliche Ströme, deren Summe jedoch die gleiche wie im vorigen Zustand ist. Dies wird erreicht durch den Anschluß von Zenerdioden 27a und 55 und Widerständen 56 und 57· Die Zenerdiode 27a liefert die Bezugsspannung 27 der Fig. 1.

Die Zenerdioden 27a und 55 sind ein ausgesuchtes Paar, deren Gesamtspannungsabfall nach Auftreten des Spannungsdurchbruchs im wesentlichen gleich der gewünschten Spannung der Niederspannungsquelle ist. Es sei darauf hingewiesen, daß bei einem konstanten Stromfluß durch den Widerstand 54 die Emitter der Transistoren 52 und 53 immer auf dem gleichen Potential gegenüber Masse'liegen. Ferner hält die Zenerdiode 27a eine konstante Spannung gegenüber Masse an der Basiselektrode des Transistors 52 aufrecht, unabhängig von der Höhe der dem Anschluß 25 zugeführten Spannung. Auf diese Weise bleibt die Baisis-Emitteröpannung des TranistoDS 52 konstant.

Die Basisspannung des Transistors 53 gegenüber Masse bestimmt sich jedoch nach dem Spannungsabfall am Widerstand 57. Wenn die Spannung a.xu Anschluß 25 vom Sollwert abweicht, ändert sich der Spartnu ^sabfall am Widerstand 57» weil der Spannungsabfall an der

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Zenerdiode 55 konstant bleibt. Demnach ändert eich auch die ' Basis-Emitter-Spannung des Transistors 53 und der Kollektor-Emitterstrom dieses Transistors. Da der Strom im Wideretand 5* konstant bleibt, ändert sich der Strom im Kollektor-Eaitter-Kreie des Transistors 52 in entgegengesetztem Sinne. Die Steuerspannung am Anschluß 28 wird dabei verändert, so daß sich, die Haltezeit oder die Breite der Tastimpulse 48 zur Regelung der Spannung in der beschriebenen Weise verändert.

Patentansprüche:

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Claims (2)

1. 6560-68, SChAl . -«62024

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   ¹O.S.Serial No.: 627 o45
   /filed: Mareh 3o,1967

   Patentansprüche

   GrleichspannungsatroBiversorgungsteil für fernsehgeräte mit einem zeilenweisen Arbeitszyklus, bei dem Signaler zeugungs- und Austastintervalle abwechseln, g e k e η η zeichnet durch eine Gleichspannungsquelle relativ hoher Spannung, durch eine Schalteinrichtung (13) welche während der Zeilenauataetlücken Einschaltperioden und während der Bildsignalintervalle Aueschaltperioden zur Erzeugung relativ kurz'er Impulse (22) aus der Hochspfcnnungsquelle hat, ferner durch einen Tiefpass (23), auf dessen Eingang dis Impulse zur Erzeugung einer relativ niedrigen ürleichepannung am Filterauspang (2^) gekoppelt werden, durch eine Regeleinrichtung <'?6) sum Anfühlen von opannungeabweichungen der Niedere, ^a;;...j-.^g $e~ genüber einer festen Bezugsspannung (27) zur Erzeugung ein 3 Steuersignales, und durch eine auf das Steuersignal ansprechende Schaltung (15) zur Veränderung des Tastverhältnisses der Einschalt-und Abschaltperioden der Schalteinrichtung (13) zur Konstanthaltung dar «iecle - annung.
2. 2. Stromversorgungsteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuersi^nalschal-, tung (15) einen monostabilen Multivibrator aufweist, der eine auf die Tastimpulse ''4ο) ar« spreche η tie :.-f tr i «υ tung enl..-."T;_t welche ihn von seinem stabilen it. ■■: instabilen Zur-1 and umschaltet ,und daü di-^: .ic'· ■<" ·: ■:-,

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   ferner einen Impulsformer (17) eur Erzeugung nisierimpuleen (41), die während der Kamen ▼alle auftreten, aufweist, der an die Multml&terfce· triebsschaltung angeschlossen lift?·

   Stromversorgungeteil nach Anspruch 2, da d U r ο h f kennzeichnet , daß der Multivibrator (15) Zeitsteuerschaltung (42,43),(28) aufweist, welche

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   von seinem instabilen in seinen stabilen Zustand tet, wobei die Zeitsteuerschaltung in Abhängigkeit von _; ,\ einer ihr zugeführten Spannung arbeitet, und daß die Zelt** steuerschaltung ein Koppelelement (43) aufweift, über welches ihr ein Steuersignal, welches die zugeführte Spannung bildet, zugeführt wird.

   Stromversorgungsteil nach Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet , daß die Hegelschaltung eine Jezuirsspannungsquelle (27),einen Differenzialverstärker (26) und Koppelelemente, welche die Bezugsspannungaquelle und die erzeugte niedrige Gleichspannung an den Differenzialverstärker (26) zur Erzeugung eines Steuersignales lehren, enthält«

   Stromve"sor-un^steil nach Ansjjruch 2, dadurch gekennzeichnet, ce/; die Jaetimpulserzeugun^sschaltunrr einen Synchronisiert:' T.al^enerator (IS) enthalt, der ure;bhäneig von dem . .ieäerspannungsstromversorgung-steil -e.-jpeist wird, und ör.u, die Tastimpulse (21) Horizor- £l?-r.cr.ronisieri!a;uicc :-elntiv nieärizer Spitzenspannur. ·. "or.-, zur -Aul -.ic ■; .:,■·■ ds.i -e-riebe des üulti-0098,31/058 9

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   vibrators (15) und dabei zur Erzeugung der niedrigen Gleichspannung dienen, enthalten.

   Stromversorgungsteil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Tastimpulserzeugerschaltung einen Horizontal- Treiberimpulsgenerator (29) aufweist, der durch die niedttge Gleichspannung gespeist wird, und daß die Tastimpulse Horizontal-Treiberimpulse (32) relativ hoher Spitzenspannung enthalten, weiche den Synchronisierimpulsen (21) zugefügt werden und den Multivibrator (15) im Dauerzustand steuern.

   ORIGINAL INSPECTED

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