DE1926018A1 - Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfaenger-Bildroehre - Google Patents

Description

6778-69/Kö/S
RCA 6Θ 115
Convention Date:
,May 22, 1968

Radio Corporation of America, New York, N. Y., V.St.A.

Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfänger-

Bildröhre

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfänger-Bildröhre, insbesondere einer Farbbildröhre.

Bei Fernsehempfängern ist gewöhnlich ein Helligkeitsregler zum Einstellen der Vorspannung zwischen Gitter und Kathode bzw. Gittern und Kathoden der Bildröhre vorgesehen. Im wesentlichen können derartige Helligkeitsänderungen mittels einer Gleichstromregelung erhalten werden, durch welche der Ruhearbeitspunkt zwischen Gittern und Kathoden der Bildröhre und dadurch die Grundhelligkeit des wiedergegebenen Bildes mehr oder weniger stark beeinflußt wird.

Bei bestimmten Empfängern wird zur Helligkeitsregelung eine Gleichstrompegelverschiebung verwendet, welche die Ruhevorspannung einer Luminanzverstärkerkette des Empfängers, in welcher die Y- oder Luminanzkomponente des Fernsehsignalgemischs, die auch für die Schwarzweißübertragung dient, verarbeitet wird, beeinflußt.

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« Um die für die richtige Bildwiedergabe benötigte Gleichstromkomponente des Signalgemischs zu erhalten, koppelt man den Luminanzkanal gewöhnlich .. direkt, d.h. galvanisch an die entsprechenden Elektroden der Bildröhre an. Auf diese Weise wird durch eine änderung der Vorspannung oder des Gleiehstromarbeitspunktes des Luminanzverstärker die Vorspannung der entsprechenden Bildröhrenelektroden und folglich die Grundhelligkeit des wiedergegebenen Schwarzweißbildes verändert.

Natürlich werden durch die Vorspannungsregelung auch die Helligkeitseigenschaften einer farbigen Bildwiedergabe beeinflußt. Farbige Bilder werk den bekanntlich dadurch erzeugt, daß man die Luminanzkomponente in geeigneter Weise mit im Signalgemisch enthaltenen und im Empfänger behandelten Farbinformationssignalen mischt. Damit der Betrachter einen angenehmen Farbbiideindruck von gewünschter Lichtintensität erhält, betreibt man die Bildröhre des Farbfernsehempfängers mit relativ hohen Elektrodenbetriebsspannungen (z.B. an der Endanode, dem Schirmgitter und der Fokus si er elektrode), was zu ziemlich hohen Strahlströmen führt. Dies hat einen relativ hohen Leistungsverbrauch der Bildröhre zur Folge, die somit eine sorgfältig konstruierte Hochspannungserzeugerschaltung mit dazugehörigen Anordnungen benötigt. -

Der Wunsch nach Fernsehdarstellungen mit hoher oder starker Bildhelligkeit kann jedoch anderweitige Probleme mit sich bringen, wenn die Nennbetriebswerte der Bildröhre infolge von Alterungserscheinungen von Bauelementen, Netzspannungsschwankungen usw. überschritten werden. Es ergibt sich somit die Notwendigkeit, die Belastung der Bildröhre unter bestimmten nach-. teiligen Verhältnissen zu begrenzen. Hält man die hohe Spannung und den hohen Strom innerhalb bestimmter Sicherheitsgrenzen, so läßt sich das gewünsch te Bild erzeugen, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung der Bildröhre oder sonstiger nachteiliger Wirkungen besteht. Wenn jedoch aus irgendeinem Grunde die Betriebssicherheitsgrenzen überschritten werden oder die Spannung oder der Strom größer wird, kann dies zu übermäßiger Röntgenstrahl erzeugung oder Abstrahlung durch die Bildröhrenschaltung des Empfängers führen.

Ferner können übermäßig hohe Betriebswerte eine überbelastung der Bildröhre selbst zur Folge haben, so daß sich ihre Lebensdauer entsprechend ver-• kürzt und sie schließlich zerstört wird. Auch können, während die Bildröhre

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vielleicht für eine begrenzte Zeitspanne mit solchen übermäßigen Betriebswerten ohne Zerstörung oder Beschädigung arbeiten kann, solche übermäßigen Werte zur Folge haben, daß die Hochspannungserzeugerschaltung für die Bildröhre belastet wird, wodurch das Arbeiten der Ablenkschaltung beeinträchtigt, die Linearität der Abtastung verschlechtert, die Größe des Rasters verändert, eine überstrahlung, d.h. eine Übersteuerung der Bilder an hellen Stellen, sowie eine Änderung des effektiven Strahldurchmessers infolge mangelhafter Folaissierungssteuerung hervorgerufen wird, und so fort. Und zwar kann eine solche nachteilige Belastung der Hochspannungserzeugerschaltung ohne weiteres dazu führen, da.3 die Bildwiedergabe untragbar schlecht wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Begrenzen der Belastung einer Farbfernsehempfänger-Bildröhre auf sichere Betriebswerte zu schaffen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Schaltung vorgesehen, welche die Vorspannung einer Videokette oder eines Luminanz versLärkers, der galvanisch an die Kathoden einer Bildröhre angekoppelt ist, regelt. Die Schaltung nimmt-automatisch den Gesamtstromfluß in der Ausgang^ wicklung eines Transformators der Hochspannungserzeugerschaltung wahr. Die Wahrnehmschaltung kontrolliert diesen Strom unter Bezug auf einen festen Pegel, um sicherzustellen, da.3 die Gesamtstromzufuhr zur Bildröhre die Grenzen eines sicheren Betriebsbereiches nicht überschreitet. Während dieser Betriebsart erzeugt die Wahrnehmschaltung eine regulierte Vorspannung, aufgrund deren der Luminanzverstärker mit einem gewünschten Ruhearbeitspunkt arbeitet. Bei dieser Betriebsart kann der Betrachter eine Helligkeitsregelung mittels eines mit dem Videoverstärker gekoppelten Potentiometers vornehmen, wodurch die Gleichstrom-Ruhearbeitspunkte von Hand verändert werden. Wenn aus irgendeinen Grund die Gesamtstromzufuhr zur Bildröhre über eine vorbestimmte Sicherheitsgrenze ansteigt, nimmt die ifaferaehmschaltung dies wahr und sorgt dafür, daß die Vorspannregelung für die Videoverstärkerkette abgeschaltet wird und der Videoverstärker eine Vorspannung erhält, die sich proportional zur Gesamtstromentnahme der Bildröhre in einem solchen Sinne ändert, daS sie de:.: Stroianstieg entgegenwirkt. Dies wird dadurch erreicht, da.} die Vorspannung zwischen den Gittern und Kathoden der Bildröhre erhöht und: dadurch die Bildröhre gegen den Sperr- oder Verriegelungszustand ge-

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trieben wird. Fahrend dieser Betriebsart liefert die Wahrnehmschaltung eine hohe Rückkopplungsschleifen-Verstärkung, die ausreicht, einen etwaigen Ver-' such des Betrachters, die Bildhelligkeit mittels des Potentiometers weiter zu erhöhen, zu unterbinden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, deren einzige Figur das teilweise in Blockform dargestellte Schaltschema eines Farbfernsehempfängers mit einer erfindungsgemäßen Begrenzungsschaltung zeigt, im einzelnen erläutert.

Die an der Antenne 10 empfangenen HP-Fernsehsignale werden im Empfangs- ^ teil 11 verstärkt, z.B. mit Hilfe einer Mischstufe und eines örtlichen

Oszillators in ZF-Signale umgesetzt und weiter verstärkt. Der an den Ausgang des Empfangsteils 11 angekoppelte Videodemodulator 12 enthält eine Diodendemo dulatorschaltung, die aus den ZF-Signalen ein Videosignalgemisch erzeugt.

Im Ibnkanal 13 wird durch Demodulation des frequenzmodulierten Tonträgers und Wahrnehmen seiner Seitenbänder das Begleittonsignal gewonnen und dem Lautsprecher 14 zugeleitet.

Ein Ausgang des Videodemodulators 12 ist an die Basis eines in Kollektorschaltung oder Emitterfolgerschaltung ausgelegten Transistors 15 angeschlossen. Ein aus den Widerständen 16 und 17 bestehender Spannungsteiler ist zwischen eine Bezugsspannung +V und Masse geschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände 16 und 17 ist an einen Eingang des Videodemodulator 12 angeschlossen, um diesen auf einen bestimmten Gleichstrompegel zu beziehen oder vorzuspannen. Die gleiche Vorspannung erhält auch die Basis des Transistors 15·

Der Transistor 15 liegt mit seinem Emitter über einen Widerstand 19 an

Masse, während sein Kollektor an eine Spannungsquelle +V über einen durch

cc

einen Kondensator 32 nebengeschlossenen Entkopplungswiderstand 31 angeschlossen ist. Der eine niederohmige Ansteuerquelle bildende Emitter des Transistors 15 ist an das eine Ende eines Reihennetzwerkes, bestehend aus dem Widerstand 18, der Verzögerungsleitung 20, der Spule 21 und dem Widerstand 22, angeschlossen. An seinem anderen Ende ist dieses Reihennetzwerk nit dem Widerstand 22 an den Emitter eines in Basisschaltung ausgelegten ■ Iransistors 23 angeschlossen. '

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Der Emitter des Transistors 23 liegt über die Reihenschaltung eines Widerstands 25, einer Leitung 26, zweier Widerstände 24 und .28 und eines Regelwiderstands 29 an Masse. Für hochfrequente Wechselstromsignale ist der Verbindungspunkt des Widerstands 25 und der Leitung 26 durch den Kondensator 33 nach Masse überbrückt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 24 und 28 ist für Signalfrequenzen durch den Kondensator 34 nach Masse überbrückt.

Der Transistor 23 erhält seine Vorspannung über einen Widerstand 27, der einerseits an die Basis des Transistors 23 und andererseits an den Verbindungspunkt des Emitters eines Transistors 40 sowie das eine Ende eines aus der Reihenschaltung eines Regelwiderstands 41 und eines Widerstands 44 bestehenden Spannungsteilers angeschlossen ist. Der Widerstand 44 ist mit einem Ende an eine Bezugsspannungsquelle +V„ angeschlossen.

Der Kollektor des Transistors 40 liegt über einen Arbeitswiderstand 45 an Masse. Seine Basisvorspannung erhält der Transistor 40 mittels eines Spannungsteilers, bestehend aus den zwischen +V_ und Masse gekoppelten Wi-

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derständen 42 und 43, deren Verbindungspunkt an die Basis des Transistors 40 angeschlossen ist. Der Transistor 40, der die Basisvorspannung für den Transistor 23 liefert, dient zusammen mit der Hochspannungserzeugerschaltung dazu, durch Beeinflussen des Transistors 23 den auf die Bxldröhrenelektroden gekoppelten Gleichstrompegel zu regeln.

Die Basis des Transistors 23 ist für Signalfrequenzen durch einen Kondensator 29 nach Masse überbrückt. Der Kollektor des Transistors 23 ist über einen Widerstand 30 an die entkoppelte Stelle der von +V ausgehenden Lei-

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tung angeschlossen. Ein in Emitterschaltung ausgelegter Transistor 50 ist mit seiner Basis über einen Widerstand 51 an den Kollektor des Transistors 23 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 50 liegt über jsihen Widerstand 52 an Masse. Der Emitter des Transistors 50 ist über einen Widerstand 53 an die entkoppelte Stelle der +V -Leitung angeschlossen und durch einen Kondensator 54 überbrückt. Ein weiterer, in Kollektorschaltung ausgelegter Transistor 55 ist mit seinem Kollektor an die entkoppelte Stelle der +V -

Leitung angeschlossen und liegt mit seinem Emitter Über" einen Widerstand 56 an Masse. Zur Vorspannung und Ansteuerung des Transistors 55 ist dessen Ba-

sis mit dem Kollektor des Transistors 50 verbunden.

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' · Ein Rückkopplungsnetzwerk, bestehend aus der Reihenschaltung der Widerstände 57 und 58, ist zwischen den Emitter des Transistors 55 und/Emitter des Transistors 23 gekoppelt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 57 und 58 liegt über die Reihenschaltung eines Kondensators 59, einer Spule

, und eines Regelwiderstands 61 an Masse. Hierdurch wird für die Gesamtverstärkeranordnung mit den Transistoren 23, 50 und 55 eine Gegenkopplung bereitgestellt. Der beschriebene Luminanzverstärker mit Signalausgang am Emitter des Transistors 55 liefert Videosignale an den Eingang einer Videotreiberstufe 62, welche die entsprechenden Elektroden, beispielsweise die Kathoden einer Farbbildröhre 63_S z.B. einer Breistrahl-Lochmaskenröhre mit Luminanzsignalen kräftiger Amplitude speist.

Der Farbfernsehempfänger enthält außerdem die Ablenk- und Synchronisierschaltung 69 sowie den Chrominanzkanal 49. Ferner kann eine AVR-Schaltung, eine ACR-Schaltung (automatische Chromaregelung) usw. vorgesehen sein. Da diese Anordnungen für das Verständnis der Erfindung nicht notwendig sind, sind sie hier nicht gezeigt.

Die Ablenk- und Synchroni si erschal tung 69 sowie der Chrominanzkanal sind vom niederohmigen Ausgang am Emitter des Transistors 15 gespeist'. Die Synchroni si er sch al tung dient dazu, die Synchronisierkomponente vom Videosignalgemisch abzutrennen und den Ablenkstufen zuzuleiten.

Die Ablenkstufen erzeugen synchronisierte Horizontal- und Vertikalablenkschwingungen für die rasterförmige Ablenkung der Elektronenstrahlen der Bildröhre 63 mittels des Ablenkjoches 64. Die für die Bildröhre 63 benötigte. Hochspannung wird durch Gleichrichtung von im Äblenkteil des Blockes 69 erzeugten Rücklaufimpulsen gewonnen.

2Su diesem Zweck ist die Primärwicklung eines Sücklauftransformators zwischen einen Ausgang der Ablenkschaltung 69 und Masse gekoppelt. Die Sekundärwicklung des Transformators 65 ist an geeigneten Stellen mit mehreren· Anzapfungen versehen. Das Hochspannungsende der Wicklung ist an die Anode eines Hochspannungsgleichrichters 66 angeschlossen, dessen Kathode an die 'Endanode der Bildröhre 63 angekoppelt ist. Die Hochspannungsgleichrichterdiode 66 erzeugt durch Gleichrichtung der Sücklaufimpulse an der Endanode -_: eine Spannung, die durch die Kapazität der Endanode gefiltert wird, so daß sich pine Gleichspannung z.B. in der Größenordnung von 25 kV ergibt. ·

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Mit einer eine niedrigere Spannung führenden Anzapfung ist die Sekundärwicklung des Transformators 65 über einen Kondensator 67 an den Eingang einer Fokussierstufe 68 angekoppelt, die ausgangsseitig an entsprechende Fokussierelektroden der Bildröhre 63 angeschlossen ist und durch Gleichrichten der Rücklaufimpulse die erforderliche Fokussierspannung liefert, welche die Elektronenstrahlen der Bildröhre auf einen genau definierten Durchmesser fokussiert.

Mit einer eine noch niedrigere Spannung führenden Anzapfung ist die Sekundärwicklung des Transformators 65 an einen Einweggleichrichter mit einer Diode 70 angeschlossen, die mit ihrer Anode an diese Anzapfung angeschlossen und mit ihrer Kathode über einen Widerstand 71 an einen Siebkondensator 72, der mit seiner anderen Belegung an Masse liegt, angekoppelt ist. Diese Einweggleichrichteranordnung erzeugt eine positive Spannung für die Schirmgittersteuerstufen 73, die ausgangsseitig an die Schirmgitter der Bildröhre 63 angekoppelt sind. Die Schirmgittersteuerung stellt sicher, daß die Bildröhre 63 mit den für eine gute Wdedergabequalität erforderlichen Strahlstrompegeln arbeitet.

Die Sekundärwicklung des Transformators 65 liegt mit ihrem liiederspannungseiide über einen Widerstand 75 am Emitter des Transistors 40. Der Widerstand 7*5 bildet zusammen r-.i t den zwischen seine beiden Enden und Masse gekonpelten Kondensatoren 76 und 77 ein Filter oder Siebglied.

Im Ohrorainanzkanal 49 wird die im Signal gemisch enthaltene Farbinformation gewonnen und behandelt. Der Chrominanzkanal enthält auch den Burst-Verstärker und den Hilfsträgeroszillator. Der Burst-Verstärker gewinnt und verstärkt den auf der hinteren Schwarzschulter der Horizontalsynchronisierimpulse des Signal jernischs auftretenden Hilfsträger-Gleichlaufpuls ("Burst"). Mittels der Hilfstrager-Gleichiaufpul se wird der mit der FarbhiIfsträgerfrequenz schwingt-nde Hilfsträgeroszillator synchronisiert. Das die Farbartinformation und die Oszillatorschwixigung enthaltende Ausgangssignal des Chrominanzkanals 49. ist äen Eingängen der Farbdemodulator«! 8 0 zugeführt.

In den Pari deno i natoren 80 wird die Ghroninanzinformation mit Hilfe entsprechender PI äsen der Ausgangsschwingung des Farboszillators als Bezugs größe demoduliert. Die auf diese Weise erhaltenen Farbdifferenzsignale werden den entsprechender. Elektroden der Bildröhre 63*'zugeleitet. '

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Im Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltung sind die vom Demodulator 12 gelieferten Videosignale der Basis des Emitterfolgertransistors 15 zugeführt, der dem Demodulator, um eine Belastung desselben zu vermeiden, eine hohe Impedanz präsentiert. Der Emitterausgangskreis des Transistors 15 liefert eine verhältnismäßig niedrige Ansteuerimpedanz. Die Stufe 15 liefert aufgrund ihres Stromansteuervermögens die Ansteuerung für die Ablenk- und Synchroni sierschaltung 69 und den Chrominanzkanal 49, während sie außerdem einen niedrigen Ausgangswiderstand zum Ankoppeln an den Eingang der Verzögerungsleitung 20 aufweist.

Der in Basisschaltung ausgelegte Transistor 23 weist an seinem Emitter einen niedrigen Eingangswiderstand auf. Die in Reihe mit der Verzögerungsleitung gekoppelten Widerstände 18 und 22 sind entsprechend dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung 20 so bemessen, daß ihre Größe diesem Wellenwiderstand vergleichbar ist. Auf diese Weise ist die Verzögerungsleitung 20 sowohl eingangs- als auch ausgangsseitig einwandfrei abgeschlossen, so daß gedämpfte Einschwingvorgänge, die sih bei Fehlanpassung zwischen dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung und ihren Abschlüssen ergeben, weitgehend vermieden werden.

Die basisgeschaltete Stufe 23 liefert in ihrem Kollektorkreis die Ansteuerung für die emittergeschaltete Stufe mit dem Transistor 50, so daß die erforderliche Spannungsverstärkung und Polarität der Signalinformation erhalten wird. Der Kollektor des Transistors 50 ist an eine zweite Emitterfolgerstufe mit dem Transistor 55 angeschlossen, der erforderlich ist, um die Videotreiberstufe 62 mit einer niederohmigen Quelle anzusteuern.

Der Gegenkopplungszweig mit den Widerständen 57 und 58 dient dazu, die erforderliche Bandbreite für den Luminanzverstärker herzustellen und dessen Gleichstromarbeitspunkte oder Vorspannpegel zu stabilisieren. Läßt man den Einfluß des Kondensators 59, der Spule 60 und des lie gelwi der stands 61 außer Betracht, so ist der Verstärker so zugeschnitten, da.-, seine übertragungscharakteristik oder sein Frequenzgang bei ungefähr 1,5 KHz auf die Hälfte der Bandmittenverstärkung bei einer Frequenz von ungefähr 3,08 HHz (gemäß den US-Normen) abzufallen beginnt. Dieser Frequenzgang entspricht im wesentlichen den Frequenzgang am Ausgang des Videodemodulacors 12 in etwas abgeflachter Form, so da.3 sich eine Verstärkercharak*eristik ergibt, die eine

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gewisse Eigendämpfung sowie eine relativ niedrige Empfindlichkeit für den *ParbhiIfsträger von 3,58 MHz aufweist. Eine solche niedrige Verstärkung des Parbhilfsträgers ist notwendig, um zu verhindern, daß auf dem Schirm der Bildröhre 63 störende Punktmuster auftreten. '

Abgesehen von den verschiedenen verteilten Schaltungskapazitäten wird die Verstärkung des Systems durch die Stromgegenkopplung über die Widerstände 57 und 58 im wesentlichen breitbandig gehalten.

Die Reihenschaltung mit dem Kondensator 59> der Spule 60 und dem Regelwiderstand 61 bildet einen Reihenresonanzkreis bei ungefähr 7,5 MHz. Dieser Kreis sorgt für eine Anhebung des Frequenzganges in der Gegend der oben erwähnten Resonanzfrequenz (1,5 MHz), indem er die Gegenkopplung an dieser Stelle verringert.- In der Mähe der Resonanzfrequenz ist die Impedanz dieser Reihenschaltung dem Wert des Widerstands 61 angenähert.

Wenn man daher den Widerstand 61 kurzschließt, so ist die Impedanz dieser Reihenschaltung bei der Frequenz von 1,5 MHz vernachlässigbar im Vergleich zur Größe der Widerstände 57 und 58. Folglich kann unter diesen Voraussetzungen bei Frequenzen in der Gegend dieses Frequenzpunktes kein Gegenkopplungssignal auf den Eingang des Transistors 23 gekoppelt werden, so daß die Verstärkung des Verstärkers ansteigt. Der Betrag dieser Anhebung des Frequenzganges hängt vom Q-Wert dieses Reihenkreises und der Resonanzfrequenz ab..

Wegen der relativen Isolierung, die durch die Widerstände 57 und 58 gegeben ist, ist der Betrag der Anhebung relativ unabhängig von Änderungen der Impedanzen zwischen dem Emitter des Transistors 23 und Masse sowie zwischen den Emitter des Transistors 55 und Masse. Auf diese Weise kann der Frequenzgang des Verstärkers bei maximaler Anhebung, d.h. bei -kurzgeschlossenem Widerstand 61, so gestaltet werden, daß bei 1,5 MHz die Verstärkung um 40 % höher ist als im Bandmittenbereich der Luminanzsignale. Bei dieser Einstellung des Widerstands 61 beträgt die Verstärkung bei ungefähr 3 MHz ungefähr 30 % der Verstärkung bei 1,5 MHz und wird die Farbhilfsträgerfrequenz (3,58 MHz) um einen Faktor von mehr als 10 % weiter abgeschwächt, verglichen mit dem Frequenzgang des Verstärkers, der sich bei nicht vorhandenem Reihenkreis oder bei maximalem Widerstand des Widerstands 61 erglbe.

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' · Der Luminanzverstärker ist für Videosignale direkt oder galvanisch an * die Kathoden der Bildröhre 63 angekoppelt, um die für die Herstellung der richtigen Helligkeitswerte des übertragenen Bildes erforderlichen Gleichstromkomponenten des Videosignalgemischs zu erhalten. Eine Änderung der Gleichstrombedingungen oder der Arbeitspunkte der Videoverstärkerstufen mit den Transistoren 15, 23, 50 und 55 hat daher eine Änderung des den Kathoden der Bildröhre 63 zugeführten Gleichstrompegels zur Folge. Dadurch wird wiederum die Vorspannung zwischen den Kathoden und Gittern der Bildröhre 63 beeinflußt und folglich der Strahlstrom der Bildröhre erniedrigt oder erhöht und dadurch die Bildhelligkeit beeinflußt.

Der Helligkeitsregler in Form des Regelwiderstands 29, der über die Reihenschaltung der Widerstände 25, 24 und 28 an den Bnitter des Transistors 23 angekoppelt ist, dient dazu, das Gl ei chs trompo ten. ti al am Snitter · und folglich am Kollektor des Transistors 23 zu verändern, so daß also die auf die Bildröhrenelektroden gekoppelte Gleichspannung als Helligkeitsregelung bezeichnet werden kann. Der Helligkeitsregler 29 ist gewöhnlich an der Frontplatte des Empfängers angebracht und kann vom Betrachter bedient werden. Zu diesem Zweck muß vom Luminanzverstärkerchassis ein Kabel 26 von u.U. erheblicher Länge, zur Frontplatte geführt werden.

Wegen der von der. Luminanzbandbreite umfaßten Frequenzen kann sich ein Kabel von solcher Länge wie ein Verzögerungsleitung verhalten. Wenn diese Verzögerungsleitung 26 nur durch den Helligkeitsregler 29 abgeschlossen wäre, wie es der Fall wäre, w,enn die Widerstände 24 und 28 sowie der Kondensator 34 nicht vorhanden wären, so würde sich der Abschluß entsprechend der ELn-■ stellung des Helligkeitsreglers 29 verändern. Auf diese Weise würde das sich als Verzögerungsleitung verhaltende Kabel 26 bewirken, daß Signale bestimmter Frequenzen am Bnitter des Transistors 23 infolge entweder des Gegenkopplungsnetzwerks oder des Videoeingangs dieses Netzwerkes über die Verzögerungsleitung 26 gekoppelt und wieder auf den Eingang am Blätter des Transistors 23 rüc&eiefctiert werden. Dies würde ein schlechtes Elnschwingverhalten im Luminanzkanal für bestimmte, durch den Kondensator 33 nicht ,ausreichend abgeleitete Signalfrequenzen zur Folge haben.

Um dies au vermeiden, bemißt man den Widerstand 24 so, daß er einen

Begrenzungsabschlu3 für das Kabel 26 bei derartigen Frequenzen bildet. Der

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Widerstand 24 ist dann mit einem Ende an den Ausgang der Verzögerungsleitung angekoppelt, während sein anderes Ende für sämtliche Luminanzfrequenzen durch den Kondensator 34 nach Masse überbrückt ist. Auf diese Weise liegt an der Verzögerungsleitung 26 eine feste Abschlußimpedanz, deren Größe für sämtliche Wechselstromsignale im Luminanzband dem Wert des Widerstands 24 entspricht.

Der Kondensator 34 dient zusammen mit dem Widerstand 28 außerdem dazu, Potentiometerstörungen abzuleiten, wie sie durch den Metall-Metall-Kontakt aufgrund der konstruktiven Beschaffenheit von Regelwiderständen von der Art des Widerstands 29 hervorgerufen werden. Der Widerstand 28 ist einerseits •an den Verbindungspunkt des Kondensators 34 und des Widerstands 24 angeschlossen und andererseits in Reihe mit dem Helligkeitsregler 29 geschaltet.

Der Widerstand 28 bringt außerdem in die Schaltung eine feste Impedanz ein, so daß stets ein RC-Glied für die Beseitigung derartiger Potentiometer-Störungen unabhängig von der Einstellung des liegelwiderstands 29 bereitsteht. Auf diese Weise wird mit dem Regelwiderstand 29 die Gleichspannung am 'Emitter und folglich am Kollektor des Transistors 23 reguliert, ohne daß durch die Einstellung dieses Regelwiderstands die Wechselstromsignale in ihrer Amplitude abgeschwächt oder die Wechselstromcharakteristik¹ des Luminanzverstärkers anderweitig beeinträchtigt wird.

Bei einem Farbfernsehempfänger ist es erwünscht, daß die Bildröhre mit ziemlich starken Strahlströmen und höheren Spannungspegeln arbeitet, um eine gute Bi ldwiad ergäbe zu erreichen, wie sie sich zum Teil in geeigneten Helligkeitswerten äußert. Andererseits nu3 jedoch verhindert'werden, da3 die Bildröhre zu stark, d.h. über ihre Belastungssicherheitsgrenze hinaus belastet wird.

Ferner kann eine übermäßige Belastung, elbst wenn sie die Belastbarkeit der Bildröhre r.i jht übersteigt, dazu führen, da': der ETipfär-ger infolge der hohen Spaiinu:.^ und starken Ströme ttbernä'ii Xöntgenstralnung aussendet. Sodann s«tz.t die l'berl ar. tang der Hochspannung., rzeugerschal tung bei optimaler Ausnutzung b-srsit" e:r», ehe iie Belastbaikeitsgrenze-der Bildröhre erreicht ist. Dies ·-:vt e'li-i Verschlechterung äe.r Bildqualität zur Folge, und zwar aufgrund mc-*.-3r«r Faktoren, beispielsweise Änderung der Ablenk empfindlichkeit, übers tr.-shlm-j oder Fokussierungsver '··-ä- ■., Vvriust der h'^risontalen

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Linearität sowie Gesamtbeeinträchtiguncj der Rastergröße.

Erfindungsgemäß sind Schaltüngsmaßnahmen getroffen, um die Maximale Vorspannung der Videoverstärkerkette auf einen Wert zu begrenzen, welcher der maximalen Belastbarkeit der Bildröhre im Hinblick auf die oben genannten Faktoren entspricht. Die Hierfür vorgesehene Schaltung arbeitet wie folgt·:

Es sei zunächst angenommen, daß der über den an einen Hochspahnurigspunkt der Sekundärwicklung des Transformators 65 angeschlossenen Kondensator 67 entnommene Strom sowie der von der Einweggleichrichterschaltung mit der an einen dritten Punkt der Sekundärwicklung des Transformators 65 angeschlos

entnommene Strom ■
senen Diode 7O/beide null sind. Außerdem sei angenommen, daß die Bildröhre 63 gesperrt ist, was der Einstellung des Potentiometers 29 auf maximalen Widerstand entsprechen kann.

Unter diesen Voraussetzungen fließt durch den Hochspannungsgleichrichter 66 ein nur geringer Strom aufgrund lediglich des Eildröhrenreststromes im gesperrten Zustand. Der Stromfluß durch den Widerstand 75 ist dabei annähernd null (oder gleich dem BiIdföhrenreststrom), da dieser Strom gleich der Summe der oben genannten drei Ströme ist.

Unter diesen Voraussetzungen ist der Transistor 40 in den leitenden Zustand gespannt und flierst ein Strom von +V durch die Widerstände 41 und 44 über die Emitter-Kollektors trecke des Transistors 40 sowie durch den Widerstand 45 nach Masse. Der Betrag dieses Stromes hängt von der Einstellung des Widerstands 41 ab, der als "Helligkeitsbegrenzungsschvellenregler" angesehen verden kann. Unter optimalen Betriebsbedingungen ist der Widerstand 41 so eingestellt, daß der Stromfluß durch die Kollektor-Emitters trecke des Tranaiüfors AO nach Masse gleich dem Stromwert bei der Begrenzungsschwelle der 3ii<-röhre oder dem maximalen Stronfluß durch den Hochspannungsgleichrichter o6 ist.

Die Widerstände 42 und 43 sind so bemessen, d3.S die Spannung an der Basis des Transistors 40 plus dem Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter 3es Transistors 40 gleich der gewünschten Vorspannung für den Transistor 23 ist- Die Basis des Transistors 23 ist mit dem Emitter des Transistors 40 über den Widerstand 27 gekoppelt. Solange der Transistor 40 leitet, ist die S'-annung an seinem-Emitter verhältnismäßig konstant, und zwar wegen der Be-

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messung der Widerstände 42 und 43, und ferner weil sie auf das stabile

Potential +V bezogen ist.
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Es sei jetzt angenommen, daß der Betrachter den Helligkeitsregler 29 auf niedrigeren Widerstand einstellt. Dadurch wird die Gleichspannung am Emitter des Transistors 23 erniedrigt und die Stromleitung dieser Stufe erhöht. Dies hat zur Folge, daß die Spannung am Kollektor des Transistors 23 sich in negativer Richtung ändert und dadurch die Spannung am Kollektor des Transistors 50 entsprechend positiver wird. Dadurch wird wiederum die Spannung am Emitter des Transistors 55 positiver, was zur Folge hat, daß mittels der Videotreiberstufe 62 die Gleichspannung an den Kathoden der Bildröhre 63 erhöht wird und die Bildröhre stärker leitet.

Dies entspricht einer Einschaltung oder Hellsteuerung der Bildröhre, so daß deren Endano.de über den Gleichrichter 66 Strom entnimmt. In dem Maße, wie dieser Strom ansteigt, steigt auch der Stromfluß durch den Widerstand 75 an. Der Stromfluß durch die Widerstände 41 und 44 ist relativ konstant und gleich der Summe des Stromflusses durch den Widerstand 75 und des Stromflusses durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 40. Da der Stromfluß durch die Widerstände 41 und 44 konstant ist und der Stromfluß durch den Widerstand 75 ansteigt, muß der Stromfluß im Transistor 40 entsprechend abnehmen.

Jedoch bleibt, solange der Transistor 40 leitet, die Spannung an seinem Emitter relativ konstant, da sie von der Spannung an der Basis und vom Basis-Emitter-Spannungsabfall abhängt. Diese Spannung ist somit gut reguliert, solange der Transistor 40 leitet.

Wenn die Ansteuerung oder Belastung der Bildröhre weiter ansteigt, erhöht sich auch der Stromfluß durch den Widerstand 75 sowie der Stromfluß zur Endanode der Bildröhre 63· Dies hat zur Folge, daß der Stromfluß durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 40 sich null nähert. Die Spannung am Emitter des Transistors 40 fällt dann ab, da der Transistor 40 in den Sperrzustand gesteuert wird, so daß die Spannung an seiner Basis posi- |

tiver als die Spannung an seinem Emitter wird. ·

> Wenn unter diesen Voraussetzungen der «Betrachter den Widerstand.. 29 noch weiter herunterstellen will, wodurch der Transistor 23 in einen stärker ,

leitenden Zustand gespannt würde, so wirkt einem derartigen Versuch ein . j

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' Spannungsabfall am Emitter des Transistors 40 aus zwei Gründen entgegen! ·":■.· Einmal wird der Transistor 40 gesperrt, so daß keine Regulierung der Spannung an seinem Emitter und folglich an der Basis des Transistors 23 mehr stattfindet. Zum anderen erhöht sich die Stromzufuhr zur Bildröhre 63 über den Hochspannungsgleichrichter 66, was einen größeren Spannungsabfall an den Widerständen 4I und 44 zur Folge hat, so daß die Spannung an der Basis des Transistors 23 gegen Massepotential gedrückt wird, d.h. gezwungen wird, diesen Stromänderungen zu folgen.

Das Ausmaß oder der Grad der erzielten Begrenzungswirkung wird zum Teil durch die Verriegelungscharakteristik des Transistors 40, die sehr scharf sein kann, und die Gesamtschleifenverstärkung des Systems bei gesperrtem Transistor 40 bestimmt. Im Normalfall sind die Ströme, die durch die Diode 70 zu den Schirmgittern der Bildröhre fließen, sowie die Ströme, die durch den Kondensator 67 zu den Fokussierelektroden der Bildröhre fließen, nicht null. Jedoch wird, wie man sehen kann, durch die Gesamtgröße dieser Ströme ein konstanter Stromfluß durch die Widerstände 44, 41, 75 und die Sekundärwicklungsanzapfungen für die Fokussierelektroden- und Schirmgitterspeisung hinzuaddiert. Dieser Konstantstrom ist unabhängig von der in einem gegebenen Gerät verwendeten Bildröhre und hängt lediglich von der Bemessung der zur Hochspannungserzeugerschaltung für das'betreffende Gerät gehörigen Komponenten ab. Auf diese Weise kann die Begrenzungsschwelle durch entsprechen de Einstellung des Widerstands 4I so festgelegt werden, daß ein etwaiger Stromverlust im Transistor 40 infolge der statischen und dynamischen ¥erte der Schirmgitter- und Fokussierelektrodenströme der Bildröhre kompensiert wird.

Schließlich sind auch Schutzmaßnahmen gegen etwaige Hochspannungsüberschläge am Hochspannungsgleichrichter 66 getroffen, Durch solche Spannungsüberschläge wird die in der Kapazität der Endanode der Bildröhre gespeicher te Energie in die den Transistox· 4O enthaltende Schaltung rückübertragen. Derartige Spannungsübersdiläge können im Widerstand 75 Ettckwärtsströme in der Größenordnung von 1 oder 2 Ampere erzeugen. Damit die Schaltung diese Energie auffangen kann, ohne daß der Transistor 40 oder die anderen Schaltungselemente beschädigt werden, sind der Kondensator 77 und der Widerstand 45 vorgesehen. Der Widerstand 45 begrenzt die mögliche Strombelastung des Transistors 40 auf einen solchen Wert, daß eine Beschädigung • dieses Transistors verhindert wird. Der Kondensator 77 siebt durch Speicher ;-. virlcung diese Stromstöße weg, so daß sie sich auf die Spannung am Emitter

des Transistors 40 nicht auswirken können.

Eine praktisch erprobte Aus fiihrungs form der erfindungsgemäßen Schaltung arbeitet mit folgenden Schal tun gs el ein ent en, deren Bemessungswerte hier beispielsweise angegeben sind:

Transistor 15 Transistor 23 Transistor 50 Transistor 55 Transistor 40 Widerstand 16 Widerstand 17 Widerstand 16 Widerstand 19 Widerstand 22 Widerstand 24 Widerstand 25 Widerstand 27 Widerstand 28 Widerstand 29 Widerstand 30 Widerstand 31 \7iderstand 41 Widers tan1 42 Widerstand 43 Widerstand. 44 Wi I TStar.J 45 Wi icrstar. I 51 Wi',. rsrtaii-.i 52 Wi ».'Star 1 53 W. ·-: rstan.I 56 Vi'i-.:"Stani 57 Wicei'st-i_;d 58 Widerstand 61 Widerstand 71 Widerstand 75 SEI 002 2N3694 2N4121 2H3643 1473581-1 2190 0hm 390 0hm 560 0hm 1000 0hm 680 0hm 10 0hm 470 0hm 47 O^ 0hm 100 0hm 20 000 0hm (veränderlich) 330 0hm 10 Olim 2500 0hm (veränderlich) 2 000 0hm 560 0hm 27 00 0hm 100 0hm 1000 0hm 1^00 Ohm 2? 0hm 1'-OO 0hm 47C0 0hm 3900 Olim 20 000 0hm (veränderlich) 10 000 Ohm (1 Watt) 1000 Ohm

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§AB ORIGfMAL

Kondensator 29 Kondensator 33 Kondensator 34 Kondensator 54 Kondensator 32 Kondensator 59 Kondensator 67 Kondensator 72 Kondensator 76 Kondensator 77 Spule 21

Verzögerungsleitung Spule 60
Diode 70
Gleichrichter

+V
cc

+V₁

10 Mikrofarad 0, 01 Mikrofarad 100 Mikrofarad 0,0027 Mikrofarad 0,01 Mikrofarad 120 Pikofarad 47 0 Pikofarad 0, 02 Mikrofarad 0,01 Mikrofarad 50 Mikrofarad 15 Mikrohenry 8 (68 0 0hm) 36 Mikrohenry RGA # 1476183-2

3CU3 ^;

+3 OV

+15V

+15 Volt zener-reguliert

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Claims (6)

1. Patentansprüche

   ./Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfänger-Bildröhre, deren Leistungsverbrauch zum Teil durch die Vorspannung einer Strahlstromsteuerelektrode bestimmt wird, wobei eine Hbchspannungserzeuger schaltung geeignete andere Elektroden der Bildröhre mit Betriebsspannungen versorgt, gekennzeichnet durch eine mit der Hochspannungserzeugerschaltung gekoppelte Überwachungsanordnung, die ausgangsseitig einen den von der Hochspannungserzeugerschaltung entnommenen Gesamtstrom anzeigenden Pegel liefert; eine Stromquelle, die einen Bezugsstrom liefert, dessen Größe einem vorbestimmten Gesamtstromwert entspricht, den die Hochspannungserzeugerschaltung ohne Beeinträchtigung des Arbeitens der Bildröhre sicher entnehmen kann; und eine mit der Steuerelektrode der Bildröhre gekoppelte Vorspannanordnung, die auf den Bezugsstrom und den den Gesamtstrom repräsentierenden Pegel anspricht und die Vorspannung der Steuerelektrode im Sinne einer Erniedrigung des von der Bildröhre entnommenen Gesamtstromes verändert, wenn der Gesamtstrom im wesentlichen gleich dem Bezugsstrom ist.
2. 2.Schaltung nach Anspruch 1, bei welcher zwischen eine Steuerkathode und ein Steuergitter der Bildröhre ein zum Teil den Strahlstromfluß der Bildröhre zwischen Kathode und Endanode bestimmendes Potential anlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungsanordnung einen Transistor enthält, dessen Kollektor-Emitters trecke in Reihe mit der Hochspannungserzeugerschaltung geschaltet ist und an dessen Basis ein Spannungsteiler angekoppelt ist, welcher die Basis und folglich den Emitter des Transistors auf einem festen, regulierten Potential in bezug auf ein Bezugspotential hält; daß die Stromquelle an die lollektor-Emitterstrecke des Transistors angekoppelt ist und der Bezugsstrom auf die Hochspannungserzeugerschaltung und die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors verteilt wird; und daß die Vorspannanordnung den Emitter des Transistors mit einer der Steuerelektroden der Bildröhre koppelt, derart, daß diese, wenn ein Teil des Bezugsstromes durch die Kollektor-Emitterstrecke fließt, auf das feste, regulierte Bezugspotential gespannt wird, während sie auf ein zweites, nichtreguliertes Potential gespannt wird, wenn im wesentlichen

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   .- 18 -

   de.r gesamte Bezugsstrom durch die HochspannungserZeugerschaltung fließt, entsprechend dem nichtleitenden Zustand des Transistors und einem Anstieg des Bildröhrenstrahlstroms in einem die maximale Sicherhei tsgrenze überschreitenden Sinne, wobei das· zweite, nichtregulierte Potential die Bildröhr ensteuerelektrode in einem solchen Sinne vorspannt, daß dem Strahlstromanstieg entgegengewirkt wird.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem Farbfernsehempfänger, bei welchem die Hochspannungserzeugerschaltung geeignete Betriebsspannungen durch Gleichrichtung von aus dem Ablenk teil des Empfängers stammenden Impulsen erzeugt und ein Luminanzverstärker vorgesehen ist, welcher den Schwarzweißinhalt eines Fernsehsignalgemischs verstärkt und galvanisch auf die Strahlsteuerelektroden der Bildröhre zur entsprechenden Helligkeitssteuerung der Bildwiedergabe koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannanordnung mi t dem Luminanzverstärker gekoppelt ist, derart, daß bei einer ersten Betriebsart, bei welcher der Gesamtbetriebsstrom den Bezugsstrom nicht übersteigt, der Verstärker eine erste Betriebsspannung erhält und bei einer zweiten Betriebsart, bei welcher der Gesamtbetriebsstrom den Bezugsstrom übersteigt, der Verstärker eine zweite Betriebsspannung erhält, die sich proportional zum Gesamtbetriebsstrom ändert, derart, daß der den Steuer elektroden der Bildröhre über den Luminanzverstärker zugeleitete Gleichstrompegel sich im Sinne einer Erniedrigung der Bildhelligkeit ändert und dadurch der Gesamtbetriebsstrom verringert wird«
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, bei welcher als Bildröhrenelektroden eine Endanode, Schirmgitter- und Fokussierelektroden sowie Gitter- und Kathodenelektroden zur Steuerung des Strahlstromflusses zwischen Endanode und Kathoden vorgesehen sind, ein auf Ablenkimpulse ansprechender Transformator an mehreren Stellen einer seiner Wicklungen Ablenkimpulse unterschiedlicher Amplitude zur Gleichrichtung zwecks Bereitstellung der Betriebsspannungen für die Endanode, die Schirmgitter- und Fokussierelektroden liefert, und die verstärkte Schwarzweißinformation galvanisch auf die Kathoden gekoppelt wird, dadurch. gekennzeichnet, daß. die Vorspannanordnung einen transistor enthält, der mit seiner Kollektor-Smitterstrecke zwischen die Transformatorwicklung und einen Bezugspotentialpunkt gekoppeltiat, an dessen Basis ein eine vorbestimmte feste Vorspannung liefernder

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   Bezugsspannungsteiler angekoppelt ist Und dessen Emitter an den Luminanzverstärker angekoppelt ist, derart, daß dieser einen durch die Bezugsspannung an der Basis des Transistors bestimmten Vorstrom erhält; und daß zwischen den Verbindungspunkt der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors und der Transformatorwicklung eine stabile Stromquelle gekoppelt ist, welche die Transformatorwicklung und die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors mit einem Strom vorbestimmter Größe beliefert, welche einem vorbestimmten, einer Betriebssicherheitsgrenze für die Bildröhre entsprechenden Strahlstrom entspricht, derart, daß, wenn der Strahlstrom die Sicherheitsgrenze überschreitet, der gesamte Bezugsstrom der Transformatorwicklung zugeleitet und dadurch der Transistor gesperrt wird, so daß der" Vorstrom des Luminanzverstärker nicht mehr durch die Bezugsspannung bestimmt wird und der Strompegel für den Luminanzverstärker nicht vom Transistor geliefert werden kann und folglich sich die Vorspannung der Bildröhrenkathoden im Sinne einer Erniedrigung des Strahl εtroms ändert.
5. 5· Schaltung nach Anspruch A, d a d u rc h gekennzeichnet, daß die Vorsramianordnung eine eingangssei tig an die überwachungsanordnung und die Erzeugerschaltung und ausgangssei tig an eine Kathode der Bildröhre angekoppelte Schalteranordnung enthält, welche der Kathode, wenn der GSes^ratbetriebsstrom kleiner als der Bezugsstrom ist, eine erste, einen ersten Strompegel zwischen Kathode und Endanode bestimmende Vorspannung und, wenn der Gesamtbetriebsstrom den Bezugsstrom zu übersteigen beginnt, eine «weite Vorspannung zuleitet, die sich im Sinne einer Erniedrigung des Strahl »troms der Bildröhre entsprechend der Größe des Gesamtbetriebsstroms ändert, wenn dies"er den Bezugsstrom übersteigt.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß die überwachungsanordnung einen in fieihe mit der Hochspannungserzeugerschaltung geschalteten Widerstand mit Eingang und Ausgang sowie einen ersten und einen zweiten Kondensator enthält, wobei der erste Kon densator zwischen den Verbindungspunkt der Hochspannungserzeugerschaltung uti ί den Eingang des Widerstands einerseits und einen Bezusspotentiajpur.kt andererseits gekoppelt ist, der zweite Kondensator zwischen den Ausgang des Widerstands ur.d einen Bezugspotencialpunl·t gekoppelt ist und zusamme» mit de™i Widerstanden Filternetzwerk für die Kociispannungserzeugerschal' a:üj

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   bildet, und der Ausgang des Widerstands an den Eingang der Schalteranordnung angekoppelt ist.

   7· Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k" e η η zeichne t, da3 die Hochspannungserzeugerschaltung einen Transformator mit Primär- und Sekundärwicklung enthält, wobei der Primärwicklung Impulssignale zugeführt sind und die Sekundärwicklung mehrere Abgriffe aufweist, an denen aufwärtstransformierte Impulsspannungssignale zur Zuleitung an je eine entsprechende Gleichrichterschaltung abgenommen werden.

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