DE1926018C3 - Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfänger-Bildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfänger-Bildröhre, insbesondere Farbbildröhre, deren Leistungsverbrauch von der Vorspannung einer Steuerelektrode für den Strahlstrom abhängig ist, mit einer an die einen Hochspannungsgleichrichter enthaltenden Hochspannungserzeugerschaltung angeschlossenen Schaltung zum Abgreifen eines von dem in der Bildröhre fließenden Strom abhängigen Signals, das einer Vergleichsschaltung zugeführt wird, in der es mit einem dem zulässigen Leistungsgrenzwert der Bildröhre entsprechenden Bezugswert verglichen wird und die ein Steuersignal für die die Steuerelektrodenvorspannung der Bildröhre liefernde Schaltung erzeugt, das die Steuerelektrodenvorspannung zur Begrenzung des Strahlstromes verändert, wenn das Signal den Bezugswert überschreitet.

Bei Fernsehempfängern ist gewöhnlich ein Helligkeitsregler zum Einstellen der Vorspannung zwischen Gitter und Kathode bzw. Gitter 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 werden. Beispielsweise wird zur Helligkeitsregelung eine Gleichstrompegelverschiebung verwendet, welche die Ruhevorspannung einer Leuchtdichteverstärkerkette des Empfängers beeinflußt, in welcher das Leuchtdichtesignal des Fernsehsignalgemischs, das auch für die Schwarzweißübertragung dient, verarbeitet wird. Um die für die richtige Bildwiedergabe benötigte Gleichstromkomponente des Signalgemischs zu erhalten, koppelt man den Leuchtdichtekanal gewöhnlich direkt, d. h. galvanisch an die entsprechenden Elektroden der Bildröhre an. Auf diese Weise werden durch eine Änderung der Vorspannung oder des Gleichstromarbeitspunktes des Leuchtdichteverstärkers die Vorspannung der entsprechenden Bild-

röhrenelektroden und folglich die Grundhelligkeit des wiedergegebenen Schwarzweißb Ides verändert.

Natürlich werden durch die Yorspannungsregelung auch die Helligkeitseigenschaften einer farbigen Bildwiedergabe beeinflußt. Farbige Bilder werden bekanntlich dadurch erzeugt, daß man die Leuchtdichtekomponente mit Lm Signalgemisch enthaltenen Farbiniormationssignalen matriziert. Damit der Betrachter einen angenehmen Farbbildeindruck von gewünschter Lichtintensität erhält, betreibt man die Bildröhre des Farbfernsehempfängers mit relativ hohen Elektrodenbetriebsspannungen (z. B. an der Endanode, dem Schirmgitter und der Fokussierelektrode), was zu ziemlich hohen Strahlströmen führt. Dies hat einen relativ hohen Leistungsverbrauch der Bildröhre zur Folge, die somit eins sorgfältig konslruierte 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 nachteiligen Verhältnissen zu begrenzen.

Hält man die hohe Spannung und den hohen Strom innerhalb bestimmter Sicherheitsgrenzen, so läßt sich das gewünschte 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

Röntgenstrahlerzeugung oder Abstrahlung durch die Bildröhrenschaltung des Empfängers führen. Ferner

könncn übermäßig hohe Betriebswerte eine Überbelastung der Bildröhre selbst zur Folge haben, so daß sich ihre Lebensdauer entsprechend verkürzt und sie schließlich zerstört wird. Auch können, während die Bildröhre 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 Rasten verändert, eine Uberstrahlung, d. h. eine Überstreuung der Bilder an

'hellen Stellen, sowie eine Änderung des effektiven Strahldurchmessers infolge mangelhafter Fokussierungssteuerung hervorgerufen wird, und so fort. Und zwar kann eine solche nachteilige Belastung der Hochspannungserzeugerschaltung ohne weiteres dazu führen, daß die Bildwiedergabe untragbar schlecht

Als Schutz gegen eine Überlastung der Bildröhre — allerdings bei Ausfall der Zeilenablenkung — ist aus der US-PS 27 43 380 eine Schaltung bekannt, bei welcher sich bei fehlenden Ablenksignalen ein durch diese aufgeladener Kondensator entlädt, dessen Ladespannung die Bildröhrenvorspannung bestimmt und bei Verschwinden die Bildröhre sperrt. Ferner ist aus der DT-PS 10 59 576 eine Schaltung zur Regelung der aus der Zeilenablenkstufe abgeleiteten Hochspannung bekannt, bei welcher eine vom Strahlstrom abhängige Spannung als Verstärkungsregelspannung einer die Zeilenablenkimpulse verstärkenden Röhre zugeführt wird, so daß bei stärkerer Belastung der den Strahl strom liefernden Hochspannungsqueile und demzufolge absinkender Hochspannung die zugeführten Zeilenablenkimpulse mehr verstärkt werden. In diesen Regelkreis werden auch zusätzliche Spannungen zur Einstellung der Grundhelligkeit des Bildes und zur Berücksichtigung der kontrastabhängigen mittleren Bildhelligkeit eingespeist.

ίο Schließlich ist aus der Zeitschrift »radio mentor«, Heft 9, 1967, S. 700/701, eine Schaltung zur Strahlstrombegrenzung bekannt, bei welcher ein dem jeweiligen Strahlstrom entsprechendes Signal mit einem Bezugswert zur Erzeugung eines Steuersignals zur Bestimmung der Bildröhrenvorspannung für die Strahlstromstärke verglichen wird. Bei der bekannten Schaltung wird der von der Hochspannungsschaltung erzeugte Strom auf die Bildröhre und eine Ballaströhre aufgeteilt, was bereits einen relativ hohen Aufwand bedeutet. Solange diese Ballaströhre Strom führt, also innerhalb des normalen Betriebsbereiches für den Strahlstrom, ändert sich die Spannung an einem Vergleichspunkt nur relativ wenig. Zum Sperren der Ballaströhre ist jedoch eine Spannungsdifferenz von mehreren Volt erforderlich, die auch an der Basis eines das Videosignal verstärkenden Transistors wirksam wird und dabei zu unerwünschten Helligkeitsänderungen auf dem Bildschirm führt. Abgesehen davon bedeutet die von der Ballaströhre vernichtete Leistung zusätzliche Verluste und die Entwicklung von abzuführender Wärme. Dazu kommt noch der für die Isolierung dieser Hochspannungsröhre erforderliche Aufwand. Abgesehen von dem erwähnten ständig auftretenden Leistungsverbrauch haben — auf diese Weise beschleunigte — Alterungserscheinungen sowohl der Hochspannungsgleichrichterröhre als auch der Ballaströhre zusätzlich unerwünschte Veränderungen des Strahlstroms zur Folge. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Schaltung zur Begrenzung des Strahlstromes, bei welcher nicht nur der Einsatz der Begrenzung auf einen engeren Übergangsbereich beschränkt ist, sondern auch der schaltungsmäßige und konstruktive Aufwand verhältnismäßig gering ist und alterungsunempfindliche Bauelemente verwendet werden. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Von Vorteil ist hierbei, daß der Spannungsstabilisator nicht im Hochspannungsgleichrichterkreis angeordnet ist, wo Isolationsprobleme gelöst werden müssen, die unter anderem den finanziellen Aufwand für eine derartige Schaltung verteuern, sondern sich außerhalb des Hochspannungsgleichrichterkreises befindet, wo derartige Probleme nicht auftreten. Der als Spannungsstabilisator verwendete pn-übergang erlaubt ferner eine Reduzierung des Übergangsbereiches für das Ansprechen der Strahlstrombegrenzung auf einen sehr kleinen Bereich, innerhalb dessen keine merklichen Änderungen des auf dem Bildschirm Dargestellten für den Betrachter auftreten, insbesondere sind keine unerwünschten Helligkeitsänderungen infolge der Wirkung der Begrenzungsschaltung festzustellen. Ferner braucht bei der erfindungsgemäßen Schaltung die Hochspannungserzeugerschaltung nur jeweils so viel Leistung abzugeben, wie gerade von der Bildröhre benötigt wird, so daß nicht nur die Hochspannungserzeugerschaltung geschont und der ohnehin schon relativ hohe Leistungsverbrauch bei

Fernsehempfängern erniedrigt wird, sondern auch Spannungsteiler ist zwischen eine Bezugsspannung

die dadurch bedingten Alterungserscheinungen + V_A und Masse geschaltet. Der Verbindungspunkt

wesentlich verringert werden. Die erfindungsgemäße der Widerstände 16 und 17 ist an einen Eingang des

Schaltung erlaubt ferner nicht nur den Vergleich des Videodemodulator 12 angeschlossen, um diesen auf

Strahlstromes, sondern vielmehr den für die Be- 5 einen bestimmten Gleichstrompegel zu beziehen oder

lastung der Bildröhre maßgebenden Gesamtstrom vorzuspannen. Die gleiche Vorspannung erhält auch

mit einem Bezugswert, und dies ist bei der ohnehin die Basis des Transistors 15.

nahe an der zulässigen Grenze liegenden Normal- Der Transistor 15 liegt mit seinem Emitter über belastung einer Farbbildröhre ebenfalls von Be- einen Widerstand 19 an Masse, während sein Koldeutung, ίο lektor an eine Spannungquelle + V_cc über einen Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der durch einen Kondensator 32 nebengeschlossenen Erfindung kann eine Schaltung vorgesehen sein, Entkopplungswiderstand 31 angeschlossen ist. Der welche die Vorspannung einer Videokette oder eines eine niederohmige Ansteuerquelle bildende Emitter Leuchtdichteverstärkers bestimmt, der galvanisch an des Transistors 15 ist an das eine Ende eines Reihendie Kathoden einer Bildröhre angekoppelt ist. Die 15 netzwerkes, bestehend aus dem Widerstand 18, der Schaltung erfaßt automatisch den Gesamtstromfluß Verzögerungsleitung 20, der Spule 21 und dem in der Ausgangswicklung eines Transformators der Widerstand 22, angeschlossen. An seinem anderen Hochspannungserzeugerschaltung und kontrolliert Ende ist dieses Reihennetzwerk mit dem Widerstand diesen Strom mit Bezug auf einen festen Pegel, um 22 an den Emitter eines in Basisschaltung ausgelegten sicherzustellen, daß der von der Bildröhre aufgenom- 20 Transistors 23 angeschlossen.

mene Gesamtstrom die Grenzen eines sicheren Be- Der Emitter des Transistors 23 liegt über die triebsbereiches nicht überschreitet. In diesem Be- Reihenschaltung eines Widerstands 25, einer Leitung triebsbereich hält diese Schaltung die Vorspannung, 26, zweier Widerstände 24 und 28 und eines Regelauf Grund deren der Leuchtdichteverstärker mit Widerstands 29 an Masse. Für hochfrequente Wecheinem gewünschten Ruhearbeitspunkt arbeitet, prak- 25 selstromsignale ist der Verbindungspunkt des Widertisch konstant. Der Betrachter kann dabei eine stands 25 und der Leitung 26 durch den Konden-Helligkeitsregelung mittels eines mit dem Videover- sator 33 nach Masse überbrückt. Der Verbindungsstärker gekoppelten Regelwiderstandes vornehmen, punkt der Widerstände 24 und 28 ist für Signalwodurch die Gleichstrom-Ruhearbeitspunkte von frequenzen durch den Kondensator 34 nach Masse Hand verändert werden. Wenn aus irgendeinem 30 überbrückt.

Grund die Gesamtstromzufuhr zur Bildröhre über Der Transistor 23 erhält seine Vorspannung über eine vorbestimmte Sicherheitsgrenze ansteigt, nimmt einen Widerstand 27, der einerseits an die Basis des die Schaltung dies wahr und sorgt dafür, daß die Transistors 23 und andererseits an den Verbindungs-Vorspannung für die Videoverstärkerkette nicht mehr punkt des Emitters eines Transistors 40 sowie das konstant gehalten wird, sondern proportional zur 35 eine Ende eines aus der Reihenschaltung eines Regel-Gesamtstromentnahme der Bildröhre in einem Widerstands 41 und eines Widerslands 44 bestehensolchen Sinne verändert wird, daß sie dem Strom- den Spannungsteilers angeschlossen ist. Der Wideranstieg entgegenwirkt. Dies wird dadurch erreicht, stand 44 ist mit einem Ende an eine Bezugsspandaß die Vorspannung zwischen den Gittern und nungsquelle + V_R angeschlossen.
Kathoden der Bildröhre erhöht und dadurch die 40 Der Kollektor des Transistors 40 liegt über einen Bildröhre gegen den Sperr- oder Verriegelungs- Arbeitswiderstand 45 an Masse. Seine Basisvorspanzustand getrieben wird. Während dieser Betriebsart nung erhält der Transistor 40 mittels eines Spanliefert die Wahrnehmschaltung eine hohe Rückkopp- nungsteilers, bestehend aus den zwischen + V_R und lungsschleifen-Verstärkung, die ausreicht, einen Masse gekoppelten Widerständen 42 und 43, deren etwaigen Versuch des Betrachters, die Bildhelligkeit 45 Verbindungspunkt an die Basis des Transistors 40 mittels des Potentiometers weiter zu erhöhen, zu angeschlossen ist. Der Transistor 40, der die Basisunterbinden, vorspannung für den Transistor 23 liefert, dient zu-

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der sammen mit der Hochspannungserzeugerschaltung Zeichnung, deren einzige Figur das teilweise in dazu, durch Beeinflussen des Transistors 23 den auf Blockform dargestellte Schaltschema eines Farbfern- 5° die Bildröhrenelektroden gekoppelten Gleichstromsehempfängers mit einer erfindungsgemäßen Begren- pegel zu regeln,
zungsschaltung zeigt, im einzelnen erläutert. Die Basis des Transistors 23 ist für Signalfrequen-

Die an der Antenne 10 empfangenen HF-Fernseh- zen durch einen Kondensator 39 nach Masse über-

signale werden im Empfangsteil 11 verstärkt, z. B. brückt. Der Kollektor des Transistors 23 ist über

mit Hilfe einer Mischstufe und eines örtlichen Oszil- 55 einen Widerstand 30 an die entkoppelte Stelle der

lators in ZF-Signale umgesetzt und weiter verstärkt. von +V_(C ausgehenden Leitung angeschlossen. Ein

Der an den Ausgang des Empfangsteils 11 angekop- in Emitterschaltung ausgelegter Transistor 50 ist mit

pelte Videodemodulator 12 enthält eine Dioden- seiner Basis über einen Widerstand 51 an den KoI-

demodulatorschaltung, die aus den ZF-Signalen ein lektor des Transistors 23 angeschlossen. Der KoI-

Videosignalgemisch erzeugt. ^6o lektor des Transistors 50 liegt über einen Widerstand

Im Tonkanal 13 wird durch Demodulation des 52 an Masse. Der Emitter des Transistors 50 ist über

frequenzmodulierten Tonträgers und Wahrnehmen einen Widerstand 53 an die entkoppelte Stelle der

seiner Seitenbänder das Begleittonsignal gewonnen + t^-Leitung angeschlossen und durch einen Kon-

und dem Lautsprecher 14 zugeleitet. densator 54 überbrückt. Ein weiterer, in Kollektor-

Ein Ausgang des Videodemodulator 12 ist an die 65 schaltung ausgelegter Transistor 55 ist mit seinem

Basis eines in Kollektorschaltung oder Emitterfolger- Kollektor an die entkoppelte Stelle der + F_f(.-Leitung

schaltung ausgelegten Transistor 15 angeschlossen. angeschlossen und liegt mit seinem Emitter über

Ein aus den Widerständen 16 und 17 bestehender einen Widerstand 56 an Masse. Zur Vorspannung

und Ansteuerung des Transistors 55 ist dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors 50 verbunden.

Ein Rückkopplungsnetzwerk, bestehend aus der Reihenschaltung der Widerstände 57 und 58, ist zwischen den Emitter des Transistors 55 und den Emitter des Transistors 23 gekoppelt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 57 und 58 liegt über die Reihenschaltung eines Kondensators 59, einer Spule 60 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, z. B. einer Dreistrahl-Lochmaskenröhre, ruit 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 Synchronisierschaltung 69 sowie der Chrominanzkanal 49 sind vom niederohmigen Ausgang am Emitter des Transistors 15 gespeist. Die Synchronisierschaltung dient dazu, die Synchronisierkomponente vom Videosignalgemisch abzutrennen und den Ablenkstufen zuzuleiten.

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

Zu diesem Zweck ist die Primärwicklung eiues Rücklauftransformators 65 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 Rücklaufimpulse an der Endanode eine Spannung, die durch die Kapazität der Endanode gefiltert so wird, so daß sich eine Gleichspannung z. B. in der Größenordnung von 25 kV ergibt.

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, dei 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 Wiedergabequalität erforderlichen Strahlstrompegeln arbeitet.

Die Sekundärwicklung des Transformators 65 liegt mit ihrem Niederspannungsende über einen Widerstand 75 am Emitter des Transistors 40. Der Widerstand 75 bildet zusammen mit den zwischen seine beiden Enden und Masse gekoppelten Kondensatoren 76 und 77 ein Filter oder Siebglied.

Im Chrominanzkanal 49 wird die im Signalgemisch enthaltene Farbinfomation 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 Signalgemischs auftretenden Hilfsträger-Gleichlaufpuls (»Burst«). Mittels der Hüfsträger-Gleichlaufpulse wird der mit der Farbhilfsträgerfrequenz schwingende Hilfsträgeroszillator synchronisiert. Das die Farbartinformation und die Oszillatorschwingung enthaltende Ausgangssignal des Chrominanzkanals 49 ist den Eingängen der Farbdemodulatoren 80 zugeführt.

In den Farbdemodulatoren 80 wird die Chrominanzinformation mit Hilfe entsprechender Phasen der Ausgangsschwingung des Farboszillators als Bezugsgröße demoduliert. Die auf diese Weise erhaltenen Farbdifferenzsignale werden den entsprechenden Elektroden der Bildröhre 63 zugeleitet.

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. Dei Emitterausgangskreis des Transistors 15 liefert eine verhältnismäßig niedrige Ansteuerimpedanz. Die Stufe 15 liefert auf Grund ihres Stromansteuervermögens die Ansteuerung für die Ablenk- und Synchronisierschaltung 69 und den Chrominanzkana! 49, während sie außerdem einen niedrigen Ausgangswiderstand zum Ankoppeln an den Eingang der Verzögerungsleitung 20 aufweist.

Der in Basisschaltung ausgelegte Transistor 2; weist an seinem Emitter einen niedrigen Eingangs widerstand auf. Die in Reihe mit der Verzögerungs leitung gekoppelten Widerstände 18 und 22 sind ent sprechend dem Wellenwiderstand der Verzögerungs leitung 20 so bemessen, daß ihre Größe diesen Wellenwiderstand vergleichbar ist. Auf diese Weist ist die Verzögerungsleitung 20 sowohl eingangs- al: auch ausgangsseitig einwandfrei abgeschlossen, s( daß gedämpfte Einschwingvorgänge, die sich be Fehlanpassung zwischen dem Wellenwiderstand de Verzögerungsleitung und ihren Abschlüssen ergeben weitgehend vermieden werden.

Die basisgeschaltete Stufe 23 liefert in ihrem KoI lektorkreis die Ansteuerung für die emittergeschalteti Stufe mit dem Transistor 50, so daß die erforderlichi Spannungsverstärkung und Polarität der Signalinfor mation erhalten wird. Der Kollektor des Transistor 50 ist an eine zweite Emitterfolgerstufe mit den Transistor 55 angeschlossen, der erforderlich ist, un die Videotreibersrufe 62 mit einer niederohmigei Quelle anzusteuern.

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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 Regelwiderstands 61 außer Betracht, so ist der Verstärker so zugeschnitten, daß seine Übertragungscharakteristik oder sein Frequenzgang bei ungefähr 1,5 MHz auf die Hälfte der Bandmittenverstärkung bei einer Frequenz von ungefähr 3,08MHz (gemäß den US-Normen) abzufallen beginnt. Dieser Frequenzgang entspricht im wesentlichen dem Frequenzgang am Ausgang des Videodemodulators 12 in etwas abgeflachter Form, so daß sich eine Verstärkercharakteristik ergibt, die eine gewisse Eigendämpfung sowie eine relativ niedrige Empfindlichkeit für den Farbhilfsträger von 3,58 MHz aufweist. Eine solche niedrige Verstärkung des Farbhilfsträgers 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. ^a5

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 obenerwähnten Resonanzfrequenz (1,5MHz), indem er die Gegenkopplung an dieser Stelle verringert. In der Nähe 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 dem 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 3MHz ungefähr 30% der Verstärkung bei 1,5MHz 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 ergäbe.

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 Emitter des Transistors 23 angekoppelt ist, dient dazu, das Gleichstrompotential am Emitter 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 unter Umständen erheblicher Länge zur Frontplatte geführt werden.

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

Um dies zu vermeiden, bemißt man den Widerstand 24 so, daß er einen Begrenzungsabschluß füi das Kabel 26 bei derartigen Frequenzen bildet. Dei 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 füi sämtliche Wechselstromsignale im Luminanzband dem Wert des Widerstands 24 entspricht.

Der Kondensator 34 dient zusammen mit dem Widerstand 28 außerdem dazu, Potentiometerstönmgen abzuleiten, wie sie durch den Metall-Metall-Kontakt auf Grund der konstruktiven Beschaffenheit von Regelwiderständen von der Art des Regelwiderstands 29 hervorgerufen werden. Der Widerstand 28 isi einerseits an den Verbindungspunkt des Kondensators 34 und des Widerstands 24 angeschlossen unc andererseits in Reihe mit dem Regelwiderstand 2i geschaltet.

Der Widerstand 28 bringt außerdem in die Schal tung eine feste Impedanz ein, so daß stets ein RC-

Glied für die Beseitigung derartiger Störungen unabhängig von der Einstellung des Regelwiderstands 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 Wechselstromcharakteristik des Luminanzverstärker anderweitig beeinträchtigt wird.

Bei einem Farbfernsehempfänger ist es erwünscht, daß die Bildröhre mit ziemlich starken Strahlströmen und höheren Spannungspegeln arbeitet, um eine gute Bildwiedergabe zu erreichen, wie sie sich zum Teil in

röhre oder dem maximalen Stromfluß durch dei Hochspannungsgleichrichter 66 ist.

Die Widerstände 42 und 43 sind so bemessen, dal die Spannung an der Basis des Transistors 40 plu!

dem Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter de; Transistors 40 gleich der gewünschten Vorspannunj für den Transistor 23 ist. Die Basis des Transistor; 23 ist mit dem Emitter des Transistors 40 über der Widerstand 27 gekoppelt. Solange der Transistor 4(

ίο leitet, ist die Spannung an seinem Emitter verhältnismäßig konstant, und zwar wegen der Bemessung dei Widerstände 42 und 43 und ferner, weil sie auf dai stabile Potential + V_R bezogen ist. Es sei jetzt angenommen, daß der Betrachter den

geeigneten Helligkeitswerten äußert. Andererseits 15 Helligkeitsregler 29 auf niedrigeren Widerstand ein

muß jedoch verhindert werden, daß die Bildröhre zu stark, d. h. über ihre Belastungssicherheitsgrenze hinaus, belastet wird.

Ferner kann eine übermäßige Belastung, selbst wenn sie die Belastbarkeit der Bildröhre nicht übersteigt, dazu führen, daß der Empfänger infolge der hohen Spannung und starken Ströme übermäßig Röntgenstrahlung aussendet. Sodann setzt die Überlastung der Hochspannungser7eugerschaltung bei op-

stellt. Dadurch wird die Gleichspannung am Emittei 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

g pggg p hat, daß mittels der Videotreiberstufe 62 die Gleich-

timaler Ausnutzung bereits ein, ehe die Belastbar- ²5 spannung an den Kathoden der Bildröhre 63 erhöht keitsgrenze der Bildröhre erreicht ist. Dies hat eine wird und die Bildröhre stärker leitet. Verschlechterung der Bildqualität zur Folge, und Dies entspricht einer Einschaltung oder HeIl-

zwar auf Grund mehrerer Faktoren, beispielsweise steuerung der Bildröhre, so daß deren Endanode Änderung der Ablenkempfindlichkeit, Überstrahlung über den Gleichrichter 66 Strom entnimmt. In dem oder Fokussierungsverlust, Verlust der horizontalen 3" Maße, wie dieser Strom ansteigt, steigt auch der Linearität sowie Gesamtbeeinträchtigung der Raster- Stromfluß durch den Widerstand 75 an. Der Stromgröße, fluß durch die Widerstände 41 und 44 ist relativ kon-Erfindungsgemäß sind Schaltungsmaßnahmen ge- stant und gleich der Summe des Stromflusses durch troffen, um die maximale Vorspannung der Video- den Widerstand 75 und des Stromflusses durch die verstärkerkette auf einen Wert zu begrenzen, welcher 35 Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 40. Da der der maximalen Belastbarkeit der Bildröhre im Hin- Stromfluß durch die Widerstände 41 und 44 konstant blick auf die obengenannten Faktoren entspricht. Die
hierfür vorgesehene Schaltung arbeitet wie folgt:

Es sei zunächst angenommen, daß der über den an einen Hochspannungspunkt 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 angeschlossenen Diode 70 entnommene Strom beide Null sind. Außerdem sei angenommen, daß die Bildröhre 63 gesperrt ist, was der Einstellung des Regelwiderstandes 29 auf maximalen Widerstand entsprechen kann.

Unter diesen Voraussetzungen fließt durch den 5° Strecke des Transistors 40 sich Null nähert. Die Span-Hochspannungsgleichrichter 66 ein nur geringer nung am Emitter des Transistors 40 fällt dann ab, da Strom auf Grund lediglich des Bildröhrenstromes im
gesperrten Zustand. Der Stromfluß durch den Widerstand 75 ist dabei annähernd Null (oder gleich dem
Bildröhrenstrom), da dieser Strom gleich der Summe 55
der obengenannten drei Ströme ist.

Unter diesen Voraussetzungen ist der Transistor
40 in den leitenden Zustand gespannt und fließt ein
Strom von + V_R durch die Widerstände 41 und 44
über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 40 60 des Transistors 40 aus zwei Gründen entgegen. Einsowie durch den Widerstand 45 nach Masse. Der Be- mal wird der Transistor 40 gesperrt, so daß keine trag dieses Stromes hängt von der Einstellung des Regulierung der Spannung an seinem Emitter und Widerstands 41 ab, der als »Helligkeitsbegrenzungs- folglich an der Basis des Transistors 23 mehr stattschwellenregler« angesehen werden kann. Unter opti- findet. Zum anderen erhöht sich die Stromzufuhr zur malen Betriebsbedingungen ist der Widerstand 41 so 65 Bildröhre 63 über den Hochspannungsgleichrichter eingestellt, daß der Stromfluß durch die Kollektor- 66, was einen größeren Spannungsabfall an den Wi-Emitter-Strecke des Transistors 40 nach Masse gleich derständen 41 und 44 zur Folge hat, so daß die dem Stromwert bei der Begrenzungsschwelle der Bild- Spannung an der Basis des Transistors 23 gegen

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-Emitter-

der Transistor 40 in den Sperrzustand gesteuert wird, so daß die Spannung an seiner Basis positiver als die Spannung an seinem Emitter wird.

Wenn unter diesen Voraussetzungen der Betrachter den Regelwiderstand 29 noch weiter herunterstellen will, wodurch der Transistor 23 in einen stärker leitenden Zustand gespannt würde, so wirkt einem derartigen Versuch ein Spannungsabfall am Emitter

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Massepoiential 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 Fokussierelektraden- 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 Komponen- »0 ten ab. Auf diese Weise kann die Begrenzungsschwelle durch entsprechende Einstellung des Widerstands 41 so festgelegt werden, daß ein etwaiger Stromverlust im Transistor 40 infolge der statischen und dynamischen Werte der Schirmgitter- und Fo- as kussierelektrodenströme 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 gespeicherte Energie in die den Transistor 40 enthaltende Schaltung rückübertragen. Derartige Spannungsüberschläge können im Widerstand 75 Rückwärtsströme 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 Speicherwirkung diese Stromstöße weg, so daß sie sich auf die Spannung am Emitter des Transistors 40 nicht auswirken können.

Eine praktisch erprobte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung arbeitet mit folgenden Schaltungselementen, deren Bernessungswerte hier beispielsweise angegeben sind:

Transistor 15 SE 1002

Transistor 23 2N3694

Transistor 50 2N4121

Transistor 55 2 N 3643

Transistor 40 1473581-1

Widerstand 16 2190 0hm

Widerstands 390 0hm

Widerstand 18 560 0hm

Widerstand 19 ..... 1000Ohm

Widerstand 22 680 0hm

Widerstand 24 10 Ohm

Widerstand 25 470 0hm

Widerstand 27 470 0hm

Widerstand 28 100 Ohm

Widerstand 29 20 000 Ohm (veränderlich)

Widerstand 30 330 0hm

Widerstand 31 10 Ohm

Widerstand 41 2500 Ohm (veränderlich)

Widerstand 42 2000 0hm

Widerstand 43 560 0hm

Widerstand 44 2700 0hm

Widerstand 45 100 Ohm

Widerstandst 1000 Ohm

Widerstand 52 1800 0hm

Widerstand 53 27 Ohm

Widerstand 56 1800 0hm

Widerstand 57 4700 0hm

Widerstand 58 3900 0hm-

Widerstandet 20 000 Ohm (veränderlich)

Widerstand 71 10 000 Ohm (1 Watt)

Widerstand 75 1000 Ohm

Kondensator 29 10 Mikrofarad

Kondensator 33 0,01 Mikrofarad

Kondensator 34 100 Mikrofarad

Kondensator 54 0,0027 Mikrofarad

Kondensator 32 0,01 Mikrofarad

Kondensator 59 120 Pikofarad

Kondensator 67 470 Pikofarad

Kondensator 72 0,02 Mikrofarad

Kondensator 76 0,01 Mikrofarad

Kondensator 77 50 Mikrofarad

Spule 21 15 Mikrohenry

Verzögerungsleitung 8 (680 Ohm)

Spule 60 36 Mikrohenry

Diode 70 RCA # 1476183-2

Gleichrichter66 .... 3CU3

+ V_cc +3OV

+ V_A +15V

+ V_R +15 Volt zener-reguliert

V V

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Begrenzung des Leistungsverbrauchs einer Fernsehempfänger-Bildröhre, insbesondere Farbbildröhre, deren Leistungsverbrauch von der Vorspannung einer Steuerelektrode für den Strahlstrom abhängig ist, mit einer an die einen Hochspannungsgleichrichter enthaltenden Hochspannungserzeugerschaltung angeschlossenen Schaltung zum Abgreifen eines von dem in der Bildröhre fließenden Strom abhängigen Signals, das einer Vergleichsschaltung zugeführt wird, in der es mit einem dem zulässigen Leistungsgrenzwert der Bildröhre entsprechenden ¹S Bezugswert verglichen wird und die ein Steuersignal für die die Steuerelektrodenvorspannung der Bildröhre liefernde Schaltung erzeugt, das die Steuerelektrodenvorspannung zur Begrenzung des Strahlstromes verändert, wenn das Signal den Bezugswert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (40, 42, 43, 45) einen außerhalb des Hochspannungsgleichrichterkreises angeordneten Spannungsstabilisator mit einem stromdurchflossenen pn-Ubergang (Basis-Emitter-Obergang des Transistors 40) zur Bestimmung des Bezugswertes enthält.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pn-übergang der Basis-Emitter-Ubergang eines Transistors (40) ist, 3» dessen Basis an den Abgriff eines eine im wesentlichen feste Vorspannung liefernden Spannungsteilers (42, 43) angeschlossen ist und dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit der Hochspannungserzeugerschaltung (65, 66) liegt und derart an eine Stromquelle (-r-V_s) angekoppelt ist, daß der von ihr gelieferte Strom sich auf den Transistor (40) und die Hochspannungserzeugerschaltung aufteilt und daß der Emitter des Transistors (40) über eine Koppelschaltung (23, 50, 55, 62) mit der Steuerelektrode der Bildröhre (63) gekoppelt ist, deren Vorspannung bei leitendem Transistor (40) auf einem festen Wert gehalten wird, während sie sich bei zunehmendem Bildröhrenstrom und entsprechend bis zur Sperrung abnehmendem Transistorstrom im Sinne einer Begrenzung des Strahlstromcs verändert.

3. Schaltung nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem Farbfernsehempfänger, bei welchem die Hochspannungserzeugerschaltung durch Gleichrichtung von aus dem Ablenkteil des Empfängers stammenden Impulsen Betriebsspannungen für weitere Baugruppen des Empfängers erzeugt und der Leuchtdichteverstärker das Leuchtdichtesignal galvanisch auf die Strahlsteuerelektroden der Bildröhre koppelt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (40, 42, 43, 45) derart mit dem Leuchtdichteverstärker gekoppelt ist, daß in einem ersten Betriebsbereich, in welchem der Gesamtbetriebsstrom einen durch den Bezugswert bestimmten Bezugsstrom nicht übersteigt, der Verstärker eine erste Vorspannung enthält und in einem zweiten Betriebsbereich, in welchem der Gesamtbetriebsstrom den Bezugsstrom übersteigt, der Verstärker eine zweite Vor- spannung erhält, die sich proportional zum Gesamtbetriebsstrom im Sinne einer Begrenzung der Bildhelligkeit ändert.

4. Schaltung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (40) der Vergleichsschaltung (40, 42, 43, 45) mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke zwischen einen Bezugspotentialpunkt (Masse) und einen mit Ablenkimpulsen gespeisten Transformator (65) der Hochspannungsschaltung geschaltet ist und daß die Stromquelle (+^r) an der, Verbindungspunkt des Transformators mit dem Transistor (40) angeschlossen ist und die Stromaufteilung derart gewählt ist, daß der den Transistor (40) gegensinnig wie der Bildröhrenstrom durchfließende Teilstrom dem maximal zulässigen Strahlstrom entspricht.

5. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Vergleichsschaltung (40, 42, 43, 45) und die Hochspannungserzeugerschaltung (65, 66) ein Filterglied mit einem Längswiderstand (75) und zwei Querkapazitäten (76, 77) eingefügt ist.