DE2013507B2

DE2013507B2 - Verstaerkungsregelschaltung fuer videosignale

Info

Publication number: DE2013507B2
Application number: DE19702013507
Authority: DE
Inventors: Leonard Joseph Cinnaminson NJ. Baun (V.StA.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-03-21
Filing date: 1970-03-20
Publication date: 1977-11-24
Also published as: DE2013507C3; US3569620A; FR2039788A5; NL7004037A; DE2013507A1; GB1284022A; JPS4922329B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungsregelschaltung für Videosignale nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Verstärkungsregelschaltung dieser Art ist aus der US-PS 33 13 882 bekannt. Die bekannte Schaltung arbeitet auf der Basis eines Durchschnitts-Bildhelligkeitswerts. Die Bildung dieses Durchschnittswerts erfordert eine Messung über einen ausgedehnten Zeitabschnitt. Dieser wird von einer Zeitkonstantenschaltung bestimmt. 1st der Zeitabschnitt zu lang, reagiert das System auf plötzlich auftretend?. Helligkeitsspitzen zu langsam. Ist der Zeitabschnitt zu kurz, verhindert eine kurze Periode geringer Helligkeit jegliche Reaktion auf eine unmittelbar vorhergehende lange Periode einer übermäßigen Helligkeit. Darüberhinaus muß bei der Zeitkonstantenschaltung die Bildwechselfrequenz in Betracht gezogen werden.

Bei einem anderen bekannten Regelverstärker (RCA Druckschrift TA-9 vom 20.1.1960) wird eine einzige Detektoranordnung verwendet, in welcher der Signalpegel entsprechend dem Bildsignal Weiß im Verhältnis zum Signalpegel entsprechend dem Bildsignal Schwarz zur Erzeugung eines Regelsignals umgewandelt wird. Dabei ist es aufgrund der einfachen Gleichrichtung des Bildsignals je nachdem, ob der Mittelwert des Bildsignals groß oder niedrig ist, erforderlich, daß die Ausgleichszeit für schwankende Videosignalpegel von der Zeitkonstanten derjenigen Schaltung abhängt, welche das Regelsignal von dem niedrigen Mittelwertsignal ableitet. Da die Bilddauer (16,7 ms) in die Berechnung eingeht, muß die Filterzeitkonstante für einen brauchbaren Betrieb notwendigerweise größer als die Bilddauer sein, damit das resultierende Regelsignal genügend stabil ist, um nennenswerte Verstärkungsschwankungen der Bildfrequenz zu überwinden, insbesondere für niedrige Mittelwertsignale. Auch ändert sich bei Filterschaltungen mit nur einer festen Zeitkonstanten die Erholzeit der Regelschaltung mit dem Mittelwert des Bildsignals. Daraus ergibt sich, daß zwei der grundsätzlichen Nachteile einer Verstärkungsregelschaltung mit einem einzigen Videosignaldetektor in den relativ langen und sich mit Schwankungen des Videosignalpegels ändernden Erholzeiten liegen. Schnelle Videosignalschwankungen werden daher von einem solchen System nur träge ausgeregelt. Schnelle oder plötzliche Änderungen der Videosignalpegel kommen jedoch beim Betrieb eines Fernsehsystems vor, beispielsweise kann relativ dunkle Szenen darstellende Videosignale plötzlich in Videosignale übergehen, die einen relativ hohen Mitielwer*. haben.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, tine Verstärkungsregelschaltung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Regelung ohne Abhängigkeit von der Häufigkeit des Auftretens der Weißsignalspitzen möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wie später im einzelnen erläutert, erfolgt die Regelung gemäß der Erfindung unabhängig von dem Gleichspannungsmittelwert des Videosignals, also unabhängig vom Bildinhalt. Dadurch werden auch Probleme vermieden, welche üblicherweise durch die Zeitkonstantenglieder entstehen, welche Spitzensignalwerte bis zum Auftreten eines nächsten Spitzenwertes haken müssen, wobei die Abstände zwischen solchen Spitzenwerten keineswegs konstant sind. Auch braucht die Bildwechselfrequenz nicht berücksichtigt zu werden, die üblicherweise für die Wahl der Zeitkonstanten mitbestimmt ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Regelverstärkers in einer Fernsehanlage,
Fig. 2 die in Fig. 1 verwendete Schwarzpegelklemmschaltung

F i g. 3 die Schaltung des in F i g. 1 verwendeten Betriebsartwählers

Fig.4 die Schaltung des in Fig. 1 verwendeten Weißsignaldetektors

F i g. 5 den Weißsignalregelverstärker aus F i g. 1,
F i g. 6 den Videoausgangsverstärker aus Fig. 1,
F i g. 7 die Synchronimpulsspitzenklammschaltung aus F i g. 1 und

Fig.9 und 10 leicht idealisierte Signalformen für lange und kurze Signalausschnitte sowie ihre Umkehrungen und Mittelwerte, wie sie beim Betrieb der erfind'jngsgemäßen Schaltung erwähnt werden.

Gemäß F i g. 1 wird ein Bildsignalgemisch, welches mindestens den Bildinhalt darstellende Signale und Horizontal- und Vertikalaustast- sowie -Synchronisiersignale (in manchen Fällen auch ein Vertikalintervalltestsignal) enthält, einem Eingangsanschluß 11 eines Videoeingangmoduls 12 zugeführt, und durch einen Verstärkungsregelmodul 13, auf den sich die Erfindung bezieht, und schließlich einen Videosignalverarbeitungsmodul 14 zu einem Videoausgangsmodul 15 mit einem Ausgangsanschluß 16 geführt. Im Verstärkungsregelmodul 13 wird das Bildsignalgemisch einem Eingangsanschluß 17 eines Weißregelverstärkers 18 zugeführt, der ferner einen Ausgangsanschluß 19 und zwei Steuersignalanschlüsse 21 und 22 hat. Das dem Anschluß 21 zugeführte Signal bestimmt die Verstärkung des Verstärkers, und das dem Anschluß 22 zugeführte Signal bewirkt eine Kompensation der Gleichstromkomponente; beide Steuerungen werden nachfolgend im einzelnen beschrieben. Ein Ausschnitt des dem Eingangsanschluß 17 des Weißregelverstärkers 18 zugeführten Bildsignalgemisches wird einem Synchronisierimpulsregelgerät 23 zugeführt, welches ein

<>5 Steuersignal abgibt, das dem Eingangsmodul 12 zugeführt wird, so daß eine Verstärkungsregelung des Bildsignaigemisches iri Abhängigkeit von der Amplitude der Synchronimpulse erfolgt. Obgleich das Regelgerät

25 kein Bestandteil der Erfindung ist, ist es im Sinne einer vollständigen Beschreibung der Grundelemente eines erfolgreich arbeitenden Regelmoduls 13 erwähnt. Der Modul 13 enthält ferner einen Videoausgangsverstärker 24, dessen Eingangsanschluß 25 mit dem "> Ausgangsanschluß 19 des Weißregelverstärkers 18 verbunden ist und dessen Ausgang mit dem Videosignalverstärker 14 verbunden ist. Ferner enthält der Modul 13 eine Synchronimpulsspitzenklemmschaltung 27, deren Eingang 28 an den Ausgang 26 des Videoausgangsverstärkers 24 angeschlossen ist und deren Ausgang 29 an den Steuereingang 22 des Weißregelverstärkers 18 angeschlossen ist. Der Videoausgangsverstärker 24 und die Synchronimßulsspitzenkiemmschaltung 27 bilden ebenfalls keinen Teil der Erfindung und sind nur der Vollständigkeit halber erwähnt.

Außer dem Weißregelverstärker 18 enthält der Modul 13 eine Schwarzpegelklemmschaltung 31, einen Weißsignaldetektor 32 und einen Modeschalter oder Betriebsartschalter 33, der verwendet wird, wenn das Bildsignalgemisch ein Vertikalintervalltestsignal enthält. Ein Bildsignalgemischausschnitt wird vom Ausgang des Verstärkers 14 auf den Eingangsanschluß 34 der Schwarzpegelklemmschaltung 31 geführt, die unter Steuerung eines Klemmimpulses arbeitet, welcher während der Horizontalaustastintervalle einem Anschluß 35 zugeführt wird und am Ausgangsanschluß 36 ein Bildsignal erzeugt, bei dem der Schwarzwert auf ein Bezugspotential, beispielsweise Masse, geklemmt ist. Das so geklemmte Videosignal am Ausgang 36 der Klemmschaltung 31 wird dem Eingang 37 des Modeschalters 33 zugeführt, der unter Steuerung durch einen Gatterimpuls arbeitet, welcher während des Vertikaltestsignalintervalls einem Anschluß 38 zugeführt wird, so daß am Ausgangsanschluß 39 das & Videosignal und/oder das Vertikalintervallfestsignal erzeugt wird. Das vom Ausgangsanschluß 39 des Modeschalters 33 abgenommene Signal wird dem Eingangsanschluß 41 des Weißsignaidetektor 32 zugeführt, der an seinem Ausgangsanschluß 42 ein in einer Richtung verlaufendes Verstärkungsregelsignal erzeugt. Dieses Regelsignal wird dem Steuersignaleingang 21 des Weißregelverstärkers 18 zugeführt und bestimmt die Verstärkung des Videosignalgemisches derart, daß die Spitzenamplitude praktisch auf dem gewünschten ⁴^ Pegel bleibt.

In dem Videosignalgemisch, was nach F i g. 2 dem Eingangsanschluß 34 der Schwarzpegelklemmschaltung 31 zugeführt wird, sind die dem Bildwert Weiß entsprechenden Signale negativ gegenüber den den ^M Bildwert Schwarz darstellenden Signalen. Dieses Videosignal wird mit Hilfe eines NPN-Videosignaltransistors 43 verstärkt und über einen Kondensator 44 auf den Kollektor eines PNP-Schwarzpegelklemmtransistors 45 geführt, dessen Emitter am Bezugspotential Masse liegt. Der Klemmtransistor 45 wird von einem Klemmimpuls 46 gesteuert, der während der Horizontalaustastperioden dem Anschluß 35 zugeführt wird. Während der Bildsignalteile einer Zeilendauer hat der Impuls 46 praktisch das Potential Null, wobei eine m> Überlastungsschutzdiode 47 einen Strom durch einen Widerstand 48 leitet und auf diese Weise ein Abschaltpotential an die Basis des Klcmmtransistors 45 gelangen läßt. Während der Austastabschnitte einer Zeile hat der Klemmimpuls ein negatives Potential, '·■ welches die Diode 47 sperrt, so daß an der Basis des Klemmtransistors 45 ein genügend negatives Signal auftritt, um diesen Transistor in die Sättigung zu Steuern. Dieses negative Potential wird von einem Spannungsteiler geliefert, welcher den Widerstand 48 und zwei zusätzliche Widerstände 49 und 51 mit den angegebenen Werten besteht. Während des negativen Austastintervallverlaufs des Klemmimpulses 46 befindet sich daher der Kollektor des Klemmtransistors 45 praktisch auf Massepotential, so daß die den Schwarzwert des Bildes darstellenden Signalteile auf Masse geklemmt werden.

Das am Ausgangsanschluß 36 der Schwarzpegelklemmschaltung 32 nach F i g. 2 entstehende geklemmte Videosignal wird dem Eingang 37 des Modeschalters 33 gemäß Fi g. 3 zugeführt, von wo es über eine Schaltung 52, die einen Reihenwiderstand 53 enthält, auf den Ausgangsanschluß 39 des Modeschalters gelangt. Diese Schaltung enthält ferner einen PNP-Transistor 54 zur Auswahl des Videosignals und einen NPN-Transistor55 zur Auswahl des Vertikalintervalltestsignals. Beide Transistoren sind mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken zwischen die Signalübertragungschaltung 52 und Masse einschaltbar. Die Signalwähltransistoren 54 und 55 werden durch einen Wählschalter 56 und einen Tastimpuls 57 an der Klemme 38 in Betrieb genommen. Der Impuls ist immer positiv, außer während des Auftretens des Vertikalintervalltestsignals, wo er negativ ist. Der Tastimpuls 57 wird dem Wählschalter 56 durch einen NPN-Impulsverstärkertransistor 58 zugeführt, der als Emitterfolger geschaltet ist. Der Wählschalter 56 hat zwei Kontakte 59 und 61, die entsprechend an die Basen der Transistoren 54 bzw. 55 angeschlossen sind, und einen dritten, nicht angeschlossenen Kontakt 62.

Wird der Schalter 56 auf seinen Kontakt 59 gelegt, dann führt der Tastimpuls 57 ein positives Potential an die Basis des Videosignalwähltransistors 54, solange nicht das Vertikalintervalltestsignal auftritt, so daß dieser Transistor gesperrt wird und sämtliche Bildinformation des Videosignals zum Ausgangsanschluß 39 des Modeschalters 33 gelangt. Während des negativen Teils des Tastimpulses 57 wird der Transistor 54 in die Sättigung getrieben, wodurch die Signalübertragungsschaltung 32 mit Masse verbunden wird und verhindert wird, daß irgendwelche Anteile des Signals (außer dem Vertikalintervalltestsignal) zum Ausgangsanschluß 39 während des Auftretens des Vertikalintervalltestsignals gelangen. Dies ist jedoch ohne Bedeutung, da zu diesem Zeitpunkt im Videosignal keine Bildinformation enthalten ist. Wenn der Wählschalter auf seinem Kontakt 59 liegt, ist weiterhin die Basis des Transistors 55 nicht angeschlossen, so daß dieser Transistor während der ganzen Zeit gesperrt bleibt.

Liegt der Wählschalter 56 auf seinem Kontakt 61, dann führt der Tastimpuls 57 der Basis des Transistors 55 während der ganzen Zeit ein positives Potential zu, außer während des Auftretens des Vertikalintervalltestsignals, so daß dieser Transistor in der Sättigung betrieben wird und eine Übertragung irgendwelcher Bildanteile zum Ausgangsanschluß 39 des Modeschalters 33 verhindert. Während des negativen Teils des Tastimpulses 57 ist der Transistor 55 gesperrt, so daß das Vertikalintervalltestsignal zum Ausgangsanschluß 39 gelangen kann. Wenn der Schalter auf seinem Kontakt 61 liegt, ist außerdem die Basis des Videosignalwähltransistors 54 nicht angeschlossen, so daß dieser Transistor die ganze Zeit gesperrt bleibt.

Liegt der Schalter 56 auf seinem Kontakt 62, dann sind die Basen beider Transistoren 54 und 55 nicht angeschlossen, so daß beide Transistoren die ganze Zeit

gesperrt sind. Auf diese Weise wird der Bildinhalt und die Vertikalintervalltestsignale dem Ausgangsanschluß 39 des Modeschalters 33 zugeführt. Bei dieser Betriebsart erfolgt die Verstärkungsregelung des Bildsignalgemisches mit Hilfe des Signals mit der größeren Weißamplitude, wie sich aus der folgenden Beschreibung des Betriebs des Weißsignaldetektors 32 ergibt.

Das am Ausgangsanschluß 39 des Modeschalters 33 nach Fig. 3 entstehende Signal wird dem Eingangsanschluß 41 des Weißsignaldetektors 32 (Fig.4) zugeführt, wo es auf die Basis eines NPN-Transistors 63, der als Weißsignaltreibertransistor arbeitet und als Emitterfolger geschaltet ist, gelangt. Der Weißvideosingaltaster enthält einen PNP-Signalabtasttransistor 64 und einen NPN-Signalabtastumkehrtransistor 65. Das am Emitter des Treibertransistors 63 erzeugte Videosignal, welches der Basis des Transistors 64 zugeführt wird, hat dieselbe Polarität wie das Signal am Eingangsanschluß 34 der Schwarzpegelklemmschaltung 31 der Fig. 2, d.h., die Weißanteile des Signals sind negativ gegenüber den geklemmten Schwarzanteilen.

Die Funktion des Weißvideosignalabtasters liegt darin, aus dem Bildsignalgemisch nur die über eine gewählte Schwellamplitude hinausgehenden Weißanteile herauszuziehen. Hierzu wird die Basis des Transistors

64 mit Hilfe eines Potentiometers 66 so vorgespannt, daß dieser Transistor nur dann leitet, wenn die Amßlitude der Weißspitzen des Bildsignals größer als diese Schwellamplitude ist. Die Anzahl, die Zeitdauer und die reitlichen Abstände der Weißsignalausschnitte am Emitter und Kollektor des Transistors 64 können in einem weiten Bereich variieren und zwischen einem sehr kurzen und einem sehr langen Zeitraum vorhanden sein, wobei ein aus diesen Signalausschnitten abgeleitetes in einer Richtung verlaufendes Signal nicht in allen Fällen genau den Amplituden der Weißsignalanteile des Videosignals entspricht und daher keine sehr genaue Signalregelung erlaubt.

Demgemäß enthält der in F i g. 4 dargestellte, besondere Weißsignaldetektor 32 nach der Erfindung einen Detektor für einen niedrigen Bildsignalmittelwert und einen Detektor für einen hohen Bildsignalmittelwert. Der Detektor für den niedrigen Bildsignalmittelwert enthält einen NPN-Koppeltransistor 67 und einen nicht additiv arbeitenden Signalmischtransistor 68, die beide als Emitterfolger geschaltet sind. Die Basis des Koppeltransistors 67 ist mit dem Kollektor des Transistors 64 verbunden und erhält die den Weißwert darstellenden Ausschnitte des Videosignals, in dem die Weißsignale positiv gegenüber den Schwarzsignalanteilen sind. Die Koppelschaltung zwischen dem Emitter de« Koppeltransistors 67 und der Basis des Mischtransistors 68 enthält die Reihenschaltung eines Kondensators 69 und eines Widerstandes 71 sowie eine von deren Verbindungspunkt nach Masse geschaltete Diode 72. Diese Koppelschaltung liefert an den Transistor 68 ein Signal negativer Polarität mit einer Amplitude, welche der Amplitude der Weißsignalausschnitte entspricht, die vom Koppeltransistor 67 abgeleitet worden sind. Der Detektor für die hohen Signalmittelwei te ist ähnlich wie der Detektor für die niedrigen Signalmittelwertc aufgebaut und enthält einen NPN-Koppeltransistor 73, dessen Basis das Ausgangssignal des Umkehrtransistors

65 zugeführt wird und dessen Emitter mit der Basis eines zweiten Transistors 77, der ebenfalls als nicht additiver Signalmischer arbeitet, über eine Schaltung zugeführt wird, welche in Reihe einen Kondensator 74 und einen Widerstand 75 enthält, deren Verbindungspunkt über eine Diode 76 nach Masse geführt ist.

Die Mischschaltungen mit den Transistoren 68 und 77 gleichen Leitungstyps haben die gleichen Eingangs-

^ri schaltungen an ihren Basen und einen gemeinsamen Ausgangskreis, welcher die Zusammenschaltung ihrer Emitter über Schutzdioden 78 und 79 und einen Lastwiderstand 81 enthält. Die Dioden 78 und 79 dienen dem Schutz gegen zu große Basis-Emitter-Sperrspan-

K) nungen an den Transistoren 68 und 77, welche als nicht additive Mischstufen geschaltet sind und an ihrem Lastwiderstand 81 ein in der Verstärkung geregeltes Ausgangssignal an den Ausgangsanschluß 82 liefern, dessen Amplitude sich nach dem Wert desjenigen

r> Weißsignalausschnittes richtet, welches den Basen der Mischtransistoren 68 und 77 zugeführt ist und die größere Amplitude hat.

Das am Ausgangspunkt 82 entstehende Regelsignal wird dem Ausgangsanschluß 42 des Weißsignaldetektors 32 durch eine Doppelzweigkopplungsschaltung 83 zugeführt. Ein Zweig dieser Koppelschaltung 83 enthält einen relativ großen Widerstand 84 zwischen den Klemmen 82 und 42 und bildet einen Koppelweg relativ großer Zeitkonstante mit einem Kondensator 85, der

2^ri von der Ausgangsklemme 42 nach Masse liegt. Der andere Zweig der Koppelschaltung 83 umfaßt die Reihenschaltung eines relativ niederohmigen Widerstandes 86 mit einer Diode 87 zwischen den Klemmen 82 und 42 und bildet einen Koppelpfad relativ kurzer

jo Zeitkonstante mit dem Kondensator 85. Diese besondere Koppelschaltung bewirkt ein relativ schnelles Anlegen eines negativ gerichteten Regelsignals an den Regelverstärker 18, welches ein plötzliches Anwachsen der Bildhelligkeit darstellt, so daß eine relativ schnelle

v> Verstärkungsregelung des Videosignals zur Verringerung seiner Amplitude auf den gewünschten Wert eintritt. Auf diese Weise wird jeder plötzliche Amplitudenanstieg des negativ gerichteten Steuersignals am Ausgang 82 der Signalkombinationsschaltung auf den Ausgangsanschluß 42 übertragen und gelangt damit zum Weißregelverstärker 18 über den Koppelzweig der Koppelschaltung 83 mit der kurzen Zeitkonstante, welcher den Widerstand 86 und die Diode 87 enthält. Jeder plötzliche Amplitudenabfall des

<t^r> Regelsignals wird langsamer zum Ausgangsanschluß 42 und zum Weißregelverstärker 18 durch den Zweig mit der langen Zeitkonstante, welcher den Widerstand 84 enthält, übertragen. Eine solche Koppelschaltung verhindert Regelschwingungen oder ein Durchgehen

w der Regelschaltung, wenn der Mittelwert des Bildes sich schnell zwischen einem hohen und einem niedrigen Wert verändert.

Zur Veranschaulichung des Betriebs des Weißsignaldetektors 32 nach F i g. 4 sei sein Verhalten bei hohen

'.') und niedrigen Mittelwerten des Bildsignals betrachtet Es sei angenommen, daß das Schwellwertpotentiometer 66 in beiden Fällen gleich eingestellt sei, so daß der Transistor 64 Weißsignalausschnitte sowohl für hohe als auch niedrige Signalmittelwerte erzeugt, welche den

i'ii Schwellpegel überschreiten. Ferner sei angenommen daß die Weißsignalausschnitte in beiden Fällen die gleiche Spitzenamplitude haben, so daß sie sich nur ir ihrer Anzahl, Zeitdauer und/oder zeitlichem Abstanc unterscheiden.

ι-'· Es sei nun zunächst ein Videosignal betrachtet welches ein Bild mit einem relativ hohen Signalmittel wert darstellt, wie die Kurve 88a der Fig. 8A zeigl Wenn vom Transistor 64 festgestellt wird, daß du

709 547/10

T-

ίο

negativ gerichtete Weißinformation den mit Hilfe des Potentiometers 66 eingestellten Schwellwert 89 überschreitet und diese Weißausschnitte durch den Transistor 64 hochverstärkt werden, dann werden sie von der Koppelschaltung mit dem Transistor 67, dem Kondensator 69, dem Widerstand 71 und der Pegelwiedergewinnungsdiode 72 so verarbeitet, daß die Signalform 886 der Fig.8B mit relativ langem aktivem Zyklus erzeugt wird. Der Transistor 65 und die Koppelschaltung mit dem Transistor 73, dem Kondensator 74, dem Widerstand 75 und der Gleichspannungsvviedergewinnungsdiode 76 erzeugt dann die Signalform 88c der F i g. 8C, welche die Umkehrung der Welle 886 darstellt. Die verstärkten Ausschnittwellen 88b und 88cgelangen auf die Signalmischtransistoren 68 bzw. 77. Die negativ gerichteten Teile der Welle 88b bringen den Transistor 68 zum Leiten, so daß am Ausgangsanschluß 82 eine negative Spannung entsteht, die zusammen mit dem zugeführten positiv gerichteten Teil der Welle 88c den Transistor 77 sperrt. In gleicher Weise bringen die negativ gerichteten Teile der Welle 88c den Transistor 77 zum Leiten, und die am Ausgang 82 entstehende negative Spannung sperrt in Verbindung mit dem zugeführten positiven Teil der Welle 88b den Transistor 68. Wegen der praktisch gleichen, jedoch entgegengesetzt gerichteten Amplituden der Wellen 88b und 88c erzeugt der eine oder der andere der Transistoren 68 bzw. 77 eine kontinuierliche negative Regelspannung, welche durch die Welle 88d der Fig.8D dargestellt wird. Die Amplitude dieser Regelspannung ist representativ für das Verhältnis der Weißvideosignalausschnitte zu den geklemmten Schwarzvideosignalanteilen.

Fig.9A veranschaulicht den Fall für ein Bild mit einem relativ niedrigen Mittelwert. Das Signal 91a habe die gleichen, im Verhältnis zu den geklemmten Schwarzanteilen des Signals negativ gerichteten Weißsignalwerte, wie es anhand von Fig.8 angenommen worden war. Ferner soll der Schwellwert 92 gleich gewählt werden. Wird das durch die Welle 91a dargestellte Videosignal vom Transistor 64 auf seine über den Schwellwert 92 hinausgehenden Weißspitzen untersucht, dann werden diese Spitzen verstärkt und in der den Transistor 67, den Kondensator 69, den Widerstand 71 und die Gleichspannungswiedergewinnungsdiode 72 enthaltende Schaltung verarbeitet, so daß die Signalform 91 b der F i g. 9B entsteht, welche nur kurze aktive Zyklen hat. Entsprechend erzeugt der Transistor 65 zusammen mit der Koppelschaltung, welche den Transistor 73, den Kondensator 74, den Widerstand 75 und die Gleichspannungswiedergewinnungsdicde 76 enthält, die Signalform 91cder Fig. 9C, welche umgekehrt zur Signalform 916 verläuft. Die Wellen 916 und 91c gelangen zu den entsprechenden Mischtransistoren 68 und 67 der Fig.4, welche eine negative Regelspannung der Signalform 91c/ der Fig. 9D erzeugt. Dieses Signal hat die gleiche Amplitude wie das Signal 8Sd der Fig. 8D, da angenommen worden war, daß die Weißspitzenwerte und der Schwellwert gleich sind.

Hieraus ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Regelschaltung mit zwei Videosignaldetektorcn eine Regelspannung liefert, die praktisch unabhängig von dem Mittelwert des Bildsignals ist.

Die Regelschaltung arbeitet in Abhängigkeit von Vertikalintervalltestsignalen in gleicher Weise. In diesem Fall erzeugt der Weißsignaldctektor 32 der F i g. 4 ein Rcgelsignal, welches von demjenigen Teil des Testsignals abgeleitet wird, der dem Signalwert Weiß des Videosignalgemisches entspricht. Liegt der Wähl schalter 56 des Modeschalters 33 auf seinem Kontakt 62 dann wird das Regelsignal von demjenigen Videosigna oder Vertikalintervalltestsignal abgeleitet, welches die

^r> höheren Weißsignalspitzen hat.

Der Weißregelverstärker 18 der F i g. 5 enthält einer Differenzverstärker mit einem Paar PNP-Transistorer 97 und 98, einen PNP-Transistor 99 zur Gleichspannungsverstärkung des Regelsignals und einen PNP-

ίο Transistor 101 zur Verstärkung der Bezugsspannung Der Differenzverstärkertransistor 98 wird unter Steuerung durch eine Bezugsspannung, welche seiner Basis vom Bezugsspannungsverstärkertransistor 101 zugeführt wird, als Konstantstromquelle betrieben, wobei seinem Emitter ein Fehlersignal zugeführt wird, welches vom Steuersignalanschluß 22 und der Synchronimpulsspitzenklemmschaltung 27 kommt. Der Leitungszustand des Differenzverstärkertransistors 97 wird unter Steuerung durch die verstärkte Regelspannung verändert, welche seiner Basis vom Verstärkertransistor 99 zugeführt wird. Die Emitter der Differenzverstärkertransistoren 97 und 98 sind über Dioden 102 und 103 an einen Verbindungspunkt 104 zusammengeschaltet, dem auch das Bildsignalgemisch vom Eingangsanschluß 17

des Weißregelverstärkers 18 zugeführt wird. Das geregelte Ausgangsbildsignalgemisch wird am Kollektor des Differenzverstärkertransistors 98 abgenommen und dem Ausgangsanschluß 19 des Weißregelverstärkers zugeführt.

^Jo Beim Betrieb des Weißregelverstärkers 18 wird das Bildsignalgemisch am Eingangsanschluß 17 zwischen den beiden Wegen mit den Differenzverstärkertransistoren 97 und 98 aufgeteilt. Ist der gesamte Weißanteil eines Videosignals unterhalb des durch die Einstellung

■» des Vorspannungspotentiometers 66 des Weißsignaldetektors 32 nach Fig.4 eingestellten Pegels, dann wird praktisch das gesamte Videosignal zum Weißregelverstarkerausgang 19 durch den Verstärkertransistor 98 übertragen. Jedes Videosignal mit Weißanteilen, welche

«ο diesen Pegel überschreiten, führt zu einer negativen Regelspannung, wie in Verbindung mit F i g. 4 beschrieben worden ist, die über den Regelspannungsanschluß 21 der F ι g. 5 zur Basis des Gleichspannungsverstärkers 99 und von dessen Emitter zur Basis des Differenzver-

<■> starkertransistors 97 gelangt und dessen Leitfähigkeit vergrößert. Auf diese Weise wird ein Teil des Videosignals durch den Transistor 97 geleitet, während die Amplitude des durch den Transistor 98 zum AusgangsanschluB 19 geführten Bildsignalgemisches

herabgesetzt wird. Das Signal am Anschluß 19 hat gegenüber den Schwarzsignalanteilen und Synchronimpulsen positiv gerichtete Weißsignalanteile.

Das am Ausgangsanschluß 19 des Weißregelverstärkers 18 anstehende geregelte Bildsignalgemisch gelangt

zum Eingangsanschluß 25 des Videoausgangsverstärkers 24 nach Fi g. 6. Dieser Verstärker enthält ein Paar Kuckruhrungstransistoren 105 und 106, die in bekannter Weise am Ausgangsanschluß 26 ein Bildsignalgemisch erzeugen, in welchem die Weißanteile gegenüber den

M> Schwarzantcilen und Synchronimpulsen negativ gerichtet sind.

Ein am Ausgangsanschluß 26 des Videosignalverstärkers 24 nach F i g. 6 entstehender verstärkter Signalausschnitt wird den Eingangsschluß 28 der Synchronimö5 pulsspitzenklemmschaltung 27 der Fig. 7 zugeführt. Diese Schaltung arbeitet mit einer Rückführungsklcmmung vom Ausgang des Videosignalausgangsverstärkers 24 auf den Regelsignalanschluß 22 des Wcißregel-

Verstärkers 18 und dem Emitter des Differenzverstärkerausgangstransistors 98 der Fig.5 zur Aufrechterhaltung eines praktisch konstanten Gleichstroms durch diesen Transistor. Die Klemmschaltung nach Fig. 7 enthält einen NPN-Eingangstransistor 107 als ^r> Trennemitterfolger, einen relativ hochverstärkenden Klemm-NPN-Transistor 108 und einen Polaritätsumkehrausgang-PNP-Transistor 109. In dem Eingangsanschluß 28 zugeführten Bildsignalgemisches sind die Synchronimpulse positiv hinsichtlich der Bildsignale i<> gerichtet. Der Klemmtransistor 108 bewirkt eine Spitzengleichrichtung der Synchroriimpulse und erzeugt in Verbindung mit einem einen Kondensator 111 enthaltenden Filter eine Gleichspannung, deren Polarität durch den Transistor 109 umgekehrt wird. Jede i^r> Amplitudenänderung dieser Spannung führt zu einem Fehlersignal, welches eine Verschiebung der Gleichspannungskomponente des Bildsignalgemisches anzeigt, welche durch den Betrieb des Weißregelverstärkers 18 nach F i g. 5 etwa entstehen könnten. ?<>

Beim Betrieb des Verstärkers 18 hat die Zuführung der Regelspannung vom Weißsignaldetektor 32 zum Verstärkertransistor 97 über den Transistor 99 eine Änderung der Gleichspannungskomponente des Bildsignalgemisches am Verbindungspunkt 104 und damit auch am Kollektor des Verstärkertransistors 98 zui Folge. Eine solche Verschiebung der Gleichspannungs komponente im Bildsignal beeinflußt das gesamte Signal einschließlich der Synchronimpulse. Eine solche Verschiebung bewirkt, daß die Synchronimpulsspitzen klemmschaltung 27 nach F i g. 7 das beschriebene Fehlersignal erzeugt. Wenn die durch das Fehlersigna modifizierte Spannung, welche am AusgangsanschluC 29 der Klemmschaltung 27 entsteht, dem Steuersignal anschluß 22 und damit dem Emittereingang de; Verstärkertransistors 98 zugeführt wird, dann wird die erwähnte Verschiebung des Gleichspannungsanteils arr Verbindungspunkt 104 so kompensiert, daß die Gleichspannungskomponente des Bildsignalgemisches arr Kollektor des Verstärkertransistors 98 wieder auf der ursprünglichen Wert zurückgebracht wird.

Die vorstehend beschriebene Verstärkungsregel· schaltung hält somit das Bildsignalgemisch auf einerr praktisch konstanten Pegel, indem hierfür Ausschnitte des Weißanteils des Signals herangezogen werden welche einen gewählten Schwellwert überschreiten, und zwar unabhängig davon, für welche Dauer die Ausschnitte den Schwellwert überschreiten, ob die Ausschnitte vom Videosignal oder von einem Vertikal· intervalltestsignal oder von beiden abgeleitet sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1, Verstärkungsregelschaltung für Videosignale mit einer Klemmschaltung zur Festlef ■ - des Schwarzpegels des Videosignals während i :immter Zeitabschnitte und mit einem Regelverstärker, dessen Verstärkung für das Leuchtdichtesignal bezüglich des Schwarzpegels in Abhängigkeit von dem als Regelsignal dienenden Ausgangssignal eines iu Helligkeitsdetektors geregelt wird, gekennzeichnet durch einen quantisierenden Schwellwertdetektor (66, 64), der einen vorgegebenen Weißpegel (89, 92) überschreitende Leuchtdichtesignalspitzen (88b) ableitet und dessen Ausgang einmal direkt und einmal über einen Inverter (65) jeweils über eine Koppelschaltung (67—72 bzw. 73—77) an eine Amplitudenauswählschaltung (78, 79) angeschlossen ist, welche kontinuierlich das momentan gerade größere direkte bzw. indirekte Spitzensignal als Regelsignal (am Anschluß 42) für den Regelverstärker (18) liefert.
2. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Betriebsartschalter (33) zwischen der Klemmschaltung zur Festlegung des Schwarzpegels (31) und dem Helligkeitsdetektor (32), der einen Wählschalter (56) enthält, mit Hilfe dessen dem Helligkeitsdetektor das Bildsignal und/oder ein im Videosignal gegebenenfalls vorhandenes Vertikalintervalltestsignal in Abhängigkeit von Tastimpulsen (57) zuführbar ist.
3. Verstärkungsregelschaliung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertdetektor (66, 64) und der Inverter Transistoren (64, 65) entgegengesetzten Leitungstyps enthalten, die beide in Emittergrundschaltung geschaltet sind und deren Emitter miteinander verbunden sind, während der Basis des Transistors des Schwellwertdetektors das Eingangssignal des Helligkeitsdetektors (32) zugeführt wird und der Basis des Transistors des Inverters ein festes Bezugspotential zugeführt wird und an den Kollektoren der beiden Transistoren das direkte bzw. das invertierte Spitzensignal erscheinen.
4. Verstärkungsregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung (67—72 bzw. 73—77) ein Paar gleicher Signalübertragungselemente (68, 77) aufweist, welche an gleiche Eingangsschaltungen angeschlossen und durch die Amplitudenauswählschaltung (78, 79) mit einem gemeinsamen Ausgang (82) verbunden sind und deren Eingängen das direkte bzw. invertierte Spitzensignal derart zugeführt werden, daß nur dasjenige Signalübertragungselement leitend wird, dem der jeweils größere Augenblickswert der beiden Signale zugeführt wird.
5. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gleichen Signalübertragungselemente (68, 77) der Koppelschaltung (67—72 bzw. 73 — 77) Transistoren des gleichen Leitungstyps sind, deren Basen ein Teil der Eingangsschaltung sind und deren Emitter und Kollektoren ein Teil der Ausgangsschaltung sind, und daß die Amplitudenwählschaltung (78, 89) eine Kopplung zwischen den Emittern der beiden hs Transistoren bewirkt.
6. Verstärkungsregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (18) ein zweites Paar gleicher Signalübertragungselemente (97, 98) in Differenzschaltung enthält, die durch eine Schaltungsverbindung (102 bis 104) zur Bildung eines Regelspannungseingangs zusammengeschaltet sind, wobei eines der Elemente (98) ein Teil der geregelten Ausgangsschaltung und das andere Element (97) ein Teil der regelnden Eingangsschaltung ist.
7. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Paar von Signalübertragungselementen des Regelverstärkers (18) durch Transistoren desselben Leitungstyps gebildet wird, deren Emitter durch die Schaltungsverbindung (102 bis 104) zusammengeschaltet sind, während der Basis des ersten Transistors (98) eine feste Bezugsspannung zugeführt wird und sein Kollektor ein Bestandteil der geregelten Ausgangsschaltung ist, während der Basis des zweiten Transistors (97) das von der Amplitudenwählschaltung (78,79) stammende Regelsignal zugeführt wird.
8. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des Transistors (64) des Schwellwertdetektors das hinsichtlich seines Schwarzpegels geklemmte Videosignal über eine Vorspannungseinstelleinrichtung (66) zugeführt wird, mit Hilfe deren der Schwellwert (89, 92) des Schwellwertdetektors einstellbar ist.
9. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungseinstelleinrichtung zur Wahl des Schwellwertes des Schwellwertdetektors (66,64) ein Potentiometer (66) umfaßt.
10. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsartschalter (33) zwei Transistoren (54, 55) enthält, deren Kollektor-Emitter-Strecken mit Hilfe des Wählschalters (56) parallel zum Videosignalweg einschaltbar sind, derart, daß nur die den Bildinhalt darstellenden Signale bzw. nur die Vertikalintervalltestsignale oder beide dem Helligkeitsdetektor (32) zugeführt werden.
11. Verstärkungsregelschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wählschalter (56) so einstellbar ist, daß während des Auftretens des Vertikalintervalltestsignals ankommende Tastimpulse auf einen von drei seiner Kontakte schaltbar sind, daß der erste (59) bzw. der zweite (61) Kontakt mit den Basiselektroden des ersten bzw. zweiten Transistors des Betriebsartschalters verbunden ist, während der dritte Kontakt (62) des Wählschalters (56)unbeschaltetist.
12. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastimpulse während des Auftretens des Vertikalintervalltestsignal ein negatives Potential und während der übrigen Zeit ein positives Potential haben, daß der erste Transistor (54) des Betriebsartschalters (33) ein PNP-Transistor ist, der bei auf seinem ersten Kontakt (59) liegenden Wählschalter (56) durch den negativen Anteil des Tastimpulses leitend wird, während der übrigen Zeit dagegen nicht-leitend ist, daß der zweite Transistor (55) des Betriebsartschalters ein NPN-Transistor ist, der bei auf seinem zweiten Kontakt (61) liegendem Wählschalter (56) nur während des negativen Tastimpulsteils gesperrt ist, während der übrigen Zeit dagegen !eisend ist, und daß bei auf seinem dritten Kontakt (62) liegendem Wählschalter (56) der Tastimpuls von den Basen der

beiden Transistoren abgeschaltet ist, so daß die Kollektor-Emitter-Strecken beider Transistoren während der ganzen Zeit nichtleitend sind.
13. Verstärkungsregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch ein Zeitkonstantennetzwerk (83), .velches die Zeitkonstante der automatischen Verstärkungsregelung unabhängig von der Häufigkeit des Auftretens der Leuchtdichtesignalspitzen oder der Bildwei-hselfrequenz bestimmt.
14. Verstärkungsregelschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstantenschaltung ein rückwärtssperrendes Element (87) aufweist, und für steigende und fallende Regelsignalpegel unterschiedliche Zeitkonstanten besitzt.