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Schaltung zum Abtrennen von Synchronimpulsen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur Verarbeitung von Videosignalen und insbesondere auf
eine Schaltung zum Abtrennen von Takt signalen aus einem Bildaustastsynchron-Signal.
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Häufig werden Video-Bandaufzeichnungsgeräte zur Aufzeichnung der gesamten
Bildaustastsynchron-Wellenform verwendet,
die am Ausgang des Videoverstärkers
eines Fernsehaen,-ders erzeugt wird. Bekanntlich enthält ein solches Bildaustastsynchron-Signal
einen 60 mal in der Sekunde auftretenden vertikalen Synchronimpuls zur Steuerung
des vertikalen RUcklaufs einer Kathodenstrahlröhre im Fernsehempfänger. Das Bildaustastsynchron-Signal
enthält außerdem eine Reihe von mit viel höherer Frequenz auftretenden horizontalen
Synchronimpulsen zur Steuerung des horizontale len Rücklaufs der Kathodenstrahlröhre.
Um zu gewährleisten, daß das Videobandaufzeichnungsgerät richtig arbeitet, leitet
man gewöhnlich eine Reihe von Takt impulsen von den vom Bildaustastsynchron-Signal
getragenen horizontalen Synchronimpulsen ab und verwendet diese Taktimpulse zur
Steuerung verschiedener Funktionen des Videobandaufzeichnungsgerätes. Einige dieser
Funktionen, insbesondere solche, die mit der Vorbeilaufgeschwindigkeit des Magnetbandes
an einem Aufzeichnungskopf in Verbindung stehen, sind ziemlich kritisch und müssen
sehr genau zeitgesteuert werden.
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Es ist daher erwünscht, die Erzeugung der Taktimpulse so genau wie
möglich zu machen. Das übliche Verfahren zur Ableitung der gewünschten Taktimpulse
von der horizontalen Sychronkomponente des Bildaustastsynchron-Signals besteht darin,
daß die horizontale Synchronkomponente selektiv verstärkt und mittels einer spannungsempfindlichen
Schaltung abgetastet wird, so daß die spannungsempfindliche Schaltung einen Taktimpuls
in Abhängigkeit von Jedem verstärkten horizontalen Synchronimpuls erzeugt Bei einer
solchen Schaltung tritt die Schwierigkeit auf, daß der Gleichspannungswert des verstärkten
horizontalen Synchronimpulses dazu neigt, soweit abzuwandern, daß die spannungsempfindliche
Abtastschaltung unwirksam gemacht wird. Dies
kann entweder durch
Störungen im Bildaustastsynchron-Signal oder durch die besondere Struktur des Bildaustastsychron-Signal
während des 'tVertikalaustastintervalls" hervorgerufen werden, wie weiter unten
ausführlicher erläutert.
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Wenn die Schaltung zum Ableiten von Taktimpulsen ausreichend unempfindlich
ist für Störsignale und für Störungen, die durch die Jeweilige Art des Signals während
des Vertikalaustastintervalls hervorgerufen werden, so hat sich herausgestellt,
daß dadurch die Genauigkeit begrenzt wird, mit der die Taktsignale von den horizontalen
Synchronimpulsen abgeleitet werden können. Im Gegensatz dazu schafft die vorliegende
Erfindung eine Schaltung, die diese mit der Takt genauigkeit zusammenhängenden Funktionen
von den Funktionen abtrennt, welche die Rauschunempfindlichkeit beeinflussen, so
daß diese zwei Herstellungsbedingungen nicht mehrwgegenseitig unverträglich sind.
Mit anderen Worten, die erfindungsgemäße Schaltung ist außerordentlich unempfindlich
sowohl für Storsignale als auch für die Besonderheiten der Bildaustastsychron-Wellenform
während des Vertikalaustastintervalls und erzeugt trotzdem sehr genaue Taktsignale.
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Erfindungsgemäß werden Anordnungen zur Verstärkung der Abweichungen
des horizontalen Synchronimpulses vom Schwarzpegel vorgesehen. Weiter ist eine unabhãngig
wm Ausgangssignal des Verstärkers zeitgesteuerte Anordnung zum Abtasten der Spannungshöhe
des Verstärkerausgangs während des Auftretens der Schwarzpegelabschnitte nach Jeder
horizontalen Synchronimpulsauslenkung vorgesehen. Die abgetasteten
Spannungswerte
werden in einen entsprechenden kontinuierlichen Spannungswert umgewandelt, der sodann
als Gegenkopplungssignal auf den Verstärker gegeben wird, so daß der Neigung des
Verstärkerausgangssignals zur Abwanderung entgegengewirkt wird, ohne Jedoch die
Verstärkung des Verstärkers in bezug auf die Abwanderungen des horizontalen Synchronimpulses
zu beeinflussen.
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Anhand der Figuren wird eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.
Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild einer Ausfthrungsform der erfindungsgemäßen
Schaltung, Figuren 2a und 2b einige elementare Klemmschaltungen, die beim Ableiten
der Taktsignale aus den von einer Bildaustastsynchron-Wellenform getragenen horizontalen
Synchronimpulsen verwendet werden, Figur 3 ein Wellenformdiagramm, in dem das durch
die in den Figuren 2a und 2b dargestellten Schaltungen hergeleitete Signal dargestellt
ist, Figur 4, die aus den Figuren 4a, 4b und 4c besteht, welche in dieser Reihenfolge
von oben nach unten zusammenzusetzen sind, ein ausführliches Schaltbild der in Blockform
in Figur 1 dargestellten Schaltung und Figur 5 ein Wellenformdiagramm, in dem die
an bestimmten Punkten in der in Figur 4 gezeigten Schaltung erzeugten Spannungen
dargestellt sind.
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Bevor die Erfindung anhand der Figuren 1, 4 und 5 erläum tert wird,
ist es nützlich, zuerst im einzelnen die Art einer normalen Bildaustastsynchron-Wellenform
zu untersuchen. Es werde beispielsweise angenommen, daß die erzeugte Wellenform
aus einer Fernsehkamera stammt, die eine als Zwißchenbildorthikon genannte Röhre
verwendet. Im Zwischenbildorthikon wird das wiederzugebende Objekt als Elektronenbild
auf einer ebenen Speicherplatte erzeugt.
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Diese Speicherplatte wird sodann mit einem Abtaststrahl von aus einemElektronenstrahlerzeuger
stammenden Elektronen überstrichen. jedes Überstreichen des Elektronenstrahls verläuft
von links nach rechts in horizontaler Richtung über die Speicherplatte, wobei aufeinanderfolgende
horizontäla Überstreichungen auf der Specherplatte zunehmend weiter unten liegen.
Wenn der Abtaststrahl die Speicherplatte überstreicht, wird er von derselben reflektiert
und der reflektierte Strahl wird verstärkt. Die Intensität des reflektierten Strahls
ändert sich in Abhängigkeit von dem Ladungsbild auf der Speicherplatte und auf diese
Weise wird die Amplitude des reflektierten Strahls moduliert, so daß derselbe das
Ladungsbild auf der Speicherplatte undinfolgedessen das Objekt, dessen Bild auf
der Speicherplatte erzeugt wurde, wiedergibt.
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Weg und Intensität des Abtaststrahls werden durch verschiedene, in
Figur 3a dargestellte Steuerimpulse sorgfältig gesteuert. Bei jedem horizontalen
Überstreichen der Speicherplatte durch den Abtaststrahl von links nach rechts muß
derselbe zur Ausführung eines weiteren Überstreichens über die Speicher platte zurückgebracht
werden.
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Um die Erzeugung von Falschsignalen während des Rücklauf
des
Abtaststrahls zu verhindern, wird er durch einen Austastimpuls ausgetastet. In gleicher
Weise muß der Abtaststrahl nach der Ausführung eines letzten und untersten horizontalen
Überstreichens der Speicherplatte nach oben zurückgebracht werden, damit er eine
weitere Reihe von horizontalen Abtastungen von oben nach unten fortschreitend auf
der Speicherplatte beginnen kann. Um wiederum Falschsignale zu vermeiden, wird der
Strahl während der vertikalen Rücklaurperiode durch einen Vertikalaustastimpuls
ausgetastet Ein horizontaler Synchronimpuls dient zur genauen Zeitsteuerung des
Rücklaufs des Abtaststrahls nach jeder horizontalen Abtastung. In gleicher Weise
wird ein vertikaler Synchronimpuls während des Vertikalaustastintervalls erzeugt,
um den Beginn der Vertikalbewegung des Strahls vom unteren zum oberen Ende der Speicher
platte zeitlich zu steuern. Die horizontalen und vertikalen Austast- und Synchronsignale
werden von einem Impulsgenerator in der Fernsehsendestation erzeugt und diese Impulse
dienen nicht nur zur Steuerung des Weges und der Intensität des Abtaststrahls des
Zwischenbildorthikons der Fernsehkamera, sondern auch zur Steuerung des Weges und
der Intensität des Strahls des Elektronenstrahlerzeugers im Fernsehempfänger, auf
den das Bildaustastsynchron-Signal gegeben wird. Dies wird erreicht, indem die verschiedenen
Steuerimpulse zwischen aufeinanderfolgenden, vom Abtaststrahl des Zwischenbildorthikons
erzeute Videowellenformen gesetzt werden. Aus der Kombination dieser Steuerimpulse
und Videowellenformen besteht die iusammengesetzte Videowellenform, die als^Wellenform
10 in,Figur 3a
gezeigt ist. Die Wellenformen 11 sind die während
der letzten drei aus einer Reihe von horizontalen Abtastungen des Kathodenstrahlbündels
erzeugten Videosignale, Die Höhe des Videosignals ändert sch zwischen zwei Grenzen,
die als Weißpegel und "Schwarzpegel" bezeichnet werden. Diese beiden Pegel entsprechen
einem von dem Strahl im Zwischenbildorthikon in einem gegebenen Zeitpunkt überstrichenen
vollständig weißen bzw. vollständig schwarzen Bildpunkt.
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Nach adem der Videosignale 11 und zwischen aufeinanderfolgenden Videosignalen
tritt ein Austastimpuls 13 auf, der das Potential des zusammengesetzten Videosignals
auf den Schwarzpegel abfallen läßt, so daß das Kathodenstrahlbündel der Empfängerröhre
während der horizontalen Rücklaufperiode am Ende einer horizontalen Abtastung unsichtbar
gemacht wird. Auf der Spitze Jedes horizontalen Austastimpulses 13 sitzt ein horizontaler
Synchronimpuls 15, dessen Funktion darin besteht, den Rücklauf des KathodenstrahlbUndels
in der Fernsehempfängerröhre von rechts nach links auszulösen. Es wird bemerkt,
daß der Synchronimpuls 15 erst einige Zeit nach Beginn des Austastimpulses 13 auftritt,
wodurch sichergestellt wird, daß der Elektronenstrahl nicht veranlaßt wird> den
Bildschirm zu überstreichen, bevor er Zeit gehabt hat, in Abhängigkeit vom Austastimpuls
13 auf den Schwarzpegel ausgetastet zu werden.
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Nach der letzten horizontalen Überstreichung des Abtaststrahls wird
in der Sende station ein Austastimpuls auf denselben gegeben und dieser gleiche
Austastimpuls wird
ein Teil der auf den Fernsehempfänger übertragenen
zusammengesetzten Videowellenform. Diese Austastwellenform ist als verhältnismäßig
lange Wellenform 17 gezeigt, die über eine über 14 horizontalen Abtastperioden entsprechende
Zeitspanne auf dem Schwarzpegel verbleibt. Diese Zeitspanne wird als "Vertikalaustastintervall"
bezeichnet und muß ausreichend lang sein, damit der Abtaststrahl ungesehen vom unteren
Ende zum oberen Ende des Bildschirms zurückkehren kann. Mehrere zusätzliche Impulse
werden dem Austastimpuls 17 überlagert. Einer dieser Impulse ist der vertikale Synchronimpuls
19, der zur Auslösung der Rückkehr des Elektronenstrahls im Fernsehempfänger etwa
drei Horizontalabtastperioden nach dem Austasten des Strahls durch den Vertikalaustastimpuls
17 dient. Es ist wichtig, daß die zusammengesetzte Videowellenform 10 während der
Periode, in der der vertikale Synchronimpuls erzeugt wird, weiterhin horizontale
Synchronimpulse trägt.
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Wenn dies nicht so wäre, würde die Synchronisierung zwischen den Jeweiligen
Kathodenstrahlen in der Fernsehkameraröhre und der Empfängerröhre verlorengehen.
Aus diesem Grund ist der vertikale Synchronimpuls 19 "eingekerbe oder gezackt, so
daß er aus einem einzigen Impuls in eine Reihe von kürzeren Impulsen umgewandelt
wird, deren Jeder als horizontaler Synchronimpuls dient, die Jedoch alle zusammen
einen vertikalen Synchronimpuls darstellen. Aus dem gleichen Grund sind die horizontalen
Synchronimpulse ebenfalls dem Vertikalaustastimpuis 17 während der dem Vertikalsynchronimpuls
vorangehenden und nachfolgenden Perioden überlagert und diese Impulse werden gewöhnlich
Ausgleichsimpulse" genannt. Die Ausgleichsimpulse 21 und 23 dienen einem anderen
Zweck, der
in Beziehung steht mit einem universellen Verfahren
zur Erzeugung eines Fernsehbildes, das als "Verflechtung" oder "Interlacing" bezeichnet
wird. Aber sowohl das Interlacingverfahren als auch der Grund, warum die Ausgleichsimpulse
erforderlich sind, sind zu kompliziert, um hier eine Erläuterung zu rechtfertigen,
insbesondere, da eine solche Erläuterung für ein Verständnis der vorliegenden Erfindung
nicht erforderlich ist. Es genüge die Bemerkung, daß aus Gründen, die hier nicht
verständlich sein müssen, die Ausgleichsimpulse mit der zweifachen Frequenz der
horizontalen Synchronimpulse 15 auftreten, so daß während Jedes gegebenen Vertikalaustastintervalls
nur jeder zweite derselbe zur Auslösung eines horizontalen Rücklaufs des Elektronenstrahls
verwendet wird. Aus dem gleichen Grund, der hier ebenfalls nicht erläutert wird,
ist auch die Frequenz der horizontalen Synchronimpulse, die durch die Zacken im
vertikalen Synchronimpuls 19 gebildet werden, doppelt so hoch wie die Frequenz der
horizontalen Synchronimpulse vor dem Vertikalaustastintervall.
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Um zu gewährleisten, daß der Vertikalaustastimpuls 17 genügend lang
ist, wird er erst einige horizontale Abtastungen nach der Rückkehr des Abtaststrahls
zum oberen Ende des Bildschirms beendet. Die Videoinformation wird daher bei den
ersten paar horizontalen Abtastungen der nächsten Reihe von Abtastungen verwaschen
und nur die horizontalen Synchronimpulse verbleiben, wobei diese durch die auf die
Ausgleichsimpulse folgenden und auf der Sptbze des Vertikalaustastimpulses 17 sitzenden
Impulse 25 dargestellt werden. Nach Beendigung des Vertikalaustastimpulses
17
kehrt die zusammengesetzte Videowellenform 10 zu ihrer normalen Farm zurück, in
der Videoinformation vom Signal zwischen jedem Horizontalaustastimpuls getragen
wird.
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Eine bekannte Anordnung zur Ableitung oder zum Abtrennen von den horizontalen
Synchronimpulsen der zusammengesetzten Wellenform 10 entsprechenden Impulsen arbeitet
so, daß zuerst die Spitze der horizontalen Synchronimpulse auf einer bestimmen Höhe
festgeklemmt und sodann der Wellenzug mit den so festgeklemeten horizontalen Synchronimpulsen
auf eine Schaltung gegeben wird, die auf eine einen bestimmten Schwellwert übersteigende
Spannung anspricht und einen Impuls erzeugt. Der Grund dafür, warum es zuerst erforderlich
ist, die Synohronspitzen auf eine vorbestimmte Spannungshöhe festzuklemmen, besteht
darin, daß bei der Verarbeitung der zusammengesetzten Spannungswellenform 10 deren
Gleichspannungskomponente verlorengeht, so daß die Gleichspannungshöhen der aufeinanderfolgenden
Synchronimpulse nicht definiert sind. Eine einfache Schaltung für "Synchronspitzenklemmung'
ist in Figur 2a dargestellt. Aus weiter unten erlAuterten,Grtnden ist sie für diese
Aufgabe nicht besonders gut geeignet, aber mit ihrer Hilfe können die Gründe und
Schwierigkeiten überlegt werden, die bei ihrer Verwendung auftreten würden. Die
Synchronspitzen-Klemmschalung 40 gemäß Figur 2a ist ein Netzwerk mit vier Klemmen,
das einen Kondensator 27 aufweist, der in Reihe mit einem von einer Diode 31 überbrückten
Widerstand 29 liegt. Zwei Eingangsklemmen 33 und 35 sind so angeschlossen, daß das
Eingangssignal parallel auf die Reihenschaltung von Kondensator 27
und'Widerstand
29 gegeben wird, und ein Paar von Ausgangsklemmen 37 und 39 ist an die Pole der
Diode 31 angeschaltet. Bei Betrieb ist die auf die Eingangsklemmen der in Figur
2a gezeigten Schaltung gegebene Spannung die zusammengesetzte Wellenform 10 gemäß
Figur 3a und die durch die Wellenform 41 in Figur 3c wiedergegebene Auagangsspannung
wird an den Klemmen 37 und 39 abgenommen.
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Besondere Schudrrigkeiten treten bei der Artder in Figur 2a gezeigten
Klemmschaltung während des Vertikalaustastintervalls statt und zur Erläuterung ist
der Vertikalaustastimpuls 17 mit allen demselben überlagerten Impulsen in vergrößertem
Maßstab in Figur 3b dargestellt.
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Die Synchronimpuls-Klemmschaltung 40 arbeitet richtig bis zum Beginn
des vertikalien Synchronimpulses 17. Dies ist so, da bis dahin der Kondensator 27
während eines der Impulse 15 und 21 nicht genug Zeit hat, sich so stark aufzuladen,
daß er während der Perioden zwischen diesen Impulsen sich nicht ;vollständig entladen
kann. Daher kann die Diode 31 während jedes Impulses 15 und 21 leitend sein und
die Ausgangs spannung 41 an den Ausgangsklemmen 37 und 39 wird auf etwa -0,6 V festgeklemmt.
Beginnend mit dem ersten Zackm 43 des vertikalen Synchronimpulses 17 werden die
relativen Zeitdauern des Signals beim Schwarzpegel und unterhalb desselben umgekehrt.
Infolgedessen wird der Kondensator 27 während des ersten Zacken 41 ausreichend aufgeladen,
um ein Sperren der Diode 31 zu bewirken. Wenn die Diode einmal gesperrt ist, klemmt
sie nicht mehr und die Ausgangs spannung 41 an den Klemmen 37 und 39 kann über den
gewünschten Spannungspegel
von -0,6 V ansteigen. Außerdem ist
während der Zeit intervalle zwischen aufeinanderfolgenden gezackten Impulsen für
den Kondensator 27 nicht genug Zeit vorhandeln, sich zu entladen, so daß bei Jedem
solchen Impuls die Ausgangsspannung 41 höher steigt, bis sie über den Pegel 45 steigt,
auf den ein nicht gezeigter Spannungsabtast-Impulsgenerator eingestellt wird. Die
Spannung 41 wird auf ihren Klemmpegel erst nach Beendigung der Ausgleichsimpulse
23 zurückgestellt.
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Solange sich die Ausgangs spannung 41 oberhalb des Schwellwerts 45
befindet, ist der Impulsgenerator außer Betrieb, wie durch die Unterbrechung der
Impulsreihe 47 in Figur 3d angezeigt, die dem Ausgang des Impulsgenerators entspricht.
Daher ist die Wirkungsweise der Schaltung 40 nicht zufriedenstellend.
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Die in Figur 2b dargestellte Schaltung 50 stellt eine Lösung für das
obige Problem dar. Die als Weichklemmschaltung (soft clamping circuit) bezeichnete
Schaltung enthält alle Bestandteile der in Figur 2a gezeigten Schaltung 40 und diese
tragen daher die entsprechenden Bezugszeichen, Jedoch mit dem Zusatz "a". Zusätzlich
weist die Schaltung 50 Jedoch einen Widerstand 51 auf, dessen Wert vorzugsweise
bei etwa 1000 Ohm liegt. Der zwischen die Eingangsklemme 33a und den Kondensator
27a geschaltete Widerstand 51 dient zur Verzögerung der Aufladung des Kondensators
und verhindert daher, daß die Spannung an der Diode 31a so weit ansteigt, daß sie
die Begrenzungswirkung stört. Dies läßt sich aus Figur 3e ersehen, in der die Ausgangsspannung
der Weichklemmschaltung 50 als
Wellenform 53 dargestellt ist. Die
Linie 55 entspricht dem Schwellwert einer Impulserzeugerschaltung, die zum Nachweis
der negativen Auslenkungen der Wellenform 53 verwendet wird, und es ist ersichtlich,
daß die Wellenform 53 durch die Schaltung 50 stets so festgeklemmt bleibt, daß sie
den Schwellwert 55 während der negativen Auslenkungen überquert. Die dadurch erzeugte
Impulsreihe ist als Wellenform 57 in Figur 3f gezeigt und man kann sehen, daß sie
während des Vertikalaustastintervalls nicht unterbrochen ist.
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Es ist zu sehen, daß die Weichklemmschaltung 50 gemäß Figur 2b besser
geeignet ist als die Hartklemmschaltung 40 gemäß Figur 2a, da die in Figur 2b gezeigte
Schaltung während des Vertikalaustastintervalls arbeiten kann, während die in Figur
2a gezeigte Schaltung eg nicht kann.
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Es muß jedoch auch bemerkt werden, daß die Hartklemmschaltung 40 an
sich genauer arbeitet als die Weichklemmschaltung 50. Eine Erklärung der Gründe
für die größere Genauigkeit der Hartklemmschaltung würde diese Beschreibung überlasten.
Es genügt, in diesem Zusammenhang zu verstehen, daß die Verwendung einer Weichklemmschaltung
der in Figur 2b gezeigten Art einen Kompromiß darstellt, bei dem Zeitsteuerungsgenauigkeit
in gewissem Ausmaß geopfert wird, um ein kontinuierliches Arbeiten während. des
Vertikalaustastintervalls zu erzielen. Diese gleiche Art von Kompromiß muß auch
bei hochentwickelten Synchronsptzen-Klemmschaltungen gemacht werden. Das bedeutet,
daß es eine bestimmte Grenze für die Genauigkeit gibt, mit der solche Schaltungen
arbeiten können, da die Schaltung umso mehr Veränderungen der horizontalen Synchronimpulse,
wie
sie beispielsweise während des Vertikalaustastintervalls auftreten, unterworfen
ist, je genauer oder empfindlicher sie ist.
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Nunmehr wird auf die Figuren 1, 4 und 5 Bezug genommen.
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Figur 5a zeigt in vergrößertem Maßstab den anfänglichen Abschnitt
der zusammengesetzten Wellenform 10, die in Figur 3a erscheint. Bei dem in Figur
5a verwendeten Maßstab kann gezeigt werden, daß die zusammengesetzte Wellenform
10 Farbinformation in po einer Phasenmodulation des Videoteils 11 der Wellenform
trägt. Es ist also ersichtlich, daß der hintere Schwarzschulterabschnitt des Horizontalaustastimpulses
i3 eine Reihe von allgemein sinusförmigen Wellen 16 trägt, die als "Farb synchronsignal"
bezeichnet und als Phasenbezug für den Fernsehempfänger verwendet wird, der das
Videosignal empfangen soll. Die Funktion des ersten Blocks 59 in der in Figur 1
dargestellten Anlage besteht in der Beseitigung aller Fabrinformation aus der Wellenform
10 einschließlich der Fabrsynchronsignale 16 und der Phasenmodulation des Videosignale
11. Da diese Information eine Frequenz von enigen MHz aufreist, kann sie entfernt
werden, indem der Block 59 als Tiefpaßfilter ausgebildet wird. Die Ausgangsspannung
des Tiefpaßfilter 59 ist in Figur 5b als Wellenform 61 dargestellt und wird auf
eine Hauptsynchron-Trennschaltung (main synch stipper) 63 gegeben, die zur selektiven
Verstärkung der horizontalen Sznchronimpulse 15 dient, während sie gleichzeitig
die Videosignalkomponente 11 der gefilterten zusammengesetzten Wellen form 61 sowie
jegliche Änderungen, vorzugsweise Abwanderungen, im Schwarzppgel des zusammengesetzten
Signals schwächt.
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Wenn der Ausdruck Schwarzpegel in Verbindung mit einem Signal verwendet
wird, besieht er sich auf den Gleichspannungspegel des Signals, von dem das Signal
zur B11-dung eines Impulses ausgeht. Ein Beispiel dieser Verwendung des Ausdrucks
ist aus Figur 5a zu sehen.
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Die Schwächung von Änderungen im Schwarzpegel des auf die Hauptsynchron-Trennschaltung
63 gegebenen Signals wird erreicht, indem die Ausgangsspannung der Hauptsynchron-Trennschaltung
abgenommen und synchron in einer Schwarzpegel-Abtastschaltung 65 abgetastet wird,
so daß an deren Ausgang eine Spannung erzeugt wird, die dem Schwarzpegel des Signals
am Ausgang der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 entspricht. Das so von der Schwarzpegel-Abtastschaltung
65 erzeugte Ausgangssignal wird auf einen Eingang der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 als Gegenkopplungssignal gegeben, wodurch jeder Verstärkung entgegengewirkt wird,
der Änderungen im Schwarzpegel des vom Tiefpaßfilter 59 zur Hauptsynchron-Trennschaltung
63 gegebenen Signals unterzogen werden könnten.
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Der Teil der zusammengesetzten Wellenform 61, der sich bekanntlich
aut dem Schwarzpegel befindet, ist die hintere Schwarzschulter am Horizontalaustastimpuls
13. Während des Vorhandenseins der hinteren Schwarzschulter des Horizontalaustastimpulses
13 wird daher der Ausgang der Hauptsychron-Trennschaltung abgetastet. Abtastimpulse
werden daher durch einen Abtastimpulsgenerator 67 für die hintere Schwarzschulter
aus der gefilterten zusammengesetzten Videowellenform 61 erzeugt und die Abtastimpulse
werden auf die Schwarzpegel-Abtastschaltung 65 gegeben, damit aufeinanderfolgende
Abtastungen des Ausgangs
der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 während
aufeinanderfolgender hinterer Schwarzschulterteile 18 bewirkt werden.
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Nunmehr wird anhand der Figuren 1 und 4 die als Ausfthrungsbeispiel
gewählte Schaltung näher erläutert. Der Tiefpaßfilterblock 59 besteht aus einem
Paar von Transistoren 69 und 71, deren jeder als Emitterfolger geschaltet ist, und
aus einem LC-Filter 73, durch das die Ausgangsspannung des ersten Transistors auf
den Eingang des zweiten gegeben wird. Die Hauptfunktion dieser Transistoren 69 und
71 besteht darin, eine Quelle mit niedriger Impedanz und eine Belastung mit hoher
Impedanz für das Filter 73 zu bilden. Außerdem sind die Transistoren 69 und 71 so
angeordnet, daß der Gleichspannungspegel der zusammengesetzten Videowellenform,.die
auf die Basis des Transistors 69 gegeben wird, am Ausgang des Emittertransistors
71 erhalten bleibt.
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Der Transistor 69 ist ein pnp-Translstor, dessen Emitter über einen
Belastungswiderstand 75 mit dem Kollektor des Transistors 71 verbundenist, der ein
npn-Transistor ist, dessen Emitter über einen Belastungswiderstand 77 mit dem Kollektor
des Transistors 69 verbunden ist. Die beiden Transistoren 69 und 71 sind zwischen
eine positive Spannungsquelle und eine negative Spannungsquelle, die mit +12 V und
-12 V bezeichnet sind, über gemeinsame Trennwiderstände 79 und 81 geschaltet und
ihre Kollektor ren sind über ein Paar von Trennkondensatoren 83 bzw.
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85 mit Erde verbunden. Die Ausgangsspannung des ersten Emitterfolgertransistors
69 wird von seinem Emitter
abgenommen und über einen Kopplungswiderstand
87 und durch das Filter 73 auf die Basis des zweiten Emitter folgertransistors 71
gegeben. Das Filter 73, das aus einer Induktivität 89 und einem Paar von Kondensatoren
91 und 9'3 besteht, hat eine Grenzfrequenz von etwa 1,8 MHz und trennt wirksam alle
Farbinformation von der zusammengesetzten Videowellenform ab, die durch dasselbe
vom Transistor 69 zum Transistor 71 gekoppelt wird. Um eine Änderung im Gleichspannungspegel.der
zusammengesetzten Videowellenform beim Durchgang durch den Filterblock 59 zu vermeiden,
sind die Jeweils den Transistoren 69 bzw. 71 zugeordneten Emitterbelastungswiderstände
75 bzw. 77 so gewählt, daß sie den gleichen Wert haben.
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Daher sind die Gleichströme durch die Transistoren 69 und 71 gleich
und der Gleichspannungsanstieg in der Basis-Emitter-Übergangszone des Transistors
69 wird genau durch den aleichspannungsabfall an der Basis-Emitter-Übergangszone
des Transistors 71 aufgehoben.
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Die am Ausgang der Tiefpaßfilterschaltung 59 auftretende gefilterte,
zusammengesetzte Videowellenform 61 wird auf einen ersten Eingang einer Anfangsstufe
97 der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 gegeben. Diese Anfangs stufe dient einem
doppelten Zweck. Zunächst bildet sie die erste Verstärkungsstufe in der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 für die Wechselspannungskomponenten des zusammengesetzten Signals, das auf dieselbe
gegeben wird. Zweitens dient diese Eingangsstufe 97 zum Klemmen des Schwarzpegels
der verstärkten zusammengesetzten Videowellenform auf den Schwarzpegel der gefilterten
zusammengesetzten Videowellenform 61. Die Eingangsstufe 97 besteht aus einem
Differenzverstärker
98 mit einem Paar von parallelgeschalteten Zweigen 99 und 101, die an einem ihrer
Verbindungspunkte mit einer zur Spannungsquelle von +12 V führenden Zuleitung 103
und am anderen Verbindungspunkt mit dem Kollektor eines Konstantstromquellen-Transistors
105 verbunden sind, dessen Emitter über einen Widerstand 107 mit einer zur Spannungsquelle
von -12 V führenden Zuleitung 109 verbunden ist. Der vom Konstantstromtransistor
105 gelieferte Strompegel wird durch ein Paar von Vorwiderständen 109 und 111 festgelegt,
die in Reihe zwischen Erde und die negative Zuleitung 109 geschaltet sind und deren
Verbindungspunkt 110 mit der Basis des Transistors 105 verbunden ist.
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Die wei Zweige 99 und 101 des Differenverstärkers enthalten jeweils
npn-Transistoren 115 und lang deren Emitter mit dem Kollektor des Konstantstromtransistors
105 jeweils durch Emitterwiderstände 119 bzw. 121 verbunden sind. Zusätzlich enthält
der lindke Zweig 99 einen Belastungswiderstand 123, der zwischen den Kollektor des
Transistors 115 und die positive Zuleitung 103 geschaltet ist.
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Die Widerstände 119, 121 und 123 des Differenzversärkers 98 können
mit Werten von 200 Ohm, 200 Ohm bzw. 2000 Ohm angenommen werden, wodurch der Verstärker
einen Verstärkungsfaktor von -10 zwichen dem Eingang an der Basis des Transitors
115 und dem Ausgang andessen Kollektor aufweist. Daher ist das Ausgangssignal, das
am Kollektor des Transistors 115 in Abhängigkeit von der auf seine Basis gegebenen
gefilterten, zusammengesetzten Videowellenform
61 erzeugt wird,
eine verstärkte, zusammengesetzte Videowellenform, die die Umkehrung der Wellenform
61 mit verhältnismäßig breiten positiven Synchronimpuls-Auslenkungen, die den negativen
horizontalen Synehronimpulsen 15 der Wellenform 61 entsprechen, und gleichermaßen
mit breiten negativen Auslenkungen, die den Videoteilen 11a der Wellenform 61 entsprechen,
ist.
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Um die Feststellung der verstärkten Synchronimpulse zu erleichtern,
ist eine Anordnung in Form einer Videoklemmschaltung 124 zur Schwächung des Videoteils
des verstErkten, zusammengesetzten Videosignals vorgesehen, das am Kollektor des
Transistors 115 auftritt. Die Videoglemmschaltung 124 besteht grundsätzlich aus
einem Emitterfolgertransistor 125, dessen Emitter mit der Zuleitung 103 mit +12
V über einen Belastungswiderstand 127 verbunden ist und dessen Kollektor mit einem
Konstantspannungsnetzwerk verbunden ist, das aus einer Zenerdiode 129 besteht, die
parallel zu einem Kondensator 133 und zwischen Erde und die Zuleitung 103 mit +12
V über einen Widerstand 131 geschaltet ist. Das zusammengesetzte Videosignal, das
am Kollektor des Transistors 115 auftritt, wird direkt auf die Basis des Emitterfolgertransistors
125 gegeben.
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Das Anklemmen der Videosignalteile des Signals, das auf die Basis
des Transistors 125 gegeben wird, wird durch derartige Auswahl der Zenerdiode 129
erreicht, daß diese bei der Spannung zündet, bei der die Videosignalauslen kungen
abgeschnitten werden. +3,6 V haben sich als geeigneter Wert für die Zündspannung
der Zenerdiode herausgestellt. Während daher die negativen Videosignalauslenkungen
des
am Emitter des Transistors 125 auftretenden Signals auf etwa +3,6 V begrenzt werden,
arbeitet der Transistor 125 für positive Auslenkungen der auf seine Basis gegebenen
zusammengesetzten Videowellenform als normaler Emitterfolger und dient zur Widerherstellung
derselben ohne Verzerrung. Die so am Emitter des Transistors 125 erzeugte Ausgangswellenform
erscheint als Wellenform 135 in Figur 5g und zeigt die Schwächung es Videoteils
des Signals im Vergleich zu den den horizontalen Synchronimpulsen 15 der zusammengesetzten,
gefilterten Videowellenform 61 entsprechenden Teilen.
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Die videogeschwächte zusammengesetzte Wellenform 135 am Ausgang des
Transistors 125 wird auf einen ersten Ausgangsver-stärker 136 gegeben, der einen
Transistor 137 aufweist, dessen Emitter mit dem Verbindungspunkt eines Paars von
Widerständen 139 und 141 verbunden ist, die in Reihe zwischen Erde und die +12 V-Zuleitung
103 geschaltet sind, und dessen Kollektor mit der -12 V-Zuleitung 109 über einen
Widerstand 143 verbunden ist. Die zusammengesetzte Wellenform 135 wird auf die Basis
des Transistors 137 gegeben und etwa mit einem Faktor 4 versSfkt, so daß am Kollektor
des Transistors eine Reihe von Synchronimpulsen mit einer Amplitude von etwa -8
V mit einer leicht positiven Videosignalkomponente von etwa 1 V zwischen denselben
auftritt. Diese Ausgangsspannung ist als Wellenform 145 in Figur 5h gezeigt.
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Die Hauptsynchron-Trennschaltung 63 hat, soweit sie bisher beschrieben
wurde, einen Gesamtverstärkungsfaktor von etwa 40, welcher aus den kombinierten
Verstärkungsfaktoren des Differenzverstärkers 98 und des. ersten Ausgangsverstärkers
136
hergeleitet wird. Die negativen Synchronimpulse 149 der Ausgangswellenform 145 können
zum Triggern eines Impulsgenerators mit einem negativen Schwellwert verwendet werden,
wie er in Figur 5h durch den Schwellwert 147 dargestellt ist. Erfindungsgemäß ist
jedoch eine Anordnung zur Verringerung der Abwanderung des Schwarzpegels der Ausgangswellenform
145 auf ein Minimum vorgesehen. Zu diesem Zweck wird das Signal 145 am Kollektor
des Transistors 137 während der Perioden synchron abgetastet, in denen die hinteren
Schwarzschultern 18 auftreten, und es wird ein dem Spannungspegel des Signals 145
während der rückwärtigen Schwarzschulterintervalle, d. h. dem Schwarzpegel des Signals
145, entsprechender kontinuierlicher Spannungspegel erzeugt, Dieser kontinuierliche
Spannungspegel wird auf einen zweiten Eingang des Differenzverstärkers 98 gegengekoppelt.
Auf diese Weise wird der Verstärkungsfaktor des aus dem Differenzverstärker 98 und
dem ersten Ausgangsverstärker 136 bestehenden zweistufigen Verstärkersfür jede Änderung
des Schwarzpegels der gefilterten Videowellenform 61 am Eingang des Differenzverstärkers
98 stark vermindert, so daß beim Auftreten einer Abwanderung dieses Pegels dieselbe
am Ausgang des ersten Ausgangsverstärkers 136 nicht verstärkt wird. Da andererseits
das Gegenkopplungssignal die verstärkten Synchronimpulse 149 des Ausgangssignals
i45 nicht enthält, werden diese Synchronimpulse nicht zum Diffenzverstärker 98 gegengekoppelt
und daher wird die Wechselspannungsverstärkung der Verstärker 98 und 136 nicht verringert,
so daß die horizontalen Synchronimpulse voll verstärkt werden. Selbst wenn daher
eine Abwanderung des Schwarzpegels
der gefilterten Videowellenform
61 vorhanden ist und selbst wenn diese Abwanderung des Schwarzpegels durch eine
entsprechende Abwanderung etwa der gleichen Größe im Schwarzpegel des Ausgangssignals
145 reproduziert wird, ist daher diese Abwanderung vernachlässigbar, da sie durch
die sehr hohe Verstärkung der horizontalen Synchronimpulse verschwindend klein gemacht
wird. Infolgedessen haben die verstärkten Synchronimpulse 149 des Ausgangssignals
145 eine ausreichend breite negaive Auslenkung, so daß der Schwellwert 147 tief
genug gesetzt werden kann und unabhängig vom Betrag der Abwanderung im Schwarzpegel
des Signals 61 die entsprechende Abwanderung im Schwarz pegel des Signals 145 niemals
ausreicht, um den Schwellwert 147 zu erreichen Infolge der großen Amplitude der
verstärkten Synchroninpulse 149 Im Vergleich mit der maxtmal möglichen Abwanderung
Im chwarzpegel des Signale besteht jedoch wenig tsheinIichkit daß die a Schwarzpegelabwanderung
jemals ausreichen kann, um die negativen Spitzen der Impulse 149 über den Schwellwert
147 anzuheben.
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Wie weiter unten ausführlicher erläutert, liegt der kontinuierliche
Spannungspegel, der durch die Schwarzpegel Abtastschaltung 65 erzeugt wird, etwa
2 V unterhalb des Schwarzpegels des Ausgangssignals 145 der Hauptsynchron Trennschaltung
63. Infolge der Spannungspegelverschiebungen in den TranpItoren 115, 15 und 137
der uptw synchron-Trennschaltung 63 erscheint ein Schwarzpegel von 0 V am Eingangssignal
61 der Hauptsynchron-Trannschaltung 63 als Schwarzpegel von etwa +2 V am Ausgangssignal.
Daher kompensiert der Abfall der Achwarzpegelspannung in
der Schwarzpegel-Abtastchaltung
65 den Anstieg dieses Schwarzpegels in den Transistoren 115, 125 und 137, so daß,
wenn der Schwarzpegel am Eingang zur Basis des Transistors 115 0 V beträgt, das
auf die Basis des Transistors 117 gegebene Gegenkopplungssignal ebenfalls etwa 0
V beträgt. Es kann gezeigt werden, daß als Ergebnis des auf den Transistor 117 gegebenen
Gegenkopplungssignals Jeder Wechsel im Schwarzpegel des auf den Transistor 115 gegebenen
Signals 61 nicht verstärkt wird, Jedoch im wesentlichen ohne Verstärkung am Kollektor
des Transistors 137 wiedergegeben wird. Es kann ebenfalls gezeigt werden, daß, wenn
die kombinierte Verstärkung der Verstärker 98 und 136 gleich G ist, infolge der
Gegenkopplung des Schwarzpegelsignals der Verstärkungsfaktor für diese Schwarzpegelsignale
1 1 beträgt. Bei einem Verstärkungsfaktor von 40 G ergibt daher eine Abwanderung
von 100 Millivolt im Schwarzpegel des auf den Transistor 115 gegebenen Signals 61
eine Abwanderung von 100 x 39/40 Millivolt am Ausgang, d. h. am Kollektor des Transistors
137. Mit anderen Worten, in der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 werden Schwarzpegelverschiebungen
sicht geschwächt und Synchronimpulse stark verstärkt.
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Die Eingangsstufe der Schwarzpegel-Abtastschaltung 65 ist ein Emitterfolgertransistor
151, dessen Kollektor direkt mit einer Zuleitung 153 verbunden ist, die zur +12
V-Spannungsquelle führt, und dessen Emitter mit der -12 V-Spannungsquelle über einen
Widerstand 155 verbunden ist. Das auf die Basis des Transistors 15i gegebene Signal
ist die zusammengesetzte Wellenform 145, die am Kollektor des Transistors 137 in
der HIauptsynchron-Trennschaltung 63
erzeugt wird. Dieses Signal
wird am Emitter des Transistors 151 mit einer Signalhöhe reproduziert, die etwa
0,6 V unterhalb der Höhe des Signals an der Basis des Transistors 151 liegt. Das
am Emitter des Transistors 151 erzeugte Ausgangssignal wird auf die Quelle eines
Feldeffekttransistors 157 gegeben, dessen Senke mit einem Spannungsgleichhaltekondensator
159 verbunden ist. Ein kontinuierlicher Spannungspegel, der dem Schwarzpegel des
Signals an der Basis des Transistors 151 entspricht, wird durch synchrone Vorspannung
am Feldeffekttransistor 157 während der hinteren Schwarzschulterteile 148 des Signals
145 erzeugt. Während Jedes hinteren Schwarzschulterteils 148 wird daher der Transistor
157 über eine ausreichend lange Zeit leitend gemacht, so daß sich der Kondensator
159 auf den Spannungspegel des hinteren Schwarzschulterteils 148 des Ausgangssignals
145 aufladen kann. Während der Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen
der Schwarzschulterteile 148 ist der Gleichhaltekondensator 159 durch Sperren des
Feldeffekttransistors 157 abgetrennt, wodurch der Kondensator 159 den Spannungspegel
halten kann, den enwährend des letzten Abtastintervalls erreicht hat.
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Um die periodische Vorspannung des Feldeffekttransistors 157 zu erreichen,
werden Taktimpulse vom Abtastimpulsgenerator 67 für die hintere Schwarzschulter
abgeleitet, wobei die Taktimpulse in Figur 5f als Impulsreihe 161 erscheinen. Die
Impulsreihe 161 wird in einer Abtastimpuls-Steuerschaltung 163 verstärkt, die aus
einem Paar von Transistoren 165 und 167 besteht. Der Transistor 167 empfängt die
Abtastimpulse an seiner Basis über einen Eingangswiderstand
166
und sein Emitter ist mit Erde verbunden und ein Paar von Widerständen 169 und 171
sind in Reihe zwischen seinen Kollektor und die +12 V-Zuleitung 153 geschaltet,
wobei der Verbindungspunkt der Widerstände mit der Basis des Transistors 165 verbunden
ist, dessen Emitter direkt mit der Leitung 153 verbunden ist und dessen Kollektor
mit der -12 V-Spannungsquelle über einen Widerstand 173 verbunden ist.
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Der Ausgang der Impulssteuerschaltung 163 wird vom Kollektor des Transistors
165 abgenommen, der mit der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 157 über eine
Diode 175 verbunden ist, wobei die Diode so gepolt ist, daß sie Strom von der Steuerelektrode
zum Kollektor leitet. Ein Widerstand 177 ist zwischen die Steuerelektrode und die
Quelle des Feldeffekttransistors 157 geschaltet und eine Diode 179 ist zwischen
die Quelle und Erde geschaltet.
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Bei Abwesenheit eines Taktsignals an der Basis des Transistors 167
wird die Vor spannung weggenommen und kein Strom fließt durch die Widerstände 169
und 171, so daß ihr Verbindungspunkt sich auf +12 V befindet, wodurch der Transistor
165 in nichtleitenden Zustand vorgespannt wird.
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Unter diesen Umständen fällt der Kollektor des Transistors 165 auf
nahezu -12 V ab, wodurch eine Vorspannung in Durchlaßrichtung auf die Diode 175
gegeben wird, da ihre Anode über den Widerstand 177 nahe Erdpotential gehalten wird.
Infolge der Vorspannung in Durchlaßrichtung an der Diode 175 bei Abwesenheit des
Signals an der Basis des Transistors 167 wird die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors
157 auf einer negativen Spannung gehalten und derselbe wird in nicht leitenden Zustand
vorgespannt.
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Wenn ein Taktimpuls auf die Basis des Transistors 167 gegeben wird,
wird er vollständig eingeschaltet und der sich ergebende Abfall an der Basis des
Transistors 165 auf nahezu Erdpotential bewirkt, daß der Transistor ebenfalls eingeschaltet
wird und daß die Spannung an seinem Kollektor auf nahezu +12 V steigt. Dies spannt
wiederum die Diode 175 vor, wodurch die Spannung an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors
157 auf einen ausreichend hohen Wert ansteigt, um denselben vollständig einzuschalten,
wodurch eine Verbindung mit sehr geringer Impedanz zwischen dem KondensSDr 159 und
dem Emitter des Transistors 151 hergestellt wird. Der Feldeffekttransistor 157 bleibt
gesperrt und die Spannung am Emitter des Transistors 151 wird weiter an den Kondensator
159 für die Dauer des Abtastimpulses 161 gelegt, der auf den Transistor 167 gegeben
wird. Wenn dieser Impuls endet, werden die Transistoren 165 und 167 und der Feldeffekttransistor
157 gesperrt. Die Diode 179 dient dazus eine Störung der Wirkungsweise des Feldeffekttransistors
157 durch die breiten negativen Impulse 149 des Ausgangssignals 145 zu verhindern,
indem ein Abfallen der Quelle unterhalb Erdpotential verhindert wird.
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Der Spannungspegel am Kondensator 159, welcher dem Schwarzpegel des
Signals 145 entspricht, wird auf eine Darlington-Schaltung 181 gegeben, die aus
einem Paar von Transistoren 183 und 185 besteht, deren Funktion darin besteht für
den Kondensator 159 eine sehr hohe Impedanz dar zum stellen, damit ein Abfließen
der Spannung an demselben verhindert wird. Der Emitter des Transistors 185 ist mit
der -12 V-Spannungsquelle über einen Widerstand 187 und
mit einer
-6 V-Spannungsquelle über einen in Reihe mit einem Kondensator 191 geschalteten
Widerstand 189 verbunden. Infolge der Basis-Emitter-Abfälle in den Transistoren
183 und 185 liegt die Ausgangsspannung der Darlington-Schaltung am Verbindungspunkt
des Widerstandes 189 und des Kondensators 191 etwa 1,2 V unterhalb der Spannung
am Kondensator 159 und wird über die Leitung 193 um Transistor 117 des Differenzverstärkers
98 in der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 gegeben.
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Der Gesamtabfall des Pegels des abgetasteten Signals in der Abtastschaltung
153 wird hauptsächlich durch die Basis-Emitter-Abfälle der Transistoren 151, 183,
185 bestimmt und beträgt etwa 2 V. Es ist daher ersichtlich, daß der im Schwarzpegel
des Signals 61 durch die Transistoren 115, 125 und 137 bewirkte Anstieg von etwa
0 V auf etwa 2 V durch den entsprechenden Abfall durch die Schwarzpegel-Abtastschaltung
65 kompensiert wird, so daß das Schwarzpegel-Abtastsignal, das auf die Basis des
Transistors 117 gegeben wird, sich auf 0 V befindet, obwohl der Schwarzpegel des
am Kollektor des Transistors 137 abgetasteten Signals +2 V beträgt.
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Nach der Beschreibung der Wirkungsweise der Schwarzpegel-Abtastschaltung
65 wird nunmehr der AbXstimpulsgenerator 67 für die hintere Schwarzschulter betrachtet,
durch welchen die in Figur 5f gezeigte Abtastimpulsreihe 161 aus der gefilterten,
zusammengesetzten Videowellenform 61 abgeleitet wird, die am Ausgang der Filterschaltung
59 auftritt. Allgemein wird das gefilterte Videosignal 61, das in Figur 5b gezeigt
ist, auf eine Synehronspitzen-Klemmschaltung 195 gegeben, die die erste Stufe des
Abtastimpulsgenerators
67 für die hintere Schwarzschulter bildet.
In dieser Stufe werden die negativen Spitzen der horizontalen Synchronimpulse 15
auf einen vorbestimmten Wert geklemmt, wodurch der Schwarzpegel des Signals indirekt
angeklemmt wird. Das angeklemmte Signal wird sodann auf eine Hilfssynchron-Trennschaltung
197 gegeben, welche die zweite Stufe des Abtastimpulsgenerators 67 bildet und zur
Verstärkung der horizontalen Synchronimpulse 15 dient, während sie die Videokomponente
des verstärkten Signals schwächt. Taktsignale werden sodann abgeleitet, indem der
Ausgang der Synchron-Trennschaltung 197 auf einen Abtastimpulsformer 199 für die
hintere Schwarzschulter gegeben wird, der die letzte Stufe des Abtastimpulsgenerators
67 bildet, worin die Abtastimpulse aus den verstärkten horizontalen Synchronimpulsen
am Ausgang der Hilfssynchron-Trennschaltung 197 abgeleitet werden.
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Das Signal 61 wird auf einen nichtumkehrenden Rückkopplungsverstärker
201 in der Synchronspitzen-Klemmschaltung 195 gegeben. Der Verstärker 201, der aus
einem Paar von Transistoren 203 und 205 besteht, hat einen Verstärkungsfaktor von
3 und weist einen Rückkopplungsweg über einen Widerstand 207 vom Kollektor des Ausgangstransistors
205 zum Emitter des Eingangstransistors 203 auf.
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Das verstärkte, nichtumgekehrte Faksimile des zusammengesetzten Signals
61, das am Kollektor des Transistors 205 auftritt, wird auf eine Klemmschaltung
209 gegeben, die eine "Weichklemmschaltung" ist, wie sie oben mit Bezug auf Figur
2b im einzelnen erläutert wurde.
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Die Klemmschaltung 209 enthält einen Widerstand 211, einen Kondensator
213 und eine Diode 214, die in Reihe zwischen den Kollektor des Transistors 205
und Erde geschaltet sind, und sie enthält einen Widerstand 217, der zwischen den
Verbindungspunkt des Kondensators 213 und der Diode 214 und die -12 V-Spannungsquelle
geschaltet ist. In der oben in Verbindung mit Figur 2b erläuterten Weise wird das
Signal, das auf die Klemmschaltung 209 gegeben wird, an ihrem Ausgang wiedergegeben,
mit der Ausnahme, daß die negativen Auslenkungen des Signals auf etwa -0,65 V angeklemmt
werden. Die an der'Diode 214 auftretende Spannung wird auf die Basis eines Emitterfolgertransistors
215 gegeben, dessen Kollektor mit der +12 V-Spannungsquelle verbunden ist und dessen
Emitter mit der -6 V-Spannungsquelle über einen Belastungswiderstand 218 verbunden
ist. Der am Belastungswiderstand 218 auftretende Ausgang ist als Wellenform 219
in Figur 5c gezeigt. Er weist die gleiche Form auf wie das Signal 61, das auf die
Basis des Transistors 203 gegeben wurde. Darüberhinaus ist ersichtlich, daß die
Spitzen der verstärkten Synchronimpulse 15c auf einen Wert von -1,3 V festgelegt
sind. Es wurde weiter oben bemerkt, daß der Synchronspitzenwert an der Basis des
Transistors 215 durch die Diode 214 auf -0,65 V festgeklemmt ist.
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Ein zusätzlicher Abfall von 0,65 V wird am Signal durch die.Basis-Emitter-bergangszone
des Transistors 215 bewirkt. Daher beträgt der Synchrongtzenwert am Emitter des
Transistors etwa -1,3 V.
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Das abgekappte Signal 219 wird über einen Kopplungswiderstand 221
auf den negierenden Eingang 223 eines Rechenverstärkers
225 gegeben,
dessen Funktion in der Feststellung der negativen Auslenkungen des Signals 219 vom
Schwarzpegel, d. h. in der Feststellung der verstärkten Synchronimpulse 15c besteht.
Von selbst würde der Rechenverstärker 225 ein positives Eingangssignal erzeugen,
wenn das Signal an seinem negierenden Eingang unter 0 V abfällt. Bs ist Jedoch erwünscht,
den Schwellwert des Rechenverstärkers 225 negativer als diesen Wert zu machen, um
zu verhindern, daß er Ausgangssignale in Abhängigkeit von an seinem Eingang auftretenden
negativen Rauschsignalen erzeugt. Aus diesem Grund ist der negierende Eingang 223
des Rechenverstärkers 225 mit einer +6 V-Spannungsquelle über einen Vorspannwiderstand
227 verbunden, welcher einen Vorspannstrom zum Verstärker derart zuführt, daß die
Eingangsspannung am Verstärker O V beträgt, wenn die Ausgangsspannung am Emitter
des Transistors 215 auf etwa -0,6 V liegt. Nur wenn die Spannung am Emitter des
Transistors 215 unter diesen Wert abfällt, erzeugt der Verstärker 225 ein negiertes
oder positives Signal. Auf diese Weise wird der Schwellwert von -0,6 V- für den
Rechenverstärker hergestellt. Zusätzlich wird der negierende Eingang 223 über eine
Diode 240 an Erde angeklemmt, um zu verhindern, daß der Eingang über +0,65 V gesteuert
wird.
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Für die Verwendung als Rechenverstärker 225 hat sich der Fairchild-Verstärkertyp
709 als geeignet gezeigt und die verschiedenen in Figur 4a gezeigten Speise- und
Vorspannkomponenten und -spannungen sind für die Verwendung mit diesem Verstärkertyp
geeignet. Insbesondere ist ein Phasensteuerkondensator 229 parallel zu einem Paar
von
Klemmen des Verstärkers geschaltet, um die Phase des Ausgangs
signal des Verstärkers bezüglich der Phase des Eingangssignals desselben einzustellen.
Der nicht negierende Eingang 233 des Verstärkers ist mit Erde über einen Widerstand
235 verbunden und ein Widerstand 237 ist in Reihe mit einem Kondensator 239 parallel
zum negierenden Eingang 223 und zum nicht negierenden Eingang 233 des Verstärkers
geschaltet. Eine Erdverbindung ist für den Verstärker auch an seiner Klemme 241
vorgesehen.
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Der Verstärkungsfaktor des Rechenverstärkers 225 für negative Signale
und insbesondere für die Synchronimpulse 15c wird durch den Eingangswiderstand 221
und durch einen Rückkopplungswiderstand 243 bestimmt, der zwischen den Ausgang 240
des Verstärkers und seinen negierenden Eingang 223 geschaltet ist. Bekanntlich ist
der Verstärkungsfaktor eines Rechenverstärkers das Verhältnis der Widerstandswerte
seines Rückkopplungswiderstandes und seines Eingangswiderstandes. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel kann angenommen werden, daß der Rückkopplungswiderstand 243
einen Wert von 27 Kiloohm besitzt und daß der Eingangswiderstand 221 einen Wert
von 2 Kiloohm besitzt, wodurch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers für negative
Eingangssignale 13,5 wird. Um positive Eingangssignale des Verstärkers 225 und insbesondere
das Video signal llc, das im Signal 219 (Figur 5c) von der Synchronspitzen-Klemmschaltung
195 auftritt, zu schwächen, ist eine zusätzliche Rückkopplungsschleife, die einen
Widerstand 245 in Reihe mit einer Diode 247 enthält, zwischen den negierenden Eingang
223 und den Ausgang 240 des Rechenverstärkers 225 geschaltet. Die Diode 247 ist
so gepolt, daß sie
vom Eingang 223 zum Ausgang 240 den Strom leitet,
so daß für negative Eingangssignale die Diode in Sperrichtung vorgespannt ist und
die Rückkopplungsschleife, von welcher sie einen Teil bildet, unwirksam ist. Während
der positiven Teile llc der Wellenform 219 ist jedoch die Diode 247 in Durchlaßrichtung
vorgespannt, wodurch der Widerstand 245 parallel zum Rückkopplungswiderstand 243
geschaltet ist. Indem man für den Widerstand 245 einen Wert von 3,3 Kiloohm wählt,
wird der resultierende Widerstand zwischen dem Ausgang 240 und dem Eingang 223 des
Rechenverstärkers 225 auf etwa 3 Kiloohm während der positiven Teile des Signals
219 vermindert, wodurch der Verstärkungsfaktor des Verstärkers auf 1,5 vermindert
wird. Während daher die negativen Auslenkungen des Signals 219 vom Schwarzpegel
stark verstärkt werden, werden die positiven Auslenkungen, die die Videokomponente
des zusammengesetzten Signals 219 darstellen, nur gering verstärkt. Infolgedessen
besteht das Signal, das am Ausgang des Rechenverstärkers 225 auftritt, aus positiven
Impulsen von etwa 6 V und negativen Auslenkungen, die den Videoteilen des Signals
219 entsprechen, von nur einigen hundert Millivolt. Dieses Ausgangssignal wird über
einen Widerstand 249 auf einen Inverter 251 gegeben.
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Der Inverter 251 hat einen Schwellwert von etwa +1 V, so daß er die
kleine Videokomponente des vom Rechenverstärker 225 auf seinen Eingang gegebenen
Signals nicht wiedergibt. Er gibt Jedoch die breiten positiven Synchronimpulsauslenkungen
wieder, die am Ausgang des Rechenverstärkers 225 auftreten, und diese erscheinen
am Ausgang des Inverters 251 als eine Reihe von negativen Impulsen
mit
einer Höhe von etwa -3 V, die in Figur 5d als Wellenform 253 dargestellt sind.
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Das Signal 253 wird auf einen monostabilen Multivibrator 255 gegeben,
der bei der positiven hinteren Flanke der Jeweiligen Impulse des Signals getriggert
wird. Die vom Multivibrator 255 erzeugten Impulse erscheinen in Figur 5e als Wellenform
257. Sie werden auf einen zweiten monostabilen Multivibrator 259 gegeben, welcher
eine Impulsreihe in Abhängigkeit von den negativen hinteren Flanken der vom ersten
MultiviSbator 255 erzeugten Impulse erzeugt.
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Der Ausgang des Multivibrators 259 wird als Abtastsignal für die rückwärtige
Schwarzschulter von der Schwarzpegel-Abtastschaltung 65 verwendet und ist in Figur
5f als Wellenform 161 gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die vom ersten monostabilen
Multivibrator 255 erzeugten Impulse als feste Verzögerung für die Auslösung der
vom zweiten monostabilen Multivibrator 259 erzeugten Abtastimpulse dienen und daß
die Dauer der vom ersten Multivibrator 255 erzeugten Verzögerungsimpulse, die in
Figur 5e als Impulsreihe 257 gezeigt sind, die Zeitsteuerung der Abtastimpulse 161
bezüglich der hinteren Schwarzschulterteile 18 der Wellenform 10 in Figur 5a und
daher bezüglich der hinteren Schwarzschulterteile 148 des Ausgangssignals 145 der
Hauptsynchron-Trennschaltung (Figur 5h) bestimmt.
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In der Praxis ist all dies erforderlich, um sicherzustellen, daß die
Abtastsignale 161 nach Beendigung des am Ausgang der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 erzeugten horizontalen Synchronimpulses auftreten, so daß gewährlistet
wird,
daß der Schwarzpegel des von der Hauptsynchron Trennschaltung erzeugten Signals
von der Schwarzpegel-Abtastschaltung 65 abgetastet wird. Es hat sich herausgestellt,
daß es genügt, diese Zeitverzögerung etwa 0,5 Mikrosekunden dauern zu lassen. Es
ist natürlich ebenfalls erforderlich, die Abtastimpulse 161 kurz genug zu machen,
so daß sie vor dem Ende der hinteren Schwarzschulterteile 148 enden. Wenn die Verzögerungsimpulse
257 eine Dauer von 0,5 Mikrosekunden haben, ist eine Dauer von 1,5 Mikrosekunden
für die Abtastimpulse 161 geeignet. Dabei ist zu beachten, daß die kombinierte Dauer
der Impulse 157 und 161 2,5 Mikrosekunden nicht übersteigen soll, da dies die Dauer
des hinteren Schwarzschulterteils 148 des Ausgangssignals 145 der Hauptsynchron-Trennschaltung
ist.
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Bezüglich der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 wird daran erinnert,
daß sie die gefilterte Videowellenform 61 (Figur 5b) empfängt, dieses Signal mit
einem Faktor von etwa 40 verstärkt und an ihrem Ausgang das Signal 145 (Figur 5h)
erzeugt. Es wird ebenfalls daran erinnert, daß Xnderungen im Schwarzpegel des Ausgangssignals
145 in der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 nicht verstärkt werden und daß dies bewirkt
wird, indem (1) das Signal 145 während des Vorhandenseins des hinteren Schwarzschulterteils
148 der verstärkten horizontalen. Austastsignale abgetastet wird, (2) ein Spannungspegel
erzeugt wird, der dem Schwarzpegel des so abgetasteten Ausgangssignals 945 entspricht,
und (3) das dem Schwarzpegel entsprechende Signal zum Eingang der Hauptsynchron-Trennschaltung
gegengekoppelt wird, wodurch der Verstärkungsfaktor des Schwarzpegels durch die
Hauptsynchron-Trennschaltung
63 auf weniger als 1 verringert wird.
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Um die gewünschten Taktsignale von den verstärkten horizontalen Synchronimpulsen
149 des Signals 145 abzuleiten, ist eine Anordnung zur Erzeugung eines Taktsignals
in Abhängigkeit von Auslenkungen des Signals 145 über einen vorbestimmten Spannungsschwellwert
hinaus vorgesehen. Insbesondere wird das Ausgangs signal 145 auf einen Schwellwertdetektor
261 gegeben, der in Figur 4c dargestellt ist und einen Transistor 263 in Emitterschaltung
aufweist, dessen Kollektor mit der -12 V-Spannungsquelle über einen Kollektorwiderstand
265 verbunden ist und dessen Basis das Signal vom Kollektor des Transistors 137
über einen Widerstand 267 empfängt. Weiter ist eine Diode 269 zwischen die Basis
des Transistors 197 und Erde geschaltet, um zu verhindern, daß positive Signale
mit mehr als +Q,65 V die Basis erreichen. Da der Emitter des Transistors 197 an
Erde liegt, hat der Transistor einen Schwellwert von etwa -0,8 V. Dies ist der oben
erwähnte Schwellwert bezüglich des Pegels 147 in Figur 5h. Da der Schwarzpegel des
Signals 145 bei etwa 2 V liegt, leitet der Transistor 197 nicht, wenn nicht eine
negative Auslenkung im Signal von mehr als -2,8 V vorhanden ist. Dadurch wird die
Anlage sehr unempfindlich gegen negative Störspannungsspitzen, die das Signal 145
enthalten kann, und auch gegen jegliche Abwanderung, die im Schwarzpegel des Signals
auftreten könnte. Der Ausgang des Transistors 197 ist in Figur 5i als Wellenform
271 gezeigt.
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Aus der vorangehenden Beschreibung gehen die Vorteile der
vorliegenden
Erfindung klar hervor. Die Zeitsteuerungsgenauigkeit, mit der die Impulse von dem
zusammengesetzten Videosignal abgeleitet werden können, wird durch die hohe Verstärkung
verbessert, wobei der horizontale Synchronimpuls in der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 untergeht.
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Andererseits wird diese Genauigkeit nicht auf Kosten eines störungsfreien
Betriebs oder der Abwesenheit einer Schwarzpegelabwanderung erreicht. Dies ist so,
da die Auslenkung oder Abwanderung des Schwarzpegels des von der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 erzeugten Signals auf einen Betrag begrenzt ist, der geringer ist als die Abwanderung
im Schwarzpegel des Eingangssignals in die Hauptsynchron-Trennschaltung. Wie erwähnt,
wird dies durch die selektive Gegenkopplung des Schwarzpegelteils des Ausgangssignals
der Hauptsynchron-Trennschaltung erreicht, so daß deren Verstärkungsfaktor für Schwarzpegeländerungen
auf weniger als Eins verringert wird, während ihr Wechselspannungsverstärkungsfaktor
auf einem hohen Wert gehalten wird.
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Es wird ferner bemerkt, daß die Synchronimpuls-Trennschaltung gemäß
der Erfindung eine Weichklemmschaltung der in Figur 2b gezeigten Art in einer Auslegung
verwendet, in der Zeitsteuergenauigkeit nicht erforderlich, Zuverlässigkeit des
Betriebs Jedoch erforderlich ist. Anders gesagt, die Funktion des Abtastimpulsgenerators
67 für die hintere Schwarzschulter, von dem die Weichklemmschaltung 209 ein Teil
ist, besteht in der Erzeugung eines Abtastimpulses, der auf den hinteren Schwarzschulterteil
148 des Ausgangssignals 145 der Hauptsynchron-Trennschaltung fällt.
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Ein leichtes Voreilen oder Nacheilen des Abtaststignals
bezüglich
des hinteren Schwarzschulterteils 148 beeinflußt nicht die Genauigkeit, mit der
die Taktimpulse 271 erhalten werden, solange die Abtastimpulse innerhalb eines vorbestimmten
Bereiches auftreten. Daher kann der der Weichklemmschaltung 209 innewohnende Mangel
an Genauigkeit geduldet werden, ohne daß bei der endgültigen; Zeitsteuergenauigkeit
der Anlage eine Kompromiß geschlossen wird. Andererseits wird die Zuverlässigkeit
des Betriebs der Weichklemmschaltung 209 während des ganzen Vertikalaustastintervalls,
wie oben in bezug auf Figur 2b erläutert, vorteilhaft ausgenützt, da es wichtig
ist, daß die Abtastimpulse ohne Unterbrechung erzeugt werden.
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Es sollte auch der Grund für die Ableitung der Abtastimpulse unabhängig
vom Ausgang der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 erwähnt werden. So wäre es denkbar,
die Synchronspitzenklemmschaltung 195 und die Hilfssynchron-Trennschaltung 197 wegzulassen
und das Ausgangs signal 145 der Hauptsynchron-Trennschaltung 63 statt des Signals
219 auf den ersten monostabilen Multivibrator 255 des Abtastimpulsformers 199 für
die hintere Schwarzschulter zu geben. Wenn man dies Jedoch tun würde, würde ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung verloren gehen.
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Wenn nämlich das Ausgangssignal 145 der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 dazu verwendet werden würde, die Abtastintervalle der Schwarzpegel-Abtastschaltung
65 zu bestimmen, würde das tatsächlich zu stabilisierende Signal zur Erzielung dieser
Stabilisierung verwendet. Mit anderen Worten, der eigentliche Zweck der Abtastung
des Ausgangssignals
145 während der hinteren Schwarzschulterteile
148 besteht in der Verhinderung eines Abwanderns des Schwarzpegels. Wenn man ein
Abwandern des Schwarzpegels des Ausgangssignals 145 zulassen würde, könnte man sich
nicht darauf verlassen, daß die Synchronimpulsauslenkungen 149 den monostabilen
Multivibrator 155 triggern würden. Daher müßte die Abwanderung des Schwarzpegels
des Ausgangssignals 145 verringert, wenn nicht ausgeschaltet werden, damit die Schwarzpegel-Abtastanordnung
arbeitet.
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Gerade durch die Schwarzpegel-Abtastanordnung soll aber die Abwanderung
des Schwarzpegels ausgeschaltet werden.
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Aus diesem Grund werden die Schwarzpegel-Abtastimpulse mittels des
Abtastimpulsgenerators 67 für die hintere Schwarzschulter unabhängig vom gefilterten
Video signal 61 abgeleitet. Daher wird die Wirksamkeit der Schwarzpegel-Abtastschaltung
65 nicht von der Abwesenheit einer Signalabwanderung am Ausgang der Hauptsynchron-Trennschaltung
63 beeinflußt noch ist sie davon abhängig.
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Die folgenden Bestandteile und Werte dieser Bestandteile haben sich
für die Herstellung der in Figur 4 als Ausführungsbeispiel gezeigten Schaltung als
geeignet herausgestellt.
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Widerstände: (in Ohm) 75 .1.8 K 77 1.8 K 79 22Q 81 220 87 1.5 K 107
1K 109 # 1.5 K 111 3.9 K 119 100 121 100 123 2K 127 820 131 1.5 K 139 390 141 1.2
K 143 2.2 K 155 3.9 K 166 680 169 1,8 K 171 22 173 3.3 K 177 10 K' 187 3.9 K 189
1.5 K
202 430 204 620 206 330 207 820 211 100 217 180 K 221 2K
227 15 K 235 1.8 K 237 68 243 27 K 245 3.3 K 249 1.5 K 250 3.3 K 265 2.2 K 267 2.7
K Kondensatoren (in Mikrofarad, wenn kleiner als 1; in Picofarad, wenn größer als
1).
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Kondensatoren: 83 0s01 85 0,01 91 36 93 110 133 0,01 und 47 parallel
159 500 191 2,2 213 2,2 229 50 239 3000
Induktivität: 89 240 Mikrohenry
Transistoren: 69, 125, 137, 165, 203, 263 2N 3638 71 2N 3569 105, 115, 117, 151
183, 185, 205, 215 2N 3391 157 TIS 34 167 2N 3646 Diode: 128, 175, 179, 247, 269
1275-4101 129 (Zener) 3.6 Volt