DE2140716A1

DE2140716A1 - Videosignal-Steuerschaltung für einen Farbfernsehempfänger

Info

Publication number: DE2140716A1
Application number: DE19712140716
Authority: DE
Inventors: Takashi Yamato Kanagawa Okada (Japan)
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1970-08-21
Filing date: 1971-08-13
Publication date: 1972-02-24
Also published as: CA937323A; FR2103431A1; GB1332590A; JPS542044B1; FR2103431B1; US3705260A; DE2140716B2; NL7111573A

Description

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it 1936 ^J

Sony Corporation, Tokyo / Japan

Videosignal-Steuerschaltung für einen Farbfernsehempfänger

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für Farbfernsehempfänger, insbesondere eine Steuerschaltung zur gleichzeitigen Änderung der Pegel eines Farbtonsignales und eines· Helligkeitssignales, ohne den Austastpegel zu ändern; diese Steuerung erfolgt in Abhängigkeit von der Helligkeit eines Bildes auf einer Farbkathodenstrahlröhre, so daß ein Farbbild mit hoher Wiedergabetreue erzeugt wird.

In Farbfernsehempfängern wird im allgemeinen ein zusammengesetztes Farbfernsehsignal nach der Gleichrichtung in Helligkeits- und Farbtonsignale getrennt und durch unabhängige Kreise jeweils verstärkt. Das Farbtonsignal wird ferner einer Synchrongleichrichtung mit einer Gleichrichterachse von vorbestimmter Phase unterworfen und dann durch einen Matrixkreis mit dem Helligkeitssignal vermischt, so daß ein Farbvideosignal entsteht. Das reproduzierte Farbvideosignal wird einer Farbkathodenstrahlröhre zugeführt. In manchen Fällen sind das Helligkeits- und.Farbtonsignal miteinander nicht vermischt, sondern werden der Kathodenstrahlröhre über gesonderte Eingangszuschlüsse zugeführt, so daß die Mischung der Signale erst in der Kathodenstrahlröhre erfolgt. Damit das reproduzierte Farbvideosignal, das man durch Mischen der Helligkeits- und Farbtonsignale im Matrixkreis oder in der Farbkathodenstrahlröhre erhält, dem ausgesandten Signal genau entspricht, müssen sich die zu mischenden Helligkeits- und Farbtonsignale im Pegel miteinander ändern, so daß ihr Verhältnis etwa konstant bleibt;

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erforderlich ist"ferner, daß ihre Bezugspegel, beispielsweise die Austastpegel, konstant gehalten werden.

Das Helligkeitssignal wird üblicherweise mit einer Gleichstromkomponente übertragen; wird jedoch die Farbkathodenstrahlröhre mit einem Videosignal von extrem hohem Gleichstrompegel gespeist, der durch einen durchschnittlichen Gleichstrompegel des Helligkeitssignales bestimmt ist, wenn also der Pegel des Videosignales hoch und die Helligkeit sehr g_roß ist, so kann kein ausgezeichnetes Farbbild reproduziert werden. Es wurde kürzlich ein System vorgeschlagen, um den durchschnittlichen Gleichstromwert des der Farbkathodenstrahlröhre zugeführten Videosignales in Abhängigkeit von der durchschnittlichen Helligkeit des reproduzierten Bildes (dem durchschnittlichen Gleichstromwert des Videosignales) zu steuern, d.h. die Verwendung eines automatischen Helligkeitsbegrenzers, um eine Reproduktion eines ausgezeichneten Farbbildes zu gewährleisten.

Bei einem üblichen automatischen Helligkeitsbegrenzer wird die Helligkeit des Schirmes der Farbkathodenstrahlröhre festgestellt und das gewonnene Signal in ein Gleich-Spannungssignal umgewandelt, das einem Helligkeitssignalverstärker und einem Video-Ausgangsverstärker zugeführt wird, so daß die Gleichstromkomponenten der Signale an den Ausgängen des Helligkeitssignalverstärkers und des Video- · Ausgangs^rstärkers gesteuert werden. Ist der mittlere Gleichstrompegel des Helligkeitssignales hoch, ist also mit anderen Worten der Pegel des Videosignales hoch, so verringert das am Video-Ausgangsverstärker abgenommene Signal den Gleichstrompegel des Signales als Ganzes. Ist daher bei dem bekannten automatischen Helligkeitsbegrenzer die Amplitude des Videosignales groß, so wird der Austastpegel (Schwarzpegel) kleiner, was eine Schwarzverzerrung auf dem Bildschirm zur Folge hat und eine farbgetreue Wiedergabe ausschließt. Ist die Amplitude des Videosignales

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groß, so wird beispielsweise die Hautfarbe einer abgebildeten Person oder dergleichen schwärzlich. Selbst wenn daher die Pegel der Helligkeits- und Parbtonsignale so gesteuert werden, daß sie sich miteinander ändern, ist eine farbgetreue Bildwiedergabe ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung dieser Nachteile eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einem Farbfernsehempfänger eine Bilderzeugung mit hoher Wiedergabetreue ermöglicht. Diese exakt farbgetreue Wiedergabe soll vor allem dann gewährleistet sein, wenn der Farbkathodenstrahlröhre ein Videosignal mit verhältnismäßig großer Amplitude zugeführt wird.

Die Erfindung geht aus von einer Videosignal-Steuerschaltung für einen Farbfernsehempfänger, bei der ein Helligkeitssignal und ein Farbtonsignal aus einem zusammengesetzten Farbvideosignal zwecks Verstärkung und Farbdemodulation getrennt und die Helligkeits- und Farbtonsignale einer Farbkathodenstrahlröhre zwecks Erzeugung von Farbbildern auf dem Röhrenschirm zugeführt werden, wobei die Steuerschaltung eine erste Pegelsteuereinrichtung zur Änderung des Pegels des Helligkeitssignales und eine zweite Pegelsteuereinrichtung zur Änderung des Pegels des Farbtonsignales enthält.

Bei einer derartigen Steuerschaltung besteht die Erfindung darin, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die erste und zweite Pegelsteuereinrichtung gleichzeitig so beeinflußt, daß der Pegel der Helligkeits- und Farbtonsignale in Abhängigkeit von der Helligkeit des Farbbildes auf dem Schirm geändert wird, ohne daß der Austastpegel des zusammengesetzten Färbvideosignales geändert wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

Fig.l ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Videosignal-Steuerschaltung für Farbfernsehempfänger;

Fig.2 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles des Hauptteiles der Steuerschaltung;

Fig.3a und 3b Diagramme zur Erläuterung der Funktion.

Ein von der Antenne 1 (Fig.l) empfangenes zusammengesetztes Farbfernsehsignal wird durch einen Tuner 2 in ein Video-Zwischenfrequenzsignal umgewandelt, das durch einen Video-Zwischenfrequenz-Verstärker 3 verstärkt und dann durch einen Videodetektor 4 gleichgerichtet wird. Das Ausgangssignal des Detektors 4 wird einem Pegelsteuerkreis 5 zur Steuerung des Pegels eines Helligkeitssignales zugeführt und dann durch einen Helligkeitsverstärker 6 auf einen vorgegebenen Viert verstärkt, wonach es einem Matrixkreis 15 zugeführt wird. Ein Teil des Ausgangssignales des Videodetektors l| wird ferner einem Bandpaßfilter 7 zur Ab- W trennung eines Farbtonsignales zugeführt. Das abgetrennte Farbtonsignal wird über einen Pegelsteuerkreis 8 zur Steuerung des Pegels des Farbtonsignales und über einen Farbtonverstärker 9 Demodulatoren 12,13 zugeführt. Ein Bezugsoszillator 11 wird phasengesteuert durch ein Schwingungszugsignal, das von einem Schwingungszug-Gate-Kreis 10 gewonnen wird. Das Ausgangssignal des Bezugsoszillators 11 gelangt zu den Demodulatoren 12,13 mit einer Phasenlage, die den jeweiligen demodulierenden Achsen entsprechen, beispielsweise rote und blaube Farbdifferenzsignale R-Y bzw. B-Y. Die roten und blauen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werdendurch die Demodulatoren 12,13 demoduliert. Eine

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Schaltung l4 stellt synthetisch ein grünes. Farbdifferenzsignal G-Y aus den demodulierten Ausgangssignalen der Demodulatoren 12,13, d.h. aus dem roten und blauen Farbdifferenzsignal R-Y bzw. B-Y her. Diese Farbdifferenzsignale R-Y, B-Y und G-Y werden der Matrixschaltung 15 zugeführt, wo sie in einem vorbestimmten Verhältnis mit dem Helligkeitssignal vermischt werden, so daß sich rote, blaue und grüne Farbvideosignale ergeben, die dann einer Farbkathodenstrahlröhre 23 zugeführt werden.

Ein Synchronisiersignaltrenner 16 trennt die vertikalen und horizontalen Synchronisiersignale vom Videosignal; die Synchronisiersignale werden dem vertikalen und horizontalen Ablenkkreis 17 bzw. 18 zugeführt. Das Ausgangssignal des horizontalen Ablenkkreises 18 läßt einen Rücklauftransformator 22 einen Hochspannungsimpuls erzeugen, der durch eine Gleichrichterschaltung 21 unter Erzeugung einer hohen Spannung gleichgerichtet wird. Die so erzeugte Hochspannung wird einer Anode der Farbkathodenstrahlröhre 23 zugeführt.

Erfindungsgemäß wird der Pegel des Helligkeitssignales in Abhängigkeit von der Bildhelligkeit der Farbkathodenstrahlröhre 23 gesteuert, ohne daß der Austastpegel des Helligkeitssignales geändert wird, derart, daß bei Zuführung eines Helligkeitssignales von hohem Pegel zur Farbkathodenstrahlröhre 23 zwecks starker Vergrößerung der Bildhelligkeit der Pegel des Helligkeitssignales unterdrückt wird, so daß sein durchschnittlicher Gleichspannungspegel verringert wird; dadurch ergibt sich ein ausgezeichnetes Farbbild selbst im Falle großer Helligkeit. Gleichzeitig wird auch der Pegel des Farbtonsignales entsprechend der Pegelsteuerung des Helligkeitssignales gesteuert, so daß das Farbtonsignal und das Helligkeitssignal in einem vorbestimmten Verhältnis gehalten werden. Zu diesem Zweck ist

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eine Detektorschaltung 20 zur Gleichrichtung des Anodenstromes der Farbkathodenstrahlröhre 23 in Verbindung mit der Hochspannungsseite des Rücklauftrans formators 22 vorgesehen, um eine Gleichspannung proportional zum Anodenstrom zu liefern. Der Anodenstrom der Farbkathodenstrahlröhre 23 vergrössert und verkleinert sich proportional zur Helligkeit des Bildes auf dem Schirm der Farbkathodenstrahlröhre 23; die vom Anodenstromdetektor 20 gewonnene Gleichspannung ist daher proportional zur Helligkeit des Bildes der Röhre 23. Die Gleichspannung, gegebenenfalls verstärkt durch einen Gleichspannungsverstärker 19, wird den Pegelsteuerkreisen 5 und 8 zugeführt, die in den Helligkeits- und Farbton-Signalkanälen vorgesehen sind, wodurch die Pegel der Helligkeits- und Farbtonsignale entsprechend dem Ausgangssignal des Anodenstrom-Detektorkreises 20 geändert werden. Der Gleichspannungswert des Farbtonsignales wird durch die Ausgangssignale der Demodulatoren 12, 13 bestimmt, und der Gleichspannungspegel ist im wesentlichen kein Problem mehr im Pegelsteuerkreis 8. Die Gleichspannungskomponente des Helligkeitssignales wird dagegen nach Gewinnung vom Videodetektor 4 übertragen, so daß dann, wenn sich der Austastpegel, d.h. der Schwarzpegel mit dem im Pegelsteuerkreis 5 geänderten Helligkeitssignalpegel ändert, ein ausgezeichne-" tes Farbbild nicht erzeugt werden kann. Es wird daher nur der Signalpegel gesteuert ohne den Austastpegel zu ändern. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Pegelsteuerkreise 5 und 8 für die Helligkeits- und Farbtonsignale.

In Fig. 2 ist ein Eingangsanschluß 25 für das Ausgangssignal des Videodetektors mit der Basis eines npn-Transistors 26 verbunden, der einen KonstantStromkreis bildet; der Emitter des Transistors 26 liegt über einen Widerstand 27 an Masse. npn-Transistoren 28, 29 bilden einen Differentialverstärker. Die Emitter dieser Transistoren 28, 29 sind verbunden; der Verbindungspunkt ist an den Kollektor des Transistors 26 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 28 ist über einen

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Lastwiderstand 30 mit dem Stromquellenanschluß +B verbunden; Der Kollektor des Transistors 29 liegt unmittelbar an diesem Stromquellenanschluß +B; die Basis ist an den Abgriff 31a eines veränderlichen Widerstandes 31 angeschlossen, der zwischen dem Stromquellenanschluß +B und Masse liegt. In diesem Falle wird die Basis des Transistors 29 mit einer konstanten Spannung V₁ versorgt.

npn-Trans.istoren 32, 33 bilden einen Differential verstärker. Die Basis des Transistors 32 ist mit dem Abgriff 31a des veränderlichen Widerstandes 31 verbunden und wird gleichfalls mit der konstanten Spannung V^ versorgt. Der Kollektor des Transistors 32 ist mit dem Kollektor des Transistors 28 sowie mit einem Ausgangsanschluß 3¹* verbunden, der an den Helligkeitsverstärker 6 angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 33 liegt am Stromquellenanschluß +B; die Emitter der Transistoren 32, 33 sind miteinander verbunden, wobei der Verbindungspunkt an den Kollektor eines npn-Transistors 35 angeschlossen ist, der einen Konstantstromkreis bildet. Der Emitter des Transistors 35 liegt über einen Widerstand 36 an Masse; die Basis ist an den Abgriff 37a eines veränderlichen Widerstandes 37 angeschlossen, der zwischen dem Stromquellenanschluß +B und Masse liegt. In diesem Falle wird der Bezugspegel, d.h. der Austastpegel des Helligkeitssignales, durch die der Basis des Transistors 35 zugeführte Spannung bestimmt.

Eine Steuerspannung V₂, nämlich die Helligkeit der Farbkathodenstrahlrö"hre wird gleichgerichtet; eine Gleichspannung entsprechend der ermittelten Helligkeit wird den Basen der Transistoren 28 und 33 zugeführt. Zu diesem Zweck ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Ende des Rücklauftransformators 22 auf der Hochspannungsseite über die Gleichrichterschaltung 21 mit einem Hochspannungsanschluß 24 verbunden,

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der an die Anode der Parbkathodenstrahlröhre 23 angeschlossen ist. Das andere Ende des Rücklauftransformators 22 auf der Hochspannungsseite ist mit der Kathode einer Diode 38 verbunden, die in die Anodenstrom-Gleichrichterschaltung 20 eingefügt ist. Die Anode der Diode 38 ist an den Verbindungspunkt der Widerstände 39, 40 angeschlossen, die in Reihe zwischen dem Stromquellenanschluß +B und Masse liegen. Die Kathode der Diode 38 ist über einen Widerstand 41 mit dem Stromquellenanschluß +B verbunden und gleichzeitig über einen Kondensator 42 an Masse gelegt. Die Widerstände 39, 40 und 41 bestimmen P eine Spannung, bei der die Diode 38 leitend wird. Steigt die Helligkeit des Bildes der Parbkathodenstrahlröhre 23 an, so daß sich ihr Anodenstrom vergrößert, so sinkt das Potential am Punkt A auf der Seite der Kathode der Diode 38, so daß die Diode 38 leitend wird; eine Spannung Vp an der Anode der Diode 38, d.h. am Verbindungspunkt B der Widerstände 39, 40, verringert sich aufgrund der Verkleinerung des Potentiales im Punkte A.

Der Verbindungspunkt der Widerstände 39, 40 ist an die Basis der Transistoren 28, 33 angeschlossen. In diesem Falle besitzen ein Ausgangssignal, das am Ausgangsanschluß 34 abgek nommen wird und auf der Spannungsdifferenz Vp-V₁ zwischen den Spannungen Vp und V₁, beruht, die den Basen der Transistoren 28 bzw, 29 zugefährt werden, und ein Ausgangssignal, das am Anschluß 34 gewonnen wird und auf der Spannungsdifferenz V₁-V₃ zwischen den Sapnnungen V₁ und V₂ beruht, die den Basen der Transistoren 32, 33 zugeführt werden, entgegengesetzte Polarität.

Bezeichnet man bei einer solchen Anordnung den Kollektorstrom des Transistors 28 mit i.,, so ergibt sich

I₁ = * ¹S

1 + exp
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Hierbei ist «X der Stromverstärkungsfaktor des Transistors 28, V die Differenz V^-V₂ zwischen den Spannungen V₁ und V₂, I_g ein Strom eines vom Anschluß 25 abgenommenen Signales, q die Elektronenladung, k die Boltzmannsche Konstante und T die absolute Temperatur.

Bezeichnet man den Kollektorstrom des Transistors 32 mit ip, so gilt

o<_T

1 ₊ exp

Hierbei ist I_Q ein den Transistor 35 durchfließender konstanter Strom. Auch in diesem Falle ist der Stromverstärkungsfaktor des Transistors 32 mit cK bezeichnet. Bei (X' = 1 fließt im Lastwiderstand 30 folgender Ausgangsstrom I₁ :

1 ⁼ 1 ^{+ 1}P

Wird der Signalstrom unterteilt in einen Signalstrom i„,

der höher als der Bezugspegel, beispielsweise der Austastpegel V ist und einen Signalstrom ί_Λ, der kleiner als der B "

Austastpegel V_ß ist (vgl. Fig. 3), d.h. Ig = i + i_d, so ergibt sich

α ♦ «ρ -3|- ^s l * exp -|f ^d 1 ₊ exp

Wird der Konstantstrqmwert des Konstantstromkreises, d,h, des Transistors 35 durch Einstellung des veränderlichen Widerstandes 37 so gewählt, daß I_Q = i_d, so ergibt sich

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1 + exp -^- 1 + exp

Der Wert von i, kann also unabhängig von der Steuerspannung V ( = V₁ ^-Vp) ^konstant gemacht werden.

Wird daher ein Videosignal, wie in Fig. 3 dargestellt, dem Eingangsanschluß 25 zugeführt, so erhält man am Ausgangsanschluß 34 ein Videosignal, wie es die Kurve a in Fig. 3B zeigt; der mittlere Gleichspannungspegel dieses Signales ist Vq. Nimmt man an, daß sich zu diesem Zeitpunkt die Helligkeit des Schirmes der Kathodenstrahlrohre 23 vergrößert, so daß eine Verringerung der den Basen der Transistoren 28, 33 zugeführten Spannung Vp die Folge ist, so verkleinert sich der Verstärkungsgrad des Transistors 28; das am Ausgangsanschluß 34 abgenommene Videosignal nimmt die Form der Kurve b in Fig. 3B an, wobei sich nur der Strom i _s der höher als der

Bezugspegel, d.h. der Austastpegel V„ ist, verringert, während der Strom i_d, der kleiner als der Austastpegel ist, unverändert bleibt; es verkleinert sich also nur der über dem Austastpegel liegende Pegel. Infolgedessen ändert sich der Austastpegel nicht und man erhält ein Videosignal, dessen mittlerer Gleichspannungswert bis auf V_Q, verringert ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ferner der Farbtonsignal-Eingangsanschluß 45 mit der Basis eines npn-Transistors 43 verbunden, der einen KonstantStromkreis bildet; der Emitter des Transistors 43 liegt über einen Widerstand 44 an Masse, npn-Transistoren 46, 47 bilden einen Differentialverstärker; ihre Emitter sind miteinander verbunden; der Verbindungspunkt ist an den Kollektor des Transistors ^Jn angeschlossen. Der Transistor 46 ist ferner mit dem Stromquellenanschluß +B über einen Lastwiderstand 48 verbunden; der Kollektor des Transistors 46 ist mit dem Ausgangsanschluß 49 verbunden, der seinerseits an die Eingangsseite des Farbtonverstärkers 9 angeschlossen

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ist; der Kollektor des Transistors 47 ist mit dem Stromquellenanschluß + B verbunden und bildet den Pegelsteuerkreis 8 für das Parbtonsignal. Die Basis des Transistors 46 ist mit dem Verbindungspunkt B der Widerstände 39, 40 verbunden und wird mit der Steuerspannung Vp versorgt, während die Basis des Transistors 47 an den Abgriff 31a des veränderlichen Widerstandes 31 angeschlossen ist und mit der konstanten Spannung V₁ versorgt wird. Der Verstärkungsgrad des Transistors 46 verringert sich damit bei einer Verkleinerung der Spannung am Punkt B, wodurch das Farbtonsignal, das am Ausgangsanschluß 49 gewonnen wird, entsprechend gesteuert wird.

Bei diesem Ausführüngsbeispiel werden somit die Helligkeits- und Farbtonsignale gleichzeitig gesteuert basierend auf dem gleichgerichteten Helligkeitssignal der Farbkathodenstrahlröhre; der Austastpegel des Videosignales bleibt dagegen unverändert.

Erfindungsgemäß werden damit die Pegel der Helligkeitsund Farbtonsignale gleichzeitig entsprechend der Helligkeit des Schirmes der Farbkathodenstrahlröhre geändert; diese Signale werden in normalem Verhältnis gehalten; gleichzeitig ändert sich jedoch der Austastpegel nittht, so daß man stets ein getreues Farbbild erhält.

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Claims

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Patentansprüche

1. y Videosignal-Steuerschaltung für einen Farbfernsehempfänger, bei der ein Helligkeitssignal und ein Farbtonsignal aus einem zusammengesetzten Farbvideosignal zwecks Verstärkung und Farbdemodulation getrennt und die Helligkeits- und Farbtonsignale einer Farbkathodenstrahlröhre zwecks Erzeugung von Farbbildern auf dem Röhrenschirm zugeführt werden, wobei die Steuerschaltung eine erste Pegelsteuereinrichtung zur Änderung des Pegels des Helligkeitssignales und eine zweite Pegelsteuereinrichtung zur Änderung des Pegels des Farbtonsignales enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die die erste und zweite Pegelsteuereinrichtung gleichzeitig so beeinflußt, daß der Pegel der Helligkeits- und Farbtonsignale in Abhängigkeit von der Helligkeit des Farbbildes auf dem Schirm geändert wird, ohne daß der Austastpegel des zusammengesetzten Farbvideosignales geändert wird.

2.) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Pegelsteuereinrichtung die Pegel der Helligkeits- und Farbtonsignale jeweils mit der gleichen Ä'nderungstendenz beeinflussen.

3·) Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Pegelsteuereinrichtung die Pegel der Helligkeits- und Farbtonsignale in Abhängigkeit von einer zugeführten Steuerspannung ändern.

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^l\.) Schaltung nach Anspruch 3 s dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der ersten und zweiten Pegelsteuereinrichtung die genannte Steuerspannung in Abhängigkeit von der Helligkeit des Farbbildes auf dem Schirm erzeugt und sie der ersten und zweiten Pegelsteuereinrichtung zuführt.

5·) Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Beeinflussung der ersten und zweiten,Pegelsteuereinrichtung eine Stromgleichrichterschaltung enthält, die den Anodenstrom der Farbkathodenstrahlröhre wertmäßig ermittelt bzw. gleichrichtet und eine Steuerspannung in Abhängigkeit von der Helligkeit der Farbbilder auf dem Schirm erzeugt.

6.) Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Stromfeststellung bzw. Gleichrichtung mit einem Rücklauftransformator verbunden ist, der von dem Anodenstrom durchflossen wird.

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