DE2205117A1

DE2205117A1 - Regelbarer Verstärker

Info

Publication number: DE2205117A1
Application number: DE19722205117
Authority: DE
Inventors: James Hugh Indianapolis Ind. Wharton (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-02-08
Filing date: 1972-02-03
Publication date: 1972-08-24
Also published as: GB1372434A; JPS5341935B1; FR2135956A5; NL7201562A; CA943238A; AT342128B; ATA94872A; AU3872472A; US3708615A; DE2205117B2; DE2205117C3; AU465758B2; IT946740B

Description

ROA 60,733

U.S. Ser. No. 113,560

AT: 8. Februar 1971

.RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.) Regelbarer Verstärker

Me Erfindung betrifft einen regelbaren Verstärker, dessen Verstärkung von der Größe der Gleichspannungskomponente einer ihm zugeführten Eingangsträgerschwingung abhängig ist. Ein solcher Verstärker eignet sich insbesondere zur Verstärkung des Videoträgersignals entsprechend dem Pegel des Leuchtdichtesignals bei einer !Farbfernsehkamera mit nur einer Aufnahmeröhre .

Bei einer Farbkamera mit nur einer Aufnahmeröhre verwendet man ein Streifenfilter, welches üblicherweise aus einem Gitter paralleler Linien besteht, welche im Winkel übereinander angeordnet sein können. Die Linien eines solchen Gitters sind so vorgesehen, daß sie unterschiedliche subtraktive Primärfarben haben. Das Filter ist innerhalb des optischen Systems der Kamera angeordnet, so daß das von der Aufnahmeszene oder dem Bild kommende Licht auf seinem Weg zur Aufnahmeröhre durch das Filter hindurchläuft. Das Filter dient zur Ableitung von drei Arten von Informationen (Leuchtdichte und zwei Farbkomponenten), die zur Rekonstruktion des ursprünglichen Farbbildes ausreichen. Durch Abtasten der Aufnahmeröhre mit den üblichen Fernsehfrequenzen werden diese Informationen enthaltende Signale abgeleitet. Wegen der Eigenschaften des Filters liegen die Farbinformationssignale als Frequenzbänder symmetrisch um relativ hochfrequente Trägerwellen vor.

Die niederfrequente Information des Filterausgangssignals stellt die mittlere Helligkeit dar und fuhrt somit zu einem Signal, dessen Amplitude den Leuchtdichteanteil der Aufnahmeszene re-

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präsentiert. Bei geeigneten Filterfarben kann man daher aus diesen Informationen ein Leuchtdichtesignal Y, ein blaues Farbdifferenzsignal B-Y und ein rotes Farbdifferenzsignal E-Y-ableiten, und diese Signale können zu einem zusammengesetzten Videosignal kombiniert werden.

Ein Problem tritt jedoch bei derartigen Kameras auf, wenn die Aufnahmeröhre, beispielsweise ein Vidicon, einen besonderen Gammakoeffizienten hat, welcher zum Ausdruck bringt, daß die Ausgangsspannung der Kamera bei einem linearen Anstieg der Beleuchtung nicht· linear verläuft. Die übertragungscharakteristik eines solchen Vidicon führt also dazu, daß infolge des Gammako effizienten bei heller Beleuchtung die Trägeramplitude kleiner ist, als sie sein sollte. Das demodulierte Trägersignal unterscheidet sich daher in seiner Spannungsform vom leuchtdichtesignal. Wenn beispielsweise bei der Abtastung eine Treppenspannung erzeugt wird, dann ist die Treppenkurve des leuchtdichtesignals nicht identisch mit der Treppenkurve des demodulierten Färbsignales. Damit sich das richtige Ausgangssignal ergibt, muß aber die Form dieser beiden Komponenten die gleiche sein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht zur Vermeidung dieses Nachteils in der Schaffung einer Schaltung, deren Verstärkung sich in Übereinstimmung mit der Größe der Gieiehspannungskomponente eines zugeführten Eingangssignals verändert. Diese Schaltung kann als Farbträger-Bandpaßverstärker benutzt werden, der an seinem Ausgang eine Trägeramplitude liefert, welche entsprechend der Größe des den Farbträger begleitenden Leuehtdichtesignals in einer solchen Weise ändert, daß die erwähnten Gammakoeffizienteffekte kompensiert werden.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines regelbaren Verstärkers, dessen Verstärkung von der Größe der Gieiehspannungskomponente einer ihm zugeführten Eingangsträgerschwingung abhängig ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die die Verstärkung bestimmende Schaltung mit einem dem Eingangskreis und dem Ausgangs-

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kreis des Verstärkers gemeinsamen Schaltungsteil gekoppelt ist •und derart auf die G-leichspannungskomponente der Eingangsträgerschwingung anspricht, daß die Verstärkung des Verstärkers bei Überschreiten eines bestimmten Wertes durch die Gleiehspannungskomponente gegenüber der Verstärkung bei unter diesem Wert liegender Gleichspannungskomponente erhöht wird.

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

Pig. 1 ein Blockschaltbild einer Kameraschaltung mit nur einer Aufnahmeröhre;

Pig. 2 ein teilweise in Blockdarstellung ausgeführtes Schaltbild eines Bandpaßverstärkers nach der Erfindung; und

Pig. 3 eine Reihe von Kurvenformen zur Erläuterung der Betriebsweise der in Pig. 2 dargestellten Schaltung.

In Pig. 1 ist eine Parbkamera mit nur einer Aufnahmeröhre einschließlich der Parbcodierschaltung veranschaulicht. Bei einer solchen Kamera wird das wiederzugebende Bild 10 mit Hilfe eines Linsensystems 14 auf die Oberfläche einer Vidiconkameraröhre projiziert. Zwischen der Photokathode des Vidicons und der Szene ist ein Streifenfilter 15 angeordnet, dessen Lage so gewählt ist, daß das von der Szene kommende licht nach Durchlaufen der Linse 14· auf seinem Weg zum Vidicon auch das Pilter passieren muß. Die Ausgangssignale des Vidicons 12 werden dem Eingang einer Verstärkerschaltung 16 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 16 steuert drei zusätzliche Verstärker* Die niederfrequenten Anteile des Ausgangssignals des Videoverstärkers 16 werden einem Leuchtdichteverstärker 17 zugeführt, welcher auf Prequenzen bis etwa 3 MHz anspricht. Perner ist ein Rot-Bandpaßverstärker 18, welcher auf Signale mit einer Mittenfrequenz von etwa 5 MHz anspricht, und ein Blau-

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Bandpaßverstärker 19 vorgesehen, der Signale mit der Mittenfrequenz von etwa 3,5 Mz verarbeitet. Die Ausgangssignale der Bandpaßverstärker 18 und 19 werden getrennten Umhüllungsdetektoren 20 und 21 zugeführt, die an ihren Ausgängen elektrische Signale liefern, welche die von der Originalszene abgeleiteten Rot- und Blau-Informationssignale darstellen.

Das Signal am Ausgang des Videoverstärkers 16 enthält hochfrequente Träger von den beim Abtastvorgang erzeugten Frequenzen. Zur Trennung dieser unterschiedlichen Informationen, welche in der Jzene vorkommen und in dem Frequenzbereich enthalten sind, wird ein Abtastvorgang durchgeführt. Ein typisches Streifenfilter wie das Filter 15 kann etwa 270 Horizontallinien und 190 Vertikallinien in Gitterstruktur aufweisen. Wird die Szene in üblicher Weise mit den normalen Fernsehwerten abgetastet (also mit etwa 53 Mikrosekunden pro Zeile), dann wird ein 5 MHz-Signal erzeugt, dessen Amplitude von dem Betrag des vorhandenen roten Lichtanteils moduliert ist. Ferner wird ein weiterer Träger von etwa 3,5 MHz erzeugt, dessen Amplitude durch den Betrag des blauen lichtanteils moduliert ist. Die niederfrequente Information, welche ebenfalls bei dem Abtastprozeß entsteht, stellt die vorliegende Helligkeit dar und bildet amplitudenmäßig die Leuchtdichtekomponente. Die erwähnten hochfrequenten Trägersignale, welche den geeigneten codierten Farben entsprechen, werden daher durch passende Bandpaßverstärker 18 und 19 getrennt, und die getrennten Träger-und Seitenbänder werden demoduliert und als Rot- bzw. Blausignalinformation verwendet.

Das Vidicon 12 zeichnet sich durch eine gewisse Nichtlinearität aus, die mit Hilfe des bekannten Gammakoeffizienten beschrieben werden kann. Dieser die Übertragungseigenschaften kennzeichnende Koeffizient bringt zum Ausdruck, daß die Ausgangsspannung des Vidicons bei einem linearen Anstieg der Szenenhelligkeit nicht linear verläuft. Die durch den Gammakoeffizienten beschriebene Übertragungscharakteristik hat somit zur Folge, daß die Amplitude des vorerwähnten Trägersignals niedriger als ein der tatsächli-

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chen Helligkeit der Szene entsprechender gewünschter Wert ist. Die Folge davon wiederum J₁St, daß die Wellenformen der demodulierten Signale, welche von den Detektoren 20 und 21 geliefert werden, andere Formen als das Leuchtdichtesignal haben. Damit nach der Kombinierung ein richtiges Signal entsteht, müssen aber die Formen notwendigerweise gleich sein.

In Fig. 2 ist ein Verstärker dargestellt, der als Bandpaßverstärker 18 oder 19 in Fig. 1 Verwendung finden kann. Ein Transistor 30 ist in Emittergrundschaltung vorgesehen und mit seinem Kollektor über einen abgestimmten Kreis, welcher die Primärwicklungsinduktivität eines Transformators 31 mit einem parallelgeschalteten Kondensator 32 enthält an eine Betriebsspannungsquelle +V geschaltet. Der Emitter ist über Widerstände 34 und 35 auf ein Bezugspotential, die negative Klemme -V , gelegt. Der Verbindungspunkt beider Widerstände 34 und 35 liegt an der Anode einer Diode 36, deren Elektrode über ein Potentiometer 37 an den Schleifer -eines zweiten Potentiometers 38 geführt ist. Ein Anschluß des Potentiometers 38 liegt an einer mit +Vn bezeichneten Bezugsspannung, der andere Anschluß an einer' mit -V^ bezeichneten negativen Bezugsspannung. Der Abgriff des Potentiometers 38 ist nach Masse mit Hilfe eines Filterkondensators 40 überbrückt. Die Basis des Transistors 30 ist über eine geeignete Klemmschaltung 41 an den Ausgang des Videoverstärkers 16 (Fig. 1) angeschlossen. Die Klemmschaltung dient der Einstellung der Basisspannung auf einen gewissen Wert gegenüber dem Eingangssignal. Als Klemmspannung kann beispielsweise Masse gewählt werden. Auf diese Weise können die der Basis zugeführten Signalschwankungen Gleichspannungskomponenten haben, welche von der Art und Wellenform des Signals abhängen, wenn diese Signale auf einen vorbestimmten Wert bezogen werden.

Die Wirkungsweise der Schaltung sei nun anhand von 11g. 3 "beschrieben. Damit man ein geeignetes Signal erhält, welches sich zur Bildung eines zusammengesetzten Signals ame eimer Kamera-

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kette mit Farbcodierung eignet, muß man, wie bereits oben angedeutet, sicherstellen, daß der der jeweiligen Parbinformation zugeordnete Träger wegen der nichtlinearen Übertragungscharak-. teristik des Vidicons bei hohen leuchtdichtepegeln mehr als bei niedrigen Leuchtdichtepegeln verstärkt wird.

Fig. 3a zeigt die Kurvenformen der Parbinformation, welche durch die Abtastung eines roten Balkens, dem ein weißer Balken folgt, erhalten wird. Bin solches Muster trifft für die Abtastung eines üblichen NTSG-Parbbalkenmusters zu. Die Amplitude des hochfrequenten Trägers ist ebenfalls näherungsweise dargestellt. Das in Pig. 3a veranschaulichte Signal wird der Basis des Transistors 30 zugeführt. Aus Pig. 3a ist zu erkennen, daß die Amplitude des dem weißen Balken zugeordneten Trägers niedriger als die Amplitude des dem roten Balken zugeordneten Trägers ist. Der Grund hierfür liegt in dem Leuchtdichtepiedestal und dem Gammakoeffizient des Vidicons. Das Weißbalkensignal hat eine größere Gleichspannungskomponente als das Rotbalkensignal, für welches in der Darstellung diese Komponente Null ist. Um die vorerwähnten Probleme zu vermeiden, muß man dafür sorgen, daß die Amplituden der beiden Träger gleich groß werden.

Pig. 3b zeigt das Ausgangssignal des Verstärkers 30, wenn keine Korrektur durchgeführt wird. Aus Pig. 3b geht ferner hervor, daß der den weißen Balken darstellende Träger in seiner Amplitude kleiner als der den roten Balken darstellende Träger ist. Das Ausgangssignal ues Detektors 20 im roten Kanal würde daher in seiner Porm nicht mit dem vom leuchtdichtekanal erzeugten Signal übereinstimmen.

Die in Pig. 2 dargestellte Schaltung arbeitet folgendermaßen. Wenn die Diode 36 leitet, dann wird die Verstärkung des Verstärkertransistors 30 vergrößert. Bei leitender Diode ?6 wird nämlich der Widerstand 35 überbrückt» der rio.naßlspwei-i't als Gegenkopplungswiderstand wirkt. leitet die Piade 36 Ia? gen nicht, dann ist die Verstärkung des Verstärkers gerl-gii:.

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iTimmt man an, daß das in Fig. 3a dargestellte Signal der Basis des Transistors 30 zugeführt wird, dann erhöht sich während des Weißbalkens die Spannung am Emitter infolge des höheren Pegels der dargestellten Leuchtdichtekomponente. Sobald die Spannung an der Anode der Diode 36 soweit angewachsen ist, daß sie die Kathodenspannung erreicht, dann leitet die Diode und erhöht damit die Verstärkung. Dadurch wird das die Leuchtdichtekomponente darstellende Trägersignal um einen höheren Paktor verstärkt. Auf diese Weise hat das am Kollektor des Transistors 30 über den Transformator 31 abgenommene Ausgangssignal für die roten und weißen Balken eine besser übereinstimmende Amplitude, wie lig. 3c zeigt. Der Punkt, bei welchem die Diode 36 leitet, und damit die Größe der erhältlichen Verstärkungsregelung hängt von den Einstellungen der Potentiometer 38 und 37 ab.

Die vorstehend beschriebene Schaltung kann mit mehreren verschiedenen Vidicons in larbkameras mit einer Aufnahmeröhre zusammenarbeiten und ergibt eine Verschiedenheit von Verstärkuagsänderungen entsprechend den besonderen Charakteristiken des Vidicons und der gewünschten Korrekturgröße. Die beseliriebene Schaltung stellt automatisch sicher, daß das Trägsrsignal bei hohen Leuchtdichtepegeln mehr verstärkt wird als bei niedrigen Leuchtdichtepegeln, so daß auf diese Weise eine Kompensation der nichtlinearen Charakteristik des in typischen Kamerasystemen mit Farbcodierung verwendeten Vidicons bewirkt wird.

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Claims

Patentansprüche

\Λ))Regelbarer Verstärker, dessen Verstärkung von der Größe der Gleichspannungskomponente einer ihm zugeführten Eingangsträger schwingung abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verstärkung bestimmende Schaltung (36,37,40) mit einem dem Eingangskreis und dem Ausgangskreis des Verstärkers gemeinsamen Schaltungsteil (35) gekoppelt ist und derart auf die Gleichspannungskomponente der Eingangsträge eschwingung anspricht, daß die Verstärkung des Verstärkers bei Überschreiten eines bestimmten Wertes durch die Gleichspannungskcmponente gegenüber der Verstärkung bei unter diesem Wert liegender Gleichspannungskomponente erhöht wird.

Z) Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkerelement (30) mit einer Eingangs- und einer Ausgangselektrode und einer gemeinsamen Elektrode vorgesehen ist, und daß ein Gegenkopplungswiderstand (34»35) zwischen die gemeinsame Elektrode und einen Bezugspotentialpunkt (-V-) geschaltet ist und daß ein Überbrückungszweig (36,37,40) für mindestens einen Teil des Widerstandes (35) vorgesehen ist, der ein in einer Richtung gleitendes Bauelement (36) enthält, welches leitend wird, wenn eine vorbestimmte Spannung infolge der Gleichspannungskomponente der Eingangsträgerschwingung in dem Widerstand (35) erzeugt wird, und auf diese Weise die Größe des Gegenkopplungswiderstandes verringert und dabei die Verstärkung erhöht, wenn die Gleichspannungskomponente einen bestimmten Pegel überschreitet.

3) Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungskreis ferner einen Kondensator (40) enthält, der bei der Trägerfrequenz eine relativ niedrige Impedanz hat.

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4) Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichne»t durch einen Ausgangskreis mit einer abgestimmten Schaltung (31,32), deren Mittenfrequenz bei der Trägerfrequenz der Trägersehwingung liegt.

5) Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Eingang eine Klemmschaltung (41) verbunden ist, welche die zugeführte Trägerschwingung in Beziehung zu einem vorbestimmten Klemmpegel setzt.

6) Fernsehkamera mit einer mit einem Streifenfilter versehenen Bildaufnahmeröhre, welche eine Mehrzahl von Trägersignalen liefert, die entsprechende Farben darstellen und von einem die leuchtdichte wiedergebenden Signalanteil begleitet sind, wobei die Aufnahmeröhre einen Gammakoeffizienten aufweist, der einen unerwünschten Amplitudenabfall der Trägersignale'bei hohen Leuchtdichtepegeln verursacht, und mit einem Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Verstärkung der Trägersignale, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstärker die Trägersignale mit einer Gleichspannungskomponente zugeführt werden, die vom Leuchtdichtepegel abhängt und daß die die Verstärkung bestimmende Schaltung (34-40) bei hohen Leuchtdichtepegeln zur Kompensation der bei diesen Leuchtdichtepegeln abfallenden Trägersignalamplitude einen höheren Verstärkungsgrad einstellt,,

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