DE2320638C3

DE2320638C3 - Umschattbare Verstärkerschaltungsanordnung für ein Fernsehbildübertragungssystem

Info

Publication number: DE2320638C3
Application number: DE2320638A
Authority: DE
Inventors: Denis Peter Levittown Pa. Dorsey; William E. Trenton N.J. Rodda
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1972-04-24
Filing date: 1973-04-24
Publication date: 1975-05-22
Also published as: FR2182036A1; DE2320638A1; NL7305710A; AU5490573A; BE798654A; DE2320638B2; CA992194A; US3936597A; GB1425558A; FR2182036B1; SE379616B

Description

In der USA.-Patentschrift 257412 ist eine Anordnung beschrieben, weiche unbewegte Fernsehbilder dreidimensionaler Gegenstände übet Kanäle wie lange nicht kompensierte l'cnisprechkanäle übertragen kann. Dabei wird eine Fernsehkamera /ur kontinuierlichen Lieferung eines Videosignals an eine Speicherrohre, welche ein Videobikl speichern kann, verwendet, wenn ein zugehöriger Monitor zeigt, daß die Kamera ein /11 übertragendes Bild aufnimmt. Das eine gespeicherte Bild wird dann /ur übertragung über Tonfiequen/kanale an einen entfernten Empfangsort umgewandelt, wo eine /weite Speicherrohre /ur Aufzeichnung der übertragenen lonlrequenten Information bcnul/t wird. Nach Beendigung der Übertragung wird die gespeicherte lonfrequenzinformation wieder in ein Fernsehsignal /ur Betrachtung auf einem /weiten Monitor zuriickverwandelt.

Ein solches System wird als Simplexsystem bezeichnet, da die Übertragung stets in einer Richtung über den Tonkanal erfolgt. Andererseits können bei einem llalhdiiple\s\Mctn Übertragungen in beiden Richtungen, jedoch nicht gleichzeitig, erfolgen. Versuche haben ge/eigt. daß die Übertragiingsfahigkeit eines lialbduplexsystems vergrößert werden kann, wenn die Speicherröhre in einen eisten Zustand vorgespannt wird, wenn ein Sendebetrieb gewünscht wird, und in einen /weiten anderen Zustand vorgespannt wird, wenn ein Empfangsbetrieb gewünscht ist.

Wird die Speicherröhre /um Speichern eines Bildes /ur (Ibertragung benul/t. dann wird praktisch das gesamte Tciuschbild abgetastet und dabei auf der Targetfläche in etwa einet dreißigstel Sekunde gespeichert. Wiiil die Röhre Matt dessen /111 Wiedergewinnung des ulier eine I elefonleitung ubeilragenen liildes benul/t. dann ei folgt die Aufzeichnung des Bildes mit Hilfe der ubii die Tonleitung empfangenen Amplituden modulierten Impulse in etwa 60 Sekunden. Jedes I-lenient des Targets der Speicherröhre

braucht nur einmal überstrichen zu werden, wenn das Fernsehbild vorder Übertragung eingespeichert wird; entsprechend muß beim Empfang jede, Elementes auch nur einmal überstrichen werden, damit die gesamte Bildinformation am Ende des M) Sekunden Zeitraumes zur Verfugung steht. Nimmt man an, daß der Fnergieinhalt der Signale, welche der· Speicherröhrenelementen zugeführt worden sind, in beiden I3etriebsarti.ii gleich ist, dann erkennt man. daß, sofern der Spannungspegel, von dem diese Energie aus 7U rechnen ist, im Empfangsbetrieb wesentlich niedriger als im Sendebetrieb ist, im Verlauf des 60 Sekunden Intervalls eine Anzahl von Ladungen sich auf den Targetelementen der Speicherröhre anzusammeln sucht und schließlich die Menge der brauchbaren Information, welche eingespeichert werden kann, he-

i>ren/t

In der Diplomarbeit von Hartwig H a r m am Institut für Hochfrequenztechnik der TH München vom 22. Januar 1964 mit dem Titel »Transistorisiertes Verzögerungsgerät für Videosignale mit verringerter Bandbreite-Verzögerungszeit 64 /is« ist an Hand von Fig - ein zweistufiger Transistorverstärker mit Transistoren einander entgegengesetzten Leitungstyps beschrieben, dessen basisseitig angesteuerter Eingangstransistor kollektorseitig den nachgeschalteten Transistor an dessen Basis ansteuert und bei dem mit dem Ausgangsanschluß verbundenen Kollektor des zweiten Transistors ein Gegenkopplungswiderstand auf den Emitter des ersten Transistors zurückgeführt ist. Dieser Verstarker wird als einer von mehreren Endverstärkern eines Verzögerungsgerätes für Videosignale benutzt, die mit verringeiter Bandbreite übertragen werden.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Videofrequenzverstärker /ur Verwendung mit einer Speicherröhre anzugeben, bei dem sich das Ausgangssignal au! unterschiedliche Cileichspannungspegel beziehen laßt.

Diese Aufgabe wird durch die in) Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Der erfindungsgemäße Videofrequenzverstärker führt Bildsignale einer Speicherröhre in einem System der vorerwähnten Art zu, wo die Speicherröhre zur /\uswahl eines Fernsehbildes zur Übertragung über einen Tonfrcqucn/kunal henul'/.t wird oder zur Wiedergewinnung eines über einen solchen Kanal übertragenen Bildes benutzt wird. Der Verstarker enthalt eine negative Rückkopplungsschlcife, welche für einen linearen Betrieb wahrend des Auswahlintervalls für die Bildeinspeicherung sorgt, wobei die entstehenden Ausgangssign;ik mii einem ersten Gleichspannungspegel erzeugt wurden. Ferner ist eine Einrichtung vorgesehen, welche feststellt, ob das System /ur Übertragung einer gespeicherten Inlormation oder zum Empfang einer übertragenen Information verwendet werden soll, und welche für den Wiedergabebetrieb den Gleichstrompegel, auf welchen die Ausgangssignale bezogen sind, verändert und dadurch die Tendenz der Ansammlung von Ladungen auf den Speicherröhrentarget verringert.

Die Veränderung ties Gleichspannungspegels laßt sich unter Verwendung unterschiedlicher Widerstandsspannungsteiler bewirken, mit Hilfe deren sieh verschiedene Verstärkervorspannungen verändern lassen. Wenn der Verstärker aus Transistorstufeu aufgebaut ist, dann können die Spannungsteiler veränderbare Widerstände enthalten, mit Hilfe deren sich Änderungen der Transisloreigenschaften - und anderer ßauelemenlewerte -, welche im Laufe der Zeit auftreten, ausgleichen lassen. Während sich verschiedene Widerstandsschaltungen zur Einstellung eines Ausgangsgleichspannungspegels einer einzigen Verstai kerstufe verwenden lassen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der hier beschriebenen Erfin-

dung ein Paar Verstärkerstufen vorgesehen, damit man ein genügend universelles Betriebsverhalten für die beiden Speicherröhrenbetriebszustände des Speicherns zum Senden bzw. des Speicherns beim Empfang erhält.

Darstellung der Erfindung:

Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfiihrungsbeispieles näher erläutert.

Das /u speichernde Signal, welches von der Fern sehkamera vor der Übertragung als zu speicherndes Bild geliefert wird oder welches nach dem Empfang über eine Telelonleitung gespeichert werden soll, wird über einen Eingangsanschluß 10 und einen Kondensator 12 auf die Basis eines eisten Transistors 14, der als PNP-Transistor dargestellt ist, geführt. Der Kollektor des Transistors 14 ist über einen Widerstand 16 an eine erste Betriebsspannungsquelle -V₁ angeschlossen, während sein Emitter über einen Widerstand 18 an einen Bezugsspannungspunkt, hier Massepotential, angeschlossen ist. Ein zweiter Transistor 20, ein NPN-Transistor, ist mit seiner Basis über eine Verbindung 22 unmittelbar mit dem Kollektor des Transistors 14 verbunden und mit seinem Emitter über einen Widerstand 24 an eine Betriebsspannungsquelle - V! angeschlossen. Fin Widerstand 26 verbindet den Kollektor des Transistors 20 an eine zweite Bctricbsspannimgsquellc + V,, welche mit Hilfe eines Kondensators 30 nach Masse überbrückt ist. Ein ähn-4« lieber Kondensator 32 überbrückt die Spannungsquelle -V₁ ebenfalls nach Masse. Die beiden Transistorstufen sind mit Hilfe eines Widerstandes 34 gegengekoppelt, welcher den Kollektor des Transistors ?A) mit dem Emitter des Transistors 14 verbindet. Ferner ist der Kollektor des Transistors 20 über einen Kondensator 36 an einen Ausgangsanschluß 58 für das Steuergitter der Speicherröhre über eine nicht dargestellte Pegelrückgewinnungsschaltungund einen ebenfalls nicht dargestellten Emitterfolger ange schlossen, welche der Ansteuerung der Röhre und der Erzeugung eines geeigneten Gleichspannungspegels für ihren Betrieb dienen.

Gemäß tier Erfindung sind nun /tu Vorspannung der Transistorslufen 14 und 20 in jeweils einen der beiden erwähnten Hetriebs/.uslände Widerstandsspannungsteiler vorgesehen. Der erste Spannungsteiler besteht aus der Reihenschaltung von Widerständen 38, 40, 42 und 44, welche /wischen die Spannungsquellcn -V₁ und eine dritte Spaniningsquelle. FV₁ fio geschaltet sind, und bei denen der Verbindungspunkt zwischen den Widerstanden 38 und 40 unmittelbar an die Basis lies Transistors 14 angeschlossen ist. Dieser Spannungsteiler sorgt für die Erzeugung eines ersten Gleichspanuungspegels am Kollektor des Transi-65 stors 20. an welchem Ausgangssignale entstehen, die auf diesen Glcichspannungspegcl bezogen sind.

Der zweite Spannungsteiler enthält die Widerstände 46 und 48, welche in Reihe zwischen den Ver-

bindungspunkt der Widerstände 42 und 44 und den Kollektor eines dritten Transistors 50 geschaltet sind, dessen Emitter an Masse liegt. Die Steuersignale werden der Basisdes NI¹N-I ransislors 50 von einem Anschluß 52 über einen Widerslandsspannuiigsteilei ;ius den Widerstünden 54 und 56 zugeführt. Mit Milk- dieser Steuersignale wird der Transistoi 5(1 in einen von zwei Leitungszuständen gebracht, je nachdem, oh das Spcicherröhrcnsystem auf Senden oder Empfang ge schaltcl ist. Mit Hilfe dieser Steuersignale und dem zweiten Spannungsteiler wird der (ilcichspanuiings pegel verändert, auf welchem die Ausgangssignalc am Kollektor des Transistors 20 bezogen sind, wenn dem Anschluß 52 Steuersignale zugeführt werden, die füi den Empfangsbetrieb der Speicherröhre kennzeichnend sind.

Die Widerstände 42 und 48 sind als veränderbare Widerstände dargestellt, und mit ihrer Hilfe lassen sich die Glcichspannungspegel zur Kompcnsicrung von Änderungen der Bauelementecigenschaflen. entweder mit der Zeit und'odei mit der Temperatur, vcr andern.

Der in del Zeichnung dargestellte Verstarker besteht aus einem Paar hintereinandergeschalteter und gcgcngckoppeltcr Verstärkerstufen, nämlich einem PNP-Vorverstärker, welcher einen NPN-Leistungsverstärker ansteuert. Die mit Hilfe des Widerstandes 34 bewirkte Gegenkopplung hat zur Folge, daß das Ausgangssignal ein genaues Abbild des Kingangssignals ist; sie erhöhen die Eingangsimpedanz und verringern die Ausgangsimpedanz, während die einstellbaren Widerstände 42 und 48 der Finstellung des Arbcitspunktcs der NPN-l.eistungsstufe in den linearen Bereich dienen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung führt eine hier nicht dargestellte geeignete l.ogikschaltung den Betriebszustand der Speicherröhre ab, um entweder den Transistor 50 während des Sendebetriebs bei der Auswahl eines zu speichernden Bildes sperrt oder ihn während des Empfangsbctricbes leitend macht. Im ersten lalle wird die am Kollektor des Transistors 20 entstehende Gleichspannung durch die Werte der Spannungsteilerwiderstände 38, 40. 42 und 44 und die Werte der Spannungsqucllcn -V₁ und +V, - und weiterhin bei Berücksichtigung der am Schluß der Beschreibung in der Tabelle angeführten Werte - auf etwa + 10 Volt gegenüber Masse eingestellt. Bei dieser Spannungseinstellung arbeitet der Verstärker linear, und die Gegenkopplung begrenzt positive Spannungsspitzen der erzeugten Signale auf etwa +40 bis 45 Volt. Die Pegclrückgewinnungsschaltung und der Emitterfolger, weiche den Transistor 20 an das Steuergitter der Speicherröhre ankoppeln, sind so bemessen, daß die Spannungan dieser Elektrode etwa — 50 Volt gegen Masse beträgt.

Zur Vermeidung einer Ladungsansammlung auf den Targelelcmcntcn der Speicherröhre, wenn diese statt dessen in ihrem Wiedergabebetrieb arbeitet, sollte die Vorspannung des Stcuergitters von diesem Wert von 50 Volt auf etwa - 100 Volt abgesenkt werden, während gleiehzeitigdie Signalamplitudc von 40 bis 45 Volt auf 50 bis 55 Volt erhöht werden kann. Hierzu muß der Gleichspannungsruhepegel am Kollektor des Transistors 20 verändert werden, und zwar von dem vorherigen Wert von + 10 Volt auf etwa 0 Volt. Berücksichtigt man.'daß der Transistor 50 zu diesem Zeilpunkt durch Zuführung eines positiven Steuersignals am Anschluß 52 beim Umschalten auf Empfang leitend v\iid.dann dient der Spannungsteiler aus den Widerständen 46 und 48 dazu, ilen gewünschten Glcichspaunungspcgcl am Transistoi 20 einsprechend zu beeinflussen. Die Widerstände 42 und 48 können Iin* diesen /week zwar I cstwiderslände sein, jedoch sind sie hici zui Kompensierung von Änderungen der Bauelementewerte einstellbar. Während die Gegenkopplung die Signalamplitudc am Kollektor des Tiaiisistors 20 aul 4 50 bis 55 Voll begrenzt, erlaubt diese Anordnung, welche den ursprünglichen Gleichspannungspegel auf 0 Volt reduziert, gleichzeitig eine I iliohungdei Signalamplitude um etwa Ii) bis 15 Voll und eine entspiechende Änderung der ursprünglichen Vorspannung am Steiiergilter del Speicherröhre. Anderimgeu im liueaien Betriebdei Verstärkelstufe haben, nachdem dei Glcicbspannutigspegel von 4 IO Volt aul etwa 0 Volt \eranderl ist, keine Auswirkung auf die Wiedergabe der Bildsignale, welche letztlich von dem I arget tier Speicherröhre wiedergewonnen

*o werden Diese Veränderung des Gleichspannungspegels tritt automatisch bei der Betriebsumsehaltung auf. und dies ist ein Vorteil gegenüber einer Anordnung bei welcher nur ein einziger veränderbarer Span nungsteiler verwendet wird, bei welchem für die Um-

»5 schaltung ständige Justierungen erforderlich sind. Be einer speziellen Ausfuhrungsform der Krfindung be trägt »lic Größe des am Anschluß 52 zugeführter Steuersignals für den Sendespeicherbetrieb 0 Volt dagegen t 3 Voll für ilen Empfangsspeicherbetrieb Hin zufriedenstellender Betrieb ist niit den folgendei Werten der einzelnen Elemente erzielt worden

Bauelement	Wert
Widerstand 16	360 Ω
Widerstand 18	82 Ω
Widerstand 24	100 Ω
Widerstand 26	1,5 Ω
Widerstand 34	5.1 K
Widerstand 38	7,5 K
Widerstand 40	7,5 K
Widerstand 42	2,5 K
Widerstand 44	1,0K
Widerstand 46	5,6 K
Widerstand 48	25 K
Widerstand 54	2,2 K
Widerstand 56	10 K
Kondensator 12	25 μ F
Kondensator 30	0,33 μ F
Kondensator 32	0,33 μι
Kondensator 36	0,47 μ F
Transistor 14	RCA 3620
Transistor 20	2Ν 3119
Transistor 50	RCA 3601
Spannungsquelle — V₁	-15 VoIt
Spannungsqueile + V,	+ 75 VoIt
Spannungsquelle + V,	+ 15 VoIt

Vorstehend wurde eine bevorzugte Ausführung form der Erfindung zur Verstärkung von Eingangs:

gnalen, die auf zwei verschiedene Gleichspannung pegel bezogen sind, beschrieben, jedoch sind i Rahmen der Erfindung Abweichungen von diese speziellen Ausführungsbeispiel möglich. So könr beispielsweise statt eines Verstärkers mit den beid Transistoren 14 und 20 ein solcher mit nur cim Transistor verwendet werden, jedoch ist die hier r schriebenc Ausführungsform mit zwei Transistorcr entgegengesetzten Leitungstyps - zu bevorzugen, w

bei tie ι erste- Iransisioi 14 tin \eisiaiktes S ij^iiiii Im den AiisgangsUansisior 20 1icieil und leghchc lein peraturänderung. welche eine Beeinflussung del Ha siseinitterslrecke de*· einen Transistors mit sich bringt, durch eine entspieclicnde Änderung des I'N-Ubei gangs des andeien Iransistois kompensiert wird, so dall die Ausgangs! iihcspannung mn I ■. mpciatuiau de im ige Ii konstant !'leiht Bei Yciueiidung eines Ye r starkers mit nur einem Transistor war der Arbcitsbereich des Verstärkers nicht gcntigeiul groß, um Im die beiden vorgesehenen Betriebsweisen auszureichen.

Heini Umschalten des Verstärkers in den l-.mptangsbctneb verringert sich auch die Verlustleistung inlolgc dei Herabsetzung der Riihespannung am Kollektoi des liansislors 20. Die Betriebsweise des hier be sein icbcneu Verstärkers erst ι eckI sich im Rahmen de ι I πuidiingauch mil ein Sperren ilei Transistoren bein I !nplangsbetiieb, so daß die Ansammlung von la düngen aiii den Kiementen der Speicherroiire verhin dcit wird, währeml gleichzeitig die Amplitude de Ausgaiig^signals zur Kompensation dieser Vorspan ntingsandcrung ansteigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

2 638 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung/ur Verwendung in einem Fcrnsehbildübertragungssystem. bei wel-Chcm eine einzige Speichervorrichtung sowohl /ur Auswahl eines speziellen Hildes der Fei nsehinfor-Miation zur Übertragung an einen entfernten Empfangsort über Tonfrequenzvcrbinduiigsleitungen als auch zum Empfang und der Wiedergewinnung des so übertragenen Bildes verwendet wird,gekennzeichnet durch einen Verstärker (14, 20) mit einem Hingangsanschluß (10). welchem die das Bild darstellende Information zugeführt wird, und mit einem Ausgangsanschluß »5 (58), an welcher die verstärkten Bildsignale /ur Zuführung zu der Speichervorrichtung für die Auswahl oder Wiedergewinnung der Information in Abhängigkeit da\on, ob die Speichereinrichtung im Sende- oder Empfangsbctrieh arbeitet. entsteht, ferner durch eine erste Vorspannungstchaltung (38 bis 50) /ur Vorspannung des Ver-Härkers fur die Erzeugung verstärkter Bildsignale «n seinem Ausgangsanschluß mit einem ersten Cileichspannungsbe/ugspegel. und durch eine zweite Vorspannungsschaltung /ur Vorspannung »ies Verstärkers für die Erzeugung verstärkter liildsignale an seinem Ausgangsanschluß mit einem zweiten, unterschiedlichen Gleichspantiungspegel und durch eine Steuerschaltung, wel- «he mit den beiden Vorspannungsschaltungen gekoppelt ist und mindestens eine von ihnen in »inen Zustand bringt, in welchem sie einen Cüeichspannungspegcl einstellt, auf welchem die »erstarkten Signale bezogen sind, wobei die Steu 3S Crspannung ebenfalls von der Betriebsweise des Speicherelementes innerhalb des FernsehbildiJbertragungssystcms abhangig ist, derart, daß ein erster Gleichspannungspegel als Be/ugspegel eingestellt wird, wenn die Speichervorrichtung für die Auswahl eines bestimmten Fernsehbildes zur übertragung benutzt wird, und einen zweiten Cjleichspannungspegel als Be/.ugspegel eins»i'llt. wenn die Speichervorrichtung fur die Wiedergewinnung des über die Tonfrequen/übertragungs-Strecke übermittelten Fernsehbildes benutzt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (14,20) ein Paar in Reihe geschaltete, in Emittergrundschaltung betriebene Verstärkerstufen enthüll.

V Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, datlurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (14, 20) der beiden Verstärkerstufen vom einander entgegengesetzten l.eittingstyp sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch V datlurch gekenn/eichn-.t, daß /wischen dem Kollektor des Ausgangstransistors (20) der beiden in Ucilie geschalteten I'ransistoien und der Basis des lingaugstransistors (14) nii Gegenkopplungs-/weig (34) eingefügt lsi. So

5. Schaltungsanordnung 11.11 Ii Anspitich 2. dadurch gekennzeichnet, d.ili die beiden Vorspannungsschaltungen Wiih standsspaiinungsleilei (38, 40. 42, 44, 46. 48) enthalten, welche so geschaltet sind, daß die der Basis des Emgangstransistors (14) der beitlcn in Reihe geschalteten I'ransistoien (14. 20) /ugetiihtie Voi>pannung verändcibar ist.

(1 Schaltungsanordnung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorspan-„ungtAchaltung (38. 40. 42, 44) an die Basis des Einvangstr.ins.stors (14) der beiden in Reihe geschalteten Transistoren angeschlossen ist und daß die zweite Vorspannungsschaltung (46, 48) an einen Punkt der ersten Vorspannungsschailung und ■m einen /weilen Punkt der Steuerschaltung (50) ■timcschlossen ist. und daß die Steuerschaltung einen dritten Transistor (50) enthält, welcher in einen ersten Leitungszustand enischallbar ist. wenn die Speichervorrichtung fur die Auswahl eines bestimmten 1 cmschbildes /ur Übertragung betrieben wird und in einen /weiten I.eilungs/ustand schaltbar ist. wenn die Speichen01 richtung /ur Wiederticuinniiiigdcs über den i oniicquenzkanal übertragenen" Fernsehbildes betrieben wird, und daß der dritte Transistor (50) in dem ersten I eiunig-vtislaiKl ^l)i<-' ^/uulc Vorspammngsschaltun» (46 48) von der ersten Vorspannungsschaltung (38, 40. 42. 44) elektrisch entkoppelt und 111 iL-m /weiten I eitungs/ustand die /weite Vorspannungsschailung parallel /ti mindestens einem Teil (Wfderstand 44 der eisten Voispannungsschaltung) schaltet.