DE2449276A1 - Schaltung zur automatischen verstaerkungsregelung mit rausch- und ueberlastkorrektureigenschaften - Google Patents

Description

PATENTANWALT F.

DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH

Dipl. -Ing. Ernst Rathmann

β Mönchen 71. den 15. Okt. 1974

MelchioritriB· 42

M.lnZelch.n: MO180P-1243

Motorola, Inc., 5725 East River Road Chicago, Illinois 60631 USA

Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung mit Rausch- und Überlast-Korrektureigensciiaften

Die Erfindung b.etrifft eine Schaltung zur automatischen V«-.r .-,rirjcuiii,. · regelung zur Schaffung eines Verstärkungsregelbignals, di? .m wpö. ..:- liehen rauschunabhängig ist und eine dei' Größe eines wiederkehrender. Eingangssignales, welches manchmal Rauschkomponenten enthält, proportionale Größe besitzt, wobei die Schaltung eine erste und eine zweite Signalversorgungsschaltung aufweist und die erste Signalversorgungsschaltung an einem Ausgangsanschluß ein periodisches Torsteuersignal und die zweite Signalvers orgungs schaltung an einem Ausgangsanschluß ein periodisches Synchronsignal liefern.

Gebräuchliche Fernsehempfänger erfordern ein System zur automatischen Verstärkungsregelung (AGC), das Regelsignale für die selektive Einstellung der Verstärkungen der Trägerfrequenz- bzw. Eingangs- ano. /.. .sciien-

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frequenz-Verstärkerstufen des Empfängers liefert. Eine Aufgabe für das AGC-System bei einem Fernsehempfänger liegt darin, sicherzustellen, daß die Amplitude des demodulierten Videosignalgemischs auch dann relativ konstant bleibt, wenn sich die Amplituden der empfangenen Signale im Verhältnis von 100 dB ändern. Eine solche Veränderung der Eingangssignalamplituden kann beispielsweise entweder von geänderten Übertragungsbedingungen oder vom Umschalten des Tuners von einem Eingangssignal mit einer hohen Amplitude zu einem anderen Eingangssignal mit einer.relativ sehr viel geringeren Amplitude herrühren.

Da die Spitzen der Synchronsignale am Videodetektorausgang genau die Stärke der empfangenen Signale wiedergeben, was bei den Momentanwerten des Videosignals nicht der Fall ist, sind die meisten modernen AGC-Systeme für Fernsehempfänger so getastet oder torgesteuert, daß sie die Spitzen der Synchronsignale abtasten. Die AGC-Spannung ändert sich in Abhängigkeit von einer Änderung der Größe dieser Spitzen und stellt die Verstärkung der Trägerfrequenz (TF)-und der Zwischenfrequenz (ZF)-Stufen so ein, daß das Videosignalgemisch im Idealfall auf einer konstanten Amplitude bleibt. Die vom horizontalen Ablenkausgangstransformator erzeugten horizontalen Rücklaufspannungs impulse treten normalerweise gleichzeitig mit den horizontal-synchronen Pulsen auf. Daher werden bei bekannten AGC-Systemen häufig diese Rücklauf impulse als Tastimpulse verwendet.

Dem empfangenen Fernsehsignalgemisch sind manchmal Rauschsignale überlagert, deren Amplituden größer als die Amplituden der Synchronsignale sind. Wenn diese Rauschsignale während des Auftretens der Rücklaufimpulse erscheinen, kann die AGC-Schaltung in unerwünschter Weise eine Regelspannung erzeugen, die proportional der Höhe des Rauschsignals und nicht der Höhe der Synchronimpulse ist. DAS AGC-System liefert dann ein Regelsignal« das eine zu starke Verringerung der Verstärkung der TF-

- 2 - und

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und ZF-Verstärker zur. Folge hat. Dadurch kann die Größe des Videosignalgemischs auf einen Wert reduziert werden, der eine angemessene Bildreproduktion nicht mehr zuläßt. Außerdem können impulsförmige Rauschsignale das horizontale und das vertikale Ablenksystem falsch triggern.

Um die vorgenannten unerwünschten Erscheinungen zu vermeiden, enthalten einige Fernsehempfänger Rauschdetektoren, die mittels eines Schwellwertdetektors das Vorhandensein von Rauschsignalen feststellen. Die festgestellten Rauschsignale werden dann dazu verwendet, das Amplituden sieb zu sperren, um so sicherzustellen, daß während des Vorhandenseins · des Rauschsignals keine Synchronimpulse erzeugt werden. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch Systeme mit Rauschschwellwertdetektoren unter bestimmten Signalvoraus Setzungen mit Problemen behaftet sind. Wenn beispielsweise die Stärke des empfangenen Signals ungewöhnlich hoch ist, kann die AGC-Schaltung eine zu große Amplitude des Videosignalgemischs zulassen. Der Schwellwertdetektor hält dann die Synchronimpulse für Rauschimpulse und bewirkt die Eliminierung aller Synchronimpulse. Als Folge davon können die Rücklauf impulse unsynchronisiert werden. Die AGC-Schaltung erfaßt dann anstelle der Synchronspitzen die Videosignalamplitude und läßt ein Ansteigen der Verstärkung bis zu einem Blockierzustand, bekannt als"Detektorüberlastung", zu. Einige bekannte Fernsehempfänger enthalten eine Vielzahl von Einrichtungen, um den Überlastungszustand festzustellen und Einfluß auf die AGC-Schaltung zu nehmen, um die Verstärkung der TF- und ZF-Verstärker stuf en zu vermindern. Die Herstellung bekannter AGC-Schaltungen, die gegen Rauschimpulse und Überlastung unempfindlich sind, in integrierter Schaltungsform ist infolge praktischer Grenzen, die mit den integrierten Schaltungen zusammenhängen, manchmal undurchführbar. So erfordern manche bekannte Schaltungen präzise Widerstandswerte und Kondensatoren mit großen Kapazitäten, die in monolithischer Form schwierig mit einfachen bzw. billigen Verfahren

- 3 - herzu-

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herzustellen sind. Andere bekannte Schaltungen erfordern entweder mehr Anschlüsse als zur Verfügung stehen oder sind unerwünscht temperaturempfindlich. Weiterhin sind manche bekannte Schaltungen mit monolithischen Rauschdetektoren, monolithischen Amplitudensieb schaltungen und horizontalen Ablenksystemen, wie sie bei gebräuchlichen Fernsehempfängern gemeinhin benutzt werden, nicht kompatibel.

Einige bekannte, gegen Rauschen geschützte AGC-Systeme koppeln wechselstrommäßig oder kapazitiv ein Rauschsteuersignal vom Videodetektorausgangsanschluß zur Rauschschutzschaltung. Diese Wechselstromkopplung des Detektorausgangssignals zur Erzielung des Schutzes gegen Rauschsignale besitzt zwei Nachteile. Zum einen begrenzt eine · solche Wechselstromkopplung die Dauer der Rauschimpulse, die auf das AGC-System gekoppelt werden können. Daher kann die Rauschschutzschaltung die Verstärkung der AGC-Schaltung nicht ausreichend vermindern, wenn lange Blöcke von Rauschsignalen auftreten. Zum anderen können andere Informationen hoher Frequenz als Rauschen, wie sie im Chrominanzsignal oder in schnellen Übergängen des Luminanzsignals vorhanden sind und am Detektorausgangsanschluß auftreten, möglicherweise für Rauschen gehalten werden, was einen unerwünschten Synchronisationsverlust zur Folge hätte.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung zu schaffen, die für eine Herstellung in integrierter Schaltungsform geeignet ist, die mit existierenden Rauschschutzschaltungen und rauschunempfindlichen Amplitudensieben kompatibel ist, die den schädlichen Einfluß impulsförmiger Rauschsignale auf die Wiedergabequalität bei Fernsehempfängern reduziert und einen Überlastungsdetektor enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

- 4 - Die

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Die erfindungsgemäße AGC-Schaltung erzeugt ein Verstärkungsregelsignal' mit einer Größe, die im wesentlichen unabhängig von Rauschen und proprotiona'. der Synchronsignalkomponenten eines Videosignalgemischs ist. In der AGC-Schaltung sind eine rausch empfindliche Schaltung, ein AG C-Komparator, eine steuerbare Stromquelle, die mit dem AGC-Komparator verbunden ist, und ein Überlastungsdetektor enthalten. Ein AGC-Kon'densator ist mit dem Überlastungsdetektor und dem Ausgangsanschluß des AGC-Komparators verbunden. Die steuerbare Stromquelle enthält einen ersten Steueranschluß, der Rücklauf impulse empfängt, eine zweite Steuerelektrode, die Synchronimpulse empfängt, und eine dritte Steuerelektrode, die ein erstes Steuersignal empfängt, das von der rau sch empfindlich en Schaltung erzeugt wird. Die Größe des ersten Steuersignals ist dem Mittelwert oder dem Integralwert des Rauschen proportional, das dem von dem Fernsehempfänger empfangenen Videosignalgemisch aufgeprägt ist. Die Stromquelle wird leitend, wenn gleichzeitig ein Rücklauf- und ein Synchronimpuls an ihr anliegen. Der Betrag des von der Stromquelle gelieferten Stroms, wenn diese leitend ist »und damit die Verstärkung des AGC-Komparators, werden von der Größe des ersten Steuersignals gesteuert. Der Überlastungsdetektor stellt die Überlastung durch Überwachung der rauschempfindlichen Schaltung fest, um auf diese Weise den Überlastungszustand zu bestimmen, und steuert den Ladevorgang des AGC-Kondensators, um die Entfernung des Überlastungs zustande zu erleichtern. Ein Rauschsteuersignal ist direkt auf die AGC-Schaltung gekoppelt, so daß lang anhaltendes Rauschen erkannt und nicht eine Videoinformation für Rauschen gehalten.wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fernsehempfängers mit einer torgesteuerten AGC-Schaltung,

- 5 - Fig. 2

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Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer torgesteuerten AGC-

Schaltung gemäß der Erfindung, die sich für die Verwendung beim in Fig. 1 dargestellten Empfänger eignet;

Fig. 3 mehrere Wellenformen für das Verständnis der verschiedenen Arbeitsweisen der Schaltung von Fig. 2;

Fig. 4 ein Videosignalgemisch für das Verständnis der Arbeitsweise der torgesteuerten AGC-Schaltung von Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines typischen Fernsehempfängers dargestellt, der mittels einer Antenne 10 ein Eingangssignal empfängt, das dann einerTrägerfrequenz (TF)- bzw. Eingangsverstärker- und Konverter-Stufe 14 zugeführt wird, in der das Eingangssignal verstärkt und zur Schaffung von Zwischenfrequenz(ZF)-Signalen auf eine niedrigere Frequenz gebracht wird. Die Zwischenfrequenzsignale werden dann in einer Reihe von Video-ZF-Verstärkern verstärkt, die in der Zeichnung als erste und zweite ZF-Verstärker 16 und 22 dargestellt sind. Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 22 wird in der Videodetektor stufe 24 demoduliert, um ein Videosignalgemisch zu erzeugen.

Die Helligkeits- und Synchronkomponenten des Videosignals werden in einem ersten Videoverstärker 26 verstärkt und dann für allgemeine bekannte Zwecke in einer Verzögerungsschaltung 28 verzögert. Die verzögerten Helligkeits- und Synchronsignalkomponenten gelangen nach einer Verstärkung mittels eines zweiten Videoverstärkers 30 zum Eingang eines Demodulators 34. Das Videosignalgemisch gelangt außerdem vom Ausgangsanschluß des Videodetektors 24 zum Eingangsanschluß eines Farbverarbeitungssystems 36, das auf die Farbsignalkomponenten des Signalgemische anspricht. Nach der Verarbeitung im Farbverarbeitungssystem werden die Farbeigimlkomponenten einem anderen Eingangsanschluß des

-S- . Demodulators

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Demodulators 34 zugeführt. Vom Demodulator 34 werden die Farbsignalkomponenten einem anderen Eingangsanschluß des Demodulators 34 zugeführt. Vom Demodulator 34 werden den drei unterschiedlichen Kathoden der Farbbild-Kathodenstrahlröhre 38 ein rotes, ein blaues und ein grünes Farbart-Steuersignal zugeführt.

Der Videodetektor 24 versorgt nicht nur den Videoverstärker 26 und das Farbverarbeitungssystem 36, sondern auch eine Rau seht or steuerung 39, die einen Rauschdetektor oder Rauschinverter 40 und eine Verzögerungsschaltung 41 enthält, mit dem Farbsignalgemisch. Der Rauschdetektor 40 soll Rauschsignale, deren Größe oberhalb der Größe der Synchronsignalkomponenten des Signalgemischs liegt, erfassen. Die erfaßten Rausch- . impulse betätigen dann eine Klemmschaltung, die die Größe des Videosignalgemischs am Anschluß 42 des Amplitudensiebes 43 begrenzt. Die erfaßten Rauschimpulse sind an den Abschluß 51 der torgesteuerten AGC-Schaltung 50 angelegt. Vom Amplitudensieb 43 werden Horizontal- und Vertikal-Synchronsignalkomponenten abgeleitet und Horizontal- und Vertikal-Ablenksystemen 44 bzw. 45 zugeführt. Die Ablenksysteme 44 und 45 suchen die Horizontal- und Vertikal-Ablenksignale in der Horizontal-Ablenkspule 46 und der Vertikal-Ablenkspule 48 hervor, die beide am Hals der Kathodenstrahlröhre 38 angeordnet sind. Die Horizontal-Synchronimpulse sind dem Anschluß 52 und das Videoausgangssignalgemisch von der Verzögerungsschaltung 41 dem Anschluß 49 der torgesteuerten AGC-Schaltung 50 zugeführt. Der Horizontal-Rücklaufimpuls vom Horizontal-Ablenksystem 44 liegt am Anschluß 54 der torgesteuerten AGC-Schaltung 50.

Die AGC-Schaltung liefert an ihrem Ausgangsanschluß 56 eine Verstärkungsregelspannung. Diese Verstärkungsregelspannung ändert ihre Amplitude exakt entsprechend den Änderungen des Spitzenwertes der Synchronimpulskomponenten des Videosignalgemischs, die während des vom Rücklaufimpuls bestimmten Toröffnungsintervalls vorhanden sind.

- 7 - Die

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Die Stärke bzw. die Größe des Synchronimpulses hängt seinerseits von der Stärke des über die Antenne 10 einlaufenden Signals ab, so daß die AGC-Spannung am Ausgangsanschluß 56 der AGC-Schaltung 50 repräsentativ für die Eingangs signalstärke ist. Abhängig von der Art des TF-Verstärkers und Konverters 14 und des ersten ZF-Verstärkers 16, in Verbindungen mit denen die AGC-Schaltung 50 verwendet wird/kann die AGC-Spannung am Ausgangsanschluß 56 entweder eine Vorwärts- oder eine Rückwärts Regelspannung sein.

Die AGC-Spannung ist an den Regelanschluß 58 des ersten Video-ZF-Verstärkers 16 und den Eingangsanschluß 60 einer Verzögerungsschaltung 62 angelegt. Nach einer geeigneten Verzögerung gelangt die AGC-Spannung von der Ver zögerungs schaltung 62 zum Regelanschluß 64 der TF-Verstärker-und Konverterstufe 14. Die AGC-Spannung bewirkt daher in bekannter Weise eine anfängliche Regelung der Verstärkung des Video-ZF-Verstärkers 16 und. zur Erhöhung der Signalpegel, eine Regelung der Verstärkung der TF-Verstärker- und Konverterstufe 14.

Die Ver zögerungs schaltung 62 ist im einzelnen in der US-PS 3 697 883 enthalten, während die Verzögerungsschaltung 41 und der Rauschdetektor bzw. -Inverter 40,. die in Fig. 1 in Blockform dargestellt sind, in der US-PS 3 626 303 in Einzelheiten beschrieben sind.

Der Rauschdetektor 40, der unter den meisten Signalbedingungen in zufriedenstellender Weise arbeitet, entfernt leider manchmal Raus cn- signale großer Amplitude nicht vollständig aus dem Videosignalgemisch. Daher enthält das an den Anschluß 52 der torgesteuerten AGC-Schaltung 50 angelegte Horizontal-Synchronsignal immer noch einige Rausch komponenten. Die Höhe des Rauschens wird fälschlicherweise für die Höhe der Synchronsignale gehalten und würde eine unerwünschte Ver stärkungeminderung zur Folge haben, wenn die AGC-Schaltung 50 dies

- 8 - nicht

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nicht in noch zu beschreibender Weise kompensieren würde.

In Fig. 2 ist die in Fig. 1 in Blockform dargestellte torgesteuerte AGC-Schaltung 50 in größeren Einzelheiten gezeigt. Eine rauschempfindliche Schaltung bzw. Regelschaltung 70 enthält einen bipolaren NPN-Transistor 72, dessen Emitter über einen Widerstand 74 mit Masse oder einem Bezugs-.anschluß 76 verbunden ist. Die Basis oder Steuerelektrode des Transistors ist mit dem Anschluß 51 verbunden, an dem, wie vorher beschrieben, Rauschimpulse erzeugt werden. Die Kollektorelektrode des Transistors ist über einen Widerstand 78 mit einem Stromversorgungsanschluß 80 verbunden, an dem eine positive Versorgungsspannung anliegt; über einen Kondensator 82 zur Integration der Rauschimpulse ist der Kollektor des * Transistors 72 außerdem mit dem Bezugsanschluß 76 verbunden. Ein bipolarer PNP-Transistor 84 enthält eine Emitterelektrode, die über einen Widerstand 86 mit dem Anschluß 80-verbunden ist, eine Basiselektrode, die mit dem Kollektor des Transistors 72 verbunden ist, und einen Kollektor, der mit dem Regelanschluß 88 einer Elektronensteuereinrichtung oder Stromquelle 90 verbunden ist.

Der Transistor 72 wird leitend, wenn vom Rauschdetektor 40 positive Rauschimpulse an seine Basis angelegt werden. Wenn der Transistor 72 leitet, entlädt sich der Kondensator 82, der normalerweise über den Widerstand auf eine Spitzenspannung aufgeladen ist, die der Höhe der positiven Versorgungsspannung am Anschluß 80 angenähert ist. Wenn sich der Kondensator 82 entlädt j wird die Basis spannung des Transistors 84 negativer und neigt dazu, den Transistor 84 durchzuschalten. Daher besitzt das analoge Rauschsignal des ersten Regelsignals am Regelanschluß 88 der Stromquelle 90 eine Höhe, die sich proportional zum Mittelwert der Rauschimpulse am Anschluß 51 ändert. Obwohl der Kondensator 82 mit einem Anschluß am Bezugsanschluß 76 liegend dargestellt und beschrieben wurde, ist klar, daß sich die Wirkungsweise der Schaltung nicht ändert, wenn der Konden-

- 9 - sator

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sator 82 stattdessen zum positiven Versorgungsanschluß 80 zurückgeführt wäre.

Die Stromquelle 90 enthält einen bekannten NPN-Transistor 92 mit zwei Emittern. Der bipolare Transistor 92 könnte durch zwei NPN-Transistoren ersetzt werden, deren Basen und Kollektoren in bekannter Weise miteinander verbunden sind. Der Emitter 94 des Transistors 92 ist mit dem Regelanschluß 88 und über einen Widerstand 96 mit einem Verbindungs-'oderKnotenpunkt 98 verbunden. Der Emitter 100 des Transistors 92 ist über einen Widerstand 102 mit dem Verbindungspunkt 98 verbunden. Ein Widerstand 104 verbindet den Verbindungspunkt 98 mit dem Bezugsanschluß 76. Der Kollektor bzw. der Ausgangsanschluß des Transistors 92 ist mit einem Regelkomparator 106 verbünden.

Die Vorspannung für den Transistor 92 wird von den Horizontal-Synchronimpulsen am Anschluß 52 erhalten. Genauer gesagt ist ein Strombegrenzungswiderstand 108 zwischen den Vorspannungsanschluß 111 für den Transistor 92 und den Anschluß 52 geschaltet. Eine Serienschaltung unter Einschluß einer Diode 110 und eines Widerstands 112 verbindet die Basis des Transistors 92 mit dem Bezugsanschluß 76.

Ein NPN-Schalttransistor 113 enthält eine Basiselektrode, die über einen Widerstand 114 mit dem Anschluß 54 verbunden ist, an dem die Torsteueroder Rücklauf impulse periodisch auftreten. Die Kollektorelektrode des Transistors 113" ist mit dem Verbindungspunkt 98 verbunden, während sein Emitter am Bezugsanschluß 76 liegt. Der Transistor 113 wird von positiven Rücklauf impuls en durchgestaltet, um den Widerstand 104 zu überbrücken und dessen Gegenkopplungswirkung aufzuheben, so daß der Transistor 92 als Antwort auf positive Synchronimpalse an seiner Basis, die während des Anliegens der Rücklauf impulse auftreten, durchgeschaltet werden kann.

- 10 -

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Der AGC-Komparator 106 enthält in Differenzschaltung verbundene NPN-Transistoren 116 und 118. Die Basis des Transistors 116 ist mit dem Anschluß 49 verbunden, an dem das Videosignalgemisch auftritt, während die Basis des Transistors 118 mit demVerbindungspunkt zwischen Spannungsteilerwiderständen 120 und 122 verbunden ist. Mittels der zwischen den Stromversorgungsanschlüssen 76 und 80 in Reihe geschalteten Widerstände 120 und 122 wird der Basis des Transistors 118 eine temperaturstabile Referenzspannung zugeführt. Der Kollektor des Transistors 116 ist direkt und der Kollektor des Transistors 118 über eine Diode 124 mit dem Stromversorgungsanschluß 80 verbunden. Der Emitter eines PNP-Transistorö 126 liegt am Anschluß 80, während seine Basis mit dem Kollektor des Transistors 118 und sein Kollektor mit dem Ausgangsanschluß 128 des AGC-Komparators verbunden sind. Die Diode 124 und der Transistor bilden für den Komparator 106 die bekannte Doppeltakt-zu-Eintakt-Konverterkonfiguration.

Ein Entladungsstrom-Regeltransistor 130 enthält eine Basis, die mit dem Vorspannungsanschluß. 111 verbunden ist, einen Emitter, der über einen Widerstand 132 mit dem Verbindungspunkt 98 verbunden ist, sowie einen Kollektor, der mit dem Ausgangsanschluß 128 des Komparators verbunden ist. Ein AGC-Kondensator 134 liegt zwischen dem Ausgangsanschluß des Komparators und dem Bezugsanschluß. Der Kollektor eines Emitter folger-Verstärkertransistors 136 liegt am Stromversorgungsanschluß 80, während sein Emitter über einen Lastwiderstand 138 mit dem Bezugsanschluß und seine Basis oder Steuerelektrode mit dem Kondensator verbunden sind.

Fig. 3 zeigt Aus gangs signalwellenformen, die einige der verschiedenen Betriebsarten der torgesteuerten AGC-Schaltung 50 verdeutlichen. Die "normale" Betriebsart bezieht sich auf den Zustand, bei dem die Größe des Videosignals am Ausgangsanschluß des Videodetektors 24 geringer ist als der Rauschschwellwert des Rauschdetektors 40. In diesem Fall

- 11 - gelangen

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gelangen keine Rauschimpulse an den Anschluß 51, und der Videodetektor 24 wird nicht überlastet. Genauer gesagt stellt die Wellenform 140 von Fig. 3 ein normales Videosignalgemisch dar, bei dem die Spitzen der Horizontal-Synchronimpulse 142 und 144 oberhalb des negativen Schwellwerts 146 des Rauschdetektors 40 liegen. Folglich liefert der Rauschdetektor 40 am Anschluß 51 kein Ausgangssignal, und das Amplitudensieb bzw. die Synchronimpulstrenneinrichtung 43 entfernt und invertiert die Horizontal-Synchronsignale 142 und 144 zur Erzeugung der Synchronimpulse 148 und 150. Außerdem liefert das Horizontalablenksystem 44 Rücklauf-Torsteuerimpulse 152 und 154, die jeweils mit den Synchronimpulsen 148 bzw. 150 synchronisiert sind. Das zeitliche Zusammenfallen des Auftretens des Ausgangsimpulses 148 vom Amplitudensieb während der Dauer des Rücklauf-Torsteuerimpuls es

152 macht den Stromquellen-Transistor 92 leitend; dieser zieht daraufhin einen Kollektorstromimpuls durch den Komparator 106 und schaltet den Entladungstransistor 130 durch. Der Kollektorstrom des Transistors 92 wird von dem Impuls 156 dargestellt. Wenn die positive Größe 143 (siehe Fig. 4) des Synchronimpulses 142, der über den Anschluß 49 der Basis des Transistors 116 zugeführt wird, positiver als die AGC-Referenzspannung am Verbindungspunkt 145 ist, die an der Basis des Transistors 118 anliegt, dann führt der Transistor 116 den größten Anteil des vom Kollektor des Traneistors 92 gelieferten Stroms. Der Transistor 126 gibt als Folge davon einen verringerten Strom an den AGC-Kondensator 134. Die Spannung über dem Kondensator 134 und am Anschluß 56 nimmt dann wegen der Entladung durch den Transistor 130 ab. Der ZF-Verstärker 16 wird deshalb in seiner Verstärkung gedrosselt, so daß sich die Amplitude der negativen bzw. der in Richtung auf negative Werte gehenden Synchronimpulse 142 und 144 bis hinunter zum Wert der AGC-Referenzspannung am Verbindungspunkt 145 erstrecken.

Wenn die Amplitude der negativen Synchronimpulse 142 und 144 auf der anderen Seite verursacht, daß die Spannung an der Basis des Transistors

- 12 - weniger

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weniger positiv als die AGC-Referenzspannung an der Basis des Transistors 118 ist, führt der Transistor 118 den größten Teil des Kollektorstroms des Stromquellentransistors 90; dadurch wird der Transistor 126 stärker leitend, wodurch der Ladungsstrom und damit die Spannung über dem AGC-Kondensator 134 vergrößert werden. Die resultierende höhere Spannung am Anschluß 56 hat ein Abfallen der Verstärkung zur Folge, was die negativen Synchronimpulse zwingt, sich nur bis zum Wert der AGC-Referenzspannung am Verbindungspunkt 145 zu erstrecken. Obwohl der Entladungstransistor 130 während der Synchronimpulse wiederum leitend wird, überwiegt der Ladungsstrom vom Transistor 126 den Entladungsstrom.

Während der ^MRausch^M-Betriebsart enthält das Videosignalgemisch am Ausgangsanschluß des Videodetektors 24 ein Rauschen, wie es durch die Spitzen 160 und 162 in Fig. 3 gezeigt ist. Der Rauschdetektor 40 spricht auf den Rauschimpuls 160 an, dessen Größe den Rauschschwellwert 146 kreuzt, und liefert an den Anschluß 51 einen Ausgangsrauschimpuls 164. Ungeachtet des Rauschdetektors 40 können die Rauschimpulse 160 und schmale Impulse 166 und 168 am Eingangsanschluß und am Horizontal-Ausgangsanschluß des Amplitudensiebes 43 zur Folge haben. Da der Rauschimpuls 166 mit dem Rücklauf-Torsteuerimpuls 152 zusammenfällt, kann er einen unerwünschten.Stromimpuls 170 durch den Kollektor des Transistors 92 zur Folge haben. Da der Rauschimpuls 168 nicnt mit dem Rücklauf-Torsteuerimpuls 154 zusammenfällt, erzeugt er keinen unerwünschten Kollektoraus gangs stromimpuls.

Der Transistor 84 wird leitend gemacht, um dem Widerstand 96 so lange kontinuierlich ein analoges Rauschregelsignal zuzuführen, wie der Kondensator 82 unterhalb der Schwellspannung des Transistors 84 entladen bleibt. Infolge der vergrößerten Gegenkopplungs spannung über dem Widerstand 96, die von dem Rauschregelsignal hervorgerufen wird, wirdder Betrag des Kollektorstroms durch den Transistor 92 reduziert, wie dies durch die ver-

- 13 - ringerte

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ringerte. Größe der Impulse 156 und 170 in Fig. 3 dargestellt ist. Der

Bezugs- bzw Ladungsstrom des AGC-Kondensators, der von der/Kauscnspannung an der Basis des Transistors 118 hervorgerufen wird, welche die momentane Spannung an der Basis des Transistors 116 überschreitet, ist geringer, als es der Fall wäre, wenn der Transistor 84 nicht leitete. Die Verstärkung oder das Verhältnis der Größe der AGC-Ausgangs spannung zur Größe des Videosignalgemischs wird reduziert, während dem Videosignalgemisch ein Rauschen überlagert ist. Deshalb bewirkt der Rauschimpuls 160 nur. eine ge.-ringe oder gar keine unerwünschte Änderung der AGC-Spannung am Kondensator 134. Folglich vermindert die torgesteuerte AGC-Schaltung 50 den schädlichen Einfluß des impulsförmigen Rauschens auf die Wiedergabequalität eines Fernsehempfängers.

Der Rauschimpuls 16 4 wird direkt auf den Transistor 72 gekoppelt und mittels des Kondensators 82 integriert. Der Transistor 84 reagiert auf die Spannung am Kondensator 82, und das resultierende analoge Rauschregelsignal steuert in direkter Kopplung vom Kollektor des Transistors 84 die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 92. Diese direkte Kopplung gibt der torgesteuerten AGC-Schaltung 50 Vorteile gegenüber bekannten Schaltungen, bei denen eine kapazitive Kopplung verwendet wird. Genauer gesagt reagieren kapazitiv gekoppelte Systeme nicht auf lang-anhaltendes Rauschen und halten in unerwünschter Weise hochfrequente Videoinformationen für Rauschen. Die direkt angeschlossene AGC-Schaltung 50 kann auf langanhaltendes Rauschen reagieren und verwechselt nicht hochfrequente Videor informationen mit Rauschen.

Als nächstes wird die "Überlastungs"-Betriebsart der AGC-Schaltung 50 beschrieben. Wie bereits ausgeführt, stellt der Rauschdetektor 40 das Vorhandensein eines Rauschsignals mittels eines Schwellwertdetektors fest, der auf den Schwellwert 146 von Fig, 3 eingestellt ist. Falls ein Eingangssignal ungewöhnlicher Größe von der Antenne 10 empfangen wird, kann das

- 14 - am

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am Ausgangsanschluß des Videodetektors 24 erscheinende Videosignalgemisch in gleicher Weise eine ungewöhnlich hohe Amplitude haben, wie dies durch die Wellenform 176 in Fig. 3 dargestellt ist. Synchronimpulse wie 142 und 144 werden im Effekt vom Videosignalgemisch 176 abgeschnitten. Der Rauschdetektor 40 gibt dann die in Fig. 3 durch die Linie dargestellte Gleichspannung an das Amplitudensieb 43. Dieses stoppt daraufhin die Versorgung des Horizontal-Ablenksystems 44 und des Vertikalablenksystems 45 mit Synchronimpulsen. Die Rücklauf-Torsteuerimpulse 152* und 154' können dann unsynchronisiert werden. Das Horizontal und das Vertikal-Ablenksystem können folglichAusgangssignale abgeben, die sich in und außer Phase mit den empfangenen Synchronsignalen bewegen. Da die torgesteuerte AGC-Schaltung 50 im Überlastungs zustand die Höhe des Videosignals und nicht die des Synchronsignals abtastet, werden die Signale für die Verstärkungsverminderung, die zur Korrektor des Überlastungszustands erforderlich sind, nicht dem TF-Verstärker und -Konverter 14 und dem ersten ZF-Verstärker 16 zugeführt; der Fernsehempfänger liefert daher kein Bild mehr. Um dieses unerwünschte Ergebnis zu vermeiden, enthält die AGC-Schaltung 50 einen Überlastungs detektor 182, der in Fig. 2 dargestellt ist. Eine Zenerdiode 184 liegt zwischen dem positiven Stromversorgungsanschluß 80 und dem Emitter eines PNP-Transistors 186. Die Basis des Transistors 186 ist mit der Basis des Transistors 84 und der Kollektor des Transistors 186 über eine Schaltung 188 mit dem AGC-Kondensator 134 verbunden. Abhängig von den Erfordernissen des Systems kann die Schaltung 188 entweder einen Verstärker, einen Spannungsteiler oder eine direkt leitende Verbindung enthalten.

Im Betrieb reagiert der Transistor 72 auf den Gleichspannungswert 178, der infolge der Überlastung am Anschluß 51 anliegt, und entlädt den Kondensator 82 in negative Richtung, bis die Spannung des Kondensators 82 unterhalb eines bestimmten Wertes liegt, der niedriger als der Wert ist, der bei einer Entladung des Kondensators 82 infolge von Rauschsignalen

- 15 - erreicht

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erreicht werden kann. Dieser bestimmte negative Wert wird durch die Summe aus der Durchbruchs spannung der Zenerdiode 184 und der Basis Emitter-Durchlaß-Spannung des Transistors 186 festgelegt. Der Transistor 186 wird leitend, wenn die Spannung am Kondensator 82 unter den bestimmten Wert fällt. Die Zenerdiode 184 ist so ausgewählt, daß ihre Durchbruchsspannung hoch genug ist, damit der Transistor 186" nicht von dem Integraloder Mittelwert der Rauschsignale am Anschluß 51 durchgeschaltet wird. Wenn der Transistor 186 finfolge des Uberlastungs zustande leitend wird, liefert er durch die Schaltung 188 einen Ladungsstrom an den AGC-Kondensator 134. Der Transistor 136 reagiert auf die resultierende erhöhte Spannung über dem Kondensator 134 mit der Lieferung eines Signals an den TF-Verstärker und Konverter 14 und an den Video-ZF-Verstärker 16 zur Verstärkungsverminderung. Folglich werden die jeweiligen Verstärkungen dieser Schaltungen verringert, bis die Amplitude des Videosignals unter den Rauschschwellwert 146 sinkt. Der Kondensator 82 lädt sich dann erneut auf den positiven Spannungswert am Anschluß 80 auf und sperrt den Überlastungstransistor 186. Die Schaltung 50 stellt daher eine Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung mit einem Üb erlastungs detektor dar, der Uberlastungs zustände feststellt und zu ihrer Beseitigung die Verstärkung der TF- und ZF-Verstärker herabsetzt.

Die Werte der Komponenten der AGC-Schaltung 50 sind so ausgewählt, daß im Stromquellentransistor 92 ein geringer Strom fließt, wenn der Transistor 113 bei fehlendem Rücklaufimpuls und fehlendem analogen Rauschregelsignal im normalen Sperrzustand ist. Dieser Strom ist erforderlich, um die automatische Verstärkungsregelung zu ermöglichen, wenn der Empfänger den Zustand des Horizontal-Bildfangs verläßt und die Rücklauf impulse nicht mehr mit den Synchronimpulsen synchronisiert sind. Daher liefert der AGC- Komparator 106 auch bei fehlendem Rücklaufimpuls einen geringen Ladungsstrom. Um dies zu erzielen, kann der Wert des Widerstands 104 sehr viel größer als die Werte der Widerstände 96 und 102 sein. Der Wert des Wider-

- 16 - stands

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stands 96 wird danach ausgewählt, daß das analoge Rauschregelsignal vom Transistor 84 eine ausreichende Gegenkopplung nach sich zieht, so daß der Emitter 94 vollkommen nichtleitend wird.

Der Wert des Widerstands 86 ist danach ausgewählt, daß der Strom durch den Kollektor des Transistors 84 unter starken Rauschbedingungen größer oder gleich dem Strom sein kann, der ohne Rauschen durch den Widerstand 96 geleitet wird. Der Kollektorstrom des Transistors 92 ist dann nahezu gleich dem Strom durch den Widerstand 102 in Anwesenheit eines Torsteuerimpulses und eines analogen Rauschsignals hoher Amplitude und Null in Anwesenheit eines analogen Rauschregelsignals und ohne Torsteuerimpuls.

Die Werte der Komponenten der betriebsfähigen torgesteuerten AGC-Schaltung 50 sind wie folgt:

Kondensator 82	2	Mikrofarad
Kondensator 134	0,	2 Mikrofarad
Widerstand 74	3 300	Ohm
Widerstand 78	7 500	Ohm
Widerstand 86	10 000	Ohm
Widerstand 96	1 000	Ohm
Widerstand 102	1 500	Ohm
Widerstand 104	10 000	Ohm
Widerstand 112	510	Ohm
Widerstand 114	470	Ohm
Widerstand 120	20 000	Ohm
Widerstand 122	5 000	Ohm
Widerstand 132	680	Ohm
Widerstand 108	5 100	Ohm

- 17 -

Rausch-

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Rauschimpulse, die an den Anschluß 51 gelangen, können eine geregelte Amplitude von 7 V besitzen. Die Synchronimpulse am Anschluß 52 können eine geregelte Amplitude von 7 V in Reihe mit 5,1 kOhm und die AGC-Torsteuerungs- oder Rücklauf impulse können eine Amplitude von 10 V in Reihe mit 470 Ohm besitzen.

Es wurde eine AGC-Schaltung 50 beschrieben, die eine Rauschschutzschaltung und eine Korrektur für eine Detektorüberlastung enthält. Die in Fig. 2 dargestellte AGC-Schaltung eignet sich, abgesehen von den Kondensatoren 82 und 134, für eine Herstellung in -monolithisch integrierter Schaltungsform und ist mit einer monolithischen Rauschdetektorschaltung kompatibel. Die AGC-Schaltung besitzt einen relativ einfachen Aufbau, verglichen mit bekannten Schaltungen, wodurch die erforderliche Halbleiterfläche verringert, die Produktionsausbeute erhöht und dadurch eine wirtschaftliche Herstellung ermöglicht werden. Obwohl der Transistor 92 als ein Doppelemittertransistor beschrieben wurde, konnte durch seinen Austausch gegen einen Einzelemittertransistor und die Einsparung des Widerstands 102 auch eine funktionsfähige Schaltung hergestellt werden. Darüber hinaus können die Leitfähigkeiten der Transistoren und die Polaritäten der Versorgungsquelle umgekehrt werden, ohne das Wesen der Erfindung zu verlassen. Die offenbarte monolithische torgesteuerte AGC-Schaltung, die sich für die Verwendung bei einem Fernsehempfänger eignet, verringert ihre Verstärkung in Abhängigkeit von Rauschsignalen, so daß das entstehende AGC-Signal im wesentlichen unabhängig vom Rauschen ist, und korrigiert einen Videodetektor-Überlastungszustand. Die AGC-Schaltung enthält eine rauschempfindliche Schaltung, einen AGC-Komparator, eine steuerbare Stromquelle und einen Überlastungsdetektor. Ein AGC-Kondensator liegt zwischen dem Überlastungsdetektor und dem Ausgangsanschluß des AGC-Komparators. Die Stromquelle wird mittels periodischer Torsteuersignale betätigt und ihr Ausgangs strom mittels eines Regelsignals, das von der rauschempfindlichen Schaltung abgeleitet wird, geregelt, so daß Rausch-

- 18 - signale

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signale am Eingangsanschluß des AGC-Komparators keinen schädlichen Einfluß auf die AGC-Spannung über dem AGC-Kondensator haben. Der Überlastungsdetektor stellt den Signalüberlastungs zustand im Videodetektor fest und liefert ein Signal, das die Spannung am AGC-Kondensator ändert, um die Verstärkung der TF- und ZF-Verstärker zu verringern und dadurch den Üb erlastungs zustand zu korrigieren.

- 19 - Patentansprüche

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Claims (9)

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   Patentansprüche

   Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung zur Schaffung eines Verstärkungsregelsignals, das im wesentlichen rauschunabhängig ist und eine der Größe eines wiederkehrenden Eingangssignales, welches manchmal Rauschkomponenten enthält, proportionale Größe besitzt, wobei die Schaltung eine erste und eine zweite Signalversorgungsschaltung aufweist und die erste Signalversorgungsschaltung an einem Ausgangs ans chluß ein periodisches Torsteuersignal und die zweite Signalvers orgungs schaltung an einem Ausgangsanschluß ein periodisches Synchronsignal liefern, gekennzeichnet durch eine rauschempfindliche Schaltung (70), die am einen Ausgangsanschluß ein erstes Regelsignal liefert, wobei die Größe des ersten Regelsignals eine Funktion des in dem wiederkehrenden Eingangssignal enthaltenden Rauschens ist und durch eine Elektronensteuerechaltung (90) mit einem ersten Regelanschluß (54), der mit dem Ausgangsansc.hluß der ersten Signalvers orgungs schaltung verbunden ist, einem zweiten Regelanschluß (52), der mit dem Ausgangsanschluß der zweiten Signalversorgungsschaltung gekoppelt ist, und einem dritten Regelanschluß (88), der mit dem Ausgangsanschluß der rauschempfindlichen Schaltung (70) gekoppelt ist, wobei die Elektronensteuerschaltung als Antwort auf das gleichzeitige Auftreten des Torsteuersignals und des Synchronsignals betätigbar ist und wobei ferner mittels der betätigten Elektronensteuers chaltung als Antwort auf das erste Regelsignal an einem Aus gangs ans chluß ein zweites Regelsignal erzeugbar ist, dessen Größe eine Funktion der Größe des ersten Regelsignals ist.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rauschempfindliche Schaltung (70) einen ersten Transistor (72) mit einer

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   Steuerelektrode für den Empfang der Rauschimpulse, mit einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode; einen ersten Anschluß 80 zur Zuführung einer Versorgungsspannung einer ersten Polarität; einen,zweiten Anschluß (76) zur Zuführung einer Versorgungsspannung einer zweiten Polarität; einen ersten Widerstand (78), der die erste. Elektrode mit dem ersten Anschluß verbindet; einen zweiten Widerstand (74), der die zweite Elektrode mit dem zweiten Anschluß verbindet; einen Kondensator (82) zwischen der ersten Elektrode und dem ersten oder dem zweiten Anschluß; einen zweiten Transistor (84) mit einer Steuerelektrode, die mit der ersten Elektrode des ersten Transistors (72) verbunden ist, mit einer ersten Elektrode, die den Ausgangsanschluß der rauschempfindlichen Schaltung bildet, und mit einer zweiten Elektrode; und einen dritten Widerstand (86), der die zweite Elektrode des zweiten Transistors (84) mit dem ersten Anschluß (80) verbindet, enthält, wobei die rau sch empfindliche Schaltung das erste Regelsignal liefert, dessen Größe dem Integral der Rauschimpulse proportional ist.
3. 3. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Elektronensteuerschaltung einen dritten Transistor (113) mit einer Steuer.elektrode für die Aufnahme des periodischen Torsteuersignals, einer ersten Elektrode, die m^t einem zweiten Anschluß (76) zur Lieferung einer Versorgungsspannung einer zweiten Polarität verbunden ist, und einer zweiten Elektrode; einen vierten Widerstand (104), der von der zweiten Elektrode des dritten Transistors (113) zum zweiten Anschluß (76) geschaltet ist; einen fünften Widerstand (96), der zwischen dem dritten Regelanschluß (88) der Elektronen- ' steuerschaltung und der zweiten Elektrode des dritten Transistors (113) liegt, wobei der fünfte Widerstand (96) das erste Regelsignal empfängt; und einen vierten Transistor (92) mit einer ersten Steuerelektrode, die mit dem fünften Widerstand (96) verbunden ist, einer zweiten Steuerelektrode, die mit dem zweiten Regelanschluß der

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   Elektronensteuerschaltung verbunden ist und die periodischen Synchronsignale empfängt, und mit einer Ausgangs elektrode, die den Ausgangsanschluß der Elektronensteuerschaltung darstellt, enthält, wobei der vierte Transistor als Antwort auf das gleichzeitige Durchschalten des dritten Transistors (113) mit dem Anlegen eines der periodischen Synchronsignale an die zweite Steuerelektrode leitend wird und wobei die Größe des zweiten Regelsignals in umgekehrtem Verhältnis zur Größe des von dem fünften Widerstand (96) als Antwort auf das e.rste Regelsignal geführten Stroms ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Transistor (92) ein bipolarer Doppelemitter-Transistor mit einer ersten und einer zweiten Emitterelektrode, einer Basiselektrode und einer Kollektorelektrode ist, wobei die erste Emitterelektrode die erste Steuerelektrode und die Basiselektrode die zweite Steuerelektrode sind und die Kollektor elektrode die Ausgangs elektrode ist, und daß ein sechster Widerstand (102) vorgesehen ist, der die zweite Emitterelektrode mit der zweiten Elektrode des dritten Transistors (113) verbindet.
5. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des vierten Transistors (92) über eine Serienschaltung aus einer Diode (110) und einem siebten Widerstand (112) mit dem zweiten Anschluß (76) verbunden ist.
6. 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß ein Komparator (106) vorgesehen ist, der einen Verstärkungssteueranschluß besitzt, welcher mit dem Ausgangsanschluß der Elektronensteuerschaltung verbunden ist, der weiterhin eineir ersten Eingangsanschluß (145) für die Aufnahme einer AGC-Referenzspannung und einen zweiten Eingangsanschluß (49) für die Aufnahme des periodischen Eingangssignals enthält, wobei der

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   Komparator (106) einen Ausgangsanschluß besitzt, an dem ein verstärkungsgesteuertes Aus gangs signal abnehmbar ist, wobei das Verhältnis der Größe des wiederkehrenden verstärkungsgesteuerten Ausgangssignals zur Größe des wiederkehrenden Eingangssignals eine Funktion der Größe des zweiten Regelsignals ist.
7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator (134) mit dem Ausgangsanschluß des Komparators (106) zur Lieferung einer AGC-Spannung verbunden ist, die sich als Funktion des Mittelwertes des verstärkungsgesteuerten Ausgangs signals ändert.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überlastungsdetektor (182) die rauschempfindliche Schaltung (70) mit dem Kondensator (134) verbindet.
9. 9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der

   Überlastungsdetektor (182) eine Zenerdiode (184) mit einem ersten und einem zweiten Anschluß und einen fünften Transistor (186) mit einer ersten, mit der Zenerdiode verbundenen Elektrode, einer Steuerelektrode, die mit der rauschempfindlichen Schaltung verbunden ist,- und einer zweiten Elektrode, die an den Kondensator (134) angeschlossen ist, besitzt.

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