DE2540078B2 - Schaltungsanordnung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes von Verstärkern in Farbfernsehempfängern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist oft erwünscht den Arbeitspunkt eines Verstärkers im wesentlichen unabhängig von Schwan kungen der Arbeitsbedingungen anderer an den Verstärker gekoppelter Schaltungen oder von Schwankungen der Verstärkercharakteristiken beizubehalten, die von den Umgebungsbedingungen abhängen, unter denen der Verstärker arbeitet Es ist besonders erwünscht den Arbeitspunkt einer Bildröhren-Treiberschaltung stabil zu halten, da Schwankungen in dem Arbeitspunkt gewöhnlich sichtbare Schwankungen in dem von der Bildröhre erzeugten Licht bewirken, die für den Betrachter störend wirken. Beispielsweise können

so Schwankungen in dem Arbeitspunkt des Treibers einer monochromatischen Bildröhre zu Schwankungen in der Helligkeit des Bildes Führen. Besondere Aufmerksamkeit muß darauf verwendet werden, den Arbeitspunkt des Treibers einer Farbfernsehröhre stabil zu halten, da Veränderungen des Arbeitspunktes Farbänderungen oder Farbverschiebungen zur Folge haben können, die von dem Betrachter besonders gut wahrnehmbar sind.

Bei Farbfernsehempfängern werden gegenwärtig Verarbeitungskanäle sowohl für die Leuchtdichtesigna-

M) Ie als auch für die Farbartsignale verwendet Man kennt verschiedene Anordnungen zur Matrizierung der Signale, die in dem Leuchtdichtekanal und dem Farbartkanal verarbeitet werden, um ein Farbbild auf dem Bildschirm einer Farbfernsehröhre zu erzeugen. In

·>■> einem Fall wird das Leuchtdichte-f V^-Signal gemeinsam an die Kathoden der Bildröhre angelegt während die Farbdifferenz-fÄ-y; B-Y und G-V>Signale getrennt durch entsprechende Treiberstufen an die

ersten Steuergitter der Bildröhre angelegt werden. Hierbei wird die Matrizierung durch die Bildröhre selbst durchgeführt

In einem anderen Fall erfolgt die Ma rizierung der Leuchtdichte- und Farbartsignale vor der Bildröhre im Bildröhrentreiber. Hier werden die Farb-fÄ, G, B) Signale direkt an einen Satz Elektroden (z. B. die Kathoden) der Bildröhre angelegt Ein Beispiel 5olch einer Anordnung ist in der US-PS 36 63 745 beschrieben: Dort wird der Emitter eines Transistors eines ersten Leitungstyps (Z. B. PNP-Transistor) mit dem Emitter von drei Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps gekoppelt, um die gewünschte Matrizierung der Leuchtdichte- und Farbartinformation zu liefern. Den Basisanschlüssen der Transistoren des entgegengesetzten Leitungstyps werden die Farbdifferenzsignale zugeführt; diese Transistoren arbeiten für die Farbdifferenzsignale in Emitterschaltung. Die Basis des ersten Transistors ist mit einer Quelle für die Leuchtdichtesignale gekoppelt Infolge der Einitterkopplung arbeiten die nachgeschalteten Transistoren für die Leuchtdichtesignale in Basisgrundschaltung, und an ihren Kollektoren werden die Farbsignale abgenommen.

Gewöhnlich enthalten Farbbildröhren für jeden Leuchtstoff eine Elektronenstrahlquelle, die im allgemeinen eine Kathode und wenigstens ein Gitter aufweist Der Treiberverstärker für die Bildröhre hat eine Stufe zur Ansteuerung je einer der Elektronenstrahlquellen. Der Arbeitspunkt und der Verstärkungsfaktor jeder Stufe wird in Bezug auf die anderen Stufen so eingestellt, daß bei Fehlen sämtlicher Farbdifferenzsignale ein farbfreier Grauton erzeugt wird, wobei die Intensität des Grautons allein von dem Farbdichtesignal abhängt Schwankungen in dem Arbeitspunkt oder dem Verstärkungsfaktor einer Treiberstufe gegenüber den anderen Treiberstufen können zur Erzeugung einer unerwünschten Färbung des Bildes führen. Wenn beispielsweise ein Fehlabgleich zugunsten von Rot (R) vorhanden ist, da der Arbeitspunkt der Treiberstufe für Rot sich geändert hat, haben Bilder, die weiß sein sollen, eine rote Färbung (oder eine Färbung in der Komplementärfarbe).

Es ist zu beachten, daß der Ruhearbeitspunkt oder die Vorspannung einer Stufe im allgemeinen den Verstärkungsgrad der Stufe und auch die Gleichstrom-Betriebsbedingungen der Stufe bestimmt. Durch Stabilisieren des Arbeitspunktes der Stufe ist es daher oft auch möglich, den Verstärkungsgrad der Stufe zu stabilisieren. Um Schwankungen in dem Arbeitspunkt eines Verstärkers auf ein Minimum herabzusetzen, ist es erwünscht, die Schaltung gegen Schwankungen in den Gleichstrom-Arbeitsbedingungen einer vorhergehenden Schaltung zu isolieren, indem man beispielsweise eine kapazitive Kopplung an die vorangehende Schaltung wählt.

Es kann auch erwünscht sein, eine Gleichstromkomponente wieder in ein Signal einzuführen, das Kapazitiv an einen Verstärker gekoppelt worden ist Zu diesem Zweck kann eine Schwarzwerthalte-, Gleichspannungszuschaltungs- oder Klemmschaltung verwendet werden. Eine allgemeine Diskussion solcher Halteschaltungen findet sich in dem Buch »Pulse, Digital and Switching Waveforms« von M i 11 m a η und Taub, McGraw-Hill Book Company, 1965, Kapitel 8.

Bedingt durch den Aufbau des Bildsignalgemischs, bei dem ein Bezugs-(Synchron)Signal periodisch zugeführt wird, werden häufig sogenannte getastete Klemmschaltungen bei Einrichtungen für die Verarbeitung von Fernsehsignalen od. dgL verwendet. In einer getasteten Klemmschaltung wird eine steuerbare Leitungseinrichtung während eines durch das Synchronsignal bestimmten Zeitintervalls leitfähig getastet, um einen Koppelkondensator zu laden, so daß eine Gleichspannungskomponente an dem Signal wiederhergestellt wird, das von dem Kondensator angekoppelt wird. Solche Klemmschaltungen haben gegenüber anderen Klemmschaltungen die Vorteile, daß sie sehr schnell mit einer geringen Verzerrung und einer hohen Rausch-Unempfindlichkeit arbeiten können, und daß sie mit viel geringeren Signalniveaus befriedigend arbeiten als die Niveaus, die für andere Klemmschaltungen erforderlich sind. Eine getastete Klemmschaltung, die bei der Verarbeitung von Fernsehsignalen verwendbar ist ist in der US-PS 30 13 116 beschrieben.

Um die Schwankungen des Arbeitspunktes auf ein Minimum herabzusetzen, ist es auch erwünscht, den Effekt von Bauteilveränderungen aufgrund der Umwehbedingungen, beispielsweise Temperatur, so weit wie möglich herabzusetzen. Beispielsweise liefert bei dem Farbbildröhrentreiber, der in der bereits erwähnten US-PS 36 63 745 beschrieben ist, ein getrennter Transistor von dem entgegengesetzten Leitungstyp die Treibersignale für jedes Eiektronenstrahlsystem der Bildröhre. Je nach der Amplitude und dem Tastverhältnis der Farbdifferenzsignale, die an den jeweiligen Treibertransistoren anstehen, verbrauchen diese unter-

jo schiedliche Ströme. Daher erwärmen sich die Treibertransistoren der einzelnen Stufen der Treiberschaltung unterschiedlich. Folglich unterscheiden sich auch die Betriebsparameter der Treibertransistoren untereinander. Insbesondere kann es vorkommen, daß die Basis-Emitter-Spannungsabfälle der Treibertransistoren der verschiedenen Stufen einander nicht folgen, so daß ungleichförmige Schwankungen in dem Arbeitspunkt von Stufe zu Stufe resultieren. Um Unausgeglichenheiten in der Farbe zu reduzieren, ist es daher erwünscht, den Effekt von Schwankungen in den Basis-Emitter-Spannungsabfällen zu reduzieren.

Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, um den Arbeitspunkt in Bezug auf Schwankungen in den Umgebungsbedingungen zu stabilisieren. Beispielsweise

4> wird auf die US-PS 34 30 155 hingewiesen, wo eine Vorspannungsschaltung beschrieben ist, die sich dazu eignet, den Arbeitspunkt von IC-Verstärkern in Anwesenheit von Temperatur- und Stromversorgungsschwankungen stabil zu halten. Die Vorspannungsschal- tung enthält zwei Transistoren, von denen einer in Emitterschaltung und der andere in Kollektorschaltung angeschlossen ist Die Ausgangselektrode jedes Transistors ist mit der Eingangselektrode des anderen verbunden.

5) Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Arbeitspunkt von Verstärkern kapazitiv angesteuerter und mit einer Klemmschaltung verbundener Schaltungen gegenüber Änderungen zu stabilisieren, die sich durch Schwankungen der Kenn-

hn größen von Bauteilen, durch Temperaturschwankungen und durch Spannungsschwankungen ergeben können.

Aus der DE-OS 21 04 395 ist eine Stabilisierungsschaltung für Videoverstärker bekannt, bei der ein Korrektursignal über ein Rückkopplungsnetzwerk an

ι- > den Eingang des Videoverstärkers gelegt wird, wobei Betrag und Polarität dieses Korrektursignals von Spannungen abhängen, die aus dem Videosignal am Verstärkerausgang abgeleitet werden. Die Stabilisie-

rung erfolgt hierbei also nicht wie im Falle der Erfindung unabhängig von der Ausgangsspannung des zu stabilisierenden Verstärkers. Weiterhin arbeitet diese bekannte Schaltung auch nicht mit einer getasteten Klemmschaltung, da sie keinen zu klemmenden Serienkondensator enthält. Gemäß F i g. 4 dieser Literaturstelle wird dem Eingang des Videoverstärkers ein Impuls R während einer durch einen Impuls Hc bestimmten Zeitspanne angelegt, während deren Amplitude und Polarität des Impulses R dem Ausgangssignal eines Differenzverstärkers folgen. Am Ende des Impulses Hc schließt ein Transistor einen Kondensator und den Impuls R kurz, wodurch die durch diesen Impuls zugeführte Korrekturspannung eliminiert wird.

In der DE-PS 10 71756 ist eine Schaltung zur Steuerung der mittleren Bildheiligkeit beschrieben, bei welcher dem Steuergitter einer Verstärkerröhre über einen Kondensator das Bildsignal zugeführt wird, während in den Kathodenkreis ein Klemmimpuls eingekoppelt wird, so daß die Kondensatorgleichspannung durch einen Gitterstromfluß während des Klemmintervalls bestimmt wird. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird dagegen die Kondensatorspannung nicht durch Auf- sondern durch Entladung des Koppelkondensators während des Klemmintervalls bestimmt, und hierbei erfolgt gleichzeitig die Stabilisierung des Arbeitspunktes des Verstärkers.

Weiterbindungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der nachfolgenden Beschreibung ist anhand der Darstellung eines Ausführungsbeispiels die Erfindung im einzelnen erläutert Es zeigt

F i g. 1 die allgemeine Anordnung eines Farbfernsehempfängers, bei der die erfindungsgemäße Schaltung eingesetzt ist und

F i g. 2 Wellenformen, die zum Verständnis der Arbeitsweise der Anordnung von F i g. 1 beitragen.

Die allgemeine Schaltungsanordnung des Farbfernsehempfängers (Fig. 1) mit der erfindungsgemäßen Schaltung weist eine Signalverarbeitungseinheit 12 auf, die auf Hochfrequenz-Fernsehsignale anspricht, um durch geeignete Zwischenfrequenzschaltungen (nicht gezeigt) und Detektorschaltungen (nicht gezeigt) ein kombiniertes Videosignal zu erzeugen, das Farbart-, Leuchtdichte-, Ton- und Synchron-Signalteile aufweist. Das Ausgangssigna] der Verarbeitungseinheit 12 wird an einen Farbartkanal 14, der eine Verarbeitungseinheit 16 für die Farbartsignale hat, und an einen Leuchtdichtekanal 18 angekoppelt, der eine Verarbeitungseinheit 20 für Leuchtdichtesignale hat. =>o

Die Verarbeitungseinheit 16 für die Farbartsignale weist Chroma-Demodulatoren (nicht gezeigt) auf, um Farbdifferenzsignale abzuleiten, die beispielsweise die R-Y-, B-Y- und C— y-Information darstellen. Diese Farbdifferenzsignale werden an eine Bildröhrentreiberschaltung 22 angelegt, wo diese Signale mit dem Ausgangssignal Y der Verarbeitungseinheit 20 für die Leuchtdichtesignale einer Matrizierung unterworfen werden, um Farbsignale zu erzeugen, die beispielsweise die R-, B- und G-Information darstellen. Die Farbsignale μ werden an die Bildröhre 24 gekoppelt

Die Verarbeitungseinheit 20 für die Leuchtdichtesignale dient dazu, unerwünschte Signalteile, beispielsweise Farbart- und/oder Ton-Signalteile, die in dem Leuchtdichtekanal 18 vorhanden sind, relativ zu fn dämpfen und die Videosignale zu verstärken und anderweitig zu verarbeiten, um das Leuchtdichtesignal Yzu erzeugen.

Eine Kontraststeuereinheit 26 ist mit der Verarbeitungseinheit 20 für die Leuchtdichtesignale gekoppelt, um die Amplitude der Leuchtdichtesignale zu steuern und dadurch den Kontrast der auf der Bildröhre 24 erzeugten Bilder zu steuern. Die Helligkeitssteuereinheit 28 ist mit der Leuchtdichteverarbeitungseinheit 20 gekoppelt, um die Gleichspannungskomponente der Leuchtdichtesignale und damit die Helligkeit der auf der Röhre 24 erzeugten Bilder zu steuern. Geeignete Kontrast- und Helligkeits-Steuereinrichtungen sind in der US-PS 38 04 981 beschrieben.

Ein anderer Teil des Ausgangssignals von der Signalverarbeitungseinheit 12 wird an den Synchronseparator 30 gekoppelt der die horizontalen und vertikalen Synchronimpulse des Videosignals trennt. Die Synchronimpulse werden von dem Synchronseparator 30 an eine horizontale Ablenkschaltung 32 und eine vertikale Ablenkschaltung 34 angekoppelt. Die Ablenkschaltungen 32 und 34 sind mit der Bildröhre 24 und einer Hochspannungseinheit 36 gekoppelt, um die Ablenkung eines Elektronenstrahls in der Bildröhre 24 in herkömmlicher Weise zu steuern. Die Ablenkschaltungen 32 und 34 erzeugen auch horizontale und vertikale Austastsignale. Die Austastsignale werden an die Leuchtdichteverarbeitungseinheit 20 gekoppelt um deren Ausgang während der horizontalen und vertikalen Rückstellungs-Zeitintervalle zu sperren, um sicherzustellen, daß die Bildröhre 24 während dieser Perioden abgetrennt ist. Die horizontale Ablenkschaltung 32 erzeugt auch ein Klemmsignal, das zeitlich auf die horizontalen Synchronimpulse abgestimmt ist. Das Klemmsignai wird an die Bildröhrentreiberschaltung 22 angekoppelt.

Ein Kanal für die Tonsignale (nicht gezeigt) ist ebenfalls vorgesehen, um die für den Ton zuständigen Teile der Signale zu verarbeiten.

Die allgemeine Schaltungsanordnung, die in F i g. 1 gezeigt ist, eignet sich für die Verwendung in einem Farbfernsehempfänger, wie er in RCA Color Television Service Data 1970, Nr. T 19 (Empfänger vom Typ CTC-49), veröffentlicht von RCA Corporation, Indianapolis, Indiana beschrieben ist.

Die Bildröhre 24 kann eine Bildröhre mit mehreren Elektronenstrahlquellen, beispielsweise eine Bildröhre mit im Dreieck angeordneten Elektronenstrahlsystemen, eine Bildröhre mit Loch- oder Schlitzmaske oder eine Bildröhre mit in einer Ebene angeordneten Elektronenstrahlsystemen sein. Die Bildröhre 24 enthält ein Eiektronenstrahlsystem für jede der verschiedenen Farben, beispielsweise rot, grün und blau, die auf der Innenfläche der Bildröhre 24 aufgebracht sind. Wie dargestellt ist weist jedes System eine entsprechende Kathode 38a 386 und 38c; ein Steuergittter 40a, 406 und 40cund ein Schirmgitter 42a, 426und 42cauf.

Die Vorspannungen werden an die Steuergitter 40a, 4Oi) und 40c von einer Vorspannungseinheit 41 angekoppelt, und die Schirmgitter-Steuerspannungen werden an die Schirmgitter 42a, 426 und 42c von einer Schirmgitter-Steuereinheit 43 angekoppelt, um den Absperrpunkt für jedes Elektronenstrahlsystem einzustellen. Es werden gewöhnlich mehrere Absperr-Steuereinheiten beim Aufbau einer Bildröhre 24 verwendet, da die Arbeitscharakteristiken der verschiedenen Elektronenstrahlsysteme voneinander verschieden sein können. Die Absperr-Steuereinheiten können je nach der speziellen Ausführung des Elektronenstrahlerzeugungssystems der Bildröhre 24 vereinfacht werden. Solche Einstell-Anordnungen für spezielle Elektronenstrahlsy-

sterne sind an sich bekannt. Beispielsweise wird auf die Anordnung für die Bildröhre RCA Typ 15 VADTC 01 verwiesen, die in der US-PS 38 12 397 beschrieben ist.

Die Bildröhren-Treiberschaltung 22 weist Stufen 44a, 44£> und 44c auf, die je ein Elektronenstrahlsystem der ■-, Bildröhre 24 betreiben. Da die Stufen ähnlich ausgebildet sind, wird nur die Stufe 44a im einzelnen beschrieben. Die Stufe 44a weist einen NPN-Transistor 46a, einen NPN-Transistor 48a und ein PNP-Transistor 50 auf. Es ist zu beachten, daß der Transistor 50 für alle drei Stufen 44a,446und44cgemeinsam vorgesehen ist.

Die Transistoren 46a und 50, die jeweils den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben, sind mit ihren Emittern durch einen variablen Widerstand 52a miteinander gekoppelt. Die Basis des Transistors 46a ist ι ■> durch einen Kondensator 54a kapazitiv mit dem R— K-Signalausgang der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 gekoppelt. Die Basis des Transistors 50 ist mit dem V-Signalausgang der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 20 galvanisch gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 46a ist über einen Widerstand 56a mit der Quelle einer positiven Betriebsspannung (B+) gekoppelt. Der Emitter des Transistors 46a ist durch einen variablen Widerstand 58a mit der Quelle einer relativ negativen Spannung (die als Erde gezeigt ist) gekoppelt. _>■> Der Kollektor des Transistors 46a ist mit der Kathode der für rot zuständigen Elektronenstrahleinrichtung der Bildröhre 24 galvanisch gekoppelt.

Die Transistoren 46a und 50 wirken zusammen, um die Matrizierung des R— V-Farbdifferenzsignals und «1 des Leuchtdichtesignals Y durchzuführen, um das /?-Farbsignal an dem Kollektor des Transistors 46a zu erzeugen. Der Transistor 46a arbeitet in Emitterschaltung, um das R— y-Farbdifferenzsignal zu verstärken. Durch die Emitterkopplung der Transistoren 46a und 50 r> arbeitet der Transistor 46a in Basisschaltung, um das Leuchtdichtesignal Vzu verstärken.

Der variable Widerstand 58a kann eingestellt werden, um den Ruhe-Arbeitspunkt der Stufe 44a festzulegen. Der variable Widerstand 52a kann eingestellt werden, -40 um die Größe der Spannungsverstärkung der Stufe 44a einzustellen. Dies ist aus der Tatsache verständlich, daß die Spannungsverstärkung sowohl der Basis- als auch der Emitter-Schaltung durch das Verhältnis der Kollektorimpedanz zu der Emitterimpedanz bestimmt -r> wird. Es ist zu beachten, daß der Eingang zu der Basisschaltung der Stufe 44a von dem Emitter des Transistors 50 abgenommen wird. Ferner ist zu beachten, daß mit den typischen Werten für die Bauteile, die in F i g. 1 angegeben sind, die Emitterimpedanz des Transistors 46a für Verstärkungszwecke durch den Widerstand 52a bestimmt wird. Alternativ kann der Widerstand 56a ein variabler Widerstand sein und dazu dienen, die Verstärkung der Stufe 44a einzustellen.

Obwohl die Widerstände 56a und 58a nicht notwendigerweise variable Widerstände sein müssen, ist zu beachten, daß die Verwendung variabler Widerstände besonders dann erwünscht ist wenn zu erwarten ist, daß die Toleranzen der Arbeitsparameter des speziellen, verwendeten Bildröhrentyps sich über einen weiten t>o Bereich erstrecken. Beispielsweise kann die Treiberschaltung von F i g. 1 auch zum Betreiben einer Bildröhre mit in einer Ebene angeordneten Strahlensystemen (nicht gezeigt) verwendet werden, wobei solche Röhren verhältnismäßig große Toleranzbereiche der Betriebskennwerte aufweisen. Bei diesen In-Line-Bildröhren ist auch nur ein einziges, erstes Steuergitter und ein einziges Schirmgitter für die drei Elektronenstrahl-Systeme vorgesehen. Daher ist bei diesem Röhrentyp auch keine Maßnahme für die getrennte Einstellung der Rot-, Grün- und Blau-Elektronenstrahlsysteme, des Schirm- und des Gitterpotentials vorgesehen. Nur die Kathoden der drei Elektronenstrahlsysteme stehen für die getrennte Einstellung der Absperrpunkte der Elektronenstrahlsysteme zur Verfügung. Aus diesem Grund kann die in F i g. 1 gezeigte Schaltung auch in vorteilhafter Weise zum Betreiben einer In-Linie-Bildröhre verwendet werden.

Der Transistor 48a und die Kapazität 54a sind in einer Klemmschaltung enthalten. Die Basis des Transistors 48a ist mit dem Emitter des Transistors 46a galvanisch gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 48a ist mit der Basis des Transistors 46a galvanisch gekoppelt. Obwohl die Basis des Transistors 48a gemäß der Darstellung mit dem Emitter des Transistors 46a durch eine direkte Verbindung gekoppelt ist, kann der Kopplungsweg auch eine andere geeignete, galvanische Kopplungseinrichtung, eine passive oder aktive Einrichtung, beispielsweise Widerstände, Dioden oder dergleichen, aufweisen. Auf ähnliche Weise kann der Kopplungsweg zwischen dem Kollektor des Transistors 48a und der Basis des Transistors 46a andere geeignete, galvanische Kopplungseinrichtungen aufweisen.

Der Emitter des Transistors 48a ist an die horizontale Ablenkschaltung 32 gekoppelt. Die horizontale Ablenkschaltung 32 bildet eine Quelle für Klemmsignale, die im allgemeinen ein Bezugsspannungsniveau oder eine Gruppe wahlweise angelegter Bezugsspannungsniveaus (Fig.2) sein können. Wenn das Klemmsignal eine Gruppe wahlweise angelegter Bezugsspannungsniveaus aufweist, sind der Transistor 48a und der Kondensator 54a in einer Schaltung enthalten, die als getastete Klemmschaltung bezeichnet wird. Wie ersichtlich, wirken der Transistor 48a, der Kondensator 54a und der Widerstand 60a derart zusammen, daß die Gleichspannungskomponente des Signals, das an dem Emitter des Transistors 46a erzeugt wird, durch das Klemmsignal im wesentlichen unabhängig von den Spannungsschwankungen zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 46a bestimmt wird.

Ein Widerstand 60a ist zwischen B+ und der Basis des Transistors 46a angekoppelt und dient dazu, den Vorspannungsstrom an die Basis des Transistors 46a und den Ladestrom an den Kondensator 54a zu liefern. Der Widerstand 60a erfüllt eine Funktion, die als Funktion eines Vorbelastungswiderstands bezeichnet wird. Es ist zu beachten, daß wegen der relativ hohen Eingangsimpedanz der Emitterschaltung des Transistors 46a nur ein kleiner Betrag des von dem Widerstand 60a zugeführten Stromes zur Vorbelastung des Transistors 46a verwendet wird. Der Wert des Widerstandes 60a ist klein genug, so daß genügend Basisstrom zur Verfügung steht, um den Transistor 46a zu treiben.

Der Wert des Kondensators 54a ist groß genug, so daß die Lade-Zeitkonstante, die von dem Kondensator 54a und dem Widerstand 60a bestimmt wird, im Vergleich zu der Zeitdauer zwischen dem Anlegen der Bezugsspannungsniveaus an den Emitter des Transistors 48a verhältnismäßig groß ist Der Wert des Kondensators 54a ist auch groß genug, um die Wechselstromkomponente des R— y-Farbdifferenzsignals an die Basis des Transistors 46a mit geringer Verzerrung und kleiner Dämpfung anzukoppeln.

Typische Werte für die Bauteile der Stufe 44a sind in F i g. 1 angegeben. Die Werte für die variablen

Widerstände 52a und 58a sind Nennwerte.

Im Betrieb werden die R-, G- und ß-Farbsignale an den Kollektoren der Transistoren 46a, 46b bzw. 46c erzeugt und an die Kathoden 38a, 38i> bzw. 38c angelegt. Ungleiche Schwankungen der Arbeitspunkte der Stufen 44a, 44£> und 44c führen zu unerwünschten Farb-Unausgeglichenheiten, die von dem Betrachter besonders gut wahrnehmbar sind.

Die Arbeitspunkte der Stufen 44a, 44b und 44c werden hauptsächlich durch die Ruhewerte der Emitterströme der jeweiligen Transistoren 46a, 46b und 46c bestimmt, wobei diese Ströme ihrerseits durch die entsprechenden Ruhewerte der Emitterspannungen v_e/_a, Vcib und Veh bestimmt werden. Die Spannungen v_cia, v_cib und Vcic sind gleich den entsprechenden Basisspannungen Vj₁In, vyh und Vhjc abzüglich der entsprechenden Basis-Ernitterspannungen vuia, Vbeib und v_bcic- Daher ändert sich der Arbeitspunkt jeder Stufe mit Änderungen der Ruhewerte der jeweiligen Basisspannung und der Basis-Emitterspannung.

Da die Gleichspannungsbedingungen an den R— Y-, B— Y- und G— K-Ausgängen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 zu Abweichungen neigen und sich im allgemeinen in Bezug aufeinander ändern, ist es erwünscht, jede Stufe 44a, 44Z> und 44c von den Gleichspannungszuständen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 zu isolieren, um die Ruhewerte für vw» Vbm und VbicZU stabilisieren.

Die Betriebstemperatur der Transistoren 46a, 466 und 46c ändert sich mit der von den Transistoren verbrauchten Leistung und den thermischen Eigenschaften der Transistoren. Da die Transistoren 46a, 46b und 46c durch unterschiedliche Farbdifferenzsignale betrieben werden, sind die Temperaturen der jeweiligen Transistoren im allgemeinen unterschiedlich zueinander. Die zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors aufgebaute Spannung hängt von der Temperatur ab, der der Transistor ausgesetzt ist. Da Vbcia, Vbcib und Vbdc zu Schwankungen neigen und im allgemeinen untereinander unterschiedlich sind, ist es daher erwünscht, den Effekt dieser Basis-Emitterspannungsschwankungen auf die Einstellung des Ruhewertes der jeweiligen Emitterspannung zu eliminieren.

Die Klemmschaltung, die den Kondensator 54a und den Transistor 48a aufweist, stabilisiert den Arbeitspunkt der Stufe 44a Insbesondere wird die Emitterruhespannung Vcia des Transistors '46a im wesentlichen unabhängig von den Gleichspannungsbedingungen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 und Schwankungen der Spannung Vbeia zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 46a beibehalten. Die Arbeitspunkte der Stufen 44b und 44c werden auf ähnliche Weise stabilisiert So werden Farbunausgeglichenheiten aufgrund ungleicher Veränderungen der Gleichstromkomponenten der R-Y-, B-Y- und G-y-Farbdifferenzsignale und der Spannungen Vbeia, Vbeib und v/w_c im wesentlichen verhindert

Um das Verständnis der Arbeitsweise des Klemmschaltungsabschnittes der Stufe 44a zu erleichtern, wird im folgenden gleichzeitig auf die F i g. 1 und 2 bezug genommen. Fig.2 zeigt verschiedene Wellenformen, die in einem Achsenkreuz übereinander dargestellt sind und Signale bedeuten, die in dem Farbfernsehempfänger von Fi g. 1 erzeugt werden. Die Wellenformen sind mit »KJemmsignal«, »Ä— V« und »v«.« bezeichnet und stellen das KJemmsignal, das von der horizontalen Ablenkschaltung 32 erzeugt wird, das R— Y-Farbdifferenzsignal, das von der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 erzeugt wird, und das Signal dar, das an der Basis des Transistors 46a ansteht. Das Klemmsignal steht während einer horizontalen Zeilenabtastdauer fe an, während der der Strahl in der Bildröhre über eine horizontale Zeile abgelenkt wird. Das Klemmsignal umschließt auch eine horizontale Rückholzeitdauer t\ ein, während der der Strahl der Röhre zu dem Anfang der nächsten horizontalen Zeile zurückkehrt. Während des Rückholintervalls steht keine Farbdifferenzinformation an.

Die Gleichspannungskomponente des R— V-Farbdifferenzsignals, die mit einer gestrichelten Linie 212 angedeutet ist, wird durch den Kondensator 54a ausgeschaltet. Daher ist der Betrieb der Stufe 44a von den Gleichspannungsbedingungen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 isoliert oder getrennt.

Eine Gleichspannungskomponente wird in die Wechselspannungskomponente des R— Y- Farbdifferenzsignals in folgender Weise erneut eingeführt, um das

2ü Sginal Vbia zu erzeugen. Während der horizontalen Zeilenabtastintervalle h ist der Transistor 48a durch die relativ hohe, positive Spannung Vb des Klemmsignals, das an dem Emitter des Transistors 48a ansteht, abgeschaltet. Während dieser Intervalle wird eine ansteigende Spannungskomponente zu Vbia addiert, wie durch die gestrichelten Linien 214, 214' und 214" angedeutet ist, da ein Ladestrom von dem Widerstand 60a an den Kondensator 54a geliefert wird. Es ist zu beachten, daß diese ansteigende Spannungskomponente Vbia für jedes Intervall h unterschiedlich ist und von dem Basisstrom abhängt, der von dem Transistor 46a gezogen wird. Dieser Basisstrom wird durch das R- K-Farbdifferenzsignal und die Leuchtdichte-Signalkomponente bestimmt, die von dem Transistor 50

J5 geliefert wird. Die ansteigende Spannungskomponente von Vbia ist in jedem Fall wegen der langen Zeitkonstanten klein, die von dem Widerstand 60a und dem Kondensator 54a gebildet wird.
Während der horizontalen Rückholintervalle wird der Transistor 48a durch das relativ geringe Spannungsniveau Va des Klemmsignals leitfähig gemacht, das an dem Emitter des Transistors 48a ansteht. Während dieses Intervalls fällt Vbia schnell auf Va + Vbda + Vbda ab (wobei Vbda die Spannung ist, die zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 48a ansteht), weil der Entladeweg für den Kondensator 54a, der durch den nun leitenden Transistor 48a gebildet wird, eine niedrige Impedanz hat Dieser Spannungsabfall in Vbcia wird auf Va + Vbda + Vbe2a begrenzt, weil ein darüber hinausgehender Spannungsabfall in Vbu einen entsprechenden Abfall in Vcia (Basisspannung des Transistors 48a) unter die Spannung bewirkt die zur Aufrechterhaltung der Leitfähigkeit des Transistors 48a erforderlich ist.

Wegen des schnellen Abfalls von Vbu auf das Klemmsignalniveau Va während des horizontalen Rückholintervalls und wegen der kleinen Anstiegskomponenten von Vbia während der horizontalen Zeilenabtastperiode wird Vbu daher im wesentlichen auf dem Klemmsignalniveau V_A+ Vbcia+ v^«gehalten.

«' Die Transistoren 48a und 46a wirken zusammen, um Vcia auf einem Wert zu halten, der im wesentlichen unabhängig von Vbcia ist Der Transistor 48a ist während des Rückholintervalls ii leitfähig, wenn v_cia gleich Va + Vbda ist Die obige Gleichung steuert v_e/„ so lange,

^M wie der Transistor 48a leitfähig ist Daher wird v_e/_a auf Va+ Vbcu gehalten, wobei dieser Wert unabhängig von Vbcia ist

Das Zusammenwirken der Transistoren 48a und 46a,

um den Arbeitspunkt des Transistors 48a zu stabilisieren, kann auch so verstanden werden, daß man ihre Anordnung als negative Rückkopplung betrachtet. Bei der Anordnung der Transistoren 48a und 46a, bei der die Ausgangselektrode jedes Transistors mit der Eingangselektrode des anderen Transistors verbunden ist, erzeugt eine Spannungsänderung an der Ausgangselektrode des einen Transistors eine entsprechende Änderung an dem Eingang des anderen Transistors, der dieser Änderung entgegenzuwirken versucht. Wenn beispielsweise v>/_a abzufallen versucht, weil Vbeia ansteigt, leitet der Transistor 48a weniger gut, so daß vu_a ansteigt. Als Resultat wird v_e/_a vergrößert.

Es ist zu beachten, daß, während v_e/_a unabhängig von Vbeia ist, Ve/s von Vfcrfs abhängt. Andererseits ist Vbe2a verhältnismäßig stabil, da die Temperatur des Transistors 48a verhältnismäßig gering bleibt, weil verhältnismäßig wenig Leistung von dem Transistor 48a verbraucht wird. Der geringe Leistungsverbrauch des Transistors 48a ist verständlich, wenn man beachtet, daß der Transistor 48a eine verhältnismäßig geringe Menge des mittleren Kollektorstromes bei einer verhältnismäßig kleinen Kollektor-Emitterspannung (Vbek + v&e2a, in typischen Fällen 1,4 V) führt. Es ist zu beachten, daß die Temperaturbedingungen bei den Transistoren 486 und 48c aufgrund der entsprechenden Arbeitsweisen der Transistoren 486 und 48c den Bedingungen bei dem Transistor 48a vergleichbar sind. Daher sind nur unerhebliche Schwankungen des Arbeitspunktes der Stufen 44a, 446 und 44c aufgrund von Schwankungen in Vbeia, Vie26und V(,rt_czu erwarten.

Um zu verhindern, daß die Arbeitstemperaturen der Transistoren 46a, 466 und 46cdie Spannungen Vbeia, v^2b und Vbrtc beeinflussen, ist es erwünscht, die Transistoren 48a, 486 und 48c körperlich getrennt von den Transistoren 46a, 466 und 46c anzuordnen. Es kann ferner erwünscht sein, die Transistoren 46a, 466 und 46c körperlich nahe beieinander, beispielsweise in der gleichen IC-Packung, anzuordnen, um sicherzustellen, daß die Spannungen v^ia, Vbab und Vbüc dazu neigen, in Abhängigkeit von Temperaturbedingungen einander zu verfolgen.

Die Klemmschaltung der Stufen 44a, 446 und 44c ist besonders zur Verwendung in einer Bildröhren-Treiberschaltung erwünscht, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist. Die Vorspannung der Transistoren 46a, 466 und 46c kann durch Einstellen der variablen Widerstände 58a, 386 und 58c zum Erfüllen der jeweiligen Bedingungen für den Betrieb der Elektronenstrahlsysteme unabhängig von den Gleichspannungsbedingungen der Farbart-Verarbeitungseinheit 16 und im wesentlichen unabhängig von den jeweiligen Basis-Emitterspannungen der Transistoren 46a, 466 und 46c gesteuert werden. Zusätzlich ist der Arbeitspunkt jeder Stufe im wesentlichen unabhängig von Änderungen der Gleichspannungsbedingungen der anderen Stufe. Dies bedeutet, daß ohne Stabilisierung der jeweiligen Emitter-Ruhespannungen Schwankungen in einer Stufe die Arbeitspunkte der anderen Stufe beeinflussen wurden, da die Emitter der Transistoren 46a, 466 und 46c durch die variablen Widerstände 52a, 526 und 52c zusammengekoppelt sind. Da die Emitter-Ruhespannungen, die an den mit den Emittern verbundenen Enden der Widerstände 52a, 526 und 52c erzeugt werden, im wesentlichen gleich gehalten werden, fließen im wesentlichen keine Ruheströme durch die Widerstände 52a, 526 und 52c. Daher haben die Werte der variablen Widerstände 52a, 526 und 52c im wesentlichen keinen Effekt auf den Emi(ter-Ruhestrom der Transistoren 46a, 466 und 46c Daher sind die Vorspannungseinstellungen unabhängig von den Verstärkungseinstellungen.

Es ist zu beachten, daß die hier beschriebene Klemmschaltung allgemein anwendbar ist, wenn es erwünscht ist. den Arbeitspunkt einer Schaltung zu stabilisieren. Mit anderen Worten ist die hier beschriebene Klemmschaltung nicht auf die Verwendung in Fernsehempfängern begrenzt. Es ist ferner zu beachten. daß Abwandlungen an der Klemmschaltung entsprechend den Erfordernissen eines speziellen Anwendungsfalls durchgeführt werden können. Beispielsweise muß das Klemmsignal nicht ein periodisches Signal sein. Ferner ist die Anordnung der Klemmschaltung nicht auf Transistoren begrenzt und kann auch andere geeignete, mit drei Anschlüssen versehene Verstärkereinrichtungen, beispielsweise Feldeffekttransistoren und Vakuumröhren, aufweisen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes von Verstärkern in Farbfernsehempfängern, mit der ein Spannungsgeber zum selektiven Anlegen einer vorbestimmten Spannung gekoppelt ist und in welcher der Steuerelektrode einer ersten Verstärkungseinrichtung ein erstes Signal über ein kapazitives Kupplungselement zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verstärkungseinrichtung (48a) vorgesehen ist, die wie die erste Verstärkungseinrichtung (46a) eine Steuerelektrode sowie eine erste und zweite Elektrode mit einem dazwischenliegenden Leitungsweg aufweist, dessen Leitfähigkeit jeweils durch die betreffende Steuerelektrode beeinflußbar ist;

daB die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung galvanisch mit der Steuerelektrode (Basis) der zweiten Verstärkungseinrichtung gekoppelt ist und daB die erste Elektrode (Kollektor) der zweiten Verstärkungseinrichtung galvanisch mit der Steuerelektrode (Basis) der ersten Verstärkungseinrichtung gekoppelt ist; daB der Spannungsgeber (32) mit der zweiten Elektrode (Emitter) der zweiten Verstärkungseinrichtung in einer Weise gekoppelt ist, um diese Einrichtung leitend zu machen und dadurch das kapazitive Kopplungselement (54a) zu entladen, derart, daB eine entsprechende, an der zweiten Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung entwickelte Spannung durch die vorbestimmte Spannung im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen der ersten (Kollektor) und zweiten (Emitter) Elektrode der ersten Verstärkungseinrichtung bestimmt ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) angeschlossene Koppelschaltung (50) zur Zuführung eines zweiten Signals (Y) und durch eine an die erste Elektrode (Kollektor) der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) angekoppelte Verbraucherschaltung (Bildröhre 24).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung (50) eine dritte Verstärkungseinrichtung mit einem zwischen einer ersten Elektrode (Kollektor) und einer zweiten Elektrode (Emitter) verlaufenden Leitungsweg aufweist, dessen Leitfähigkeit mittels einer Steuerelektrode (Basis) durch das an diese angelegte zweite Signal (Y) steuerbar ist, und daß die zweite Elektrode (Emitter) der dritten Verstärkungseinrichtung (50) galvanisch mit der zweiten Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) gekoppelt ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß die erste und die zweite Verstärkungseinrichtung (46a, 48a) Transistoren mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp (NPN) sind, deren Kollektor-, Emitter- und Basis- (Steuer)-Elektroden der ersten Elektrode, der zweiten Elektrode bzw. der Steuerelektrode der ersten und der zweiten Verstärkungseinrichtung (46a, 48a) entsprechen.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Verstärkungseinrichtung (50) ein Transistor des entgegengesetzten

Leitungstyps und gleicher Elektrodenzuordnung ist

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü ehe 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) und die zweite Elektrode (Emitter) der dritten Verstärkungseinrichtung (50) über eine erste einstellbare Impedanz (52a) galvanisch gekoppelt sind und daß die zweite Elektrode (Emitter) der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) mit der Vorspannung (GrD) über eine zweite einstellbare Impedanz (58a) galvanisch gekoppelt ist

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die zweite Verstärkungseinrichtung (48a) zur thermischen Entkopplung räumlich im Abstand von der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) angeordnet ist

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen auf die Steuerelektrode (Basis) der ersten Verstärkungseinrichtung (46a) geführten Ladestrompfad (60) für das kapazitive Koppelungselement (54a).

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die zum Laden des kapazitiven Kcppelungselements (54a) erforderliche Zeit verhältnismäßig lang im Vergleich zu dem Zeitintervall ist während dem die vorgegebene Spannung angelegt wird.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die vorgegebene Spannung periodisch angelegt wird.