DE2737552B2 - Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Strahlstromes einer Fernsehbildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist.

Ein übermäßiger Strahlstrom kann zu Beeinträs;htigungen des vom Fernsehempfänger wiedergegebenen Bildes führen, indem beispielsweise der Betrieb der Ablenkschaltungen gestört wird oder eine Defokussierung des Elektronenstrahls im Auftreffpunkt und Bildverfärbungen auftreten. Solche hohen Strahlstnime können auch die Sicherheitswerte der Bildröhre überschreiten und zu einer Beschädigung der Bildröhre oder der zugehörigen Schaltungsteile führen.

Schaltungsbeispiele für die Strahlstrombegrenzung finden sich in den US-PS 34 65 095,38 42 201,36 74 932, 36 44 699, 36 19 705 und 35 41 240 sowie in der DE-OS 24 09 459. In der letztgenannten Literaturstelle ist eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Strahlstromes einer Fernsehbildröhre beschrieben, bei welcher der die Bildröhrenhochspannung liefernden Schaltung aus einer Spannungsquelle über einen Widerstand Betriebsstrom zugeführt wird und an diesen Widerstand ein Speicherkondensator angeschlossen ist, an dem eine vom Strahlstrom abhängige Regelspannung entsteht, die einem mit dem Leuchtdichtekanal gekoppelten Regeltransistor zugeführt wird, der so mit einem Schwellwertelement zusammengeschaltet ist, daß sich sein Leitungszustand erst von einem vorbestimmten Strahlstromwert ab zur Beeinflussung des Leuchtdichtesignals im Leuchtdichtekanal ändert

Hierbei wird der Schwellwert, von dem an der Regeltransistor zu leiten beginnt, durch eine in der Basisleitung dieses Transistors liegende ZenerJiode bestimmt Solange die dem Regeitransistor emitte. seilig zugeführte Regelspannung nicht negativer als seine Basisspannung wird, bleibt der Transistor gesperrt und wirkt sich nicht auf die Gitter der Bildröhre oder den Leuchtdichtekanal aus. Damit die Zenerdiode arbeitet, muß sie aber vom Basisstrom des Regeltransistors durchflossen werden und ist somit nicht vom Betriebszustand dieses Transistors unabhängig. Das ist insbesondere dann von Nachteil, wenn der Strahlstrom längere Zeit niedrig ist, v«il sich dann nämlich der Speicherkondensator auf einen relativ hohen Wert auflädt und sich bei einem plötzlichen Anstieg des Strahlstromes, also bei einer plötzlichen Vergrößerung der Bildhelligkeit, nicht schnell genug entladen kann, um ein genügend schnelles Ansprechen der Begrenzungsschaltung für den Strahlstrom zu gewährleisten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe von Maßnahmen, weiche ein schnelleres Reagieren der Strahlstrombegrenzungsschaltunfe eaf ein starkes Ansteigen des mittleren Strahlstromes und einen übermäßig hohen Strahlstromfluß in der Bildröhre gewährleistet.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im Kennzeichenteil dieses Anspruchs angeführten Merkmale gelöst.

Infolge der Ausbildung der Schwellwertschaltung als vom Stromiluß des Regeltransistors unabhängige Klemmschaltung kann die erfindungsgemäße Anordnung auch bei länger dauerndem niedrigen Strahlstromfluß schnell auf ein plötzliches Ansteigen ansprechen und auch dann übermäßige Strahlströme unterbinden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß der Klemmwert für die Regelspannung in recht einfacher Weise über das Kathodenpotential der zweckmäßigerweise als Schwellwertelement verwendeten Diode eingestellt werden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbiispiel der Erfindung im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das grundsätzliche Schaltbild eines Fernsehempfängers mit der erfindungsgemäßen Schaltung und

F i g. 2 bis 7 wichtige Kurvenformen zur Erläuterung der in F i g. 1 dargestellten Schaltung.

In Fig. 1 ist ein Farbfernsehempfänger dargestellt, der eine Videoverarbeitungsschaltung 12 enthält, welcher von einer Antenne 10 hochfrequente Signale

zugeführt werden und welche diese Signale Zwischenfrequenz- und Demodulatorstufen zuführt, um ein Bildsignalgemisch zu erzeugen, das Farbsignal-, Leuchtdichtesignal- und Synchronsignalkomponenten enthält

Eine Frequenztrennschaltung 15 koppelt die Farbsignalkomponenten zu einem Farbkanal 14 aus, der eine Farbsignalverarbeitungsschaltung 16 zur Verarbeitung der Farbsignalkomponenten in R-Y-, B-Y- und G-y-Farbdifi-irenzsignale enthält Diese Farbdifferenzsignale werden den entsprechenden Eingängen von Biidröhrentreiberstufen 18a, iSb und 18c einer Bildröhrenlreiberschaltung 20 zugeführt Die Treiberstufen kombinieren ein Leuchtdichteausgangssignal Y des Leuchtdichtekanals 22 mit den Farbsignalen R-Y, B-Y und G- Y zur Bildung der R-, B- und G-Farbsignale. Diese drei Farbsignale werden den Kathoden der Bildröhre 38 zugeführt

Die Biidröhrentreiberstufen 18a, 186 und 18c gleichen einander und enthalten Verstärkertransistoren 24a, 246 und 24c sowie einen Vorspannungstransistor 26a, 26Z> bzw. 26c. Die dargestellter. Treiberstufen sind von der im US-Patent 39 70 895 beschriebenen Art

Die Schaltung 12 ist außerdem an einen Kanal 74 zur Verarbeitung der Synchronsignalkomponenten des Videosignals angeschlossen. Eine Synchronsignaltrennschaltung 60 leitet periodische positive Zeilensynchronimpulse aus dem Videosignal ab. Diese Synchronimpulse (F i g. 6) entsprechen den Zeilensynchronimpulsen des Videosignals (F i g. 2) und liegen in Phase mit diesen und werden auf eine Zeilenablenkschaltung 62 gekoppelt. Ebenso werden geeignete Bildsynchronimpulse abgeleitet und einer Bildablenkschaltung 76 zugeführt. Periodische Zeilen- und Bildablenksignale werden von den Ausgängen der Schaltungen 62 und 76 den Ablenkwicklungen der Bildröhre 38 zugeführt. Die Zeilenablenkschaltung 62 liefert auch negativ gerichtete periodische Zeilenrücklaufimpulse (F i g. 4) während der Synchron- oder Rücklaufintervalle an eine Hochspannungsschaltung 78, welche die Endanoden und Fokusspannungen für die Bildröhre 38 erzeugt.

Die Zeilenablenkschaltung 62 liefert ferner Zeilenrücklaufimpulse an einen Eingang einer Torschaltung 32. Diese Torschaltung erzeugt periodische Impulse (F i g. 5) während der Zeilenrücklaufintervalle in Abhängigkeit und nomineller Koinzidenz von den Zeilenrücklaufimpülsen. Die periodischen Tajtimpulse steuern den Betrieb der Vorspannungstransistoren 26a, 266 und 26c der Biidröhrentreiberstufen 18a, 186 und 18c während der Zeilenrücklaufintervalle. Diese Betriebsweise ist im einzelnen in der beruts erwähnten US-PS 39 70 895 erläutert.

Das Videosignal wird einer Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 44 des Leuchtdichtekanals 22 zugeführt. Die Schaltung 44 verstärkt die Leuchtdichtesignalkomponente des Bildsignalgemisches und verarbei- 5ί tet sie weiter, so daß ein Leuchtdichteausgangssignal mit positiven Synchronimpulsspitzen erzeugt wird, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Das von der Schaltung 44 gelieferte Leuchtdichtesignal enthält periodische Austastimpulse 206 und dazwischenliegende Signalanteile wi 208, welche die Bildinformation beinhalten. Die Austastimpulse werden durch einen Impulssockel 210 gebildet, auf welchem die Synchronimpulse 212 sitzen. Obgleich der Pegel der Impulssockel 210 im allgemeinen als Austastpegel der Bildröhre angesehen wird, ist es üblich, ihn als Schwarzpegel zu bezeichner entsprechend dem Schwarzwert eines durch die Bildröhre wiedergegebenen Bildes.

Das in F i g. 2 dargestellte Leuchtdichtesignal wird von der Schaltung 44 über einen Koppelkondensator 47 auf den Emitter eines PNP-Klemmtransistors 90 und über einen Widerstand 28 auf die Basis eines PNP-Leuchtdichtesignal-Treibertransistors 30 gegeben. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 90 liegt parallel zu einer Signalübertragungsstrecke A des Leuchtdichtekanals 22 und arbeitet als Schwarzpegelklemmanordnung.

Von der Synchronsignaltrennschaltung 60 werden periodische Zeilensynchronimpulse (F i g. 6) über sinen Widerstand 68 und eine Signaltrenndiode 64 auf einen Schaltungspunkt B (Basis des Klemmtransistors 90) gekoppelt Ein zweiter aus den Zeilenrücklaufimpulsen abgeleiteter periodischer Impulszug (F i g. 5) wird über einen Widerstand 36 von der Torschaltung 32 dem Schaltungspunkt B zugeführt Diese zuletztgenannten Impulse werden mit den Synchronimpuisen zu einem Schaltsigna! (F i g. 7) zusammengefaßt, welches die Klemmintervalle (leiten) des K'^mmtransistors 90 bestimmen. Am Emitter des Transistors 90 erscheint gemäß F i g. 3 ein geklemmtes Leuchtdichtesignal.

Die Zeilenablenkschaltung 62 und die Bildablenkschaltung 76 liefern ferner periodische Horizontal- und Vertikalaustastimpulse an eine Austastschaltung 65, deren Ausgangssignalc mit dem geklemmten Leuchtdichtesignal (F i g. 3) kombiniert werden. Dieses kombinierte Signal erscheint an der Basis des Leuchtdichtetreibertransistors 30.

Eine zusätzliche Steuerung des Klemintransistors 90 erfolgt durch die Strahlstrombegrenzungsschaltung 100 und durch eine Helligkeitssteuerschaltung mit einem einstellbaren Widerstand 95, einem Widerstand 97 und einem Filterkondensator 98. Der Widerstand 95 ist von Hand einstellbar, um die Basisvorspannung des Transistors 90 zu justieren und auf diese Weise einen gewünschten Helligkeitswert des von der Bildröhre 38 wiedergegebenen Bildes einzustellen.

Die automatisch arbeitende Strahlstrombegrenzerschaltung 100 enthält eine Klemmdiode 115 und einen PNP-Steuertransistor 110. Der Kollektor des Transistors 110 ist als Ausgang mit der Basis des Klemmtransistors 90 gekoppelt, und die als Eingang dienende Basis des Transistors 110 ist über einen Vorspannungswiderstand 112 an eine Strahlstromfühlschaltung 80 angeschlossen, die gemäß nachfolgender Beschreibung der Hochspannungsschaltung 78 zugeordnet ist. Der Emitter des Transistors 110 ist über einen Widerstand 116 an eine Betriebsspannungsquelle ( + 22V) angeschlossen, welche die Betriebsspannung für den Transistor 110 und außerdem die Klemmbezugsspannung für die Diode 115 liefert.

Die Strahlstromfühischaltung 80 enthält eine Gleichspannungsquelle ( + 210V), einen Strombestimmungswiderstand 82 und einen Filterkondensator 85. Am Kondensator 85 wird eine Gleichspannung erzeugt, die bei der Strahlstrombegrenzung ein Maß für den von der Bildröhre 38 aufgenommenen Strom ist und der Klemmdiode W, sowie dem Basiseingang des Transistors 110 über einen Widerstand 112 zugeführt wird.

Im Betrieb bringt das kombinierte Synehronimpuis-Rücklaufimpuls-Schaltsignal (F i g. 7), welches am Schaltungspunkt B erscheint, den normalerweise nichtleitenden Transistor 90 periodisch während der sogenannten vorderen und hinteren Schwarzschulter Ti und Ti jedes Austastintervalls zum Leiten. Bei diesem Zustand des Transistors 90 wird der Kondensator 47 aufgeladen, so daß der Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals, welches

im Signalweg A auftritt, auf einen Pegel geklemmt wird, der um ein Vbe (Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors 90 von etwa 0,6 V) als die an der Basis des Transistors 90 auftretende Spannung ist.

Die Helligkeitseinstellung erfolgt über eine Justierung der Stellung des Abgriffs des einstellbaren Widerstan des 95. Mit einer solchen Einstellung wird die Gleichspannungskomponente des an der Basis des Transistors 90 auftretenden Schaltsignals verändert, so daß der Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals sich entsprechend der Klemmwirkung des Transistors 90 verändert. Damit ergibt sich eine entsprechende Helligkeitsänderung, wie es im einzelnen in der US-Patentanmeldung Ser. No. 715,851 vcrr. 19. August 1976 des gleichen Erfinders erläutert ist.

Wenn ein vorbestimmter Pegel des Bildröhrenstromes aufgetreten ist, erfolgt in der nachstehend beschriebenen Weise durch die Strahlstrombegrenzerschaltung 100 automatisch eine Strahlstromeinstellung.

Es sei zunächst angenommen, daß von der Hochspannungsschaltung 78 kein Strom entnommen wird und daß ein Gleichstromweg von der 210-V-Spannungsquelle über den Widerstand 82 und die Diode 115 zur -i-22-V-Spannungsquelle der Schaltung 100 besteht. In diesem Strompfad kommt dann ein Strom (Im) zum Fließen, welcher durch die Spannungsquellen +210V und + 22 V, den Wert des Widerstandes 82 (Rh₂) und den Spannungsabfall an der leitenden Diode 115 (V₁, mit etwa 0,6 V) nach der folgenden Gleichung bestimmt ist:

210 - (22 + l„|

Aus den angegebenen Schaltungswerten ergibt sich, daß der durch den Widerstand 82 fließende Strom etwas _Γ) größer als 1.5 mA ist. Dieser Wert des Stromes Im entspricht einem vorbestimmten Maximalwert des Stromes, der normalerweise von der Hochspannungsschaltung 78 geliefert wird, und somit einem vorbestimmten gewünschten Maximalwert des Bildröhren- ₄n stromes.

Beim normalen Betrieb ist der durch den Widerstand 82 fließende Strom Im relativ konstant und teilt sich zwischen der Hochspannungsvervielfacherschaltung 78 und dem Stromweg mit der Diode 115 und der -I-22-V-Spannungsquelle entsprechend dem Strahlstrombedarf der Bildröhre 38 auf. Steigt der Strahlstrom der Bildröhre 38 so an, daß der Strombedarf der Hochspannungsschaltung 78 entsprechend anwächst, bleibt aber unttf dem Schwellwert l_M. dann nimmt der _Vl in dem die Diode 115 enthaltenden Strotnpiad fließende Strom entsprechend ab. Hierbei ist die am Kondensator 85 auftretende Spannung auf einen Wert Vc begrenzt (nämlich geklemmt), der bestimmt ist durch die + 22-V-Vorspannung der Schaltung 100 zuzüglich des Spannungsabfalls an der leitenden Diode 115. Die dann an der Basis des Steuertransistors 110 auftretende Spannung reicht nicht aus, um diesen zum Leiten zu bringen.

Infolge der Spannungsbegrenzung oder Klemmwir- _b0 kung der Diode 115 kann sich der Kondensator 85 nicht über die Spannung Vc auf den Pegel der +210-V-Spannungsquelle aufladen, wenn der Strahlstrombedarf relativ niedrig ist Ließe man den Kondensator 85 während dieser Zeit wesentlich über die Spannung + Vc aufladen, dann würde die Zeit für die Entladung des Kondensators 85 auf einen vorbestimmten Schwellenpegel zur Betätigung der Strahlstrombegrenzerschaltung 100 unerwünscht lang werden. In einem solchen Fall würde die Ansprechzeit der Strahlstrombegrenzerschaltung 100 auf einen nachfolgenden hohen Strahlstrombedarf der Bildröhre 38 beeinträchtigt werden.

Es sei erwähnt, daß der Filterkondensator 85 während der Strahlstrombegrenzung, wenn der Stromwert Im überschritten wird, als Fühlerelement dient und außerdem als Integrationselement zur Erzeugung einer Spannung wirkt, welche ein Maß für den mittleren Strahlstrom ist. Die Strombegrenzerschaltung 100 wird betätigt durch ein Absinken der am Kondensator 85 entstehenden Spannung, wenn der Stromschwellwert überschritten wird. Die Strombegrenzerschaltung 100 spricht darüber hinaus auf den mittleren Strahlstrombedarf an, so daß die Wiedergabe helle Bildteile kurzer Dauer nicht beeinträchtigt wird.

Steigt der Strahlstrom der Bildröhre weiter auf einen Maximalwert an, dann teilt sich der durch den Widerstand 82 fließende Strom so auf, daß der in die Hochspannungsschaltung 78 fließende Strom vergrößert und der in die Diode 115 fließende Strom verkleinert wird. Wenn der Strombedarf der Hochspannungsschaltung 78 den vorbestimmten Strompegel /,» erreiciit, dann wird der in der Diode 115 fließende Strom 0. Ein Anwachsen des Strahlstromes der Bildröhre über den vorbestimmten Stromwert führt dazu, daß für die Diode 115 kein Leitungsstrom mehr zur Verfügung steht, so daß diese Diode aufhört zu leiten. Der Spannungsabfall am Widerstand 82 steigt an. und die Spannung am Kondensator 85 wird nicht langer durch die Wirkung der Diode 115 geklemmt und fällt demzufolge unter den Wert der Klemmspannung V₁-. Die am Kondensator 85 erscheinende verringerte Spannung ist so gerichtet, daß der Transistor 110 leitend wird.

Durch ein stärkeres Leiten des Transistors 110 steigt der Kollektorstrom und die Kollektorspannung steigt gegen die Spannung +22V. Die Spannung an der als Eingang dienenden Basis des Klemmtransistors 90 steigt entsprechend, und zwar in einer Richtung, wo sie den durch das Schaltsignal gemäß Fig. 7 eingeschalteten Transistor 90 weniger stark leiten läßt. Bei weniger leitendem Transistor 90 steigt die von diesem Transistor gelieferte Klemmspannung und daraufhin wird der Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals im Kanal 22 in Ultraschwarzrichtung auf einen Pegel 314 (Fig. 3) verschoben. Die Größe des mittleren Strahlstromes der Bildröhre 38 sinkt infolge des »schwärzeren« Pegels der geklemmten Leuchtdichtesignalkomponente. Damit wird der Strahlstrom proportional in Richtung auf den vorbestimmten Pegel verringert

Die Strahlstrombegrenzerschaltung 100 hat wegen der Klemmwirkung der Diode 115, die verhindert, daß der Kondensator 85 während Bildszenen geringer Helligkeit sich auf eine übermäßig hohe Spannung auflädt, eine schnelle Ansprechzeit Die durch den Transistor 110 gegebene Stromverstärkung ermöglicht einen großen Bereich der Strahlstromsteuerung.

Die Erfindung ist vorstehend zwar anhand eines besonderen Ausführungsbeispiels erläutert, jedoch läßt sie sich im Rahmen des Erfindungsgedankens vom Fachmann auch gegenüber diesem Beispiel abwandeln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Strahlstroms einer Fernsehbildröhre, bei welcher der die Bildröhrenhochspannung liefernden Schaltung aus einer Spannungsquelle über einen Widerstand Betriebsstrom zugeführt wird und an diesen Widerstand ein Speicherkondensator angeschlossen ist, an dem eine vom Strahlstrom abhängige Regelspannung entsteht, die einem mit dem Leuchtdichtekanal gekoppelten Regeltransistor zugeführt wird, der so mit einem Schwellwertelement zusammengeschaltet ist, daß sich sein Leitungszustand erst von einem vorbestimmten Strahlstromwert ab zur Beeinflussung des Leuchtdichtesignals im Leuchtdichtekanal ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellwertelement (Diode 115) als Teil einer vom Betriebszustand des Transistors (110) unabhängigen Klemmschaltung ( + 22V, 115) ausgebildet ist, welche an den Speicherkondensator (85) angeschlossen ist und die Regelspannung unterhalb des vorbestimmten Strahlstromwertes auf ein Potential klemmt, bei dem der Regeltransistor (110) das Leuchtdichtesignal noch nicht beeinflußt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellwertelement eine Diode (115) ist, welche bezüglich der Regelspannung in Durchlaßrichtung gepolt ist, und daß der Basis des jo Regeltransistors (HO) als Eingangselektrode die Regelspannung zug-führt · ird, sein Kollektor als Ausgangselektrode ar den Leuchtdichtekanal (22) geschaltet und sein Emicter ?.· ein Bezugspotential ( + 22 V) geführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (115) zwischen den Verbindungspunkt des Widerstandes (82) mit dem Speicherkondensator (85) und eine Bezugspotentialquelle( +22 V) geschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangselektrode Ues Regeltransistors (HO) mit dem Leuchtdichtekanal (22) über eine Schwarzwertklemmschaltung (90) gekoppelt ist, die den Schwarzwertklemmpegel unter Einfluß des Regelsignals im Sinne einer Verringerung des Bildröhrenstromes verändert.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwarzwertklemmschaltung (90) einen Transistor enthält, dessen Hauptstromstrecke an den Leuchtdichtekanal (22) angeschlossen ist und dessen Eingang mit dem Ausgang des Regeltransistors (110) gekoppelt ist.