DE2742937C3

DE2742937C3 - Videoendverstärker, insbesondere für Farbfernsehsignale

Info

Publication number: DE2742937C3
Application number: DE2742937A
Authority: DE
Inventors: Werner Zollikerberg Hinn (Schweiz)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-09-27
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1980-12-04
Also published as: FR2365913A1; CA1078504A; IT1084882B; ATA690177A; GB1587627A; FI772759A; DE2742937B2; JPS5824068B2; US4082996A; SE7710552L; DE2742937A1; AU506456B2; FR2365913B1; SE427886B; FI65876C; FI65876B; AT374648B; JPS5341931A; AU2896677A

Description

Die [Erfindung betrifft einen Videoendverstärker, wie er im Oberbegriff des Anspruchs I vorausgesetzt ist. Aus der DF-AS 19 24 510 ist eine Videoverstärkerschaltung bekannt, deren Endstufe mit einer Vakuumröhre bestückt ist. von deren Anode aus die Bildrohre angesteuert wird. Der Ausstcucrbcreich einer solchen Vakuumröhre isl normalerweise genügend groß, um sowohl den relativ großen Amplitudenbereich der Bildsignale als auch einen genügend breiten Kinstcllbercich für den Schwarzpcgcl. der zum Ausgleich der Bildröhrenioleranzen benötigt wird, zu umfassen. Insbesondere bei Präzisions-Inline-I'arbbildiöhren (Plllöhren) müssen zugehörige Videoverstärker häufiger einen relativ großen Einstellbereich für die Gleichspannungskomponente der Ausgangsspannung haben, damit man die relativ großen Toleranzen der Sperrspannung für den Strahlstrom der einzelnen Strahisystcme ausgleichen kann. Bei einer typischen derartigen Röhre kann ein Kinstcllberc'vh von 50 bis 60 Volt für die Strahlsperrspanniing erforderlich sein, während andererseits eine Signalspannungsamplilude in der Größe von 110 bis 1 30 Volt oberhalb des Spcrrpcgels (schwarz nach weiß) notwendig sein kann. Zusätzlich bedingen Schwankungen der Versorgungsspannung und gewisse Betriebseigenschaften von Verstärker und Bildröhre, daß die Betriebsgleichspannung (/?+) für die Videoendverstärker in der Größenordnung von 200 Volt liegen soll. Inzwischen stehen preiswerte, breilbandigc Videovcrstärkcrtransisloren relativ niedriger Leistung zur Verfugung, die ohne Kühlkörper arbeiten können (und wegen der deshalb niedrigeren Ausgangskapazität eine höhere Grenzfrequenz ergeben). Jedoch vertragen solche Transistoren keine Versorgungsspannung der ei wähnten Höhe.

Um dennoch die aus Kostengründen und wegen ihrer sonstigen Betriebseigenschaften günstigen derartigen Transistoren in Videoendstufen verwenden zu können, kann man einem solchen Verstärkertransistor einen Emitterfolger nachschalten, der nun seinerseits ohne weiteres an eine höhere Betriebsspannung gelegt werden kann. Während in der erwähnten bekannten Verstärkerschaltung der Endröhre ein Kathodenfolger vorgeschaltet ist, der nur in einem relativ kleinen Bereich ausgesteuert wird und als Impadanzwandler zur Anpassung an eine Verzögerungsleitung dient, welche der Endröhre vorgeschaltet ist, ist die Ansteuerspannung bei einem als Treiber für die Bildröhre dienenden Emitterfolger erheblich größer, und außerdem ist der Aussteuerbereich eines Emitterfolgertransistors kleiner als derjenige einer Kathodenfolgerröhre. Da nun dieser Emitterfolgertransistor auf die kapazitive Eingangsimpedanz der Bildröhre arbeitet, kann es vorkommen, daß er bei genügend schneller Ansteuerung in den Sperrzustand gerät und sich die Eingangskapazität der Bildröhre nicht mehr über den re'ativ niedrigen Ausgan^swiderstand des Emitterfolgeriransistors entladen kann, sondern sich einen anderen, mit einer größeren Zeitkonstante behafteten Endladeweg sucht.

^Ί0 Dadurch werden aber die Ansteuerverhältnisse für die Bildröhre für positiv und negativ gerichtete Signalflanken unterschiedlich, und die Ansteuersymetrie gehl verloren.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, in einfacher Weise zu ermöglichen, daß die Auflade- und Enlladczcitkonslanie für die Bildröhrenkapazität möglichst gleich /u machen isl. um dadurch eine Angleichung der Anstiegs- und Abfallzeilen des Videosignals an der Bildröhre zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Erfindung ermöglicht also die Verwendung solcher preiswerter, breitbandiger Transistoren niedriger Leistung auch in Schaltungen, wo die für die

Videoausgangsstufen unter Berücksichtigung eines ausreichenden Einstellbereiches für die Sperrspannung benötigte Betricbsgleichspannung größer als die übliche Betriebsspannung solcher Transistoren ist. ohne daß I Asymmetrien bei der Aussteuerung der Bildröhre in Kauf genommen werden müssen. Solche Bedingungen sind beispielsweise bei monolithischen integrierten Schaltungen anzutreffen. Aber auch wenn die Verstärkertransistoren an sich eine höhere Betriebsspannung vertragen würden, erlaubt die Erfindung kleinere

">⁵ Betriebsspannungen und damit niedrigere Verlustleistungen, was für integrierte Schaltungen ebenfalls wichtig ist.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die einen Teil einer Fernsehempfängerschallung mit drei gemäß der Erfindung aufgebauten Verstärkern zur Ansteuerung der drei Strahlsysteme einer Farbbildröhre darstellt.

Von einer Signalverarbcitungsschaltung 10 gelangen Farbsignale R, G und B über einstellbare Widerslände 12,14 bzw. 16 nach Hinzufügen von Vorspannungen aus Vorspannungsschaltungen 18, 20 bzw. 22 zu einem

Rotsignalverslärker 24, einem Grünsignalverstärker 26 bzw. einem Blausignalveistärker 28. In jedem dieser Verstärker 24, 26 und 28 können beispielsweise Breitbandverstärkerelemente niedriger Verlustleistung, wie etwa als B-Verstärker geschaltete komplementäre Transistoren BF422 und BF423 enthalten sein. Die verstärkten Rot-, Grün- und Blausignale gelangen von den Verstärkern 24, 26 und 28 über Kondensatoren 30, 32 bzw. 34 zu Videoendstufen 36, 38 bzw. 40. Die Kot-, Grün- und Blausignale, deren Gleichspsnnungspegel einstellbar sind (wie noch erläutert werden wird), werden von den Verstärkern 36, 38 und 40 auf die jeweiligen Kathoden einer Bildröhre 42 gekoppelt. Die dargestellte Kathodenstrahlröhre 42 ist eine PI-Röhre und enthält somit für alle drei Strahlsysteme eine gemeinsame Vorspannungsquelle für das erste Steuergitter (Ci) und eine gemeinsame einstellbare Vorspanniingsquelle für das gemeinsame zweite Steuergitter (C₂).

Die Endstufen 36, 38 und 40 sind praktisch identisch, und aus diesem Grunde wird nur der Rotsignalverstärker 36 im einzelnen beschrieben. Die Endstufe 36 enthält einen als Spannungsfolger geschalteten Transistor 44, dessen Basis Eingangssignale über den Kondensator 30 zugeführt werden und von dessen Emitter Ausgangssignale in Gleichspannungskopplung der Rotkathode der Bildröhre 42 zugeführt werden. Der Emitterkreis des Transistors 44 enthält die Reihenschaltung von Widerständen 46 und 48 mit einem einstellbaren Gleichspannungspegel-Justierwiderstand 50 und einem an ein Bezugspotential (Masse) geführten Widerstand 52.

Mit Hilfe einer getasteten Klemmschaltung aus in Kaskade geschalleten Transistoren 54 und 56. einem Kollcktorlastwiderstand 58, einem Koppehviderstand 60 und einem Filterkondensator 62 wird ein Bruchteil der Ausgangsspannung (am Verbindungspunkt der Widerstände 48 und 50) während jeden Zeilenaustastintervalls mit einer Bezugsgleichspannung ( Vhii) verglichen. Der Kollektor des Transistors 56 liegt über einen Widerstand 60 am Verbindungspunkt des Koppelgenerators 30 mit der Basis des Endtransistors 44, so daß an dessen Basis ein gewünschter Gleichspannungspegel aufrechterhalten wird und die Gleichspannungskomponente der der Kathode der Bildröhre 42 zugeführten Ausgangsspannung bestimmt wird. Mit der Zeilenfrequenz auftretende Tastinipulse werden über einen Anschluß 64 den Kollektoren der Transistoren 54 der Endstufen 36, 33 und 40 zugeführt Die Tastimpulse fallen zeillich mit den Austastintervall jeder Zeilenablenkperiode zusammen. Geeignete Spannungspegel sind an der neben dem Anschluß 64 dargestellten Kurvenform vermerkt.

Zwischen die Basis des Spannungsfolgertransislors 44 und eine Anzapfung des Emitterlastwidcrstandes (zwischen den Widerständen 46 und 48) ist ein Kondensator 66 gekoppelt. Infolge dieses Kondensators 66 kann sich die der Kathode der Bildröhre 42 zugeordnete Lastkapazität 68 über den Widerstand 46. dem Kondensator 30 und die vorangehende Verstärker-Stufe 24 entladen, so daß das I "-^tragungsverhalten des Spannungsfolgertransistor.. 44 ,_ur negativ gerichtete Spannungsamplituden des Ausgangssignals verbessert wird.

Der Kollektor des Transistors 44 liegt an der Betriebsspannungsquelle B+, während der vorausgehende Verstärker 24 an einer niedrigeren Betriebsspannung (B+ -AV) liegt. Typische Werte für diese Spannungen sind +190 Volt bzw. + 160 Volt.

Jm Betrieb liefert der Verstärker 24 Rotsignale einer Spitze-Spitze-Amplitude (beispielsweise 130 Volt), wie sie zur Ansteuerung der Kathodenstrahlröhre 42 erforderlich ist. Diese Signale werden mit Bezug auf die Versorgungsspannung des Verstärkers 24 (beispielsweise + 160 Volt) erzeugt, welche im Falle einer PI-Röhre für die Kathodenstrahlröhre 42 nicht ausreicht, um die erforderliche Sperrbereicheinstellung vorzunehmen. Die Signale gelangen über den Kondensator 30 in Wechselspannungskopplung auf die Basis des Spannungsfolgertransistors 44. Für positiv gerichtete Signalamplituden der Ausgangsspannung liefert der Transistor 44 den zur Aufladung des der Rotkathode der Röhre 42 zugeordneten Lastkondensators 68 (von beispielsweise ca. 12 pF) erforderlichen Strom. Der Transistor 44 setzt die dem vorausgehenden Verstärker 24 sich darbietenden effektiven Kathodenkapazität um einen Faktor herab, der gleich der Stromverstärkung (hie) des Transistors 44 ist, die in der Größenordnung von 50 liegen kann. Der Transistor 44 selbst kann vom Typ BF 392 sein, der eine Kapazität in der Größenordnung von weniger als 2 pF aufweist. Durch die Einführung der Ausgangsstufe 36 zwischen Verstärker 24 und Kathodenstrahlröhre 42 läßt sich die Anstiegs zeit der der Kathode der Röhre 42 zugeführten Signale verkürzen.

Durch negativ gerichtete Ausgangssignalamplituden wird ein üblicher einfacher Spannungsfolger mit einem npn-Transistor normalerweise in Sperrichtung gesteuert, und die kapazitive Ausgangslast 68 entlädt sich über den Emitterwiderstand, der für den Spannungsfolger 44 durch die Reihenschaltung der Widerstände 46, 48, 50 und 52 gebildet wird. Der Gesamtwert dieser Widerstände kann etwa 20 kOhm betragen, damit der Leistungsverbrauch dieser Stufe niedrig gehallen wird. Dieser relativ hohe Wert für einen Emillerwiderstand würde jedoch die Übertragungsfähigkeit eines üblichen Spannungsfolgers für große negativ gerichtete Signal amplituden erheblich beeinträchtigen. Die Kathodenkapazität der Röhre 42 könnte nur mit einer relativ langen Zeitkonstanten über einen solchen Emiiterwiderstand entladen werden. Dadurch können die Abfallzeiten eines Signals wesentlich größer als dessen Anstiegszeit ten werden. Bei der dargestellten Schallung ermöglicht der Kondensator 66 eine Entladung der Lastkapazität 68 (Kathodenkapazität) über den relativ kleinen Widerstand 46 (beispielsweise 270 Ohm), den großen Kondensator 30 (beispielsweise 1 μΡ) und die Ausgangsimpedanz der vorangehenden Verslärkerslufe 24 auch für negativ gerichtete Signalanstiege mit genügender Schnelligkeit, um die Anstiegs- und Abfallzeiten praktisch gleichwerden zu lassen.

Die Gleichspannungskomponente der Ausgangsspannung am Emitter des Transistors 44 wird mit Hilfe der die Transistoren 54 und 56 enthaltenden Klemmschaltung eingestellt, die während jedes Zeilenaustastiniervalles angetastet wird und den über den Widerständen 50 und 52 entstehenden Bruchteil der Ausgangsgleichspannung mit einer Bezugsspannung (Vim) vergleicht. Die Transistoren 54 und 56 leiten entsprechend dem Unterschied zwischen diesen Spannungen und verändern die Ladung des Koppelkondensators 30. Auf diese Weise wird der Gleichspannungspegel des am Emitter des Transistors 44 erscheinenden Videosignals während jedes Zeilenaustastintervalls auf einen gewünschten Pegel wieder hergestellt. Dieser Pegel läßt sich mit Hilfe des Widerstandes 50 im Sinne eines gewünschten Schwarzpegels einjustieren. Die Schwarzpegelspan-

nung kann über einen Bereich in der Größenordnung von 50 bis 60 Voll variiert werden, wie es für Pl-Kathodenstrahlröhren erforderlich ist.

Die am Ausgang des Transistors 44 erscheinende Signalamplitude ist praktisch gleich der vom vorausgehenden Verstärker 24 gelieferten Amplitude, jedoch ist sie hinsichtlich der einstellbaren Schwarzpegelspannung unabhängig vom Gleichspannungspegcl am Ausgang des Verstärkers 24. Weiterhin hat jegliche Temperaturdrift im vorausgehenden Verstärker 24 keine Auswirkung auf die Gleichspannung am Ausgang des Transistors 44. Die Verstärkerstufen 24, 26 und 28 können alle mit praktisch gleichen Vorspannungsbedingungen betrieben werden, die so gewählt sind, daß die gewünschte Linearität mit einer minimalen Versorgungsspannung (B+ —Δ V) erreicht wird. Die Verstärker 24, 26 und 28 können dadurch auf praktisch gleiche Ansliegszeilen gebracht werden, so daß Ansliegszeitunterschiede in den drei Signalkanälen vermieden werden, welche sich auf dem Bildschirm ähnlich wie Konvergenzfelder auswirken.

Auch eine Temperaturdrift des Transistors 44 selbst hat eine vernachlässigbarc Auswirkung auf seine Ausgangsgleichspannung, da die Spannungsverstärkung des Transistors 44 nur den Wert 1 hat. Weilerhin ist von den Transistoren 54 und 56 nur eine relativ kleine Temperaturdrifl zu erwarten, die überdies von gleichen Temperaturdriften der den Verstärkern 38 und 40 zugeordneten Klemmschallungen begleitet ist, bei denen praktisch keine Driftunierschiedc, und damit auch keine Farbverschiebungen, zu erwarten sind. Eine gemeinsame Drift der Klemmschallungen kann auch durch cnigegcngesetztc Drift der Bezugsspannung (Vm 1 j kompensiert werden.

Nachstehend sind noch Parameter für eine typische Schaltung angegeben.

Kondensatoren 30,32,34	1 μ Γ
Widerstand 46	270 0hm
Widerstand 48	18 000 0hm
Widerstand 50	IX)OO Ohm
	(einstellbar)
Widerstand 52	1000 Ohm
Widerstand 58	47 000 Ohm
Kondensator 62	10OnF
Kondensator 66	2,2 μ F
Bezugsspannung ('1^/R_t-;.-)	+ 6,8 Voll
B+	+ 190VoIl
B+ -AV	+ 160VoIl

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Videoendverstärker, insbesondere für Farbfernsehsignal, zur Ansteuerung einer Bildwidergabeeinrichtung, die eine kapazitive Eingangskomponente hat, mit mindestens einer Breitbandverslärktrstufe, der über einen Koppelkondensator ein Spannungsfolger nachgeschaltet ist, dessen Lastimpedanz einen zum Bezugspotential geführten Spannungsteiler aufweist und mit einer Ansteuerelektrode der Bildwiedergabeeinrichtung gekoppelt ist. dadurch gekennzeichnet, daß vom Abgriff des Spannungsteilers (46, 48) zum Eingang des Spannungsfolgers (44) ein weiterer Kondensator (66) zur Ableitung der Ladung aus der kapazitiven Eingangskomponente (68) der Bildwiedergabeeinrichtung (42) geschallet ist.

2. Videoendverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Ausgangsclektrode des Spannungsfolgers (44) und dem Kondensator (66) liegende Widerstand (46) des Spannungsteilers einen wesentlich geringeren Wert als der andere Tcilerwidersiand (48) hat.

3. Videoendverstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Kondensators (66) in derselben Größenordnung wie die Kapazität des Koppelkondcnsaiors (30) liegt.

4. Videocnd verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastimpedanz (46, 48, 50, 52) zur Schwarzpcgelcinstcllung mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes (50) veränderbar ist, an den eine Schwarzpegclkltnimschallung (54, 56) für die Ladungswiedcrhcrstcllung im Koppclkondcnsator (30) angeschlossen ist.