DE2819775B2

DE2819775B2 - Schaltungsanordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung einer Bildröhre

Info

Publication number: DE2819775B2
Application number: DE2819775A
Authority: DE
Inventors: Joseph James Laverne Calif. Serafini (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1977-05-05
Filing date: 1978-05-05
Publication date: 1981-01-22
Also published as: AU520273B2; AU3558878A; JPS53138223A; IT7822871A0; AT377404B; ATA328678A; IT1095621B; GB1601319A; DE2819775C3; US4137552A; FR2390062A1; JPS5842997B2; FR2390062B1; DE2819775A1

Description

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

Übermäßige Strahlströme können dazu führen, daß die Bildröhre eines Fernsehempfängers ein schlechtes Bild liefert, indem sie beispielsweise die Funktionsfähigkeit der Ablenkschaltungen beeinträchtigen, den Elektronenstrahl defokussieren und Überstrahlungserscheinungen verursachen. Übermäßige Strahlströme können aber auch die zulässige Strombelastbarkeit der Bildröhre übersteigen und möglicherweise die Bildröhre und die zugeordneten Schaltungskomponenten beschädigen.

Automatische Strahlstrom- oder Helligkeitsbegrenzungsschaltungen mit einem aktiven Steuerelement sind bekannt Zum Beispiel sind derartige Strahlstrombegrenzungsschaltungen in den US-PS 36 74 932 und 40 67 048 beschrieben. Insbesondere erläutert die DE-OS 28 05 151 eine Schaltungsanordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung einer Bildröhre, mit der eine Stromquelle gekoppelt ist, welche einen bestimmten Strom entsprechend einem Grenzwert des Strahlstromes, von dem ab die Begrenzung erfolgen soll, liefert und aus welcher der Strahlstrom, solange er unter diesem Grenzwert liegt, entnommen wird, und mit einer Steuerschaltung zur Ableitung eines der Größe des Strahlstromes bei Überschreitung des Grenzwertes entsprechenden Steuersignals, die ein aktives Stromleitungselement enthält, dessen Eingangseiektrode mit der Stromquelle gekoppelt ist und das an seiner Ausgangselektrode das Steuersignal für die Strahlstrombegrenzung liefert Diese Schaltungsanordnung befaßt sich mit der Begrenzung kurzzeitiger Strahlstromüberhöhungen, die zu selektiven Überstrahlungen auf dem Bildschirm führen, und die Begrenzung erfolgt unmittelbar über die Steuergitter der Bildröhre, deren Strahlstrom dann durch Herabsetzung der Gitterspannungen vermindert wird.

Ein aktives Element (beispielsweise ein Transistor) das als Steuerelement in einer Schaltung zur automatischen Strahlstrombegrenzung verwendet wird, liefert bei übermäßigem Strahlstrom typischerweise ein Regelsignal, das ein Maß für den erhöhten Strahlstrom ist Das Regelsignal wird beispielsweise den Videosignalverarbeitungsschaltungen des Empfängers zur Beeinflussung des Gleichspannungspegels oder der Spitzenamplitude des Videosignals in einer Richtung zugeführt, welche dem durch das Videosignal hervorgerufenen übermäßigen Strahlstrom entgegenwirkt. Beim Entwurf und beim Betrieb automatischer Strahlstrombegrenzungsschaltungen mit einem aktiven Steuerelement sind typischerweise zwei Parameter von Bedeutung. Der eine ist ein vorbestimmter dynamischer Regelbereich für den Strahlbegrenzungsvorgang, während der andere ein vorbestimmter Schwellwert für den Strahlstrom ist, oberhalb dessen der Strahlstrom begrenzt werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Strahlstrombegrenzungsschaitung, bei welcher sich der Schwell wert für den Einsatz der Strahlstrombegrenzung einerseits und der dynamische Regelbereich der Strahlstrombegrenzungsschaltung andererseits weitgehend unabhängig voneinander bestimmen lassen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Infolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen sich der Regeleinsatzpunkt für die automatische Strahlstrombegrenzung und der dynamische Regelbereich der Regelschaltung ohne gegenseitige Beeinflussung den jeweiligen Erfordernissen eines bestimm-

ten Bildwiedergabesystems anpassen. Ferner kann die erfindungsgemäße Schaltung mit relativ niedrigen Betriebsspannungen arbeiten, und weil sich derartige Spannungen relativ genau festlegen lassen, lassen sich auch die Betriebsparameter der erfindungsgemäßen Regelschaltung noch genauer einhalten.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines Ausfühningsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung teilweise in Blockform dargestellt ist und einen Farbfernsehempfänger mit einer Strahlstrombegrenzungsschaltang gemäß der Erfindung darstellt

Von einer Antenne 10 empfangene hochfrequente Schwingungen, die ein Videosignalgemisch enthalten, werden einer Videosignalverarbeitungsschaltung 20 zugeführt, die mit Hilfe von Zwischenfrequenz- und Demodulatorschaltungen ein Bildsignalgemisch ableitet, welches Färb-, Leuchtdichte-, Ton- und tiynchronsignalkomponenten enthält und einem Farbkanal 30, einem Leuchtdichtekanal 40 und einer Synchronsignaltrennschaltung 50 zugeführt wird. Der Farbkanal 30 enthält eine Frequenzselektionsschaltung 31, mit Hilfe deren die Farbkomponenten einer Farbsignalverarbeitungsschaltung 34 zur Ableitung von R-Y, B-Y und G-V Farbdifferenzsignalen zugeführt werden. Diese werden in einem Treiber 38 für die Bildröhre mit · inem vom Leuchtdichtekanal 40 gelieferten Leuchtdichtesignal Y zu R-, B- und G-Farbsignalen matriziert, die dann entsprechenden Steuerelektroden einer Bildröhre 41 zugeführt werden. Eine Leuchtdichte-Signalverarbeitungsschaltung 45 des Leuchtdichtekanals 40 dient der Verstärkung und anderweitigen Verarbeitung der Leuchtdichtekomponenten des Videosignalgemisches. Ihr sind Kontrast- und Helligkeitsregler 130 bzw. 150 zugeordnet, die noch näher erläutert werden.

Die Synchronsignaltrennschaltung 50 trennt vom Videosignal periodische Synchronsignale für das Bild ab und koppelt sie zur Ablenkschaltung 60. Eine Hochspannungsquelle 70 (beispielsweise ein Spannungsvervielfächer) erzeugt aus den positiven periodischen Horizontalrücklaufimpulsen der Ablenkschaltung 60 Betriebshochspannungen für die Bildröhre 41. Ein Gleichspannungseingang der Hochspannungsquelle 70 ist über einen Widerstand 74 mit einer Quelle 71 im wesentlichen konstanten Stromes gekoppelt, welche einen strombestimmenden Widerstand 72 und eine Quelle geregelter positiver Gleichspannung Vs ( + 27 V) enthält. In den Gleichspannungseingang der Hochspannungsquelle 70 fließt ein Strom I_B , der ein Abbild des Strombedarfs der Bildröhre 41 ist

Ferner ist eine automatische Strahlstrombegrenzungsschaltung mit einer dynamischen Sltnerstufe 110 vorgesehen, welche über den Kontrastregler 130 und den Helligkeitsregler 150 auf die Leuchtdichte-Signal-Verarbeitungsschaltung 45 einwirkt. Die Steuerstufe 110 enthält einen normalerweise gesättigten, in Emittergrundschaltung betriebenen NPN-Transistor 120 hoher Stromverstärkung (Beta größer gleich 100). Der als Ausgang geschaltete Kollektor des Transistors 120 ist mit einem Steuereingang des Kontrastreglers 130 und über einen Widerstand 124 mit einem Steuereingang des Helligkeitsreglers <5I) verbunden. Der Widerstand 124 und ein Widerstand 119 bilden eine Kollektorlast für den Transistor 120 ufid sind mit einer geregelten Quelle positiver Gleichspannung Vs ( + 22 V) gekoppelt. Eine die Basis-Emitter-Streckt des Transistors 120 überbrückende Diode 118 verhindert einen Durchbruch des

Transistors 120 in Sperrichtung. Die Verstärkung des Transistors 120 wird durch eine vom Kollektor zur Basis dieses Transistors geführte Wechselspannungsgegenkopphingsschleife stabilisiert, welche einen Widerstand 114 und einen Kondensator 115 enthält Ein zwischen Kollektor und Basis des Transistors 120 geschalteter Widerstand 117 bewirkt eine Gleichspannungsgegenkopplung für den Transistor 120.

Die Quelle 71 liefert einen im wesentlichen konstanten Strom Is von 1,64 mA, der durch die Spannung Vs, den Basis-Emitter-Spannungsabfall Vbe des Transistors 120 und den Widerstand 72 (R₇₂) nach der folgenden Gleichung bestimmt wird:

, _ Vs- VBE 's — η

Dieser Strom stellt einen vorbestimmten maximal zulässigen Strahlstrom der Bildröhre unter normalen Betriebsbedingungen dar. Der Wert des Widerstandes 112 ist sehr klein gegenüber demjenigen des Widerstandes 72.

Unter normalen Betriebsbedingungen, wenn der Strahlstrombedarf (dargestellt durch den in den Gleichstromeingang der Hochspannungsquelle 70 fließenden Strom Ib) kleiner als der Strom l_s ist, teilt sich der Strom Is so auf, daß der über dem Widerstand 112 in die Basis des Transistors 120 fließende Stromanteil den Transistor 120 gesättigt hält. In diesem Zustand liegt die

«ι Kollektorspannung Vc des Transistors 120 dicht beim Massepotential (also 0 Volt), und der Kontrastregler 130 und der Helligkeitsregler 150 arbeiten normal, ohne die Stufe 110 zu beeinflussen.

Im Falle einer Strahlstrombegrenzung, wenn der von

r, der Hochspannungsquelle 70 aufgenommene Strom /_ß praktisch gleich dem Strom Is oder größer als dieser ist, dann wird der Basistreiberstrom des Transistors 120 kleiner: der Transistor 120 kommt aus der Sättigung und arbeitet im linearen Bereich, wo er eine Strahistrom-Steuerung bewirkt Die Kollektorspannung Vc des Transistors 20 steigt dann proportional in dem Maße an, wie der Transistor 120 weniger leitet und bewirkt einen Stromfluß h vom Kollektor zur Basis des Transistors 120 über dem Widerstand 117.

Dieser bei Strahlstrombegrenzung fließende Strom h teilt sich in zwei Anteile auf: ein erster Anteil fließt zur Basis des Transistors 120 und bewirkt eine Vorspannung, welche den Transistor 120 in seinem Steuerbereich leitend hält. Wegen der hohen Stromver-

^r)0 Stärkung des Transistors 120 kann dieser Basisstromanteil des Stromes /;, vernachlässigt werden. Ein zweiter Anteil des Stromes /* fließt über die Widerstände 112 und 74 in den Gleichspannungseingang der Hochspannungsquelle 70. Dieser Stromanteil ist ein Maß für den

Yi übermäßigen Strahlstrombedarf oberhalb des Schwellwertes im Begrenzungsbetrieb, weil die Stromquelle 71 dann keinen zusätzlichen Strom liefert.

Der Strom /(,ändert sich umgekehrt proportional zum Leitwert des Transistors 120 in dessen Aussteuer-

bo bereich, und die Größe des Stromes It entspricht dem Wert des Strahlstrombedarfs über dem vorbestimmten Wert (also dem Strom Is)- Die Ausgangsspannung Vc ist proportional dem Strom /;, und gleich der Summe des Spannungsabfalls am Widerstand 117 und des Basis-

b^r) Emitter-Spannungsabfalls des Transistors 120, der im wesentlichen konstant ist, weil der Transistor 120 in seinem aktiven Bereich leitet.

Die am Kollektor des Transistors 120 auftretende

Regelspannung Vc ist wegen der den Kondensator 115 enthaltenden Wechselspannungsgegenkopplung ein Maß für den mittleren Strahlstrombedarf, und nicht für den Momentanwert oder den Spitzenwert. Da der Kondensator 115 eine niedrige Impedanz für eine ^r> Momentankomponente darstellt, welche am Kollektor des Transistors 120 auftreten kann, gelangt eine solche Wechselkomponente über diesen Kondensator zur Basis des Transistors 120. Diese zunächst auftretende wechselspannungsgekoppelte Momentankomponente erscheint in verstärkter Form am Kollektor des Transistors 120 und löscht die ursprünglich aufgetretene Momentankomponente aus.

Der Schwellwert Is, bei welchem die Strahlstrombegrenzung beginnt, kann verändert werden, um den Erfordernissen eines speziellen Systems angepaßt zu werden, indem für den Widerstand 72 ein passender Wert gewählt wird. Auch kann die Größe des dynamischen Regelbereichs für die Strahlbegrenzung und die Gleichstromverstärkung des Transistors 120 innerhalb des Regelbereichs durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 117 abgewandelt werden. Die Werte der Widerstände 72 und 117 und damit der Schwellwert und der Regelbereich können vorteilhafterweise unabhängig voneinander gewählt werden. Bei der beschriebenen Anordnung kann die der Stromquelle 71 zugeordnete Spannung Vs relativ niedrig sein und sich daher gut regeln lassen, was einem genau bestimmten Schwellwertstrom /?zugute kommt.

Die Grenze des dynamischen Regelbereichs des in Transistors 120 wird durch den Maximalwert der Spannung Vc bestimmt, der seinerseits vom Maximalwert der Stromes h abhängt. Der Maximalwert des Stromes 4 hängt ab von den Werten der Spannungsquelle V_B, des Widerstandes 119 (R₁₁₉), des Wider- Standes 117 (Rm\ des Widerstandes 124 (Ri₂O und des Basis-Emitter-Spannungsabfalls des Transistors 120 (Vbe, näherungsweise 0,6 V) gemäß der Gleichung

40

*··"*· R₁₁, + R₁₂* + R₁-

und ist in diesem Beispiel gleich 0,53 mA. Die Steuerstufe HO wirkt somit dem Strahlstrombedarl entgegen, welcher den vorbestimmten Wert des Stromes /5 um einen Betrag bis zu 0,53 mA überschreitet. Die Steuerstufe 110 wirkt im vorliegenden Bereich also einem Strom entgegen, der von der Hochspannungsschaltung 70 innerhalb eines Bereichs von etwa 1,64 bis 2,17 mA verlangt wird.

Die am Kollektor des Transistors 120 bei der Strombegrenzung erscheinende Regelspannung Vc und die entsprechende Regelspannung, die am Verbindungspunkt der Widerstände 119 und 124 dann erscheint beeinflussen den Kontrast- und den Helligkeitsregler 110 und 115 so, daß einem Anwachsen des Strahlstromes über den vorbestimmten Wert entgegen- _,,...;_l» ...:-v4

gu VY 11 ivi miü.

Wenn der Strahlstrombedarf einen vorbestimmten Wert um einen innerhalb eines ersten Strahlstrombereichs liegenden Betrag übersteigt, dann beeinflußt die Regelspannung Vc den Kontrastregler 130 zur Veränderung der Spitzenamplitude des von der Leuchtdichte-Signalverarbeitungsschaltung 45 verarbeiteten Videosignals, um einem Strahlstromanstieg über den vorbestimmten Wert entgegenzuwirken. Die entsprechende Regelspannung, die dann am Verbindungspunkt der Widerstände 119 und 124 auftritt, beeinflußt dann jedoch noch nicht den normalen Betrieb des Helligkeitsreglers 150. Wenn jedoch der Strahlstrombedarf einen vorbestimmten Wert um einen innerhalb eines zweiten Strahlstrombereichs liegenden relativ größeren Betrag übersteigt dann verändert die Regelspannung Vc auch die Spitzenamplitude des Videosignals, wie bereits erwähnt, und die dann am Verbindungspunkt der Widerstände 119 und 124 auftretende Regelspannung beeinflußt den Helligkeitsregler 150 so, daß der Gleichspannungswert des durch die Schaltung 45 verarbeiteten Videosignals ebenfalls so verändert wird, daß einem Anwachsen des Strahlstroms über den vorbestimmten Wert entgegengewirkt wird. So verändert im letztgenannten Falle die vom Transistor 120 gelieferte Regelspannung sowohl die Spitzenamplitude, welche dem Bildkontrast entspricht als auch den Gleichspannungspegel, welcher der Bildhelligkeit entspricht im Leuchtdichtesignal im Sinne einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung einer Bildröhre, mit der eine Stromquelle gekoppelt ist, welche einen bestimmten Strom entsprechend einem Grenzwert des Strahlstromes, von dem ab die Begrenzung erfolgen soll, liefert und aus welcher der Strahlstrom, solange er unter diesem Grenzwert liegt, entnommen wird, und mit einer Steuerschaltung zur Ableitung eines der Größe des Strahlstromes bei Überschreitung des Grenzwertes entsprechenden Steuersignals, die ein aktives Stromleitungselement enthält, dessen Eingangselektrode mit der Stromquelle gekoppelt ist is und das an seiner Ausgangselektrode das Steuersignal für die Strahlstrombegrenzung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß von der Ausgangselektrode des aktiven Stromleitungselements (Transistor 120) zu seiner Eingangselektrode ein Gleichstromgegenkopplungszweig (Widerstand 117) geführt ist, welcher derart bemessen ist, daß er bei Überschreitung des Grenzwertes den dynamischen Aussteuerbereich des aktiven Stromleitungselements bestimmt und einen Gegenkopplungs- strom liefert, welcher dem über den Grenzwert hinausgehenden zusätzlichen Strahlstrombedarf proportional ist und der Eingangselektrode des aktiven Stromleitungselements zur Bestimmung von dessen Arbeitspunkt innerhalb des dynamischen Aussteuerbereichs sowie der Bildröhre als zusätzlicher Strahlstrom zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Stromleitungselement einen Transistor (120) umfaßt und daß der J5 Gleichstromgegenkopplungskreis eine erste Impedanz (Widerstand 117) vorbestimmter Größe enthält

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgangselektrode und die Eingangselektrode des Transistors (120) eine Wechselstromkoppelschaltung (115) eingefügt ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromkoppelschaltung eine Kapazität (Kondensator 115) enthält.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Eingangselektrode des Transistors (120) und der Bildröhre gekoppelte Stromquelle (Vs, 72) einen w praktisch konstanten Strom (Is) liefert, der sich auf die Eingangselektrode des Transistors (120) und die Bildröhre (als Strom Ib) verzweigt entsprechend dem Strombedarf der Bildröhre bei Überschreitung des Schwellwertes. π

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (Vs, 72) eine Spannungsquelle (V_s) und eine strombestimmende zweite Impedanz (Widerstand 72) vorbestimmter Größe zur Festlegung des Schwellwertes enthält. t>o

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Impedanz jeweils einen Widerstand aufweisen.