DE2850857A1

DE2850857A1 - Gammakorrekturschaltung fuer fernsehen

Info

Publication number: DE2850857A1
Application number: DE19782850857
Authority: DE
Inventors: Hendrik Blom
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-11-28
Filing date: 1978-11-24
Publication date: 1979-05-31
Also published as: GB2009557B; SE7812106L; IT7830196A0; US4227216A; IT1100199B; NL7713052A; CA1128652A; GB2009557A; JPS5483310A; FR2410404A1

Description

f[V. Philips' 6!o3?!ampenf3bn£k£n, Findhovm

PHN 8965

wijn/fk/stee

9.6.1978

"Ganimakorrekturschaltung für Fernsehen"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gammakorrekturschaltung für Fernsehen mit einem Garamakorrektor, der mit einem Schaltungseingang zum Zuführen eines Gamma-zu-korrigierenden Eingangssignals verbunden ist, weiterhin mit einer ersten Ueberlagerungsstufe zum Bilden eines Korrektursignals am Ausgang derselben, welche Stufe mit einem ersten Eingang,

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der mit dem Gammakomäctorausgang verbunden ist, und mit einem zweiten Eingang ausgebildet ist, der mit dem Schaltungseingang verbunden ist, wobei der Ausgang der ersten' Ueberlagerungsstufe mit einem ersten Eingang einer zweiten Ueberlagerungsstufe verbunden ist, von der ein zweiter Ein-

- gang ein zu korrigierendes Signal und der mit dem Schaltungsausgang verbundene Ausgang ein gammakorrigiertes Ausgangssignal führt.

Eine derartige Gammakorrekturschaltung ist aus der deutschen Auslegeschrift 17 62 353 bekannt. Darin ist angegeben, dass das dem zweiten Eingang der zweiten Ueberlagerungs stufe zugeführte zu korrigierende Signal das am Schaltungseingang auftretende Eingangssignal ist. Es folgt, dass das gammakorrigierte Ausgangssignal aus dem Gamma-zukorrigierenden Eingangssignal und dem einstellbaren das Gamma bestimmenden Korrektursignal gebildet ist. Bei einer Aenderung der Gammaeinsteilung bleiben auf bekannte Weise der Schwarzpegel und der Maximalweisswert des Ausgangssignals ungeändert. Das Resultat ist, dass zwischen dem fixierten Schwarzpegel und dem fixierten Maximalweisswert jede gewünschte Gammakorrektur eingestellt werden kann.

Ein Problem tritt auf für Eingangssignalwerte, die den Maximalweisswert überschreiten. Derartige durch das Licht stark reflektierende oder stark aufleuchtende Szenenteile herbeigeführte Signalüberschreitungen treten bei normalen Szenenaufnahmeii oft auf. Das Problem ist nun folgendes:

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wenn ein Eingangssignal linear vom Schwarzpegel bis jenseits . des Maximalweisswertes zunimmt, ist das Ausgangssignal des Gammakorrekturs zwischen Schwarzpegel und Maximalweisswert grosser als das lineare Eingangssignal und jenseits des Maximalweisswertes kleiner, so dass das Korrektursignal zwischen Schwarzpegel und dem Maximalweisswert das Eingangssignal vergrössert, d.h. die Gammakorrektur ergibt, aber jenseits des Maximalweisswertes das Eingangssignal verkleinert. Mit anderen Worten: das Korrektursignal ist zwischen dem Schwarzpegel und dem Maximalweisswert positiv und für Werte grosser als der Maximalweisswert negativ. Für das wiedergegebene Bild bedeutet dies, dass ein stark lichtreflektierender oder stark aufleuchtender Szenenteil statt mit einer Leuchtdichte über der dem Maximalweisswert zugeordneten Leuchtdichte mit einer niedrigeren Leuchtdichte wiedergegeben wird. Dies gibt dem Zuschauer einen befremdenden Eindruck, der eine örtlich höhere Bildleuchtdichte für den Szenenteil erwartet, und eine spürbar niedrigere Bildleuchtdichte, niedriger als die dem Maximalweisswert zugeordnete, bemerkt.

Das beschriebene Problem kann mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, die ohne zusätzliche aktive Elemente gegenüber der bekannten Schaltungsanordnung durchführbar ist, d.h. mit zwei Differenzverstärkern, auf einfache Weise gelöst werden. Die Gammakorrekturschaltung weist dazu das Kennzeichen auf, dass der Schaltungseingang über eine

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Signalbegrenzungsschaltung mit einem Eingang der ersten Ueberlagerungsstufe verbunden ist, -während der zweite Eingang
der zweiten Ueberlagerungsstufe mit dem Ausgang des Gammakorrefctors verbunden ist, wobei das gammakorrigierte -Aus—
gangssignal am Schaltungsausgang aus dem Ausgangssignal mit einem minimalen Gamma des Ganunakorrektors und dem einstellbaren, das Gamma vergrössernden Korrektursignal von der ersten Ueberlagerungsstufe gebildet ist.

■-...- Durch Anwendung des minimalen Gammas, aus dem das das Gamma vergrössernde Korrektursignal abgeleitet wird, und durch Anwendung der Signalbegrenzung des Eingangssignals,
wodurch kein negativer Korrektursignalteil auftreten kann,
ist erreicht worden, dass Signalüberschreitungen beim Ein—
gangssignal des Maximalweisswertes in dem gammakorrigierten Ausgangssignal auf dem Maximalweisswert fixiert werden. Dadurch werden die stark reflektierenden und stark aufleuchtenden Szenenteile mit -der dem Maximalweisswert zugeordneten
Bildleuchtdichte und nicht mit einer niedrigeren Bildlacht— dichte wiedergegeben.

Eine einfache Ausführungsform der Schaltungsanordnung, wobei eine sehr gute Fixierung auf dem Maximalweisswert in dem gammakorrigierten Ausgangssignal vorhanden ist, weist das Kennzeichen auf, dass die erste Ueberlagerungsstufe mit drei Eingängen ausgebildet ist, die an Widerständen lie-6^en> die andererseits miteinander verbunden sind, wobei der

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zweite Eingang unmittelbar und der dritte Eingang über die Begrenzungsschaltung mit dem Schaltungseingang verbunden ist, während die zweite TJeberlagerungs stufe mit einem rückgekoppelten Differenzverstärker ausgebildet ist, dessen invertierender Eingang über einen einstellbaren Widerstand mit dem ersten und über einen Widerstand mit dem zweiten Eingang verbunden ist.

Eine einfache Ausführungsform der Signalbegrenzungsschaltung weist das Kennzeichen auf, dass die Begrenzungsschaltung mit zwei für die Durchlassrichtung entgegengesetzt gerichteten Dioden zwischen dem Ein- und Ausgang ausgebildet ist, wobei der Verbindungspunkt der Dioden über einen Widerstand an einer Spannungsklemme liegt.

Eine in der Praxis gut durchführbare Gammakarrektür lässt sich verwirklichen mit einer Gammakorrekturschaltung, die das Kennzeichen aufweist, dass der Gammakorrektor ein minimales Gamma entsprechend zwei in dem Korrektorausgangssignal ergibt.

Eine' gegen Temperatureinflüsse stabilisierte Gammakorrekturschaltung weist das Kennzeichen auf, dass der·Gammakorrektor einen Differenzverstärker enthält, dessen Ausgang, über parallele Spannungsteiler und eine Diode mit einer Spannungsklemme verbunden ist, wobei von jedem Spannungsteiler ein Verbindungspunkt über eine Diode mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verbunden ist, und wobei

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der Ausgang des Differenzverstärkers welter über eine Diode und einen Widerstand mit dem invertierenden Verstärkereingang und über dieselbe Diode und einen Widerstand mit der Spannungsklemme verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt der Diode und der Widerstände den Ausgang des Gammakorrektors bildet.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild-einer erfindungsgemässen Gammakorrekturschaltung,

Fig. 2 eine andere detaillierte Ausführungsform der Schaltungsanordnung.

In Fig. 1 ist 1 ein Schaltungseingang, dem ein Gamma-zu-korrigierendes Eingangssignal S1 zugeführt wird. In Fig. 2 ist das Eingangssignal S1 auf schematische Weise beim Schaitungseingang 1 dargestellt. Das Eingangssignal S1 ist mit gezogenen Linien gezeichnet mit einer linearen Zunahme von einem Scharzpegel b bis zu einem Maximalweisswert w, wonach eine weitere durch eine gestrichelte Linie dargestellte lineare Zunahme auftritt, bis nach einem bestimmten Ueberschreiten des Maximalweisswertes w das Signal S1 auf den Schwarzpegel b zurückfällt. Ohne den gestrichelten Linienabschnitt ergibt das Signal S1 ein zwischen Schwarzpegel b und Maximalweisswert w sich änderndes Nennvideosignal, während der gestrichelte Teil eine mögliche Maximalweisswertüber-

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schreitung ergibt, die in der Praxis beispielsweise den doppelten ¥ert oder noch mehr (w-b) betragen kann.

Der Schaltungseingang 1 ist in Fig. 1 mit dem Eingang eines Gammakorrektors 2 und dem einer Signalbegrenzungsschaltung 3 verbunden. Die Ausgänge des Korrektors 2 und der Schaltungsanordnung 3 mit den Signalen S2 bzw. S3 sind mit Eingängen einer Ueberlagerungsstufe h verbunden. Der Ausgang des Korrektors 2 ist mit dem Eingang einer Ueberlagerungsstufe 5 verbunden, von der ein anderer Eingang über eine Einstellstufe 6 mit dem ein Korrektursignal Sk führenden Ausgang der Stufe h verbunden ist. Der Ausgang der Stufe 5 ist mit einem ein Signal S5 führenden Schaltungsausgang 7 verbunden. Obschon der beschriebene Aufbau der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 der detailliert dargestellten Schaltungsanordnung nach Fig. 2 nicht genau entspricht, passen die dort dargestellten Signale S2 bLs einschliessuch S5 auch zu der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 die eine einfachere Ausführungsform gibt.

Ein Vergleich der Signale S1 und S2 aus Fig. 2 zeigt, dass der Gammakorrektur 2 ein invertiertes mit einem bestimmten Gamma O/V ) korrigiertes Signal S2 abgibt. Im Signal S2 ist zum Vergleichen mit dem Signal S1 die lineare Zunahme durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Aus dem in Fig. 2 dargestellten Signal S3 folgt, dass die Begrenzungssschaltung 3 aus Fig. 1 eine Begrenzung des Signals S1 bei dem Maximalweisswert w ergibt. Das Korrektursignal Sk,

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das nach Fig. 1 aus den Signalen S2 und S3 und nach. Fig. aus den Signalen S1, S2, und S3 gebildet wird, ist in Bg. auf schematische Weise dargestellt und hat in beiden Fällen etwa denselben Verlauf. Von Bedeutung ist, dass die durch gezogene und gestrichelte Linien dargestellten Signalteile der Signale (Si), S2 und S3 das gezogen dargestellte Korrektursignal S^ annähernd ergeben. Es stellt sich heraus, dass das durch eine gezogene Linie dargestellte Korrektursignal Sk aus Fig. 2 nur einen positiven und keinen negativen Beitrag hat. Wenn jedoch das begrenzte Signal S3 nicht vorhanden wäre-und das Signal S1 nur zur Korrektursignalbildung benutzt werden würde, tritt in dem Signal Sk ein durch die gestrichelte Linie dargestellter negativer Signalteil auf. Addierung der durch gezogene und gestrichelte Linien dargestellten Signale S2 und Sk ergibt nach Umwandlung das durch dieselben Linien dargestellte Signal S5. Zur Erläuterung des mittels des begrenzten Signals S3 bei dem Signal S5 erhaltenen Effektes (gestrichelt dargestellt) ist der Signalverlauf des Signals S5 beim Fehlen des Signals S3 durch eine gestx-ichelte Linie dargestellt. Aus dem Signal S5 stellt es sich heraus, dass statt des durch das Ueberschreiten des Maximalweisswertes w in dem Signal S1 verursachten Rückfalls in dem Signal S5 zum Schwarzpegel w (punktiert), das Signal S 5 beim Ueberschreiten mehr oder weniger konstant auf dem Maximalweisswert w gehalten wird (gestrichelt). >

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Dadurch, werden bei Wiedergabe des gammakorrigierten Signals S5 stark lichtreflektierende oder aufleuchtende
Szenenteile mit der dem Maximalweisswert zugeordneten Bildleuchtdichte und nicht mit einer wesentlich niedrigeren
Bildleuchtdichte wiedergegeben.

In der bei Fig. 2 detailliert dargestellten Gammakorrektur schal tung ist der Schaltungseingang 1 über einen
Widerstand 10 mit dem invertierenden (-)-Eingang eines Differenzverstärkers 11 verbunden, der mit dem nicht-inver-

tierenden Eingang an Masse liegt. Der Ausgang des Verstärkers 11 liegt an der Anode einer Diode 12, deren Kathode über
einen Widerstand 13 bzw. 14 an dem (-)-Verstärkereingang
bzw. einer Klemme mit einer negativen Spannung -TJ liegt. Der. Ausgang des Verstärkers 11 ist über vier parallel liegende

Spannungsteiler aus je zwei Widerständen (15, 16), (17|18)» (19, 20) und (21, 22) und eine Diode 23 in Reihe mit der Klemme mit der Spannung -U verbunden. Die Verbindungspunkte der Spannungsteiler mit den Widerständen (15» 16), 07> 18),
(19, 20) und £1, 22) sind mit den Anoden der Dioden 2k, 25, 26 bzw. 27 verbunden, deren Kathoden an dem (.-)-Eingang des Verstärkers 11 liegen. Auf diese Weise ist der Gammakorrektor 2 mit den Elementen 10 bis einschliesslich 27 ausgebildet, wobei der Verbindungspunkt der Diode 12 und der Widerstände 13 und 14 dem Gammakorrektorausgang bildet, an dem

das Signal S2 auftritt.

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Der Gammakorrektor 2 bzw. (10-27) 1st mit einer Gammakennlinie wirksam, die aus vier Kennlinien mit je einem Knick zwischen zwei geraden Linien aufgebaut ist, wobei die vier Knicke gleichmässig zwischen dem Schwarzpegel t> und dem Maximalweisswert w verteilt auftreten. Ein derartiger Aufbau ist an sich bekannt. Günstig bei der Ausführungsform des Gammakorrektors (10-27) ist die Verwendung der Dioden 12 und 23» die mit demselben Temperaturverlauf im Betrieb wie die Dioden Zh, 25, 26 und 27 arbeiten und zum Ausgleichen von Temperaturänderungen dienen. Der durch die Temperaturänderungen beeinflusste Spannungsabfall an den Dioden 24 bis einschliessuch 27 macht sich über die Dioden und 12 gegenüber der Spannung -U und der Ausgangsspannung des Verstärkers 11 bemerkbar, wodurch die genannten Knicke unabhängig von Aenderungen in den Diodenspannungsabfällen festliegen.

Der Schaltungseingang 1 ist über zwei ¥iderstände 28 und 29 in Reihe mit dem Verbindungspunkt der Diode 12 und der Widerstände 13 und 14 verbunden. Der Verbindungspunkt der Widerstände 28 und 29 liegt über einen Widerstand 30 an der Anode einer Diode 31> deren Kathode über einen Widerstand 32 an der Spannung -U liegt, welche Kathode weiter mit der Kathode einer Diode 33 verbunden ist, deren Anode am Schaltungseingang 1 liegt. Die Widerstände 28, 29 und 30 bilden eine Ueberlagerungsstufe (28, 29> 3θ), die am Widerstandsver-

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bindungspunkt das Korrektursignal S4 liefert, das aus den Signalen S1, S2 und S3 gebildet wird. Das Signal S3 wird über die Dioden 31 und 33 und den Widerstand 32, die eine Signalbegrenzungsschaltung (31> 32, 33) bilden, geliefert. Für Signalwerte in dem Signal S1 zwischen dem Schwarzpegel b und dem Maximalweiss-wert w sind die Dioden 33 und 31 leitend, wodurch das Signal S3 denselben durch die gezogenen Linien dargestellten Verlauf hat wie das Signal SI. Beim Erreichen des Maximalweisswertes w sperrt die Diode 33» wobei an dem Verbindungspunkt der Diode 31 und des Widerstandes die dem Maximalweisswert w zugeordnete Spannung weniger den Spannungsabfall an der Diode 31 vorhanden ist, was in dem Signal S3 den Maximalweisswert w ergibt.

Per Verbindungspunkt der Widerstände 28, 29 und mit dem Korrektorsignal S4 ist über einen einstellbaren Widerstand 3h mit dem (-)-Eingang eines Differenzverstärkers 35 verbunden, der mit dem (+)-Eingang an Masse liegt. Der (-)-Eingang liegt über einen Widerstand 36 am Ausgang mit dem Signal S2 des G-ammakorrektors 2 bzw. (10-27)· Der (-)-Eingang des Verstärkers 35 isfc über einen Widerstand 37 mit dem Verstärkerausgang und dem Schaltungsausgang 7 mit dem Signal S5 verbunden. Der Verstärker 35 und die Widerstände 3h, 36 und 37 bilden eine Ueberlagerungsstufe (3^-37),

■ deren Eingängen die Signale S4 und S2 zugeführt werden, wo— bei der einstellbare Widerstand Jh zugleich als Einstell-

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stufe für das Signal Sh vorhanden ist.

In Fig. 1 ist angegeben, dass das Korrektursignal S4 aus den Signalen S2 und S3 gebildet wird, während bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 angegeben ist, dass dabei auch das Signal S1 benutzt wird. Das alleinige Benutzen der Signale S2 und S3 zum Bilden des Korrektursignals Sk ergibt, dass der gestrichelte Teil des Signals S2 über dem Maximalweisswert w einen kleinen positiven Beitrag in den Korrektursignal S^ liefert; dieser Beitrag gelangt in dem Signal S5 als kleine Ueberschreitung des Maximalweisswertes w zum Ausdruck. Dabei ergibt das Benutzen des Signals S1 über den Widerstand 28, dass dieses Signal mit dem negativen Beitrag in dem Korrektursignal S4,den beschriebenen positiven Beitrag des Signals. S2 mehr oder weniger ausgleicht, was zu einer Fixierung des Signals S5 auf mehr oder weniger dem Maximalweisswert w führt.

Es stellt sich heraus, dass bei den Schaltungsanordnungen nach Fig. 1 und 2 von einer minimalen Gammakorrektur ausgegangen wird, die vom Gammakorrektur 2 bzw. (10-27) geliefert wird, wobei nach Wunsch durch das Ausmass an Hinzufügung des Korrektursignals S^ die Gammakorrektur vergrössert werden kann. Für das minimale Gamma des Signals S2 gilt, dass dies praktisch etwa I/3 =2 sein muss, welches

^: Minimum einerseits klein genug sein muss für die minimale Gammakorrektur in dem Signal S5, die praktisch immer not-

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wendig ist, und andererseits gross genug um gegenüber dem linearen bzw. begrenzten Signal das Korrektursignal Sk in angemessenem Ausmass mit akzeptierbarem Rauschwert erzeugen zu können. Die gegebene ¥ahl für die minimale Korrektur entsprechend zwei wirkt in der Praxis befriedigend.

Aus der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsforni der G-ammakorrekturschaltung geht hervor, dass die Verwendung -zweier aktiver Elemente und zwar die Verwendung der Differenzverstärker 11 und 35 ausreicht. Gegenüber der genannten deutschen Auslegeschrift, die eine Schaltungsanordnung gibt mit ebenfalls nur zwei Differenzverstärkern bietet die vorliegende Anmeldung den Vorteil, dass bei Verwendung dieser minimalen Anzahl von Verstärkern weiterhin die beschriebene Korrektur bei dem Ausgangssignal erhalten werden kann.

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Claims

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PATENTANSPRUECHE;

(Ty Gammakorrekturschaltung für Fernsehen mit einem Gammakorrektur, der mit"einem Schältungseingang zum Zuführen eines Gamma-zü-korrigierenden Eingangssignals verbunden ist, weiterhin mit einer ersten Ueberlagerungsstufe zum Bilden eines Korrektursignals am Ausgang derselben, welche Stufe mit einem ersten Eingang, der mit dem Gammakorrektorausgang -verbunden ist, und mit einem zweiten Eingang ausgebildet ist, der mit dem Schaltungseingang verbunden ist, wobei der Ausgang der ersten Ueberlagerungsstufe mit einem ersten Eingang einer zweiten Ueberlagerungsstufe verbunden ist, von der ein zweiter Eingang ein zu korrigierendes Signal und der mit dein Schaltungsausgang verbundene Ausgang ein gammakorrigiertes Ausgangssignal führt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltungseingang über eine Signalbegrenzungsschaltung mit einem Eingang der ersten Ueberlagerungsstufe verbunden ist, während der zweite Eingang der zweiten Ueberlagerungsstufe mit dem Ausgang des Gammakorrektors verbunden ist, wobei das gammakorrigierte Ausgangssignal am Schaltungsausgang aus dem Ausgangssignal mit einem minimalen Gamma des Gammakorrektors und dem einstellbaren, das Gamma vergrössemden Korrektursignal von der ersten Ueberlagerungsstufe gebildet ist.
2. Gammakorrekturschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ueberlagerungsstufe mit drei Eingängen ausgebildet ist, die an Widerständen liegen, die

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andererseits miteinander verbunden sind, wobei der zweite Eingang unmittelbar und der dritte Eingang über die Begrenzungsschaltung mit dem Sdialtungseingang verbunden ist, während die zweite Ueberlagerungsstufe mit einem rückgekoppelten Differenzverstärker ausgebildet ist, dessen invertierender Eingang über einen einstellbaren ¥iderstand mit dem ersten und über einen Widerstand mit dem zweiten Eingang -verbunden ist.

3. Gammakorrekturschaltung nach Anspruch. 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsschaltung mit zwei für die Durchlassrichtung entgegengesetzt gerichteten Dioden zwischen dem Ein- und Ausgang ausgebildet ist, wobei der//"erbindungspunkt der Dioden über einen Widerstand an einer Spannungsklemme liegt.

K. Gammakorrekturschaltung nach Anspruch 1, 2 oder 31 dadurch gekennzeichnet, dass der Gammakorrektor ein minimales Gamma entsprechend etwa zwei in dem Korrektorausgangssignal ergibt.

5. Gammakorrekturschaltung nach Anspruch 1, 2, 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass der Gammakorrektor einen Differenzverstärker enthält, dessen Ausgang über pax-allele Spannungsteiler und eine Diode mit einer Spannungsklemme verbunden ist, wobei -von jedem Spannungsteiler ein Verbindungspunkt über eine Diode mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers verbunden istund ,,.. _; wobei der Ausgang des Differenzverstärkers weiter über eine Diocfc

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und einen Widerstand mit dem invertierenden Verstärkereingang und über dieselbe Diode, und einen Widerstand mit der Spannungsklemme verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt der Diode und der Widerstände den Ausgang des Gammakorrektur s bildet.

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