DE2906010C3 - Schaltung zur Verarbeitung von Videosignalen mit einer Überlastschutzschaltung - Google Patents
Schaltung zur Verarbeitung von Videosignalen mit einer ÜberlastschutzschaltungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist. Insbesondere
handelt es sich hierbei um den Überlastungsschutz von Verstärkertransistoren beim Auftreten
starker Hochfrequenzkomponenten in dem dem Verstärker zugeführten Signal.
Aus der US-PS 39 84 631 ist eine Schaltung zur veränderbaren Dämpfung des Frequenzganges am
oberen Ende des Übertragungsbereichs eines Videoverstärkers bekannt. Im Interesse einer hohen Bildschärfe
wird üblicherweise der Frequenzgang im oberen Teil des Übertragungsbereiches angehoben; bei schwachen,
verrauschten Signalen wird dadurch jedoch der Bildeindruck durch die dann als »Schnee« besonders
stark in Erscheinung tretenden Störsignale eher beeinti ächtigt, so daß ein Weichzeichnereffekt, also eine
Dämpfung im oberen Frequenzbereich, erwünscht ist, welcher derartige Störungen auf Kosten der dann
ohneh'n nicht ausnutzbaren Bildschärfe weniger sichtbar werden läßt. Im bekannten Falle wird daher diese
Höhenanhebung veränderbar gemacht, und als Kriterium für starke oder schwache Empfangssignale wird die
Regelspannung für die übliche Verstärkungsregelung der HF- und ZF-Stufen des Empfängers herangezogen.
]e nach Größe dieser Regelspannung wird ein Transistor ein- oder ausgeschaltet, mit Hilfe dessen die
frequenzabhängige Gegenkopplung einer Stufe des Videoverstärkers so umgeschaltet wird, daß der
Übertragungsfrequenzgang am oberen Ende mehr oder weniger stark angehoben bzw. abgesenkt wird.
Videosignal-Verarbeitungssysteme, wie zum Beispiel Fernsehempfänger, sind gewöhnlich mit einer oder
mehreren transistorisierten Video-Verstärkerstufen ausgerüstet, welche die Intensitäts-Steuerelektroden
einer Bildröhre oder ähnlichen Einrichtung mit Video-Ausgangssignalen ansteuern. Diese Video-Verstärker
sind zwar schon mit relativ leistungsstarken Transistorelementen ausgerüstet worden (zum Beispiel A-Verstärker);
jedoch sind in jüngerer Zeit die leistungsstarken Stufen durch vergleichsweise leistungsschwächere Video-Ausgangsstufcn
(zum Beispiel mit Transistoren in B- oder C-Verstärkerschaltung) ersetzt worden, um den
Energie- bzw. Stromverbrauch von Fernsehempfängern herabzusetzen. Die leistungsschwächeren Stufen sind
gewöhnlich so ausgelegt, daß sie eine niedrigere Ruhe-Verlustleistung als zum Beispiel die A-Verstärkerstufen
haben.
In den leistungsschwächeren Ausgangsstufen können auch leistungschwächere Transistoren eingesetzt werden,
da derartige Stufen eine geringere Verlustleistung haben, die im wesentlichen der Größe des zu
verstärkenden Signales proportional ist. Andererseits jedoch sind leistungsschwächere Transistoren gegenüber
Überlastung anfällig, wenn das in diesen Stufen verarbeitete Signal in einem signifikanten Ausmaß
Hochfrequenzkomponenten mit einer hohen Auftrittsdichte enthält. So kann zum Beispiel eine Überlastung
eintreten, wenn schwache Signale verstärkt werden, die Störsignale in signifikantem Ausmaß enthalten, oder
wenn der Empfänger auf einen leeren Kanal ohne Videoinformation umgeschaltet wird. In diesen Fällen
werden die Störsignale bzw. das Rauschen in den Zwischenfrequenzstufen und den folgenden Verstärkerstufen
verstärkt, welche unter diesen Bedingungen wegen der automatischen Verstärkungsregelung im \o
Empfänger regelmäßig mit maximaler Verstärkung arbeiten. Die Störsignalc nehmen üblicherweise das
gesamte Videosignal-Frequenzspektrum ein und können ohne Unterbrechung während des gesamten
Bild/.yklus, also während der Bildschreibung und
während des Rücklauf-Austastintervalls auftreten. Dieser stete Strom von Störsignalen führt dazu, daß die
Vjrstärkerstufe praktisch kontinuierlich leitend ist und
deshalb die Wärmeabgabe und damit die "Jetriebstemperatur
der Verstärkerslufe über längere Zeit ansteigt. Dies wiederum kann zur Zerstörung des Verstärkers
durch »thermisches Ausreißen«, also durch Überhitzung der die Verstärkerstufe bildenden Transistoren führen.
Bei bestimmten Signal-Zuständen, zum Beispiel beim Empfang eines leeren Kanales, kann die Wärmeabgabe
mehrfach größer sein als beim normalen Signal-Empfang zu erwarten ist. Eine übermäßige Wärmeabgabe
kann auch eintreten, wenn das zu verstärkende Signal ein komplexes Bildmuster wiedergibt, wie es zum
Beispiel in Fernsehempfängern erzeugt wird, die in Verbindung mit sogenannten Video-Spielen benutzt
werden, oder wenn nichtstandardisierte Testbilder angewandt werden.
Strombegrenzungsschaltungen, die jedem einer Überlastung unter den oben genannten Umständen
unterworfenen Verstärker zugeordnet sind, werden aus verschiedenen Gründen als nachteilig angesehen.
Schaltungen dieser Art können gewöhnlich nicht zwischen Videoinformation und gestörten Signalen
oder Störsignalen allein unterscheiden, weshalb sie in der Regel Spitzensignal-Ströme, die Videoinformation
enthalten, in unerwünschter Weise begrenzen. Außerdem erfordern diese Schaltungen gewöhnlich mindestens
einen relativ großen und damit kostspieligen, für hohe Spannung ausgelegten Leistungstransistor. Außerdem
würden bei einem Farbfernsehempfänger drei derartige Schaltungen benötigt, weil dieser drei
Treiberverstärker zur Erzeugung verstärkter Farb-Videosignale für die entsprechenden Intensitäts-Steuerelektroden
der Bildröhre aufweist.
Auch ist die Verwendung von Wärmeableiteinrichtungen, also Wärmesenken, für die Video-Ausgangsstufen
niedriger und mittlerer Leistung zur Kornpensation der üb rmäßigen Wärmeabgabe unter den erläuterten
Bedingungen nachteilig. Wärmesenken sind relativ groß und teuer und können das Hochfrequenzverhalten der
Ausgangsstufen durch kapazitive Belastung des Video-Ausgangssignales nachteilig beeinflussen. Eine Verstärkungssteuerspannung,
die von der in Fernsehempfängern üblichen automatischen Verstärkungsregelung m>
abgeleitet wird, ist als Mittel zur Anzeige eines anomalen Signal/ustandes, der wahrscheinlich zu
übermäßiger Wärmeabgabe fuhrt, nicht geeignet, da diese Spannung grundsätzlich nicht /wischen normalen
und anormalen Signal/ustanden, also /wischen einem
normalen Signalempfang und dem Empfang eines leeren Kanales, unterscheidet. Entsprechend ist die
Versliirkungssieuerspannung als Mittel zur Steuerung
der Arbeitsweise der Video Ausgangsstufen im Sinne einer Begrenzung der Verlustleistung bzw. Wärmeabgabe
aufgrund anormaler Überlastung nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die
Transistoren von Verstärkern vor Überlastung bei Auftreten von Signalen mit einem übermäßig großen
Anteil hoher Frequenzen starker Amplitude zu schützen, aufgrund deren die Transistoren praktisch kontinuierlich
stark leiten und sich damit unzulässig hoch erwärmen würden.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand schematisch dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 — ein kombiniertes Block- und Detailschaltbild eines Teiles eines Fernsehempfängers, der erfindungsgemäß
mi: einer Schutzschaltung versehen ist.
Fig.2 — ein detailliertes Schaltbild eines Teiles von
F i g. 1 mit einer Schaltung nach der Erfindung,
Fig.3 — ein Schaltbild einer alternativen Anwendung
der bei der Erfindung vorgesehenen Schutzschaltung.
Gemäß Fig. 1 liefert eine Fernsehsignal-Verarbeitungsschaltung
10, die zum Beispiel Abstimm-Netzwerke, Zwischenfrequenzverstärker und Video-Detektorstufen
umfaßt, am Ausgang Luminanz- und Chrominanz-Signale (sowie weitere geeignete Signale) an
Eingänge einer Zwischensignal-Verarbeitungseinheit 17. Beim Ausführur.gsbeispiel entspricht die Einheit 17
der integrierten Schaltung TDA 2560, welche in ihren Einzelheiten anhand von F i g. 2 erläutert werden wird.
Die Chrominanz- und Luminanz-Signale bzw. -Komponenten von den Ausgängen der Verarbeitungseinheit 17
erfahren eine weitere Verstärkung und Verarbeitung in einer Chrominanz-Signal-Verarbeitungseinheit 18 und
einer Luminanz-Signal-Verarbeitungseinheit 19. Die Chrominanz-Einheit 18 erzeugt die Farbdifferenz-Signale
R-Y, G-Y und B-Y, die mit einem
verstärkten Luminanz-Signal Y von der Einheit 19 in einer Demodulatormatrix 20 zu den Farbsignalen R, C
und B, also zu den Videosignalen kombiniert wird, welche zum Beispiel die rote, die grüne bzw. die blaue
Bildinformation enthalten. Diese Signale werden dann mittels einander gleichender, für eine niedrige Leistung
ausgelegter Treiberstufen 22,25 und 30 verstärkt, wobei die Treiberstufe 30 im Detail dargestellt ist.
Der Verstärker 30 umfaßt zwei Transistoren 32 und 34 von einander komplementärer Leitfähigkeit, die als
Gegentakt-Videoverstärker geschaltet sind. Als Transistoren 32 und 34 kommen die Typen BF470 bzw. BF469
zum Beispiel in Frage. Das Farbsignal B vom Ausgang der Matrix 20 gelangt zum Basis-Eingang des NPN-Transistors
34 und über einen Kondensator 36 zum Basis-Eingang des PNP-Transistors 32. Ein verstärktes
Ausgangssignal B' der Stufe 30 tritt am Verbindungspunkt der Kollektorwiderstände 35 und 38 der
Transistoren 32 und 34 auf. Ein Netzwerk 40 erzeugt eine negative Rückkopplung (Gegenkopplung) für den
Ve,.,tärker30.
Das Rückkopplungs-Netzwerk 40 kann zum Beispiel einen ohmsclien Spannungsteiler umfassen und über
geeignete Schaltungen mit dem Basis-Fingang des Transistors 34 oder mit einem Eingang einer nicht
gezeigten Vorverstärkerstufe vor der Stufe 30, die zum Beispiel in der Einheit 20 enthalten ist, gekoppelt sein.
Das Rückkopplungsnetzwerk 40 kann Justierschaltungen für den Schwarz- und den Weißpegel des
Videosignales und außerdem eine frequenzselektive Rückkopplung enthalten, so daß Signalspilzen bei einer
oder mehreren ausgesuchten Videosignal-Frequenzen entstehen. Der Betrag der Wechselstrom- und der
Gleichstrom-Rückkopplung läßt sich zur Einstellung der Verstärkung und des Arbeitspunktes der Schaltung
variieren.
Die Videoverstärker 22 und 25 gleichen der Verstärkerschaltung 30 mit dem Netzwerk 40. Die
verstärkten Färb- bzw. Videosignale R', G' und S'von
den Verstärkern 22, 25 bzw. 30 werden den Intensitäts-Sicuerclckiodcn.
also zum Beispiel den Kathoden, einer
Farbbildröhre 45 zugeführt.
Die Anordnung nach Fig. 1 umfaßt weiterhin eine Schutzschaltung 50. die mit der Zwischensignat-Verarbeitungscinheit
17 gekoppelt ist. Die Schutzschaltung 50 dient /ur Kontrolle der Amplitude der Signale, die im
I.iiniiruuiz-Signal-Vcrarbeilungsabschnitt der Einheit 17
verarbeitet werden, wenn anormale Signalziiständc,
iiiio /um Beispiel übermäßige Störsignale, auftreten, die
möglicherweise zur Zerstörung der Transistoren in den (iegentaktverstärkern 22, 25 und 30. also zum Beispiel
tier Transistoren 32 und 34 des Verstärkers 30, führen
können. Obwohl die Empfängeranordnung nach Fig. 1 drei Gegentaktverstärker 22, 25 und 30 enthält, die
linier den genannten Bedingungen beschädigt werden können, ist nur eine einzige Schutzschaltung 50
\ orgeschen, welche für alle drei Verstärker den gewünschten Schin/ bewirkt, da die Schutzschaltung
der allen Treiber-Vcrv.ärkerstufcn gemeinsamen l.uitii
nan/-Signal-Strecke zugeordnet ist.
Die /wischensignal-Verarbeitun.gscinheit 17 und die
zugeordnete Schutzschaltung 50 sind in F i g. 2 näher gezeigt Gemäß Fig. 2 ist die Verarbeitungseinheit 17
durch die integrierte Videosignal-Verarbeitungs-Schaltung
TI)A 2560 gebildet, welche von Mullard Ltd..
London. England geliefert wird. Die integrierte .Sihaltung 17 umfaßt mehrere externe Anschlüsse 1 bis
lh lur den Austausch verschiedener Signale und
Betriebsspannungen /w ischen der Verarbeitungseinheit
17 und anderen Schahungsteilen des Empfängers in der angegebenen Weise. Die Bezifferung der Anschlüsse
entspricht der tatsächlichen Bezifferung der Anschlüsse des K Tf)A 25bO. Im Interesse der Kürze sind nur
diejenigen Teile der Verarbeitungseinheit 17 beschrieben,
w eiche der Schutzschaltung 50 zugeordnet sind und deshalb Relevanz für das Verständnis der Erfindung
haben.
Die Schutzschaltung 50 umfaßt einen normalerweise nichtleitenden Steucrtransistor 52 in Emitter-Basisschaltung
mit einem Basis-Eingang, an welchem er eine Probe des am Anschluß 15 der Einheit 17 auftretenden
Signales empfängt, und mit einem Kollektor-Ausgang,
der mit einer Kontrast-Steuerschaltung 60 gleich stromgekoppelt ist. Die Kontraststeuerung 60 umfaßt
ein manuell einstellbares Kontrast-Potentiometer 62, das über zwei Spannungsteilerwiderstände 65 und 67
zwischen einer Gleichspannungsquelle ( + 12V) und Masse liegt. Der Schleifer des Potentiometers 62 ist mit
einem Kontrast-Steuerungs-Eingangsanschluß 16 der integrierten Verarbeitungsschaltung 17 verbunden, der
seinerseits mit Signal-Verstärkungs-Steuerschaltungen innerhalb der Einheit 17 gekoppelt ist, die zur
Veränderung der Amplitude und damit des Kontrastes
des von der Einheit 17 verarbeiteten Luminanz.-Signales
nach Maßgabe der Einstellung des Potentiometers 62 dienen. Der Kollektor des Steuertransistors 52 ist mit
dem Verbindungspunkt des Widerstandes 65 und des Potentiometers 62 verbunden.
Das am Anschluß 15 der Einheit 17 auftretende Signal ist von der Einheit 17 relativ wenig verarbeitend, h. von
den der Einheit 17 zugeordneten Kontrast- und Hclligkeitsstcuerungcn nicht beeinflußt. Dieses Signal
wird einer Synchronisier-Trennstufe 42 zugeführt, welche die Synchronisierkomponente des Luminan/ "ignalcs
in bekannter Weise abtrennt. Das Signal vol.
Anschluß 15 gelangt über einen Wechselstrom-Koppelkondensator 53 und eine Glcichrichterdiode 55 zum
Transistor 52. Der Kondensator 53 bildet zusammen mit den Impedanzen der zugeordneten Schaltelemente ein
Signal-Diffcrcnzier-Netzwerk zur Differenzierung der vom Anschluß 15 ankommenden Signale. Eine Diode 56
liegt zwischen der Anode der Diode 55 und Masse; sie dient zur Klemmung der negativen Teilamplituden des
über den Kondensator 53 aufgekoppelten. differenzierten
Signales. Ein Ladungsspcicher-Integrier-Kondensator 57 und ein Ableitwidcrstand 58 liegen zwischen der
Basis des Transistors 52 und Masse. Das Signal am Anschluß 15 der Einheit 17. aus welchem die
Chrominanz und die Tonträger-Komponenten entfernt worden sind, ist gegenüber dem an Anschluß 14
zugeführten I.uminanz-Signal invertiert und umfaßt positive Synchronisicrungsimpulse Kv. die auf einer
Signalschultcr mit ungefähr Schwarzwcrtpcgel angeordnet sind und bei jedem horizontalen Zeilen-Austastintervall
auftreten, sowie im Vergleich hierzu negative Bildteile zwischen den Austastintervallen.
Beim Ausführungsbeispie! hat das Luminanz-Signa!
am Anschluß 15 eine nominale Spitzen-Spitzen-Amplitude von ungefähr 3 bis 4 Volt einschließlich einer
Spitzen-Spitzen-Amplitude des Synchronisierimpulses von ungefähr 1 Volt. Das über den Kondensator 53
gekoppelte differenzierte Signal wird von der Diode 55 gleichgerichtet und so in eine Referenzspannung für die
Schutzschaltung überführt.
Der Diffcrenzier-Kondcnsator 53 läßt nur hochfrequente
Signal-Amplituden-Übergänge hindurch. Der Kondensator 53 leitet also hochfrequente Störsignalc.
soweit solche vorhanden sind, weiter, genauso wie hochfrequente Amplituden-Übergänge sowohl des
normalen Videosignales als auch solcher Videosignale,
die komplexe Muster oder Bilder wiedergeben, wie sie bei sogenannten »Fernseh-Spielen« erzeugt werden. In
diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die Hochfrequenz-Signal-Dichte eines normalerweise auftretenden
Videosignales eine andere ist als die von Störsignalen oder Rauschen. Normale Hochfrequenzkomponenten
eines Videosignales können ihrer Natur nach als sporadisch im Zeitbereich aufgefaßt werden,
während im Gegensatz hierzu hochfrequente Störkomponenten als relativ kontinuierlich im Zeitbereich
anzusehen sind. In ähnlicher Weise sind die Bildmuster bei Fernseh-Spielen häufig kontinuierlich im Zeitbereich
verglichen mit den normalerweise empfangenen Fernsehsignalen.
Die Diode 56 {zum Beispiel Typ 1N914) klemmt die negativen Amplitudenspitzen des differenzierten Signales
vom Kondensator 53 auf ungefähr 0.7 Volt. Bei der Gleichrichterdiode 55 handelt es sich vorzugsweise um
einen Germanium-Typ (zum Beispiel 0A91) mit einem niedrigen Leitungs-Schwellwert. damit der Spannungsabfall
des gleichgerichteten geklemmten Signalcs
möglichst klein wird. Der Filter-Kondensator 57 integriert das gleichgerichtete Signal von der Diode 55,
so daß eine Referenz-Gleichspannung an der Basis des Transistors 52 entsteht. Die Anordnung aus Klemm-Diode
56 und Gleichrichterdiode 55 zusammen mit den r> Kondensatoren 53 und 57 liefert eine geeignete
Referenzspannung an der Basis des Transistors 52, welche das Auftreten normaler Videosignale oder
anormaler Signale wie zum Beispiel hochfrequenter Komponenten, die mit einer hohen Dichte hinsichtlich iu
der Dauer auftreten (im folgenden hochdichte Signale genannt) anzeigt. Da die an der Basis des Steuertransistors
52 entstehende Referenzspannung hauptsächlich vom gleichgerichteten positiven Teil des Videosignales,
der vorwiegend die Synchronisierimpulse enthält, abgeleitet ist, ergibt sich eine deutliche Unterscheidung
zwischen einer Referenzspannung an der Basis des Transistors 52, die auf normalen Signalen beruht, und
einer Referenzspannung, die anormalen hochdichten Signalen, insbesondere bei einem durch niedrigen Pegel
gekennzeichneten Signal-Zustand, zuzuordnen ist.
Der Basis-Emitter-Leitfähigkeits-Schwellwert des
normalerweise gesperrten Transistors 52 wird nur beim Auftreten hochdichter Signale vom Anschluß 15 mit
ausreichend großer Amplitude überschritten, da nur 2s
solche Signale eine Aufladung des Kondensators 57 bewirken können, die genügt, den Transistor 52 leitfähig
zu machen, wenn eine Kompensation im Hinblick auf diese Signale gewünscht wird.
Bei normalem Signal-Zustand ist der Transistor 52 in
aufgrund einer zu geringen Basis-Vorspannung gesperrt. Im einzelnen laden die hochfrequenten Komponenten
des positiven Teiles des Videosignales nach der Gleichrichtung mittels der Diode 55 den Filter-Kondensator
57 auf eine Spannung auf, die dem Mittelwert der i>
gleichgerichteten Hochfrequenz-Komponenten proportional ist. Da diese mittlere Spannung von den relativ
sporadischen hochfrequenten Video-Informationen abgeleitet ist und da der Leck-Widerstand 58 eine ständige
Entladung bewirkt, kann sich der Kondensator 57 normalerweise nicht auf einen Spannungspegel aufladen,
der ausreicht, den Basis-Emiuer-Übergang des Transistors 52 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen und
dadurch den Transistor 52 leitend zu machen.
Die an der Basis des Transistors 52 entstehende « Spannung steigt deutlich beim Auftreten hochdichter
Signale an, wenn ein relativ kontinuierlicher Strom hochfrequenter Komponenten ausreichender Amplitude
im Ausgangssignal vom Anschluß 15 vorhanden ist. Dies liegt daran, daß die hochdichten hochfrequenten w
Signale den Kondensator 57 schneller aufladen, als er über den I.eck-Widerstand 58 entladen werden kann.
Wenn die Basis-Spannung den Basis-Emitter-Leitfähigkeits-Schwellwert
des Transistors 52 (von ungefähr 0,7 Volt) überschreitet wird der Transistor 52 in Vorwärtsrichtung
vorgespannt und dadurch leitend. Der Transistor 52 zieht dann über den Widerstand 65 der
Kontrast-Steuerschaltung 60 Kollektorstrom, wodurch die Kollektorspannung am Transistor 52 und damit die
am Abgriff des Potentiometers 62 auftretende Kontra st-Steuerspannung
abnimmt und zwar je nach dem Maß der Leitfähigkeit des Transistors 52. Die reduzierte
Kontrast-Steuerspannung am Abgriff des Potentiometers 62 hat eine Größe und Richtung derart daß die
Verstärkungssteuerschaltungen, die mit dem Anschluß 16 der Einheit 17 verbunden sind, die Amplitude des
Videosignales um einen entsprechenden Betrag herabsetzen.
Deshalb wird auch die Amplitude des Ausgangssignales vom Anschluß 10 der Einheit 17 um einen
entsprechenden Betrag herabgesetzt. Der Betrag, um welchen die Signalverstärkung unter diesen Bedingungen
verkleinert wird, kann dadurch genau nach Wunsch festgelegt werden, daß man einen Widerstand geeigneten
Wertes in Serie mit dem Kollektor des Transistors 52 schaltet.
Das gedämpfte Signal vom Anschluß 10 der Einheit 17 entspricht der Luminanz-Information plus Störgeräusch
im Falle eines schwachen Videosignales oder dem Störgeräusch allein, wenn der Empfänger beispielsweise
auf einen leeren Kanal abgestimmt ist. In beiden Fällen dient das gedämpfte Signal vom Anschluß 10
dazu, die Ausgangsverstärker 22, 25 und 30 (F i g. 1) vor Zerstörung aufgrund einer Überlastung unter den
anormalen Hochfrequenz-Signal-Bedingungen zu schützen, indem die Signalansteuerung für diese
Verstärker herabgesetzt wird. Es werden auf diese Weise alle drei Video-Ausgangsstufen geschützt, da das
Ausgangssignal der Einheit 17 über die Luminanz-Verarbeitungseinheit
19 mit der Matrix 20 (Fig. 1) gekoppelt ist, wo es mit den Farb-Differenzsignalen zur
Bildung der Signale R, C und B kombiniert wird, welche die Ausgangsverstärker 22, 25 und 30 ansteuert. Mit
anderen Worten ist das gesteuerte Signal vom Anschluß 10 der Einheit 17 das gleiche für alle drei Ausgangsverstärker.
Die Anordnung mit der Schutzschaltung 50 ergibt in einem gewissen Ausmaß auch eine Temperatur-Kompensation.
So führt der bei Video-Treiberstufen und der Schutzschaltung 50 gewöhnlich eintretende Temperaturanstieg
zu einer Erhöhung der Verstärkung und damit auch der Wärmeabgabe der Treiberstufen;
außerdem wird die Verstärkung des Steuertransistors 52 erhöht. Der letztgenannte Effekt wiederum bewirkt
eine Verringerung der Video-Signalamplitude und damit des Ansteuerpegels für die Video-Ausgangsstufen.
Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung in einer Schaltung, welche zur Bildverbesserung
durch Geschwindigkeitsmodulation des Bildröhren-Strahlstromes in einem Fernsehempfänger dient.
Das Verfahren dieser Bildverbesserung ist für das Verständnis der Grundzüge der Erfindung, wie sie bei
der Anordnung nach Fig. 3 angewandt wird, nicht wesentlich und wird daher nur kurz erläutert.
Gemäß F i g. 3 werden Luminanz-Signale Vaus einer
Quelle 110 über eine übliche Luiminanz-Verzögerungsleitung
113 auf eine Luminanz-Signal-Verarbeitungsschaltung eines Empfängers gegeben. Die Verzögerungsleitung
liefert eine Signalverzögerung im Bereich von 400 bis 700 ns. Ein an einer Anzapfung der
Verzögerungsleitung 113 abgegriffenes Luminanz-Signal
V" wird mittels eines Emitter-Folger-Transistors 116 gepuffert, mittels eines Kondensators 118 differenziert
und über einen Widerstand 119 auf einen Vorverstärker-Transistor 122 in Emitter-Schaltung
gegeben. Eine verstärkte Version des differenzierten Luminanz-Signales erscheint an einem Kollektor-Ausgang
des Transistors 12Z von wo es über eine Wechselstrom-Kopplung zu einem für niedrige Leistung
ausgelegten Gegentakt-Video-Verstärker 125 gelangt der Eingangstransistoren 123 und 124 mit
komplementärer Leitfähigkeit in C-Schaltung und Ausgangstransistoren 126,128 komplementärer Leitfähigkeit
in der in F i g. 3 gezeigten Schaltung umfaßt
Das Ausgangssignal des Transistors 122 wird den
ßiisis-Eingüngen der Transistoren 123 und 124 zugeführt,
und ein verstärktes Ausgangssignal erscheint an einem Punkt A der untereinander verbundenen
Kollektor-Klcktroden der Ausgangstransistoren 126
und 128. Dieses Signal wird zur Ansteuerung einer
kleinen Hilfs-Ablenkspule (Jochspule) 130 verwendet,
die nehen der eigentlichen Ablenkspule auf dem Hals tier I ernseh-Bildröhre (nicht gezeigt) angeordnet ist.
Heim AusfiihrungsbeisDiel ist das System so ausgelegt,
ilitß das am Punkt A erscheinende Signal positive
Zeilen-Rücklauf-Impulse enthält, welche von den Ablcnkschaltungcn erzeugt werden, sowie verstärkte,
differenzierte Impulse positiver und negativer Polarität, die zwischen benachbarten positiven Rücklauf-Impulsen
angeordnet sind (und durch die Differenzierwirkung des Kondensators ! 18 erzeugt werden).
Da der Verstärker 125 ein differenziertes Luminanz-Signal verstärkt, werden nur die Schwarz-Weiß- und die
Weiß-Schwarz-Ampliludenübergänge des Luminanzsignales
vom Verstärker 125 verstärkt. Diese Übergänge und die zugeordneten hochfrequenten Komponenten
treten bei normalen Programm-Bedingungen sporadisch auf. Die Verstärker-Transistoren 123,124 und 126,
128 sind daher nur für sehr kurze Perioden während jeder horizontalen Bild-Zeile leitend, was die Verwendung
relativ leistungsschwacher Transistoren für diese Transistoren ermöglicht. Für die Transistoren 123 und
124 sind zum Beispiel die Typen 2N4126 und 2N4124
geeignet, während für die Transistoren 126 und 128 beispielsweise die Typen MPS6531 bzw. MPS6534
geeignet sind.
Wenn der Verstärker 125 ein anormales Eingangssignal erhält, das zum Beispiel eine signifikante Menge
nicht sporadischer, hochfrequenter Komponenten enthält, die mit hoher Dichte ihrer Dauer auftreten, kann es
wie bei den Video-Ausgangsstufen nach F i g. 2 passieren, daß die Verstärker-Transistoren nahezu ständig für
die Dauer des anormalen Signales leiten müssen. Hierdurch geht die Verlustleistung bzw. Wärmeabgabe
dieser Transistoren in die Höhe, was die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung dieser Transistoren durch
Überhitzung und des damit zusammenhängenden Phänomens des thermischen Ausreißens erhöht. Um
dies zu verhüten, ist eine Schutzschaltung 150 vorgesehen. Die Schutzschaltung 150 gleicht zum
großen Teil sowohl strukturell als auch funktionsmäßig der Schutzschaltung 50 nach F i g. 2.
Bei der Schutzschaltung 150 wird eine Probe des Ausgangssignales, das am Punkt A ansteht, über einen
Widerstand 154 zu einer Gleichrichterdiode 155 gekoppelt. Beim Ausführungsbeispiel richtet die Diode
155 den negativen Teil des Ausgangssigp.ales gleich und
nicht den realtiv hierzu positiven Teil des Signales. Dieses Vorgehen ist beim Ausführungsbeispiel vorzuziehen, da der negative Teil des Signales keine positiven
Rücklaufimpulse enthält, welche während des horizontalen Rücklauf-Intervalls erzeugt und in die Hilfs-Spule
130 induziert werden. Wegen des Vorhandenseins der positiven Rücklaufimpulse ist der positivere Teil des
Signales für die Zwecke der Störerfassung weniger geeignet als beim System nach F i g. 2.
Das gleichgerichtete Signal von der Diode 155 lädt einen Integrier-Kondensator 157 auf eine Spannung auf,
die dem Mittelwert des gleichgerichteten Signales proportional ist Der Kondensator 157 und ein Leckbzw. Ableitwiderstand 158 sind gemeinsam parallel zum
Basis-Emitter-Obergang eines normalerweise gesperrten PNP-Steuertransistors 152 (zum Beispiel Typ
2N4I26) geschaltet. Unter normalerweise zu erwartenden Signal-Bedingungen erreicht die im Kondensator
157 an der Basiselektrode des Transistors 152
angesammelte Ladung nicht aus, um den Transistor 152
r- in Vnrwürtsnchtiing vorzuspannen und damit leitfähig
zu machen, weil der Hochfrequenz-Anteil eines normalen Videosignales von sporadischer Natur ist und
seir.e Wirkung durch die Ableitwirkung des Widerstandes
158 aufgehoben wird, wie es anhand von F i g. 2
in erläutert worden ist.
Beim Auftreten signifikanter Mengen hochdichter Signale lädt sich der Kondensator 157 jedoch schneller
auf, als er über den Widerstand 158 entladen wird, so daß eine Spannung entsteht, die ausreicht, den
1-5 Transistor 152 zum Leiten zu bringen. Der Kollektorstrom
des leitenden Transistors 152 fließt über einen Widerstand 156 und Widerstand 119 und bildet einen
zusätzlichen Basis-Ansteuerstrom für den Vorverstärker-Transistor 122. Dieser zusätzliche Basisstrom treibt
den Transistor 122 in die Sättigung, wodurch das Ausgangssignal am Kollektor des Transistors 122
gedämpft bzw. begrenzt wird. Das gepulste Ausgangssignal am Punkt A und damit der Eingang zur
Schutzschaltung 150 nimmt ab, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, bei welchem Transistor 152 so
ausreichend leitet, daß das Signal am Punkt A auf einem maximalen vorbestimmten Pegel gehalten wird. Dieses
Ergebnis wird solange erzielt, wie die anormale Situation anhält; danach kehrt der Transistor 152 in den
ω normalen gesperrten Zustand zurück.
Der Signalpegel am Punkt A richtet sich nach den
Werten der Widerstände 154 und 158 sowie des Kondensators 157. Ein größer werdendes Signal am
Punkt A führt zu einer Vergrößerung der an den Widerständen 154 und 158 abfallenden Spannung, was
wiederum zur Vergrößerung der Leitfähigkeit des Transistors 152 und des in die Sättigung gekommenen
Transistors 122 führt, wodurch das Kollektor-Ausgangssignal des Transistors 122 wegen der Begrenzungswir-
kung desselben reduziert wird. Die Widerstände 154 und
158 bilden einen Spannungsteiler derart, daß bei Vergrößerung des Wertes des Widerstandes 154 und
vorgegebenem Wert des Widerstandes 158 das Signal am Punkt A auf einen höheren Pegel ansteigen kann,
bevor der Leitfähigkeits-Schwellwert des Transistors 152 erreicht wird. Der Kondensator 157 dient zur
Integrierung der Signalimpulse, die an der Basis des Transistors 152 anstehen, so daß der Transistor 152
durch sporadische Signale nicht in Vorwärtsrichtung
vorgespannt werden kann.
Der Widerstand 156 dient als Strombegrenzungswiderstand und schützt der. Transistor 122, wenn der
Steuertransistor 152 ausfällt. Wenn beispielsweise ein Bildröhren-Schluß den Transistor 152 durch Kurzschlie-
Ben im Basis-Emitter- oder im Basis-Kollektor-Über
gang zerstört, wird der Widerstand 156 den Basisstrom des Transistors 122 begrenzen, der sonst auf einen
möglicherweise zerstörerischen Wert ansteigen würde Das begrenzte Ausgangssignal vom Transistor 122
begrenzt die Leitfähigkeit der die Verstärkerstufe 125 bildenden Transistoren auf einen Wert, bei dem
sichergestellt ist, daß diese Transistoren nicht durch übermäßige Wärmeentwicklung beschädigt oder zerstört werden. So wurde beispielsweise unter normalen
Signalbedingungen beobachtet daß die durchschnittliche Verlustleistung der Ausgangsstufe 125 ungefähr 035
Watt beträgt Bei Trennung der Antenne vom Empfänger zur Simulierung einer unterbrochenen
Signal-Übertragung oder eines leeren Kanales gehl die
Verlustleistung bzw. Wärmeabgabe auf 7 Watt herauf und vergrößert sich allmählich, wenn die Schutzschaltung
150 fehlt. Bei installierter Schutzschaltung 150 wurde die Verlustleistung auf einen akzeptablen,
konstanten Wert von 1,3 Watt begrenzt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel stellt sich eine Temperaturkompensation ein. Im einzelnen vergrößert
eine temperaturbedingte Vergrößerung der Verstärkung und der entsprechenden Wärmeabgabe der m
Video-Verstärkerstufe 125 den von der Schutzschaltung 150 erfußten Signalpegel. Die Strom-Leitfähigkeit des
Steuertransistors 152 erhöht sich nach Maßgabe dieses Signales, so daß Transistor 152 einen zusätzlichen,
temperaturbedingten Basis-Ansteuerstrom zum Vorverstärke!-Transistor
122 liefert. Dieser Strom hat eine Richtung, bei der er der Wirkung des dem Transistor
122 zugeführten Signal-Stromes entgegenwirkt, und dient so zur Reduzierung der Signalverstärkung des
Transistors 122 und dadurch der Verlustleistung der Ausgangsstufe 125.
Insgesamt wurde eine unkomplizierte, wirtschaftliche und energiesparende Überlastungsschutzschaltung beschrieben.
Es sind keine speziellen Bauteile, wie zum Beispiel Hochleistungs-Transistoren, notwendig; auch
wird unter normalen Betriebsbedingungen keine Leistung verbraucht, da der Steuertransistor der Schutzschaltung,
also zum Beispiel der Transistor 152 in Fig. 3, normalerweise gesperrt ist. Darüberhinaus kann ein
System, das mit der erläuterten Schutzschaltung ausgerüstet ist, Video-Ausgangstransistoren ohne Wärmesenken
verwenden, welche ansonsten notwendig wären, um die übermäßige Wärmeabgabe aufgrund
ungünstiger Signalbedingungen, wie sie zuvor erläutert wurden, zu kompensieren.
Im Vorstehenden wurde «Jie Erfindung zwar unter
Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben, jedoch sind natürlich verschiedenste, zusätzliche
Abwandlungen innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich.
So kann beispielsweise bei der Ausführungsform nach F i g. 2 die Schutzschaltung so ausgelegt sein, daß sie das
Ausgangssignal am Anschluß 10 der Einheit 17 und nicht das am Anschluß 15 erscheinende Signal erfaßt; dies
richte·, sich im einzelnen nach den jeweiligen Anforderungen
des Systems.
Beim letztgenannten Beispiel ändert die Einwirkung der Kontrast- und der Helligkeits-Steuerung auf das
Ausgangs-Videosignal am Anschluß 10 nicht die Wirkungsweise der erläuterten Schutzschaltung.
Es kann auch zweckmäßig sein, die Schutzschaltung so auszulegen, daß die Störsignale für eine »Geräuschunterdrückung«
erfaßt werden, wenn das Signal hochdichte, hochfrequente Komponenten unabhängig von Bildsignalen während des Zeilen-Intervalls umfaßt.
Dies kann erreicht werden, indem der Ausgang der Synchronisier-Trenns'ufe 42, der keine Bildinformation
enthält, überwacht wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schaltung zur Verarbeitung von Videosignalen mit einer Videosignal-Übertragungsstrecke, die
einen Videoverstärker umfaßt, der in einem ϊ unerwünschten Maße anfällig gegenüber Wärmeleitung
und -abfuhr ist, wenn sein Eingangssignal Hochfrequenz-Komponenten signifikanter Größe
und mit großer Auftrittsdichte enthält, und mit einer Schutzschaltung, dadurch gekennzeichnet, in
daß mit der Übertragungsstrecke eine Detektoreinrichtung (57) gekoppelt ist, welche selektiv auf
Hochfrequenz-Signale mit der Erzeugung eines Detektorsignales spricht, welches das Vorhandensein
von Hochfrequenz-Signalen anzeigt, daß mit i> der Detektoreinrichtung (57) eine steuerbare Leiteinrichtung
(52) gekoppelt ist, welche auf das D.-nektorsignal mit der Erzeugung eines Ausgangs-Steuersignales
anspricht, wenn das Detektorsignal einen bestimmten Pegel überschreitet, der das
Vorhandensein von Hochfrequenz-Komponenten einer signifikanten Größe und einer hohen Auftrittsdichte
anzeigt, und daß eine Koppeleinrichtung (62) zur Beaufschlagung der Video-Signalübertragungsstrecke
mit dem Steuersignal zur Veränderung der 2"> Signalverstärkung der Übertragungsstrecke und
damit des Pegels des über die Übertragungsstrecke übertragenen Signales in einer Richtung vorgesehen
ist, bei welcher die Größe des übertragenen Signales verringert und damit auch die auf die Hochfrequenz-Komponenten
hoher Dichte zurückzuführende Wärmeerzeugung und -abgabe des Verstärkers entsprechend herabgesetzt wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung (57) eine mit
der Übertragungsstrecke gekoppelte Signal-Differenziervorrichtung (53) zur selektiven Weiterleitung
von Hochfrequenz-Komponenten umfaßt, ferner eine mit der Differenziervorrichtung gekoppelte
amplitudenempfindliche Vorrichtung (55) zur Weiterleitung von Signalen einer bestimmten
Polarität von der Differenziervorrichtung, und schließlich eine Signal-integriervorrichtung (57) für
die Signale bestimmter Polarität von der amplitudenempfindlichen Vorrichtung zur Erzeugung des «s
Detektorsignales.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Integriervorrichtung ein Ladungsspeicher-Element
(57) umfaßt, und daß die Detektoreinrichtung zusätzlich eine Vorrichtung (58) zur w
Entladung des Ladungsspeicher-Elementes mit einer bestimmten Geschwindigkeit aufweist.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die amplitudenempfindliche
Vorrichtung einen Gleichrichter (55) aufweist, der ">*>
zwischen die Diflerenziervorrichtung und die Integriervorrichtung eingefügt ist.
5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Leiteinrichtung
einen normalerweise gesperrten Transistor wi (52) aufweist, der nach Maßgabe des Delektorsignales
in den leitfähigen Zustand bringbar ist /ur Erzeugung des Steuersignales, wenn das Detektorsignal
einen bestimmten Pegel überschreitet.
b. Schaltung nach einem der Ansprüche I bis 1J, <>'
dadurch gekennzeichnet, daß die Deiektoreinrichtung (57) mit dem Videoverstärker zur Erfassung
von Video-Ausgangssignalen des Videoverstärkers gekoppelt ist.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Video-Signalübertragungsstrecke
eine dem Videoverstärker vorgeschaltete Einrichtung zur selektiven Überkopplung hochfrequenter Komponenten des Videosignales
zum Videoverstärker aufweist und daß die Detektoreinrichtung mit der Übertragungsstrecke hinter
der frequenzselektiven Einrichtung gekoppelt ist.
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