DE2911355A1

DE2911355A1 - Schaltungsanordnung zur automatischen helligkeitssteuerung unter verwendung einer geschlossenen regelschleife, die gegen unterbrechungen durch videosignale grosser amplitude stabilisiert ist

Info

Publication number: DE2911355A1
Application number: DE19792911355
Authority: DE
Inventors: Leopold Albert Harwood; Erwin Johann Wittmann
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1978-03-22
Filing date: 1979-03-22
Publication date: 1979-09-27
Also published as: SE430201B; IT1166713B; FR2420888B1; AU529905B2; JPS6247393B2; GB2017451A; FR2420888A1; AT379480B; IT7921118A0; GB2017451B; ATA215079A; AU4518979A; HK16687A; SE7902254L; US4143398A; DE2911355C2; JPS54130832A

Description

RCA 72,737

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Schaltungsanordnung zur automatischen Helligkeitssteuerung unter Verwendung einer geschlossenen Regelschleife, die gegen Unterbrechungen durch Videosignale großer Amplitude stabilisiert ist

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Steuerung der Bildhelligkeit, welche mit den Leuchtdichte- und Farbsignalverarbeitungsschaltungen eines Farbfernsehempfängers zusammenarbeitet, insbesondere handelt es sich um eine Schaltung, die eine geschlossene Regelschleife aufweist und bei der Maßnahmen zur Verhinderung einer Unterbrechung dieser geschlossenen Regelschleife bei bestimmten Signalbedingungen vorgesehen sind.

Die Bildinformation eines Videosignalgemisches, wie etwa eines Fernsehsignals, zeichnet sich im Falle eines einfarbigen Signals durch eine Leuchtdichtekomponente und im Falle eines Farbsignals sowohl durch eine Leuchtdichtekomponente als auch durch eine Farbkomponente aus. In beiden Fällen enthält der Austastpegel der Leuchtdichtekomponente ein Helligkeitsbezugssignal·, welches in

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der Gegend des Schwarzpegels liegt. Die Bildhelligkeitseinstellung durch den Benutzer erfolgt üblicherweise über ein von Hand einstellbares Potentiometer, welches dazu dient, eine Bezugsspannung zu liefern, die einem gewünschten Pegel der Bildhelligkeit entspricht.

Der die Helligkeit bestimmende Austastpegel eines Videoausgangssignals, welches einer Bildwiedergabeeinrichtung zugeführt werden soll, sollte vorzugsweise in einer festen Beziehung mit der Bezugsspannung stehen (also ihr dicht nachfolgen), die einen gewünschten Pegel der Bildhelligkeit entspricht. Jedoch kann sich der Austastpegel in unerwünschter Weise ändern, bedingt durch Veränderungen der Betriebseigenschaften der Schaltung, welche das Videosignal verarbeitet, nachdem der Austastpegel unter Steuerung durch die Helligkeitsbezugsspannung eingestellt worden ist. Solche Veränderungen können beispielsweise verursacht werden durch Spannungsdrift infolge von Temperaturänderungen oder durch Betriebsspannungsänderungen .

Es ist daher von Vorteil, wenn man diese Änderungen automatisch kompensiert, um den Austastpegel und die Helligkeitsbezugsspannung in einer im wesentlichen festen gewünschten Beziehung zueinander hält, so daß Abweichungen von dieser Beziehung minimal gehalten werden. Ein unstabiler Austastpegel kann wahrnehmbare Veränderungen der Helligkeit des wiedergegebenen Bildes verursachen, welche den Betrachter stören können. Zwar kann man solche Änderungen durch eine von Hand erfolgende Nachregelung der Helligkeitsbezugsspannung kompensieren, jedoch kann eine solche Handregelung zeitraubend und unbequem, und daher unerwünscht sein.

Eine Anordnung zur automatischen Helligkeitsregelung, welche diese Ergebnisse in einem Videosignalbildwiedergabesystem erbringt, ist in der gleichlaufenden US-Patentanmeldung Ser. No. 794,128 (DE-OS 28 19 774) von A.V. Tuma et al mit dem Titel "Brightness Control Circuit Employing A Closed Control Loop¹¹ beschrieben. Bei dieser Anordnung bildet eine getastete Abtastschaltung, die einen Ladungsspeicherkondensator enthält, eine geschlossene Regelschleife mit einem Videosignalverarbeitungskanal, und sie wird während

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periodischer Austastintervalle des Videosignals getastet, um die Größe einer örtlich zur Verfügung gestellten Bezugsspannung und einen die Helligkeit repräsentierenden Austastpegel des Videosignals, welcher sich in unerwünschter Weise ändern kann, abzutasten. Die Abtast- und Halteschaltung liefert ein Ausgangsregelsignal, ^l/elches ein Maß für den Spannungsunterschied zwischen der Bezugsspannung und dem Austastpegel ist. Das Regelsignal wird dem Signalkanal zugeführt, um den Austastpegel in einer solchen Richtung zu verschieben, daß die Spannungsdifferenz minimal wird, so daß die gewünschte Beziehung zwischen der Bezugsspannung und dem Austastpegel eingehalten wird.

Um das Regelsignal in Schaltungen dieses Typs zu liefern, wird der Speicherkondensator periodisch aufgeladen und entladen entsprechend der Größe und relativen Polarität der Spannungsdifferenz zwischen der Bezugsspannung und dem Austastpegel. Unter bestimmten Signalbedingungen (beispielsweise wenn starke Videosignale der Abtastschaltung zugeführt werden) ist es jedoch möglich, daß der Speicherkondensator ungeeignet, nämlich zu stark, aufgeladen wird, so daß infolge davon die Regelschleife unterbrochen oder funktionsunfähig wird und in diesem Zustand verbleibt, bis geeignete, meist unbequeme, Schritte unternommen werden, um den normalen Betrieb der Schaltung wieder herzustellen. Es ist nun erwünscht, die Wahrscheinlichkeit solcher Unterbrechungen auf ein akzeptables Minimum zu verringern.

Eine Anordnung gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung enthält einen Videosignalübertragungskanal zur Verarbeitung von ein Bild darstellenden Videosignalen. Das Videosignal enthält periodisch auftretende Bildintervalle, und zwischen aufeinanderfolgenden dieser Bildintervalle auftretende Bildaustastintervalle, die einen Austastpegel enthalten, welcher die Bildhelligkeit bestimmt. Eine Quelle einer Bezugsspannung, welche einen gewünschten Bildaustastpegel repräsentiert, ist ebenfalls vorgesehen. Eine Abtastschaltung tastet die Bezugsspannung und den Austastpegel während des Austastintervalles ab, um ein Ausgangsregelsignal zu erzeugen, welches ein Maß für den Unterschied zwischen der Bezugsspannung und

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dem Austastpegel ist. Die Abtastschaltung enthält ein aktives Stromleiterelement, welches normalerweise Strom in einer vorgegebenen Richtung während der Abtastintervalle führt und dessen Eingang des Videosignal zugeführt wird und dessen Ausgang das Steuersignal liefert. Mit dem Ausgang dieses aktiven Elementes ist ein Ladungsspeicherelement zur Speicherung des Regelsignals während der Bildintervalle gekoppelt. Eine zusätzliche Schaltung ist zwischen das aktive Element und das Speicherelement geschaltet, um einen Stromfluß im aktiven Element in der gegebenen Richtung bezüglich des Speicherelementes während der Abtastintervalle zu erlauben, dagegen einen Stromfluß im aktiven Element in entgegengesetzter Richtung bezüglich des Speicherelementes während der Bildintervalle zu unterbinden. Das gespeicherte Signal wird dem Videokanal zur Veränderung des Austastpegels in einer Riehtung zur Verringerung der Differenz auf ein Minimum zugeführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die zusätzliche Schaltung eine Diode im Ausgangskreis des aktiven Elementes, welche so gepolt ist, daß sie in der gegebenen Richtung einen Durchlaßstrom führt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung enthält die zusätzliche Schaltung einen elektronischen Schalter, welcher zwischen den Ausgang des aktiven Elementes und das Speicherelement gekoppelt ist und welcher so getastet wird, daß er einen Stromfluß zwischen dem aktiven Element und dem Speicherelement nur während der Abtastintervalle erlaubt.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein teilweise in Blockform dargestelltes Schaltbild eines Farbfernsehempfängers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Teil der Schaltung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Erfindung.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 liefert eine Videosignalquelle 10

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-Stein demoduliertes Bildsignalgemisch, welches Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten enthält. Die Farbkomponente wird über eine frequenzselektive Schaltung 20 einer Farbsignalverarbeitungsschaltung 24 eines Farbkanals des Empfängers zugeführt. Die Farbsignalverarbeitungsschaltung 24 kann beispielsweise eine Signalverstärkerstufe sowie eine automatische Farbregelstufe (ACC) und eine automatische Phasenregelstufe (APC) enthalten. Die von der Schaltung 24 verarbeiteten Signale werden durch einen Farbverstärker 35 weiterverstärkt und einem Farbdemodulator 38 zur Ableitung von Farbdifferenzsignalen R-Y, G-Y und B-Y zugeführt. Die Farbdifferenzsignale werden jeweils mit einem Leuchtdichtesignal Y in Matrixschaltungen 40a, 40b und 40c zusammengefaßt, so daß Farbsignale R, G und B entstehen. Diese werden dann einer Bildröhre 41 über nicht dargestellte geeignete Bildröhrentreiberstufen zugeführt.

Eine Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 42 im Leuchtdichtekanal des Empfängers dient der Verstärkung und sonstigen Verarbeitung der Leuchtdichtekomponente des von der Quelle 10 kommenden Videosignalgemisches. Die verarbeiteten Leuchtdichtesignale werden einem Leuchtdichteverstärker 44 zugeführt, der ein Paar Transistoren 45 und 46 in Differenzverstärkerschaltung sowie eine Stromquelle mit einem Transistor 47 und einem Widerstand 48 zur Lieferung der Betriebsströme der Transistoren 45 und 46 enthält. Eine Lastschaltung für den Verstärker 44 enthält einen in Kollektorgrundschaltung betriebenen Vorspannungstransistor 69 und einen im Kollektorkreis des Transistors 46 angeordneten Lastwiderstand 49. Am Kollektor des Transistors 46 erscheint ein verstärktes Leuchtdichtesignal (Y), welches jeweils den gleich aufgebauten Matrixschaltungen 40a, 40b und 40c zugeführt wird.

Das Leuchtdichtesignal Y enthält periodisch auftretende Zeilenrücklauf-Austastintervalle T₁ zwischen den einzelnen BildzeilenhinlaufIntervallen, welche die Leuchtdichteinformation Y¹ enthalten. Im Austastintervall ist ein negativ gerichteter Zeilensynchronimpuls und ein Austastpegel V_ß (also ein Helligkeitsbezugspegel) enthalten. Der Austastpegel V_ ändert sich nicht mit der Bildinformation und liegt bei einem Schwarzpegel des BiId-

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signals. Jedoch verursachen Veränderungen des Austastpegels entsprechende Veränderungen des Helligkeitswertes eines wiedergegebenen Bildes.

Im Falle eines Farbbildsignalgemisches enthält ein Teil des sogenannten Schwarzschulter-Zeitintervalls (T₃) des Bildsignalgemisches einige Perioden eines Farbträgersignals (dem sogenannten Farbbezugsburst) einer Frequenz von etwa 3,58 MHz (entsprechend der US-Norm). Dieses Farbsynchronsignal wird vom Leuchtdichtesignal durch eine nicht dargestellte vorausgehende 3,58 MHz-Sperre entfernt, so daß das Intervall T₂ nur den Leuchtdichtebezugs-Austastpegel enthält.

Eine Einstellung des Bildkontrastes erfolgt über eine Kontrastregeleinheit 85 (nämlich ein vom Betrachter einstellbares Potentiometer) , mit Hilfe dessen sich der Stromleitungszustand des Stromquellentransistors 47 und damit die Verstärkung des Verstärkers 44 und infolgedessen die Spitzen-Spitzen-Amplitude des am Kollektor des Transistors 46 erscheinenden Leuchtdichtesignals verändern läßt.

Die Bildhelligkeit läßt sich von Hand über eine Schaltung einstellen, welche eine Quelle positiver Gleichspannung (+5V) und ein zugehöriges Helligkeitseinstellpotentiometer 70 aufweist. Beispielhaft sei angeführt, daß die Helligkeit größer wird, wenn der Abgriff des Potentiometers 70 in Richtung auf seine obere Endstellung verschoben wird. Damit erhöht sich die Basisvorspannung eines PNP-Transistors, so daß dieser weniger gut leitet. Die am Emitter des Transistors 78 auftretende größere Spannung wird über einen Spannungsteiler mit Reihenwiderständen 79, 80 und einer Spannungsquelle (+7V) galvanisch auf einen höheren positiven Pegel übertragen. Eine entsprechend übertragene Gleichspannung, die am Verbindungspunkt der Widerstände 79 und 80 auftritt, repräsentiert eine Helligkeitsbezugsspannung, die entsprechend der Einstellung des Abgriffs des Helligkeitseinstellpotentiometers 70 erzeugt wird und einem Eingang einer hochverstärkenden, getasteten Differenzvergleichsschaltung 50 zugeführt wird.

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Im hier beschriebenen Beispiel kann die Helligkeitsbezugsgleichspannung am Abgriff des Helligkeitseinstellpotentiometers 70 zwischen 0 und 5 Volt einjustiert werden. Die Widerstände 79 und 80 dienen zusammen mit dem Transistor 78 zur übertragung dieses Spannungsbereiches in einen positiveren Spannungsbereich von etwa 5 bis 7 Volt an der Basis des Transistors 54. Dieser Spannungsbereich ist so gewählt, daß er zu dem erwarteten Spannungsbereich des Austastpegels (etwa 5 bis 7 Volt), der während der Zeit T_? auftritt, paßt, weil dieser Pegel zur Bildhelligkeit in Beziehung steht.

Die Vergleichsschaltung 50 enthält ein Paar emittergekoppelter Abtasttransistoren 52 und 54, die als Differenzverstärker geschaltet sind. Die Betriebsströme für die Transistoren 52 und 54 werden über einen getasteten Stromquellentransistor 56 und einen Widerstand 57 zugeführt. Eine aktive Last für die Transistoren 52 und 54 enthält eine Stromspiegelschaltung mit einem Transistor 61, einem als Diode geschalteten Transistor 60, einen Widerstand 65 und Stromanpassungswiderstände 63 und 67, welche in der dargestellten Weise zusammengeschaltet sind.

Die übertragene Helligkeitsbezugsspannung wird vom Potentiometer 70 dem Basiseingang des Abtasttransistors 54 zugeführt. Der Basiseingang des Abtasttransistors 52 ist mit dem Blausignalausgang (B) der Matrixschaltung 40c über einen Gleichspannungsverschiebungswiderstand 82 gekoppelt, der dazu dient, einen gewünschten Dynamikbetriebsbereich der Vergleichsschaltung 50 einzustellen. Der Kollektorstrom eines Transistors 84 fließt im Widerstand 83 und bewirkt eine Gleichspannungspegelverschiebung und liefert eine Be^ zugsvorspannung für den Transistor 52. Der Kollektorausgang des Transistors 52 liegt über einen als Diode geschalteten Transistor 53 an einem Mittelwertspeicherkondensator 68 und an der Basis des Transistors 69. Die Diode 53 ist so gepolt, daß in ihr ein Durchlaßstrom in gleicher Richtung wie der Kollektor-Emitter-Strom des Transistors 52 fließt. Die Diode 53 verhindert, daß der Transistor 52 den Kondensator 68 in ungeeigneter Weise auflädt, wenn Zustände auftreten, die den normalen Stromleitungsbetrieb des Transistors 52 unterbrechen würden. Ein am Kondensator 68 entstehendes

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Signal dient der Steuerung des Austastpegels des Leuchtdichtesignals Y, welches am Kollektor des Transistors 46 des Leuchtdichteverstärkers 44 auftritt, wie noch erläutert wird.

Der Austastpegel des Leuchtdichtesignals und damit die Helligkeit des wiedergegebenen Bildes werden mit Hilfe einer Spannung gesteuert, die an der Basis des Transistors 69 erscheint. Wie dies vor sich geht, ist im einzelnen in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung erläutert.

Die Vergleichsschaltung 50, der Leuchtdichteverstärker 44 und die Matrix 40c bilden eine geschlossene Regelschleife (also eine Servoschleife) zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen festen Beziehung zwischen der Gleichspannungseinstellung des Potentiometers 70 (welche eine gewünschte Helligkeit oder einen gewünschten Austastpegel des wiedergegebenen Bildes repräsentiert) und dem die Helligkeit bestimmenden Austastpegel des Signals (B), das der Bildröhre 41 von der Matrix 40c zugeführt wird, aufrechterhält. Die Vergleichsschaltung 50 und der Kondensator 68 sind als Abtast- und Halteschaltung zusammengeschaltet, die während des Farbsynchronintervalls in der Zeit T„ abtastet und während des übrigen Teils jeder Zeilenperiode hält.

Der Stromquellentransistor 56 der Vergleichsschaltung 50 und damit die Abtasttransistoren 52 und 54 werden während der Abtastperiode unter Steuerung periodischer positiver Tastimpulse V_x,, welche der Basis des Transistors 56 während des Farbsynchronintervalls zur Zeit T- zugeführt werden, eingetastet, also leitend gemacht. Die periodischen Tastimpulse können von einer Tastimpulsquelle 55 geliefert werden, wie sie in der US-PS 4 051 518 (Erfinder G. K. Sendelweck) beschrieben ist. Da die Zeit T₂ einem Teil einer Austast- oder Bildrücklaufzeit entspricht, wo keine Bildoder Farbinformation im Videosignal vorliegt, enthält das von der Matrix 40c an die Basis des Transistors 52 gelieferte Videoausgangssignal zu dieser Zeit nur Austastpegelkomponenten.

Bei statischen Helligkeitsregelbedingungen für eine gegebene Ein-

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stellung des Potentiometers 70 und eine gegebene Einschaltzeit des Transistors 56 vergleicht die Vergleichsschaltung 50 die dann an der Basis des Transistors 54 erscheinende Spannung (die einem gewünschten Helligkeitswert entsprechend der Einstellung des Potentiometers 70 entspricht) mit der dann an der Basis des Transistors 52 auftretenden Spannung (welche dem die Helligkeit repräsentierenden Austastpegel des dann am Ausgang der Matrix 40c auftretenden Signals entspricht). Besteht ein Unterschied zwischen diesen Spannungen, dann erzeugt die Vergleichsschaltung 50 infolge ihrer Differentialverstärkereigenschaft ein Regelsignal am Kollektor des Transistors 52 und damit am Kondensator 68 und an der Basis des Transistors 69 und zwar mit solcher Größe und Richtung, daß der Unterschied auf 0 verringert wird, also die Differenz zwischen den Basisspannungen der Transistoren 52 und 54 zu 0 wird (Fehlerspannung 0). Die Näherung, mit welcher diese Differenz gegen 0 gebracht werden kann, hängt von der Verstärkung der Vergleichsschaltung 50 ab. Erhöht man die Verstärkung der Vergleichsschaltung 50, dann vergrößert man die Fähigkeit, diese Differenz oder diesen Fehler auf 0 zu verringern.

Eine Spannungsdifferenz zwischen den Basiselektroden der Vergleichsschaltungstransistoren 52 und 54 kann durch eine Neueinstellung des Potentiometers 70 oder durch eine Verschiebung des Austastpegels des Signales B infolge von Temperaturänderungen oder anderen Einflüssen bedingt sein.

Beispielsweise kann sich der Austastpegel des Signals B in unerwünschter Weise auf einen positiveren Wert entsprechend einer größeren Helligkeit verschieben, oder das Potentiometer 70 kann auf die Minimumposition verstellt werden, so daß die Basisspannung des Transistors 52 gegenüber der Basisspannung des Transistors ansteigt. Der Kollektorstrom und die Kollektorspannung des.Transistors 52 steigen bzw. fallen dann gegenüber dem Kollektorstrom und der Kollektorspannung des Transistors 54 wegen der Differenzwirkung der Vergleichsschaltung 50 während des Abtastintervalls zur Zeit T₂. Die Erhöhung der Kollektorspannung des Transistors 54 ist so gerichtet, daß der PNP-Transistor 61 schwächer leitet.

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Eine andernfalls am Kondensator 68 erscheinende Ladung wird über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 52 entsprechend dessen Leitungszustand abgeführt. Die Basisspannung des Transistors 69 nimmt um einen entsprechenden Betrag ab, so daß der Austastpegel des Leuchtdichtesignals Y am Kollektor des Transistors 46 ebenfalls um einen entsprechenden Betrag verringert wird. Diese Verringerung des Austastpegels im Leuchtdichtesignal Y ist so gerichtet, daß die Potentialdifferenz zwischen den Basen der Vergleichsschaltungstransistoren 52 und 54 sich in Richtung auf Null verringert, entsprechend der gewünschten Beziehung.

Wenn umgekehrt die Basis des Transistors 54 positiv gegenüber der Basis des Transistors 52 wird, dann leiten die Transistoren 54 bzw. 52 stärker bzw. schwächer während des Tastintervalls. Eine dann am Kollektor des Transistors 54 erscheinende Spannung spannt den PNP-Transistor 61 in Richtung stärkeren Leitens vor, und der Kollektorstrom des Transistors 61 lädt den Kondensator 68 auf und erhöht auf diese Weise die Basisspannung des Transistors 69. Diese größere Basisspannung des Transistors 69 führt ihrerseits zu einer Anhebung des Austastpegels des Leuchtdichtesignals Y am Kollektor des Transistors 46, wodurch der Potentialunterschied zwischen den Basen der Transistoren 52 und 54 gegen Null verringert wird.

Während des Intervalls, wo der Transistor 56 nicht eingetastet ist, ist die Vergleichsschaltung 50 praktisch vom Kondensator 68 abgetrennt, da die Transistoren 52, 54 und 61 zu dieser Zeit gesperrt sind. Die Vergleichsschaltung 50 ist nur während des relativ kurzen Tastintervalls (etwa 4 MikroSekunden) der Zeit T„ eingeschaltet. Jedoch muß die Ladung auf dem Kondensator 68 während des Bildhinlaufintervalls (etwa 60 Mikrosekunden) jeder Zeilenablenkperiode aufrechterhalten werden. Dies wird dadurch bewirkt, daß im Kollektorkreis des Transistors 52 eine Stromspiegelschaltung mit PNP-Transistoren 60 und 61 vorgesehen ist. Diese Schaltung bietet einen sehr hochohmigen Entladeweg für den Kondensator 68, wenn die Vergleichsschaltung 50 während des Bildintervalls nicht leitet, und an ihr treten praktisch kein Spannungsabfall und keine Temperaturverluste auf, wenn die Vergleichsschaltung 50 eingetastet ist.

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Die Kollektor-Basis-Strecke und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 52 sind normalerweise in Sperrichtung bzw. in Durchlaßrichtung vorgespannt, so daß der Transistor 52 für den normalerweise zu erwartenden Bereich von Signalamplituden, welche der Basis des Transistors 52 zugeführt werden, im linearen Stromleitungsbereich arbeitet. Läßt man die Diode 53 für einen Augenblick außer Betracht und nimmt man an, daß der Kollektor des Transistors 52 unmittelbar mit dem Kondensator 68 verbunden wäre, dann könnte sich der normale Stromleitungsbetrieb des Transistors 52 umkehren, wenn große Signale positiver Amplitude auftreten. Insbesondere, wenn am Kondensator 68 eine gegebene Spannung liegt, können große Videosignalamplituden ausreichen, den andernfalls in Sperrichtung gepolten Kollektor-Basis-Übergang des Transistors 52 in Durchlaßrichtung umzupolen. Der Kollektor-Basis-Übergang des Transistors 52 arbeitet dann als im Durchlaß betriebene Diode (der Kollektor des Transistors 52 wirkt also als Emitter), so daß der Stromfluß des Transistors 52 bezüglich des Kondensators 68 sich umkehrt. Wenn dies eintritt, dann fließt vom Kollektor des Transistors 52 fälschlicherweise ein Ladestrom zum Kondensator 68 und dabei tritt eine unerwünschte Rückkopplung auf, welche den Betrieb der Regelschleife unterbricht, wie es nachfolgend anhand der Figuren 2 und 3 noch näher erläutert werden wird.

Fig. 2 zeigt die Schaltung der Matrix 40c. Das Leuchtdichtesignal Y und das Farbdifferenzsignal B-Y werden den entsprechenden Eingängen eines Differenzverstärkers mit den Transistoren 241 bis in der dargestellten Schaltung zugeführt. Zwischen dem Kollektorausgang des Transistors 244 und eine positive Betriebsgleichspannungsquelle (+12 Volt) ist ein Lastwiderstand 247 geschaltet. Die vom Abtasttransistor 52 der Vergleichsschaltung 50 abgefühlten Signale werden vom Kollektor des Transistors 244 zum Basiseingang des Äbtasttransistors 52 über einen Folgertransistor 250 und einen Widerstand 82 übertragen.

Eine im Falle der Umkehrung der normalen Stromleitungsrichtung des Transistors 52 fälschlicherweise auf den Kondensator 68 übertragene übermäßige Spannung läßt den mittleren Gleichspannungspegel

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(einschließlich des Austastpegels) des der Matrixschaltung 40c in positiver oder Weißrichtung zugeführten Leuchtdichtesignals Y ansteigen. Die Differenzwirkung der Matrixtransistoren 242 bis 244 bewirken einen Anstieg der Kollektorspannung des Transistors 244 um einen entsprechenden Betrag, welcher über den Folger 250 zur Basis des Transistors 52 übertragen wird. Da die Basis-Kollektor-Strecke des Transistors 52 nun als im Durchlaß betriebene Diode wirkt, wird die erhöhte Kollektorspannung des Transistors 244 in Vervollständigung der Regelschleife zum Kondensator 68 übertragen. Dieser Rückkopplungsvorgang wiederholt sich bis keine zusätzliche Ladung mehr auf den Kondensator 68 über den Strompfad gebracht werden kann, welcher die +12 Volt-Betriebsspannungsquelle, den Widerstand 247, den Transistor 250, den Widerstand 82 und den in Durchlaßrichtung gepolten Basis-Kollektor-Übergang des Transistors- 52 umfaßt (wenn man im Moment die Diode 53 außer Betracht läßt und annimmt, daß der Kollektor des Transistors 52 mit dem Kondensator 68 verbunden ist). Infolge dieser Rückkopplungswirkung erscheint dann am Kondensator 68 schnell eine unnormal hohe Spannung (welche den Wert der +12 Volt-Spannungsquelle erreicht) .

Es sei bemerkt, daß dieser Zustand sehr leicht während des Bildhinlaufintervalls eintreten kann, da normalerweise zu erwartende (positive) Signalpegel in dieser Zeit leicht auftreten können, wohingegen der Austastpegel mit einem wesentlich geringeren positiven Wert auftritt. Dieser Zustand kann also während des Nichtabtastungsintervalls aufteten, wenn die Vergleichsschaltung 50 ausgetastet ist. Tritt dieser Zustand ein, dann wird die geschlossene Regelschleife blockiert oder unterbrochen, bis sich der Kondensator 68 auf einen ausreichenden Wert entladen kann, wo die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 52 wieder in ihren normalen Sperrzustand zurückkehrt. Bis das auftritt, sind die Vergleichsschaltung 50 und die geschlossene Regelschleife außer Betrieb. Die unnormal hohe Ladung des Kondensators 68 bewirkt auch, daß der mittlere Gleichspannungswert des Leuchtdichtesignals sich auf einen Wert erhöht, bei welchem die wiedergegebene Bildinformation durch ein weißes Raster ersetzt wird, weil dieser Wert dem

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äußersten Weißwert des Leuchtdichtesignals entspricht. Solange dieser Zustand andauert, ist der Helligkeitseinsteller 70 wirkungslos.

Die übermäßige Ladung auf dem Kondensator 68 muß entfernt werden, damit dieser unerwünschte Zustand beendet wird und die normale Betriebsweise der geschlossenen Regelschleife wieder hergestellt wird. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, daß man - unbequemer und unerfreulicherweise - den Empfänger abschaltet, so daß sich der Kondensator 68 entlädt, und dann den Empfänger wieder einschaltet.

Damit die oben beschriebene Situation nicht eintritt, ist im Kollektorkreis des Transistors 52 der als Diode geschaltete Transistor 53 vorgesehen. Diese Diode 53 ist so gepolt, daß ihr Durchlaßstrom in gleicher Richtung wie der normale Kollektorstrom des Transistors 52 fließt (also in einer Richtung, in welcher der Kondensator 68 über den Transistor 52 entladen wird). Wenn nun die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 52 in der erwähnten Weise in Durchlaßrichtung gepolt wird, dann blockiert die Diode 53 den Rückwärtsstrom von der Basis zum Kollektor des Transistors 52 zum Kondensator 68 und verhindert auf diese Weise das Entstehen der unerwünschten Rückkopplung, da die Ladung auf dem Kondensator 68 nicht mehr von dem Rückwärtsstrom im Transistor 52 beeinflußt wird.

Eine Alternative zur Verhinderung der Unterbrechung der Regelschleife unter den erwähnten Umständen ist in Fig. 3 dargestellt. Bei diesem Beispiel ist ein getasteter elektronischer Schalter in die Strecke vom Kollektorausgang des Transistors 52 zum Ladungsspeicherkondensator 68 eingefügt. Der Schalter 95 kann irgend ein geeignetes Schalterelement (beispielsweise ein Transistor). sein, einschließlich eines in beiden Richtungen leitfähigen übertragungsgatters zwischen Kondensator 68 und Kollektor des Transistors

Der Schalter 95 wird durch Tastsignale V_x, so gesteuert, daß der Stromflußweg zwischen dem Transistor 52 und dem Kondensator 68

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während jedes Intervalls T₂ geschlossen wird, so daß zwischen dem Kondensator 68 und den Transistoren 61 und 52 normal ein Strom in beiden Richtungen fließen kann, dagegen während des restlichen Teils des Videosignals geöffnet ist und einen Stromfluß verhindert. Wenn also die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors 52 durch Signale großer Amplitude im Bildintervall in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, dann beeinträchtigt eine Basis-Kollektor-Stromleitung in Sperrichtung des Transistors 52 die Ladung am Kondensator 68 nicht, weil der dazwischenliegende Stromweg wegen des Schalters 95 unterbrochen ist. Der Schalter 95 dient also dem gleichen Zweck wie die Diode 53 (Fig. 1), nämlich zur Verhinderung einer übermäßigen Aufladung des Kondensators 68 während des Bildintervalls.

Die beschriebene Helligkeitsregelschaltung kann auch so angeordnet sein, daß nur der Leuchtdichteverstärker 44 und die Vergleichsschaltung 50 in der Regelschleife enthalten sind (daß also nur das Leuchtdichtesignal abgetastet wird), wie dies in der eingangs erwähnten US-Patentanmeldung beschrieben ist. Wie dort ferner gesagt ist, kann die Vergleichsschaltung 50 so angeordnet sein, daß die Ausgänge der Matrixschaltung 40b oder eine Kombination der Matrixausgänge abgefühlt werden.

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USSN 888,932

vom 22. März 1978

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

Schaltungsanordnung mit einem Videosignalkanal zur Verarbeitung eines Bilder repräsentierenden Videosignals mit periodisch auftretenden Bildintervallen und zwischen aufeinanderfolgenden Bildintervallen liegenden Bildaustastintervallen, welche einen Austastpegel enthalten, der die Bildhelligkeit bestimmt, gekennzeichnet durch eine Bezugssignalquelle (70) zur Lieferung eines einen gewünschten Bildaustastpegel darstellenden Bezugssignals, eine Abtastschaltung (50), welche das Bezugssignal und den Austastpegel während der Austastintervalle abtastet und ein Ausgangsregelsignal liefert, welches ein Maß für die Differenz zwischen dem Bezugssignal und dem Austastpegel· ist, wobei die Abtastschaltung ein aktives Stromleitungselement (52) enthält, welches normalerweise während der Abtastintervalle Strom in einer vorgegebenen Richtung führt und dessen Eingang das Videosignal zugeführt wird und dessen Ausgang das Regelsignal entnommen wird,

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durch eine mit dem Ausgang des aktiven Stromleitungselementes (52) gekoppelte Speichereinrichtung (68) zur Speicherung des Regelsignals während der Bildintervalle, durch eine Schaltungseinrichtung (53) , welche zwischen das aktive Stromleitungselement (52) und die Speichereinrichtung (68) geschaltet ist und einen Stromfluß des aktiven Stromleitungselementes in der gegebenen Richtung hinsichtlich der Speichereinrichtung während der Abtastintervalle erlaubt, dagegen einen Stromfluß des aktiven Stromleitungselementes in entgegengesetzter Richtung bezüglich der Speichereinrichtung während der dazwischenliegenden Intervalle verhindert, und durch eine Koppelschaltung (69) zur Kopplung des gespeicherten Regelsignals von der Speichereinrichtung (68) zum Videosignalkanal im Sinne einer Veränderung des Austastpegels in einer Richtung, in welcher die Differenz auf ein Minimum verringert wird.
2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung eine getastete Vergleichsschaltung (50) aufweist und daß die Schaltungseinrichtung ein nur in einer Richtung stromleitendes Halbleiterbauelement (53) aufweist, das an den Ausgang des aktiven Stromleitungselementes (52) angeschlossen ist und so gepolt ist, daß es in der gegebenen Richtung Durchlaßstrom führt.
3) Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nur in einer Richtung stromleitende Bauelement (53) ein als Diode geschalteter Transistor ist.
4) Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladungsspeichereinrichtung einen Kondensator (68) aufweist und daß die Schaltungseinrichtung eine zwischen diesem Kondensator und den Ausgang des aktiven Stromleitungselementes (52) geschaltete Diode (53) aufweist.
5) Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Stromleitungselement (52) einen Transistor aufweist, dessen Basis als Eingangselektrode und dessen Kollektor als Ausgangselektrode geschaltet ist und zwischen dessen

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Emitter und Kollektorelektrode ein Hauptstrompfad verläuft und dessen Basis-Emitter-Übergang in Durchlaßrichtung und dessen Kollektor-Basis-Übergang in Sperrichtung gepolt ist, so daß der Transistor im linearen Bereich arbeitet.
6) Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung eine an den Kollektor angeschlossene Diode (53) aufweist, welche so gepolt ist, daß sie in Durchlaßrichtung leitet und einen Stromfluß zwischen der Speichereinrichtung (68) und dem Transistor (52) in der gegebenen Richtung erlaubt, dagegen einen Stromfluß zwischen der Speichereinrichtung und dem Transistor in der Gegenrichtung verhindert.
7) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (50) einen dem aktiven Stromleitungselement entsprechenden ersten Transistor (52) und einen zweiten Transistor (54), v/elche als Differenzverstärker geschaltet sind, sowie eine mit dem ersten Transistor gekoppelte Lastschaltung (60,61,63,65,67) enthält.
8) Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Transistor (52 bzw. 54) als emittergekoppelter Differenzverstärker geschaltet sind, daß die Basis des ersten Transistors mit dem Videosignalkanal gekoppelt ist und der Basis des zweiten Transistors das Bezugssignal zugeführt wird, daß die Kollektoren der beiden Transistoren zusammen an die Lastschaltung angeschlossen sind, daß die Speichereinrichtung (68) mit dem Kollektor des ersten Transistors (52) gekoppelt ist, und daß die Schaltungseinrichtung (63) zwischen die Speichereinrichtung (68) und den Kollektor des ersten Transistors (52) zur Ermöglichung eines Stromflusses zwischen diesen Elementen in der gegebenen Richtung geschaltet ist.
9) Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschaltung (60,61,63,65,67) eine aktive Lastschaltung umfaßt, welche einen Stromfluß zu der Speichereinrichtung (68) in der ge-

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-A-gebenen Richtung entgegengesetzter Richtung erlaubt.

10) Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Lastschaltung eine Stromspiegelschaltung (60,61,63,65,67) umfaßt und daß die Schaltungseinrichtung eine Diode (53) aufweist.

11) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung (50) an einen ersten Punkt (40c) des Videosignalkanals zur Abfühlung des Austastpegels angeschlossen ist und daß die Regelschaltung an einen zweiten Punkt (69), der vor dem ersten Punkt liegt, an den Videosignalkanal zur Bildung einer geschlossenen Regelschleife für diesen angeschlossen ist.

12) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem Farbfernsehsystem zur Verarbeitung eines ein Farbbild darstellenden Signals verwendet wird, welches einen Videosignalübertragungsweg mit einem Farbkanal zur Verarbeitung einer Farbkomponente des Videosignals, mit einem Leuchtdichtekanal zur Verarbeitung einer Leuchtdichtekomponente des Videosignals und Kombinationsschaltungen (40a,40b,40c) zur Kombinierung der im Leuchtdichte- und im Farbkanal verarbeiteten Signale enthält, daß die Abtastschaltung (50) an einen Ausgang der Kombinationsschaltungen an einem ersten Punkt des Signalsübertragungsweges zum Abfühlen des Abtastpegels angeschlossen ist und daß das Regelsignal dem Leuchtdichtekanal an einem zweiten Punkt (69) im Signalübertragungsweg, der vor dem ersten Punkt liegt, zur Bildung einer geschlossenen Regelschleife mit dem Signalübertragungsweg zugeführt wird.

13) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungseinrichtung einen getasteten elektronischen Schalter

(95) aufweist, der zwischen den Ausgang des aktiven Schaltungselementes (52) und das Ladungsspeicherelement (68) geschaltet ist und derart getastet wird, daß er einen Stromfluß zwischen dem aktiven Element und der Ladungsspeichereinrichtung nur während des Abtastintervalls erlaubt.

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