DE3003535A1

DE3003535A1 - In vorbestimmter weise vorgespannte bildroehrentreiberschaltung in einem videosignalverarbeitungssystem

Info

Publication number: DE3003535A1
Application number: DE19803003535
Authority: DE
Inventors: Ii Robert Loren Shanley
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1979-01-31
Filing date: 1980-01-31
Publication date: 1980-08-14
Also published as: JPS607871B2; CA1136755A; BE881451A; AU533692B2; KR830002474A; PL126132B1; FR2448269B1; DK148340B; FR2448269A1; FI800206A; US4204221A; NZ192756A; ES488075A1; JPS55104182A; DE3003535C2; DD157288A5; DK39780A; KR830002171B1; PL221682A1; SE446420B

Description

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RCA 72,645

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

In vorbestimmter Weise vorgespannte Bildröhrentreiberschaltung

in einem Videosignalverarbeitungssystem

Die Erfindung betrifft einen Farbfernsehempfänger oder ein vergleichbares System mit einer Bildwiedergaberöhre, einer Röhrentreiberschaltung und einer HelligkeitssteuerschaTtung, welche derart zusammengeschaltet sind, daß sich die Bildröhrentreiber und die Bildröhre in vorherbestimmbarer Weise vorspannen lassen, und zwar passend zu einer vorherbestimmbaren Betriebsweise der Helligkeitsregel schaltung.

Die Bildhelligkeitsinformation eines Videosignalgemisches, wie etwa eines Fernsehsignal gemisches, ist durch den Gleichspannungspegel der Leuchtdichtekomponente des Videosignals bestimmt. Im Austastpegel der Leuchtdichtekomponente ist ein HeTligkeitsbezugspegel enthalten, welcher etwa dem Schwarzpegel des wiedergegebenen Bildes entspricht. Um sicherzustellen, daß ein wiedergegebenes Bild einen passenden Bereich von Helligkeitspegeln entsprechend der Videosignal information aufweist, sind bei Fernsehempfängern im allgemeinen Maßnahmen zur Justierung der Bildröhrenvorspannung vorgesehen, mit Hilfe deren man einen "Schwarzpegel"-Zustand entsprechend dem durch das Videosignal definierten Schwarzpegel simulieren kann. Insbesondere erfordern Einstellungsjustierungen der Bildröhre in einer Servicestellung des Empfängers,

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daß eine vom Videosignal unabhängige Bezugsspannung zur Verfugung steht, damit man den Leitungszustand der Bildröhre auf einen gewünschten Schwarzpegel einstellen kann. Bildröhreneinsteiltechniken sind bekannt und dienen der Sicherstellung, daß die Bildröhre beim Auftreten des Austastbezug.spegels des Videosignals oder bei fehlendem Signal richtig auf einen Schwellwertleitungszustand vorgespannt ist.

Bei Einstellen des gewünschten Schwarzpegel's für das Bild, und damit der Bildhelligkeit, stehen daher typischerweise zwei Bezugsspannungen zur Verfügung: Der Austastbezugspegel des Videosignals und die während der Servicestellung des Gerätes zur Erleichterung der Einstellung der Bildröhrenvorspannung verwendeten Bezugsspannung. Damit nun sichergestellt wird, damit bei normalem Betrieb ein Bild mit der richtigen Helligkeit wiedergegeben wird, sollen die zur Festlegung des BiIdröhrenaustastpegels bei der Serviceeinstellung benutzte Bezugsspannung und. der Videosignalaustastbezugspegel praktisch gleiche Ergebnisse hinsichtlich der wiedergegebenen Bilder ergeben. Jedoch sind diese beiden Bezugsspannungen Abweichungen von einem erwarteten Wert unterworfen wegen Toleranzschwankungen der Bauelemente und Schwankungen der Betriebseigenschaften der zugehörigen Schaltungen infolge von Spannungsdriften, die beispielsweise durch Temperatur- oder Betriebsspannungsschwankungen verursacht sind.

Man kann zwar durch solche Einflüsse verursachte Bildhelligkeits-Schwankungen ganz oder teilweise mit Hilfe eines von Hand einstellbaren und vom Benutzer des Gerätes bedienten Helligkeitseinstellers kompensieren, jedoch bedeutet die Notwendigkeit einer Handnachregelung der Bildhelligkeit zu diesem Zweck eine Unbequemlichkeit, die beseitigt werden soll. Weiterhin kann die Helligkeitseinstellschaltung nicht in der Lage sein, eine genügende Kompensation im Sinne eines normalerweise zu erwartenden Helligkeitseinstellbereichs zu ergeben und kann selbst unerwünschte Abweichungen vom normalerweise erwarteten Betrieb zeigen, beispielsweise wegen Schaltungstoleranzschwankungen von Empfänger zu Empfänger. Bezüglich dieses letzten Gesichtspunktes ist festzustellen, daß der mittlere Arbeitspunkt des HeIligkeitseinstellers bei den einzelnen Empfängern unterschiedlich sein kann wegen toleranzbedingten Schwankungen der Werte der Bauelemente,

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und dies wirkt sich in einer unerwünschten Verschiebung oder Begrenzung des Helligkeitseinstellbereiches aus.

Eine Anordnung gemäß der hier zu beschreibenden Erfindung für eine vorhersagbare Bildröhrenvorspannungs- und HeTligkeitseinsteTIung ist in einem Videosignalverarbeitungssystem vorgesehen, welches einen Videosignalkanal zur Verarbeitung eines ein Bild darstellenden Videosignals aufweist, das periodisch wiederkehrende Bildintervalle und zwischen benachbarten Bildintervallen liegende Austastintervalle sowie einen die Bildhelligkeit bestimmenden Austastpegel enthält. Ein Videoverstärker zur Kopplung der Videosignale vom Videokanal an eine Bildwiedergaberöhre erhält ein Bezugspotentia.l, auf das vom Videoverstärker verstärkte Signale bezogen werden. Das Videosignalbezugspotential wird von einer Vorspannungsquelle abgeleitet, an die ein einstellbarer Spannungsteiler angekoppelt ist, der eine veränderbare Helligkeitseinstellspannung liefert. Das Videosignalbezugspotential wird auch einem Punkt des einstellbaren Spannungsteilers zugeführt. Ferner ist eine Vergleichsschaltung mit einem ersten und einem zweiten Eingang vorgesehen, welche während der Austastintervalle die ihren Eingängen zugeführten Signale vergleicht und ein Ausgangsregel signal erzeugt, welches ein Maß für die Größendifferenz der Eingangssignale ist. Dem ersten Eingang der Vergleichsschaltung wird eine einstellbare Helligkeitseinstellspannung zugeführt, die von dem einstellbaren Spannungsteiler abgenommen wird, und dem zweiten Eingang werden die Videosignale zugeführt. Der Ausgang der Vergleichsschaltung ist mit dem Videokanal gekoppelt, um den Austastpegel des Videosignals im Sinne einer Verringerung der Differenz zwischen den Eingangssignalen der Vergleichsschaltung auf ein Minimum zu verändern.

Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Anordnung bei Anwendung in einem Farbfernsehempfänger mit Leuchtdichte- und Farbsignal verarbeitungskanälen ist ein Serviceschalter mit einer Normal- und einer Servicestellung vorgesehen. In der Servicestellung werden die Leuchtdichte- und Farbkanäle gegen eine übertragung der Leuchtdichte- und Farbsignale zur Bildröhre gesperrt, und die Vertikalabtastung wird abgeschaltet, so daß man die Bildröhre einjustieren kann. Der Serviceschalter koppelt auch das Videosignalbezugspotential auf einen

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Punkt des einstellbaren Spannungsteilers für die Helligkeitseinstenspannung, so daß am ersten Eingang der Vergleichsschaltung eine Spannung liegt, bei der ein Schwellwertsignalleitungszustand des Videoverstärkers unabhängig von der Einstellung des Helligkeitseinstellers bewirkt wird.

Fig. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt teilweise als Blockschaltbild einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit der erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Schaltung nach der Erfindung.

In Fig. 1 umfaßt der Block 10 einen Teil der Leuchtdichte- und Farbsignalverarbeitungsschaltungen in einem Fernsehempfänger. Eine Leuchtdichtekomponente eines Farbfernsehsignal gemisches wird von einer im Leuchtdichtekanal des Empfängers befindlichen Quelle 12 an einen Leuchtdichteverstärker 18 (beispielsweise einen Differenzverstärker) geliefert, der die Leuchtdichtekomponente verstärkt und anderweitig bearbeitet, um ein verstärktes Leuchtdichtesignal Y zu liefern. Von ' einer im Farbkanal des Empfängers befindlichen Quelle 15 werden Farbdifferenzsignale B-Y, R-Y und G-Y an entsprechende Matrixschaltungen 20, 22 bzw. 24 geliefert, wo die Farbdifferenzsignale mit dem verstärkten Leuchtdichtesignal Y zur Erzeugung von Farbsignalen B, R und G zusammengefaßt werden. Die von den Quellen 12 und 15 gelieferten Signale werden aus dem Farbfernsehsignal gemisch in bekannter Weise mit nicht dargestellten üblichen Schaltungen abgeleitet.

Die Signale B, R und G werden von der Signalverarbeitungsschaltung 10 einem Bildröhrentreiber 50 mit einzelnen Treiberstüfen 42, 44 und 46 zugeführt, die verstärkte Signale B¹, R¹ bzw. G¹ an die Helligkeitssteuerelektroden (beispielsweise die Kathoden) einer Farbbildröhre 62 liefern. Im einzelnen wird das Signal B \on der Matrix 20 der Treiberstufe 42 über einen Emitterfolgertransistor 25 und einer "Nu11-Offset"-35. Pufferstufe 30 mit Folgertransistoren 32 und 33 entgegengesetzten Leitungstyps und zugehörigen Vorspannungswiderständen 35, 38, welche alle in der dargestellten Weise geschaltet sind,in Gleichspannungskopplung zugeführt. Eine Austastimpulsquelle 40 ist an .den Basiseingang des

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Transistors 33 angeschlossen und liefert während der Bildaustastintervalle (RücklaufIntervalle) periodische negativ gerichtete Impulse, welche den Transistor 33 sperren und dadurch das Signal B von der BiIdrö'hrentreiberstufe 42 während jedes Bildaustastintervalles abkoppeln.

Die Treiberstufe 42 enthält einen Videoverstärker mit einem Transistor 52 niedriger Leistung, der als Videokaskodeverstärker mit einem nachgeschalteten Hochspannungstransistor 54 in Basisgrundschaltung zusammengeschaltet ist, an den wiederum ein Lastwiderstand 58 angeschlossen ist. Der Emitterkreis des Transistors 52 enthält einen veränderbaren Widerstand 55 zur Einstellung der Signal verstärkung der Stufe 42 bei der Bildröhrenserviceeinstellung, einen zugehörigen Widerstand 56 und einen Vorspannungswiderstand 57, welcher den Emitter des Transistors 52 an Masse führt. Das Signal B wird vom Emitterausgang des Transistors 33 auf den Basiseingang des Transistors 52 der Stufe 42 gekoppelt und erscheint verstärkt am Lastwiderstand 58, von wo das Signal B galvanisch an die Blausignal kathode der Bildröhre 42 gelangt.

Die Treiberstufen 44 und 45 sind in gleicher Weise wie die Treiberstufe 42 aufgebaut und erhalten die Rot- und Grünsignale von den Matrixschaltungen 22 und 24 über die zugehörigen Schaltungen in gleicher Weise, wie es eben im Zusammenhang mit dem Signal B und der Treiberstufe 42 erläutert worden ist, und sie führen die verstärkten Signale R und G an die Rot- und Grünsignal kathoden der Bildröhre 42.

Der Bildröhrentreiber 50 enthält weiterhin einen PNP-Transistor 65 mit geerdetem Kollektor, dessen Emitter im Normalbetrieb des Empfängers über einen Serviceschalter 100 an den Emitterkreis jedes Eingangstransistors (also Transistor 52} der Treiberstufen 42₅ 44 und 46 ahge- koppelt ist. Der Transistor 65 ist so vorgespannt, daß er ein vorbestimmtes Emitterpotential von etwa +3,3 V in diesem Beispiel liefert. Dieses Emitterpotential stellt ein Bezugspotential dar, auf welches die von den Treiberstufen verstärkten Videosignale bezogen werden und welches zur Bestimmung der Vorspannungsbedingungen für einai gewünschten Schwarzpegel des Bildes sowohl im Normalbetrieb als auch in der Servicestellung des Empfängers benutzt wird, wie noch erläutert werden wird.

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Der Serviceschalter 100 hat eine Normal- und eine Servicestellung, die für die Einjustierung der Bildröhre benutzt wird. Der Serviceschalter hat zwei gemeinsam bewegliche Kontakte S. und Sp und eine Anzahl von Anschlüssen a bis f, die in der nachstehend erläuterten Weise an die verschiedenen Teile des Empfängers angeschlossen sind.

Der Schaltungsblock 10 enthält auch eine getastete Differenzvergleichsschaltung 70 hoher Verstärkung mit Signalabtasttransistoren 72 und 74, die als emittergekoppelter Differenzverstärker geschaltet sind,undeinen

]0 Stromquellentransistor 75 zur Lieferung der Betriebsströme für die Transistoren 72 und 74. Der Transistor 75 wird getastet, so daß er bei Zuführung positiver periodischer Impulse leitet, die von einer Quelle 78 geliefert werden und während des sogenannten Schwarzschulterintervalls (also Burstintervall) jedes Horizontalzeilenabtastintervalls ge-

]5 liefert werden. Ein Mittelwertfilterkondensator 85 ist an den KoIlektorausgangskreis des Transistors 72 angeschlossen und. dient zur Spei-' cherung (also zum Halten) von Ladungen entsprechend, der durch die Vergleichsschaltung 70 abgetasteten Signal information. Die Diode 83 im Kollektorkreis des Transistors 72 verhindert, daß der normalerweise in Sperrichtung vorgespannte Kollektor-Basis-übergang des Transistors 72 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird und dadurch die Abtastfunktion der Vergleichsschaltung 70 bei Vorhandensein unnormal großer Eingangssignale für die Vergleichsschaltung stören würde.

Die Anordnung erhält weiterhin eine Helligkeitsregelschaltung 90, mit einem Spannungsteiler aus Reihenwiderständen 91, 92 und 93, einen von Hand entsprechend dem vom Benutzer des Gerätes betätigten Einsteller einstellbaren Widerstand 95 und einer zugehörigen Quelle positiver Gleichspannung (+11,2 V). Ein Schaltungspunkt A in der Helligkeitseinstellschaltung ist über einen Koppelwiderstand 68 an ein am Emitter des Transistors 65 entstehendes Bezugspotential angekoppelt, und ein Schaltungspunkt B in dieser Schaltung ist über einen Trenntransistor 73 an den ßasiseingang des Vergleichsschaltungstransistors 74 angeschlossen. Die Basisspännung des Transistors 74 stellt eine HeI-ligkeitsbezugsspannung dar, die sich entsprechend der Einstellung des Widerstands 95 verändern läßt.

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Die Vergleichsschaltung 70, der Leuchtdichteverstärker 18, die Matrix 20 .und der Folgertransistor 25 bilden eine geschlossene Regelschleife (Servoschleife) zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen festen Beziehung zwischen der der Basis des Vergleichsschaltungstransistors 74 zugeführten Helligkeitsbezugsspannung und dem von der Matrix kommenden, die Helligkeit bestimmenden Austastpegel des Farbsignals B. Zu diesem Zweck sind die Vergleichsschaltung 70 und der Kondensator 85 als Abtastund Halteschaltung angeordnet, wobei die Abtastung des Signals B während des Schwarzschulterteils jedes Bildaustastintervalls erfolgt, wenn der Transistor 75 leitend getastet wird, und der Abtastwert während des Restes jedes Horizontalbildzeilenzyklus gehalten wird. Die Arbeitsweise dieser geschlossenen Regelschleife sowie der zugehörigen Schaltungen ist im einzelnen in einer gleichlaufenden US-Patentanmeldung der Erfinder A.V. Tuma et al mit der Ser. No. 794 128 und dem Titel "Brightness Control Circuit Employing A Closed Control Loop" sowie in der US-PS 4 143 398 von L.A. Harwood et al mit dem Titel "Automatic Brightness Control Circuit Employing A Closed Control Loop Stabilized Against Disruption By Large Amplitude Video Signals" be- ■ schrieben.

Wenn der Transistor 75 in den Leitungszustand getastet ist, dann vergleicht die Vergleichsschaltung 70 die Helligkeitsbezugsbasisspannung des Transistors 74 mit der dann an der Basis des Transistors 72 auftretenden Spannung (entsprechend dem die Helligkeit darstellenden Austastpegel des Signals B, welches dann am Emitter des Transistors 25 auftritt). Im Falle einer Abweichung zwischen diesen Basisspannungen entsteht infolge der Differenzwirkung der Vergleichsschaltung 70 am Kondensator 85 ein Regelsignal solcher Größe und Richtung, daß der Unterschied in Richtung .auf Null verringert wird, so daß die Differenz zwischen den Basisspannungen der Transistoren 72 und 74 gegen Null geht (Nunabweichung). In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, daß die Farbsynchronsignal information aus dem Signal B entfernt worden ist, so daß der abgetastete Teil des Signals B nur den die Helligkeit darstellenden Austastpegel des Signals B enthält. ·

Wenn beispielsweise der Austastpegel des Signals B sich unerwünschterweise auf einen mehr positiven Pegel verschiebt, entsprechend einer

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Helligkeitsvergrößerung, dann nimmt im Vergleich zu Kollektorstrom und Kollektorspannung des Transistors 74 wegen der Differenzwirkung der Schaltung 70 während des Abtastintervalls der Kollektorstrom des Transistors zu und seine' Kollektorspannung nimmt ab. Eine anderweitig am Kondensator 85 vorhandene Spannung wird über die Kollektor-Emitter-Strornstrecke des Transistors 72 proportional zum Leitwert des Transistors 72 entladen. Dies bewirkt, daß der Austastpegel des Leuchtdichtesignals Y am-Ausgang des Verstärkers 18 und damit der Austastpegel des an der Basis des Transistors 72 abgefühlten Signals B ebenfalls TO um einen entsprechenden Betrag absinken. Die Verringerung des Austastpegels erfolgt in einer Richtung im Sinne einer Reduzierung des Potentialunterschiedes zwischen den Basiselektroden der Vergleichstransistoren 72 und 74 auf Null, entsprechend aer gewünschten Beziehung.

Bei einem Fernsehempfänger ist es erwünscht, daß die Bildröhrentreiberstufen so ausgebildet sind, daß ein vorherbestimmbarer Bildschwarzpegel erzeugt wird (also in den Treiberstufen im wesentlichen kein Signal strom fließt ) und die Bildröhre für eine bestimmte Einstellung des Helligkeitsreglers auf eine Leitungsschwelle vorgespannt wird. Zweckmäßigerweise hat man diesen. Zustand, wenn der Heliigkeitsregler in den mittleren Bereich eingestellt ist, so daß man eine symmetrische Einstellbarkeit der Bildhelligkeit hat. Da die Mittelstellung des Helligkeitsreglers von Empfänger zu Empfänger beispielsweise wegen toleranzbedingten Schwankungen der Bauelemente unterschiedlich sein kann, sollte der Empfänger die Möglichkeit bieten, sicherzustellen, daß die Helligkeitsmittelstellung in befriedigender Weise unter verschiedenen Empfängern reproduzierbar ist. Die hier beschriebene Anordnung ermöglicht dies, wie nun erläutert wird.

Die Helligkeitseinstellschaltung 90 ist so ausgebildet, daß bei Mittelstellung des Helligkeitseinstellers oder -reg!ers 95 die am Schaltungspunkt A auftretende Helligkeitsbezugsspannung gleich dem am Emitter des Transistors 65 entstehenden Bezugspotential ist und im Widerstand 68 kein Strom fließt. Die Basisspannung des Transistors 74 stellt eine Helligkeitsbezugsspannung gleich der Spannung am Schaltungspunkt A (+3,3 V) zuzüglich der am Widerstand 92 abfallenden Spannung (etwa 0,6 V)₅ abzüglich des Basis-Emitter-Strecken-Spannungsabfalls des

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Transistors 73 (0,6 V) dar. In diesem Beispiel bildet der Widerstand 92 eine Impedanz, die zur Kompensierung der Basis-Emitter-Obergangs-Offsetspannung (0,6 V) des Treibertransistors 53 durch Erzeugung einer entsprechenden Offsetspannung dient. Genauer gesagt liefert der Widerstand 92 eine Offsetgleichspannung, welche gleich der (einzigen) Offsetgleichspannung zwischen dem Emitter des Transistors 25 (dem Punkt, an dem das von oer Vergleichsschaltung 70 abgefühlte Signal B entsteht) und dem. Emitter des Treibertransistors 52 ist. Die Diode 71 ist eingefügt, um die durch den Basis-Emitter-Obergangs-Spannungsabfall des Trenntransistors 73 verursachte Offsetspannung zu kompensieren.

Während jedes HorizontalaustastintervalIs des Videosignals (welches das Abtastintervall einschließt) dienen Impulse von der Austastschaltung 40 zur Sperrung des Transistors 33. Daher wird das Videosignal vom Treibertransistor 52 abgetrennt, und es fließen keine signalbedingten Ströme durch die Widerstände 55 und 56 im Emitterkreis des Treibertransistors 52. In diesem Beispiel entspricht der Punkt, wo der Stromfluß durch die Transistoren 55 und 56 unterbrochen wird, einem Schwellwert zwischen Sperren und Leiten der Bildröhre und stellt den gewünschten Schwarzpegel zustand dar. Dieser Zustand sollte auch während jedes Horizontalbildintervalls (Hinlaufintervall) des Videosignals erzeugt werden, wenn das Videosignal gleich dem während des Schwarzschulterintervalls auftretenden Austastintervall ist, weil dieses Austastintervall im wesentlichen dem Schwarzpegel des wiedergegebenen Bildes entspricht. Der Helligkeitspegel des wiedergegebenen Bildes stellt sich genau ein, wenn dieser letztgenannte Zustand erfüllt ist. Die geschlossene Regelschleife mit der Vergleichsschaltung 70, dem Verstärker 18, der Matrix 20 und dem Transistor 25 trägt zur Erreichung dieses Ergebnisses zusammen mit der HeI1igkeitseinstel1 schaltung 90 und dem am Emitter des Transistors 65 auftretenden Bezugspotential bei.

Bei normaler Betriebsweise des Empfängers und Mittelstellung des HeI-ligkeitseinstellers 95 ist die Helligkeitsbezugsspannung (V») am Schaltungspunkt A gleich dem Bezugspotential V_R des Verstärkers am Emitter des Transistors 65. Die Spannung an der Basis des Vergleichs-

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] Schaltungstransistors 74 ist auch gleich dieser Spannung (V_R), weil die Spannungsabfalle am Widerstand 92 und an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 73 gleich sind. Da die geschlossene Regelschleife die Basisspannungen der Vergleichsschaltungstransistoren 72 und 74 gemäß den obigen Ausführungen im wesentlichen gleich hält, wird der Schwarzpegel des Signals B, welcher an der Basis des Vergleichsschaltungstransistors 72 während des. Tastintervalls auftritt, gleich der an der Basis des Vergleichsschaltungstransistors 74 auftretenden Helligkeitsspannung (V_R) gemacht. Auch ist die Emitterspannung des Transistors 25 dann gleich der Basisspannung des Transistors 72 zuzüglich des Spannungsabfalls an der Diode 71 (V_R + 1V_ßE-). Während der Bildintervalle, wo der Videosignal pegel gleich dem Austast- oder Schwarzpegel ist, ist daher die Emitterspannung des Transistors 25 (V_R + 1V_ßc) gleich der Basispannung des Treibertransistors 52, weil die Puffer-

]5 schaltung mit den Transistoren 32 und 33 keine Offsetgleichspannung erzeugt. Demzufolge ist die Emitterspannung des Transistors 52 wegen des Spannungsabfalls am Basis-Emitter-Obergang des Transistors 52 gleich dem Emitter-Bezugspotential (V_R) des Transistors 65.

Bei dem oben erwähnten Zustand des Bildschwarzpegels entsteht ein Null potentialunterschied an den Widerständen 55 und 56 im Emitterkreis des Transistors 52, und demzufolge fließt zu dieser Zeit kein Strom durch diese Widerstände. Dieses Ergebnis entspricht dem gewünschten Nulltreibersignalzustand für eine richtige Reproduktion der BiTdschwarzpegel und wird infolge der Wirkung der geschlossenen Regel schleife für jedes der durch die entsprechenden Treiberstufen verstärkten Signale B, R und G bezüglich des Leuchtdichtesignals aufrechterhalten, was mit jedem der Farbdifferenzsignale matriziert wird.

Die Spannung am Schaltungspunkt A verändert sich oberhalb und unterhalb des Bezugspotentials (V_R), wenn der Einsteller oder Regler 95 zwischen seinen beiden Endstellungen verstellt wird und damit die Bildhelligkeit entsprechend den Wünschen des Benutzers verändert wird. Zu dieser Zeit fließt im Widerstand 68 ein Strom, und die Spannung am Schaltungspunkt A wird durch die Spannungsteilerwirkung der Schaltung 90 zusammen mit dem Emitterpotential (V_R) des Transistors 65 bestimmt.

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Es ist festzustellen, daß bei dieser Anordnung Abweichungen des Emitterbezugspotentials des Transistors 65 von einem Nominalwert nicht den gewünschten oben erwähnten Zustand des Bildschwarzpegels beeinträchtigt, so daß dieser Schwarzpegel des Bildes bei einer gegebenen Einstellung des Helligkeitsreglers von Empfänger zu Empfänger in vorhersagbarer Weise beibehalten werden kann. Genauer ausgedrückt: Wenn das Bezugspotential (Vn) wegen Veränderungen der Versorgungsspannung (+11,2 V) des Transistors 65 sich verschiebt, dann folgt die Helligkeitsbezugsspannung an der Basis des Vergleichsschaltungstransistors 74 dieser Verschiebung, weil die Helligkeitseinstellschaltung 90 an dieselbe Spannungsquelle angeschlossen ist.

Bei dieser Anordnung erhält man eine Kompensation von Schwankungen der Mittelstellung des Helligkeitsreglers 95 zwischen verschiedenen Empfängern wegen der Pegelveränderungen des Bezugspotentials am Emitter des Transistors 65 infolge beispielsweise von Schaltungstoleranzen. Die Größe der Kompensation, die in diesem Beispiel erreichbar ist, beträgt etwa 67% und hängt von der Thevenin-Äquivalenzimpedanz (R-p) der Schaltung 90 nach der folgenden Gleichung ab:

^RT X 100 = 67%

^RT ^{+ R}68

wobei R_cο den Wert des Widerstandes 68 darstellt und die Thavenin-

DO

Impedanz Ry gleich dem Reziprokwert des Ausdruckes ist

^R93 ^{+ R}95 ' ^R91 ⁺ ^92

und wobei der Wert R₀₁- der tatsächlichen Mittelstellung des Reglers 30

(logarithnrisches Potentiometer) entspricht und in diesem Falle etwa 7 kOhm beträgt. Hierbei wird die nominale Helligkeitsspannung in der Mittelstellung des Helligkeitsreglers 95 innerhalb 67% des Auslegungswertes gehalten, unabhängig von bei unterschiedlichen Empfängern auftretenden Schwankungen des vom Transistor 65 gelieferten Bezugspotentials. Ein noch größerer Kompensationsgrad, der bis 100% erreicht, ist möglich bei der Helligkeitsregel schaltung gemäß Fig. 2.

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-ιοί Bei der Schaltung nach Fig. 2 wird das Bezugspotential (V_R) vom Emitter des Transistors 65 über eine Koppel schaltung mit NPN- und PNP-Emitterfolgertransistören 201 und 202 in der dargestellten Schaltungsweise zum Helligkeitsregler 95 gekoppelt. Die Transistoren 201 und 202 sind vorzugsweise einander angepaßt. Ein am Emitter des Transistors 201 und am unteren Ende des Helligkeitsreglers 95 erscheinendes übertragenes Bezugspotential ist gleich der Spannung V_R minus 1Vnr (Basis-Emitter-Strecken-Spannungsabfall des Transistors 201), und das am Emitter des Transistors 202 und am oberen Ende des Einstellers 95 auftretende Potential ist gleich V_R plus 1Vn_E· Wenn der Einsteller oder Regler 95 in den Mittenbereich eingestellt ist, dann ist die Abgriffsspannung des Einstellers 95 und die Basisspannung des Transistors 202 gleich der Bezugsspannung V_R. Der Transistor 292 entspricht funktionsmäßig dem Widerstand 92 (Fig. 1) zur Erzeugung einer kompensierenden

1-5 Offsetspannung, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden ist, so daß die gewünschte Helligkeitsbezugsspannung an der Basis des Trenntransistors 73 und an der Basis des Vergleichsschaltungstransistors 74 (Fig. 1) auftritt. Bei dieser Anordnung erhält man den gewünschten (symmetrischen) HeIligkeitseinstel!bereich mit Hilfe des Reglers 95 bezüglich einer Mittelstellung ohne Beeinflussung durch Veränderungen des Bezugspotentials V_R. Auch wird der gewünschte Schwarzpegel zustand·entsprechend dem "Nullsignalstrom" in den Widerständen 55 und 56 aufrechterhalten, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert worden war.
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So läßt sich der gewünschte BiIdröhrentreiberschwarzpegelzustand im normalen Empfängerbetrieb in vorhersagbarer Weise erreichen durch Verwendung nur einer einzigen Bezugsspannung, die von der Bildröhrentreiberschaltung im Zusammenwirken mit der Heiligkeitseinstellschaltung abgeleitet wird. Wenn der Schaltungsblock 10 als integrierte Schaltung ausgebildet wird, dann benötigt man vorzugsweise nur einen einzigen äußeren Anschluß, um die Helligkeitsbezugsspannung über die Basiselektrode des Transistors 73 auf den Eingang der Vergleichsschaltung 70

zu koppeln.
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Die Verwendung eines Kaskodevideoverstärkers als Bildröhrentreiberstufe trägt auch zur Bestimmung eines richtigen Bildröhrenleitungs-

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schweTlwertes bei. Die relativ niedrigen Verlustleistungspegel in den Eingangsstufen (beispielsweise Transistor 52) ergeben einen relativ stabilen Betrieb (niedrige thermische Schwankungen der Basis-Emitter-Spannung dieser Eingangselemente und damit kleine Schwankungen der zur Bildröhre 62 geführten Ausgangsgleichspannungen bei schwankenden Signalpegeln). Die für relativ hohe Spannungen ausgelegten nachgeschalteten Elemente in Basisgrundschaltung (beispielsweise Transistor 54) werden von den als Stromquellen arbeitenden Eingangselementen stromgesteuert und tragen daher nicht zu einer Ausgangsdrift bei. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß der Bildröhrentreiber 50 auch Kaskodeverstärkerstufen enthalten kann, wie sie im US-Patent 4,051,521 (Harwood) beschrieben sind.

Für den Servicebetrieb des Empfängers, wenn die Bildröhre einjustiert werden soll, wird der Serviceschalter 100 in seine Servicestellung gebracht. In dieser Stellung ist das Bezugspotential vom Emitter des . Transistors 65 von den Bildröhrentreiberstufen 42, 44 und 46 abgekoppelt und wird stattdessen über die Serviceschalterkontakte b und c und. die Schalterbrücke S. zum Schaltungspunkt A in der Helligkeitseinstellschaltung 90 gekoppelt. Ferner werden die VertikalablenkschaTtungen und geeignete Steuerpunkte in den Leuchtdichte- und Farbsignal Verarbeitungsschaltungen des Empfängers über die Serviceschalteranschlüsse e und f und die Schalterbrücke Sg an Masse gelegt. Infolge dieser letztgenannten Verbindungen werden die Vertikalablenkschaltungen außer Betrieb gesetzt, so daß die Vertikalabtastung zusammenbricht, und die Leuchtdichte- und Farbsignale werden von der Bildröhre abgetrennt, so wie es beispielsweise in der US-PS 4,118,729 beschrieben ist,oder auch in derer geeigneter Weise. Die benötigten Bildröhrenvorspannungsjustierungen werden dann in bekannter Weise durchgeführt, etwa durch Einstellen der Schirmgittervorspannung und durch Einstellen der Bildröhrentreiber auf eine gewünschte Verstärkung (beispielsweise mit Hilfe des Widerstandes 55 für die Treiberstufe 42), um das richtige Verhältnis der Rot-, Blau- und Grünsignalansteuerung für normalen Betrieb des Empfängers sicherzustellen. Die letztgenannten Verstärkungseinstellungen wirken sich nicht auf die justierte Bildröhrensperrvorspannung. aus.

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"ΙΟΙ Die Spannung am Schaltungspunkt A ist unabhängig von der Einstellung des Helligkeitsreglers 95 und entspricht der am Schaltungspunkt A im Normalbetrieb bei Einstellung des Helligkeitsreglers 95 im mittleren Bereich auftretenden Spannung. Wie bereits· erörtert, tritt bei dieser Normal einstellung des Reglers 95 ein Zustand ein, indem die Basis- und Emitterspannungen des Treibertransistors 52 solche Werte haben, daß kein Strom in den Widerständen 55 und 56 im Emitterkreis des Transistors 52 fließt, was in diesem Fall der gewünschte normale " Schwarzschwellwertzustand ist. Dieser Zustand kann auch im Servicebetrieb hervorgerufen werden, wenn das Treiberverstärkerbezugspotential vom Emitter des Transistors 65 vom Treiber 50 über den Serviceschalter abgekoppelt wird und' der Basis-Emtter-Kreis des Transistors 52 ebenso vorgespannt wird,.wie wenn der Empfänger normal arbeiten würde und der Helligkeitsregler 95 sich in Mittelstellung befände. 15

Diese Serviceanordnung ermöglicht eine genaue und vorhersagbare Serviceeinstellung durch genaue Nachbildung des Schwarzpegelzustandes, wie er im normalen Betrieb gewünscht ist, und durch praktische Unempfindlichkeit gegen Änderungen der Vorspannungen und Betriebsspannungen, wie sie denkbar wären, wenn der Empfänger zwischen Normal- und Servicebetrieb umgeschaltet wird. Beispielsweise kann bei einigen Empfängern die Belastung einer oder mehrerer Betriebsspannungsquellen des Empfängers beeinflußt (beispielsweise verringert) werden, wenn der Empfänger vom Normal betrieb auf Servicebetrieb umgeschaltet wird, weil die Vertikalabtastung abgeschaltet wird. Wenn diese Versorgungsquellen ungeregelt sind oder anderweitig solche Wirkungen nicht kompensieren können, dann können sich die von ihnen gelieferten Spannungen unerwünschterweise ändern. Bei der hier beschriebenen Schaltung beeinflussen Änderungen der +11,2. V-Spannungsquelle unter diesen Umständen den gewünschten Schwarzpegel zustand nicht, weil die von der Schaltung 90 abgeleitete Helligkeitsbezugsspannung Pegel änderungen des Bezugspotentials am Emitter des Transistors 65 folgt, wie dies erläutert worden ist.

Bei diesem Beispiel wird nur das Signal B durch die Vergleichsschaltung 70 abgetastet. Die Signale R und 6 können ebenfalls in gleicher Weise abgetastet werden, obwohl dies nicht notwendig ist, wenn die den

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jeweiligen Eingängen der Treiberstufen 42, 44 und 46 zugeführten Signale. B, R und G miteinander gut gleichlaufen (also bezüglich Änderungen der Temperatur, der Bäuelementewerte und der Versorgungsspannung). Dieser Zustand liegt beispielsweise vor, wenn die die Signale B, R und G an die Bildröhrentreiber liefernden Schaltungen in einer einzigen integrierten Schaltung ausgebildet sind. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die im Schaltungsblock 10 enthaltenen Schaltungen, eventuell mit Ausnahme des Kondensators 85, sich in einer einzigen monolithischen integrierten Schaltung herstellen lassen. Außerdem sind die Eingangstransistoren der Treiberstufe (beispielsweise der Transistor 52 der Stufe 42) Elemente geringer Leistung und können daher hinsichtlich der Betriebseigenschaften leicht einander angepaßt werden.

Wenn die Erfindung vorstehend auch mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden ist, so lassen sich innerhalb des Erfindungsbereiches verschiedene zusätzliche Modifikationen durchführen. Beispielsweise kann der Transistor 65 zur Lieferung des Bezugspotentials eine Zenerdiode ersetzen, und die durch den Widerstand 92 gebildete Kompensationsimpedanz kann durch eine Diode ersetzt werden, die so geschaltet und gepolt ist, daß sie zwischen dem Emitter des Transistors 25 und dem Basiseingang des Vergleichsschaltungstransistors 72 einen Durchlaßstrom leitet (also in Reihe mit der Diode 71 liegt). In diesem letztgenannten Falle wäre die Basis des Transistors 73 unmittelbar an einem gemeinsamen Schaltungspunkt (dem die Punkte A und B entsprechen wurden) an die Widerstände 91 und 93 geschaltet.

Weiterhin kann der Leitungsschwellwert der Bildröhre durch Justierung des Pegels der Emitterbezugsspannung des Transistors 65 eingestellt werden (beispielsweise durch automatische Veränderung der Basisvorspannung des Transistors 65 in Abhängigkeit von geeignet abgefühlten Betriebsparametern wie etwa die Betriebsspannung B+ des Bildröhrentreibers 50 oder der Schirmgittervorspannung der Bildröhre 42). Der Basis des Transistors 65 können auch Wechsel signale zugeführt werden, die einfarbiger Information entsprechen, etwa bei einer gewünschten Darstellung von Grafiken oder Testdaten durch die Bildröhre 62.

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Claims

DR. DIHTKli ν. Ηο I)IPU INCJ. PKTEIt SCHÜTZ 3 003 5 3'

I)JPL. IJMCJ. WOLKCiANCJ 11KUSLKU

MAIUA-TUKUK.SIANTUASHE 22 POSTKAUU ΚΛΟββΗ

D-SOOO MUKNClIEN 80

TELEFON OSe/470»Oe «TON

TEl.F.X li'J2«.'I8 TKLKUHAMM SUMBKZ

RCA 72,645 Sch/Vu

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

Patentansprüche

/Ty Videosignal.verarbeiiungsschaltung mit einem Videosignalkanal zur Verarbeitung eines ein Bild darstellenden Videosignals, das periodisch wiederkehrende Bildintervalle und zwischen benachbarten Bildintervallen befindliche Austastintervall, die einen die Bildhelligkeit bestimmenden Austastpegel beinhalten, enthält, mit einer Vorspannungsquelle, einer Bildröhre zur Wiedergabe von Bildern unter Steuerung durch ihr zugeführte Videosignale und mit einem Bildröhrentreiber, welcher die Videosignale von dem Verarbeitungskanal auf die Bildröhre koppelt, ferner mit einer Vergleichsschaltung, die einen ersten und einen, zweiten Eingang hat und während der Austastintervalle diesen

3« Eingängen zugeführte Signale miteinander vergleicht und ein Ausgangsregelsignal liefert, welches ein Maß für den Größenunterschied aer Eingangssignale ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Transistor .65) zur.Ableitung eines Bezugspotentials aus der Vorspannungsquelle (+11,2 V), durch eine Koppel schaltung (100)

zur Zuführung des Bezugspotentials zum Bildröhrentreiber (50) zur Lieferung eines Bezugspotentials, auf welches die vom Bildröhrentreiber verstärkten Videosignale bezogen werden, durch einen mit der Vor-

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spannungsquelle (+11,2 V) verbundenen einstellbaren Spannungsteiler (91-95) zur Lieferung einer einstellbaren Helligkeitseinstellspannung, durch eine Koppel schaltung (73) zur Kopplung einer von dem einstellbaren Spannungsteiler (91-95) abgeleiteten einstellbaren Helligkeitseinstellspannung an den ersten Eingang (Basis des Transistors 74) der Vergleichsschaltung (70), durch eine Koppel schaltung (25,71) zur Kopplung der Videosignale von dem Signalverarbeitungskanal (18-33) zum zweiten Eingang (Basis des Transistors 72) der Vergleichsschaltung (70), durch eine Koppel schaltung (83,85) zur Kopplung des Regelausgangs-

]0 signals der Vergleichsschaltung zum Signal Verarbeitungskanal zur Veränderung des Austastpegels in einem Sinne zur Verringerung der Differenz auf ein Minimum, und durch eine Koppelung des Bezugspotentials, auf welches die vom Treiber (50) verstärkten Signale bezogen sind, auf einen Schaltungspunkt (A) des einstellbaren Spannungsteilers (91-95).
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang (Basis 72) der Vergleichsschaltung (70) zum Abfühlen.des Austastpegels an einen ersten Punkt (Emitter des Transistors 25) des Videokanals (18-33) angekoppelt ist und daß das Regelsignal zur Bildung einer geschlossenen Schleife für den Videokanal einem zweiten Punkt (Schaltung 18) des Videokanals zugeführt wird, der vor dem ersten Punkt liegt.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildröhrentreiber (50) ein aktives Stromleitungselement (52,54) enthält, das mit einem Eingangsanschluß (Basis des Transistors 52) an den Videokanal (18-33) nach dem ersten Punkt (Emitter des Transistors 25) zur Abnahme der durch den Kanal verstärkten Videosignale angeschlossen ist und mit einem zweiten Anschluß (Kollektor des Transistors 54) an die Bildröhre (62) angeschlossen ist und einen gemeinsamen Anschluß (Emitter des Transistors 5.2) aufweist, zwischen dem und den Ausgangsanschluß eine Hauptstromstrecke des aktiven Elementes besteht, und daß der gemeinsame Anschluß über eine Impedanzschaltung (55,56) an das Bezugspotential geführt ist.

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4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (91-95) im Sinne eines Bereichs von die Helligkeit bestimmenden Spannungen am ersten Eingang (Basis des Transistors 74) der Vergleichsschaltung einstellbar ist und dieser Bereich eine Spannung einschließt, bei welcher in der Impedanzschaltung (55,56) des Bildröhrentreibers (50) im wesentlichen kein Strom fließt, daß eine Impedanz (68) zwischen das Bezugspotential (am Emitter des Transistors 65) und einem Punkte) des einstellbaren Spannungsteilers (91-95) gekoppelt ist, und daß die Schaltungsparameter des einstellbaren Spannungsteilers und der Impedanz so bemessen sind, daß in einer Mittenbereichseinstellung des einstellbaren Spannungsteilers (Potentiometer 95) die Spannung zur Verfügung steht, bei welcher in der Impedanzschaltung (55,56) des Bildröhrentreibers im wesentlichen kein Strom fließt.
5. Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine an einen Eingang der Vergleichsschaltung (70) angeschlossene Kompensationseinrichtung (92) zur Kompensierung von Spannungsversetzungen zwischen dem mit den zweiten Eingang (Basis des Transistors 72) verbundenen Punkt (Schaltungsteil 18) des Videokanals und dem gemeinsamen Anschluß (Emitter der Transistoren 52) des Bildröhrentreibers.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationseinrichtung (92) eine solche Offsetspannung liefert, daß das

am gemeinsamen Anschluß des Bildröhrentreibers (50) entstehende Potential im wesentlichen gleich dem Bezugspotential ist, wenn die Differenz zwischen den Eingangssignalen der Vergleichsschaltung (70) mini-■ mal. ist und wenn der einstellbare Widerstand (Potentiometer 95) auf eine mittlere Position eingestellt ist, derart, daß durch die Impedanzschaltung (55,56) des Bildröhrentreibers praktisch kein Strom fließt. 30
7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildröhrentreiber (50) einen Transistor (52) mit Basiseingang, Kollektorausgang und gemeinsamem Emitteranschluß enthält und daß die Kompensationseinrichtung einen Widerstand (92) aufweist.

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8. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (70) einen ersten und einen zweiten, als Differenzverstärker geschalteten Transistor (72 bzw. 74) aufweist, daß an die Ausgangselektrode des einen (72) der Differenzver-Stärkertransistoren ein Ladungsspeicher (85) zur Lieferung des Regel- · Signals entsprechend dem Leiten des ersten und zweiten Transistors während des Austastintervalls angeschlossen ist.
9. Videosignalverarbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System in einem Farbfernsehempfänger mit Leuchtdichte- und Farbkanal vorgesehen ist, daß an den Bildröhrentreiber (50) und die Leuchtdichte- und Farbkanäle ein Schalter (100) angeschlossen ist, der in einer ersten Stellung die Leuchtdichte- und Farbkanä'le wahlweise für einen normalen Betrieb des Empfängers normal arbeiten läßt und das Bezugspotential dem Bildröhrentreiber .zuführt und in einer zweiten Stellung in einem Servicebetrieb des Empfängers wahlweise die Leuchtdichte- und Farbkanäle außer Betrieb setzt und die Vertikalabtastung der Bildröhre sperrt und das Bezugspotential vom Bildröhrentreiber abkoppelt, daß der Spannungsteiler (91-95) im Sinne eines Bereichs von die Helligkeit bestimmenden Steuerspannungen am ersten Eingang (Basis des Transistors 74) der Vergleichsschaltung einstellbar ist, und dieser Bereich eine Spannung einschließt, bei welcher ein Signalleitungsschwellenzustand für den Bildröhrentreiber entsteht, wenn der Signalunterschied minimal ist, daß zwischen das Bezugspotential (am Emitter des'Transistors 65) und einem Schaltungspunkt (A) des einstellbaren Spannungsteilers eine Impedanz (68) geschaltet ist und die Schaltungsparameter des einstellbaren Spannungs-. teilers und dieser Impedanz so gewählt sind, daß die Spannung, bei welcher der Signalleitungsschwellenzustand besteht, bei einer Einstellung im mittleren Bereich des Spannungsteilers geliefert wird, und daß der Schalter in seiner zweiten Stellung das Bezugspotential an einen Punkt (A) des einstellbaren Spannungsteilers (91-95) koppelt, derart, daß dem ersten Eingang (Basis des Transistors 74) der Vergleichsschaltung unabhängig von der Einstellung des einstellbaren Spannungstellers diejenige Spannung zugeführt wird, bei welcher der Signalleitungsschwellenzustand herrscht.

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