DE3011726C2 - Stabilisierte automatische Helligkeitsregelschaltung in einem Videosignalverarbeitungssystem mit automatischem Strahlstormbegrenzer - Google Patents
Stabilisierte automatische Helligkeitsregelschaltung in einem Videosignalverarbeitungssystem mit automatischem StrahlstormbegrenzerInfo
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- H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
- H04N5/57—Control of contrast or brightness
- H04N5/59—Control of contrast or brightness in dependence upon beam current of cathode ray tube
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- H04N9/645—Beam current control means
Description
rung des Austastpegels in einer Richtung zur Verringerung dieser Differenz, mit einer Regelschaltung
zur Ableitung eines Regelsignals entsprechend einem übermäßigen Strombedarf der Bildröhre, mit
einer ersten Koppeleinrichtung zur Kopplung des abgeleiteten Regelsignals zu einem ersten Punkt des
Verstärkers zur Veränderung von dessen Verstärkung und damit der Spitzenamplitude des Videosignals
in einer Richtung zur Begrenzung des 3U Strahlstror^bedarfs, gekennzeichnet durch
eine zweite Koppeleinrichtung (Verbindung des Kondensators 68 mit der basis des Transistors 48)
zum Koppeln von Ausyleichsvorgangsänderungen des abgeleiteten Regelsignau an einem zweiten
Punkt (Basis des Transistors 48) des Verstärkers (44) im Sinne eines Entgegenwirkens von Ausgleichsvorgangsänderungen
des Gleichspannungsausgangspegels des Verstärkers, die andernfalls auftreten würden, wenn die Verstärkung des Verstärkers ίο
aufgrund der Ausgleichsvorgangsänderungen des abgeleiteten Regelsignals verändert werden würde.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechzeit der Vergleichsschaltung
(50) mit der Filterschaltung (Kondensator 68) ·*5
zur Verringerung des Unterschiedes auf ein Minimum langsam im Vergleich zu den Ausgleichsvorgangsänderungen
im Gleichspannungsausgangspegel ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch M gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (50),
welche die Filterschaltung (Kondensator 68) enthält, das Abtast- und Halteschaltung in einer geschlossenen
Regelschleife mit dem Videokanal angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung
mehrerer Ausgangsbetriebsspannungen für das Videosignalverarbeitungssystem eine Stromversorgungsschaltung
(310) vorgesehen ist, an deren Ausgang eine Hochspannungserzeugungsschaltung
(215) zur Lieferung einer Betriebshochspannung für die Bildröhre und eines Betriebsstromes entsprechend
dem Bildröhrenstrombedarf angeschlossen ist, wobei die Stromversorgungsschaltung bei
übermäßigem Bildröhrenstrombedarf einschließlich eines durch die Ausgleichsvorgangsschwankungen
im Gleichspannungspegel bedingten Strombedarfs anfällig gegen Störungen ihres Betriebs ist
5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung
eine Kapazität (68) aufweist und die zweite Koppelschaltung diese Kapazität enthält,
welche zwischen den Ausgang der Regelschaltung (90) und den zweiten Punkt des Verstärkers (44)
derart geschaltet ist, daß die Kapazität die abgeleiteten Ausgleichsvorgangsregelsignale von
der Regelschaltung an den zweiten Punkt des Verstärkers gegenpolig zu den am Verstärkerausgang
auftretenden Ausgleichsvorgangsschwankungen des Gleichspannungspegels koppelt
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß der Videosignalverstärker (44) einen
Transistor (46) mit einer Eingangselektrode, welcher das Videosignal zugeführt wird, und einer Ausgangselektrode,
sowie eine mit dem Transistor gekoppelte Betriebsstromquelle (Transistor 47) und eine an die
Ausgangselektrode angeschlossene Lastimpedanz f49^ enthält und daß der A.us^an" der Regelschaltung
(90) mit der Stromquelle (Transistor 47) zur Regelung der Größe des Betriebsstroms und damit
der Signalverstärkung des Transistors (46) und der Spitzenamplitude des Videosignals entsprechend
der Größe der abgeleiteten Regeispannung gekoppelt ist und dta die Kapazität (68) mit einem Ende
an den Ausgang der Regelschaltung (90) und mit ihrem anderen Ende an die Lastimpedanz (49)
gekoppelt ist um die abgeleiteten Ausgleichsvorgangsregelsignale von der Regelschaltung (90) zum
Transistorausgang (Kollektor des Transistors 46) über die Lastimpedanz gegensinnig zu den Ausgleichsvorgangsschwankungen
des Gleichspannungspegels am Transistorausgang zu koppeln.
Die Erfindung betrifft ein Videosignalverarbeitungssystem mit einer automatischen Strahlstrombegrenzerschaltung
zur automatischen Begrenzung übermäßiger Bidlröhrenströme, und eine Anordnung zur Kompensierung
unerwünschter Gleichspannungspegelverschiebungen, weiche auftreten, wenn die Videosignalamplitude
durch die Strahlstrombegrenzerschaltung in einer Richtung verändert wird, daß übermäßige Strahlstromleitung
in der Bildröhre begrenzt wird.
Bei einem Fernsehempfänger oder einem äquivalenten Videosignalverarbeitungssystem sind manchmal
Maßnahmen zur automatischen Begrenzung eines übermäßigen Leitens der Bildröhre vorgesehen, wobei
die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des Fernsehsignals unter Steuerung durch ein Strahlstrombegrenzungsregelsignal
im Sinne einer Verringerung oder Begrenzung übermäßiger Strahlströme geregelt wird. Anordnungen dieser Art sind in den US-PS
73 676, 41 26 884 und 40 96 518 beschrieben. Das in dieser Weise verwendete Regelsignal für die Strahlstrombegrenzung
bewirkt in einigen Fällen auch eine unerwünschte bedeutende Verschiebung des Gleichspannungspegels
im Videosignal. Die Gleichspannungspegelverschiebungen können lästig sein und sollten
vorzugsweise vermieden oder kompensiert v/erden, wie etwa in Systemen mit automatischer Helligkeitssteuerung
gemäß der US-Patentanmeldung Sen No. 7 94 128 von A. V. Tuma et al mit dem Titel »Brightness Control
Circuit Employing A Closed Control Loop«. Bei dieser
Anordnung sind eine getastete Vergleichsschaltung und
ein Ausgangsfilterkondensator der Vergleichsschaltung als sogenannte »sample and hold circuit« in einer
geschlossenen Regelschleife mit einem Videosignalkanal angeordnet Ein gefiltertes Ausgangssignal der
Vergleichsschaltung wird zur Einregelung des Gleichspannungspegels
des Videosignals benutzt derart, daß er im wesentlichen gleich einer die Helligkeit repräsentierenden
Bei.ugsspannung ist Der Filterkondensator
ist so bemessen, daß die Anordnung zur automatischen Helligkeitsregelung eine akzeptable Ansprechzeit und
Störunempfindlichkeit im Betrieb ergibt
Die unerwünschte Verschiebung des Gleichspannungspegels im Videosignal ist insbesondere dann lästig,
wenn der Strahlbegrenzer auf einen schnellen oder vorübergehenden Anstieg des übermäßigen Strahlstrombedarfs
bei wiederholt auftretenden oder einmaligen Videosignalzuständen reagieren muß. Einige Beispiele
sich wiederholender Signalzustände dieser Art ergeben sich beispielsweise bei einem Videosignal, das
einen heilen Bildbereich darstellt, welcher von einem
dunklen Bildbereich umgeben ist und sich dies für einige Abtasthalbbilder wiederholt, oder auch komplexe
Bildmuster aus abwechselnden von Schwarz nach Weiß übergehenden Bildbereichen, wie sie bei einem Videosignal
für Videobildsysteme auftreten. Sich nicht wiederholende schnelle Anstiege übermäßigen Strahlstrombedarfs
können hervorgerufen werden durch jeden schnellen von Schwarz nach Weiß verlaufenden
Bildübergang, wie man es beim Kanalumschalten beobachtet, wenn einer dunklen Szene unmittelbar eine
sehr helle Szene folgt oder wenn schnelle extreme Einstellungen des Helligkeits- oder Kontrastreglers am
Empfänger vom Bedienenden vorgenommen werden.
Wenn solche Bedingungen auftreten, dann kann die Sample- und Holdschaltung für die automatische
Helligkeitsregelung nicht in der Lage sein, schnell die Gleichspannungspegeländerungen des Videosignals zu
kompensieren, weiche die Videosignalamplitudenänderungen begieiten, die aufgrund des Strahlstrombegrenzungsregelsignals
entstehen, wenn die Reaktionszeit der Sample- und Holdschaltung langsam gegenüber der
Änderungsgeschwindigkeit der Gleichspannungspegeländerungen ist. Das heißt, daß das gefilterte Ausgangssignal
der Vergleichsschaltung keine ausreichende Größe zur Korrektur der Gleichspannungsänderungen
hat.
Die Unfähigkeit der automatischen Helligkeiisregelschaltung
zur Durchführung der Gleichspannungskorrektur unter diesen Bedingungen kann einen verstärkten
nachteiligen Effekt auf das wiedergegebene Bild insbesondere dann haben, wenn die nichtkompensierten
Gleichspannungsänderungen in einer Richtung verlaufen, welche der Richtung der geregelten Spitzensignalamplitude
entgegengesetzt ist, weil solche Gleichspannungsänderungen im Sinne einer Erhöhung der
Bildhelligkeit und damit des Bildröhrenstrahlstrombedarfs verlaufen. Dieser erhöhte Strahlstrombedarf
bedeutet eine zusätzliche Belastung der Versorgungsspannungsschaltung,
welche die Bildröhre speist, In vielen Fällen werden die Bildröhrenversorgungsspannungen
(beispielsweise die Hochspannungsversorgung) und die Versorgungsspannungen für andere Teile des
Empfängers (beispielsweise Signalverarbeitungs- und Ablenkschaltungen) von einer gemeinsamen Leistungsquelle, wie etwa dem Horizontalausgangstransformator,
abgeleitet. Selbst wenri diese gemeinsame Leistungsquelle geregelt ist, kann ein unstabiler Zustand
auftreten, wenn von der Leistungsquelle ein Strom
verlangt wird, der über ihre Auslegung hinausgeht, also etwa infolge eines zusätzlichen übermäßigen Strahlstrombedarfs.
Dieser Zustand äußert sich auf dem Bildschirm in einem fluktuierenden (unstabilen) Bildhelligkeitswert
wegen der schwankenden Versorgungsgleichspannungen, die von der Leistungsquelle abgeleitet
werden. Bei noch schwerwiegenderen Bedingungen (beispielsweise wenn die Helligkeit anfangs hell
eingestellt war) kann auch der Betrieb der Bildsynchronisierschaltungen beeinträchtigt werden, so daß die
Bildstabilität verlorengeht (wenn also die Vertikal- und Horizontalsynchronisierung gestört würde).
Ein schwankender Bildhelligkeitspegel kann ebenso auftreten, wenn die Gleichspannungspegeländerungen
im Videosignal die durch die Wirkung des Strahlbegrenzers verursacht werden, in derselben Richtung wie die
geregelte Spitzensignalamplitude auftreten. In diesem Falle schwankt die Bildhelligkeit zwischen einem
normalen Helligkeitswert und eine· > geringeren Helligkeitswert
Die Gleichspannungspegelverschiebungen und die damit verbundenen oben erwähnten unerwünschten
Effekte können bedeutend herabgesetzt oder eliminiert werden, wenn man die Ansprechzeit an der Ausgangsseite
der Vergleichsschaltung erhöht indem man beispielsweise die Größe des Filterkondensators der
Vergleichsspannung verringert. Dies ist allerdings keine optimale Lösung, weil ein kleiner Filttrkondensator die
Störunempfindlichkeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung beeinträchtigt Gemäß der hier zu
beschreibenden Erfindung hat es sich als wünschenswert herausgestellt, die automatische Helligkeitsregelschaltung
einschließlich des Vergleichers und der zugehörigen Schaltungen derart anzuordnen, daß die
unerwünschten Gleichspannungspegelverschiebungen des Videosignals, die auf die Strahlbegrenzungswirkung
zurückzuführen sind, in einer Weise kompensiert werden, daß die Effektivität (also etwa die Störunempfindlichkeit)
der automatischen Helügkeitsregelschaltuiig keinem Kompromiß unterworfen wird.
Die erfindungsgemäße Schaltung ist in einem Videosignalverarbeitungssystem enthalten, das einen
Videosignalverarbeitungskanal, eine Helligkeitsbezugs-Spannungsquelle, eine Bildröhre zur Wiedergabe von
Bildern unter Steuerung durch die Videosignale und einen in dem Videokanal enthaltenen in seiner
Verstärkung regelbaren Videosignalverstärker aufweist. Das Videosignal enthält periodisch wiederkehrende
Bildintervalle und zwischen diesen liegende Austastintervalle, in welchen ein Austastpegel auftritt
der die Bildhelligkeit bestimmt Eine Vergleichsschaltung vergleicht die Bezugsspannung mit dem Austastpegel
zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches ein Maß für den Unterschied zwischen der Bezugsspannung
und dem Austastpegel darstellt. Das Ausgangssignai der Vergleichsschaltung wird gefiltert und dem Videokanal
zur Veränderung des Austastpegels im Sinne einer Verringerung dieses Unterschiedes zugeführt Das
System enthält ferner eine Schaltung zur Ableitung eines Regelsignals, welches einem übermäßigen Strahlstrombedarf
der Bildröhre entspricht. Das abgeleitete Regelsignal wird einem ersten Punkt des Verstärkers
zur Veränderung von dessen Verstärkung und damit der Spitzenamplitude des Videosignals im Sinne einer
Begrenzung des Strahlstrombedarfs zugeführt Vorübergehende Änderungen des abgeleiteten Regelsignals
werden über eine Signalkoppelschaltung einem zweiten
Punkt des Verstärkers zugeführt, um vorübergehende Änderungen des Ausgangsgleichspannungspegels des
Verstärkers zu begegnen, die andernfalls auftreten wurden, wenn die Verstärkung bedingt durch vorübergehende
Änderungen des abgeleiteten Regelsignals verändert wird.
Fig. 1 der Zeichnungen zeigt teilweise in Blockdarstellung
das Schaltbild eines Teils eines Farbfernsehempfängers mit der gemäß der Erfindung aufgebauten
Schaltung und die
Fig. 2 und 3 veranschaulichen andere Teile des Empfängers zum besseren Verständnis der Betriebsweise
der erfindungsgemäßen Schaltung.
Eine in Fig. 1 dargestellte Videosignalquelle 10 liefert ein demoduliertes Videosignalgemisch, das
Leuchtdichte- und Farbsignalkomponenten enthält. Die Farbkomponenten werden über eine Frequenzwähleinheit
20 einer Farbsignalverarbeitungsschaltung 24 dem Farbkanal des Empfängers zugeführt. Die Farbsignalverarbeitungsschaltung
24 kann beispielsweise Stufen zur Signalverstärkung sowie zur automatischen Farbregelung
(ACC) und zur automatischen Frequenz- und Phasenregelung (AFPC) enthalten. Die von der
Schaltung 24 verarbeiteten Signale werden weiter durch einen Farbverstärker 35 verstärkt und einem Farbde- ->s
modulator 38 zur Ableitung von Farbdifferenzsignalen R- Y, B- Y und G- Y zugeführt. Die Farbdifferenzsignale
werden in Matrixschaltungen 40a, 406 und 40c jeweils mit einem Leuchtdichtesignal Y matriziert,
so daß Farbsignale R, G und B entstehen, die der w Bildröhre 41 über geeignete, hier nicht dargestellte
Bildröhrentreiberstufen zugeführt werden.
Eine Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 42 im Leuchtdichtekanal des Empfängers verstärkt die
Leuchtdichtekomponente des von der Quelle 10 J5 gelieferten Videosignalgemisches vor und verarbeitet
sie anderweitig. Die verarbeitete Leuchtdichickoniponente
wird einem Leuchtdichteverstärker 44 zugeführt, der ein Paar Transistoren 45—46 in Differenzschaltung
und eine Stromquelle mit einem Transistor 47 zur -»ο Lieferung der Betriebsströme für die Transistoren 45
und 46 enthält. Eine Lastschaltung für den Verstärker 44 enthält einen in Kollektorgrundschaltung betriebenen
Vorspannungstransistor 69 und einen Lastwiderstand 49 im Kollektorkreis des Transistors 46. Am Kollektor des «5
Transistors 46 erscheint ein verstärktes Leuchtdichtesignal Y, das jeder der gleichen Matrixschaltungen 40a,
406 und 40czugeführt wird.
Das Leuchtdichtesignal Y am Kollektor des Transistors 46 enthält periodisch wiederkehrende Horizontalzeilenrücklaufintervalle
Ti zwischen benachbarten Bildhinlaufintervallen, weiche die Leuchtdichteinformation
Y' des Bildes enthalten. Im Abtastintervall tritt ein negativ gerichteter Zeilensynchronimpuls und ein
Austastpegel V8 (also ein Helligkeitsbezugspegel) auf. Der Austastpegel V8 ändert sich nicht mit der
Bildinformation und liegt etwa beim Schwarzpegel des Leuchtdichtesignals. Jedoch verursachen Schwankungen
des Austastpegels entsprechende Schwankungen der Bildhelligkeit.
Bei einem Farbbildsignalgemisch enthält ein Teil des sogenannten Schwarzschulterintervalls (T2) des Videosignalgemisches
einige Zyklen eines Farbträgerbezugssignals (Burst) mit einer Frequenz von etwa 3,58 MHz
entsprechend den US-Normen. Dieses Farbsynchronsignal wird durch eine nicht dargestellte vorgeschaltete
3,58 MHz-Sperre aus dem Leuchtdichtesignal entfernt,
so daß im Intervall T2 nur mehr der Helligkeitsbezugsaustastpegel
auftritt.
Der Bildkontrast wird mit Hilfe eines Kontrasteinstellers 85 (beispielsweise eines vom Benutzer des Gerätes
bedienbaren Potentiometers) eingestellt, und dadurch wird die Stromleitung des Stromquellentransistors 47
über einen Emitterfolgertransistor 48 verändert, so daß entsprechend die Verstärkung des Verstärkers 44 und
die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des am Kollektor des Transistors 46 erscheinenden Leuchtdichtesignals
verändert wird.
Die Bildhelligkeit läßt sich von Hand mit Hilfe einer Schaltung einstellen, welche ein Helligkeitseinstellpotentiometer
70 und eine zugehörige Quelle positiver Gleichspannung (+11,2VoIt) enthält. Eine Zunahme
oder eine Abnahme der Helligkeit erreicht man durch Einstellen des Abgriffs des Potentiometers 70 zwischen
der oberen (MAX) und der unteren (MIN) Endstellung, wobei entsprechend die Basis-Emitter-Spannung eines
Emitterfolgertransistors 78 verändert wird. Die Emitterspannung dieses Transistors 78 bildet eine Helligkeitsbezugsspannung
entsprechend der Einstellung des Helligkeitseinstellers 70 und wird dem Eingang einer
hochverstärkenden getasteten Differenzvergleichsschaltung 50 zugeführt, die als Sample- und Holdschaltung
(Abtast- und Halteschaltung) ausgebildet ist.
Die Vergleichsschaltung 50 enthält emittergekoppelte
Abtasttransistoren 52 und 54, die als Differenzverstärker geschaltet sind. Diesen Transistoren 52 und 54
werden Betriebsströme über einen getasteten Stromquellentransistor 56 und einen Widerstand 57 zugeführt.
Eine aktive Lastschaltung für die Transistoren 52 und 54 enthält eine Stromspiegelschaltung mit einem Transistor
61, einem als Diode geschalteten Transistor 60 und einem Widerstand 65 in der dargestellten Schaltungsweise.
Die vom Potentiometer übertragene Helligkeitsbezugsspannung
-wird einem Basiseingang des Abtastiransistors
54 zugeführt, während auf den Basiseingang des Abtasttransistors 72 über eine Diode 71 das Blausignal B
von der Matrix 40c zugeführt wird. An den Kollektorausgang des Transistors 52 ist ein Belag eines
Mittelwert bildenden Ladungsspeicherkondensators 68 angeschlossen, dessen anderer Belag an den Verbindungspunkt
der Basis des Transistors 48 mit dem Ausgang des Kontrasteinstellers 85 und einem Anschluß
B an einem Ende einer automatischen Strahlstrombegrenzungsschaltung 90 (ABL) angeschlossen ist. Zwischen
den Kondensator 68 und den Kollektorausgang des Transistors 52 ist eine Diode 53 geschaltet, die so
gepolt ist, daß sie einen Durchlaßstrom in derselben Richtung wie der Basis-Emitter-Strom des Transistors
52 führt, wie dies in der US-PS 41 43 398 beschrieben ist.
Die am Kondensator 68 vom Ausgang der Vergleichsschaltung 50 aufgebaute Spannung wird dem Verstärker
44 über einen Folgertransistor 67 und einen Transistor 69 zugeführt und dient der Steuerung des Austastpegeis
und damit des die Helligkeit bestimmenden Gleichspannungspegels des Leuchtdichtesignals Y, welches am
Kollektor des Transistors 46 des Leuchtdichteverstärkers 44 auftritt, wie noch erläutert wird.
Der automatische Strahlstrombegrenzer 90 kann Regelschaltungen der in der US-PS 40 96 518 beschriebenen
Art enthalten, um eine sequentielle Regelung des Gleichspannungspegels des Videosignals (Bildhelligkeit)
und der Spitzenampütude (Bildkontrast) über verschiedene
Bereiche übermäßigen Strahlstroms zu bewirken. Das einem Eingang des Strahlstrombegrenzers 90
zugeführte Signal stellt einen übermäßigen Bildröhren-
sir:ihistronibcdarf dar und wird von der in F i g. 2
gezeigten FiihlscKaltung abgeleitet. Gemäß I" i g. 2 wird
das den Strahlstrom darstellende Signal von der Rihlschaluing 210 abgeleitet, welche den Pegel des
i'rgän/.ungsstrotncs /« für die Bildröhre überwacht, der
in e-^.-n Glcichspannungseingang einer Hochspannungs-Vervielfachersehaltung
215 fließt, die eine hohe Betriebsspannung und den Strom für die Endanode der
Bildröhre 41 liefert. Die Fühlschaltung 210 \ann \on der in der US-PS 4! 67 025 beschriebenen Art sein.
Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist die Strahlstrombegrenzungsschaltung
90 so geschaltet, daß eine negativ gerichtete Regelspannung, die am Ausgang des Anschlusses B der Schaltung 90 auftritt, wenn der
Strahlstrombedarf einen Schwellwert innerhalb eines ersten Bereiches überschreitet, über den Transistor 48
dem Stromque!!ep.».rar>?ii·"'· 47 des Verstärkers 44
zugeführt wird. Damit wird die Spitzenamplitude des von dem Verstärker 44 verarbeiteten Videosignals in
einer solchen Richtung verändert, daß der Strahlstrombcdarf begrenzt wird. Der Basis des Vergleichsschaltungstransistors
54 wird über den Transistor 78 eine negativ gerichtete Regelspannung zugeführt, die am
Ausgang A der Schaltung 90 auftritt, wenn der Strahlstrombedarf den Schwellwert innerhalb eines
zweiten Strombereichs überschreitet. Dadurch wird die für die Helligkeit repräsentative Bezugsspannung
verändert, welche dem Eingangstransistor 54 der Vergleichsschaltung zugeführt wird. Diese Regelspannung
verändert im Zusammenwirken mit der Vergleichsschaltung 50 den Spannungspegel im Leuchtdichtesignal
und damit die Bildhelligkeit im Sinne einer Begrenzung des Strahlstrombedarfs oberhalb des
Schwellwertes. Die Regelspannung am Anschluß β wird dann auf einen festen Wert geklemmt.
Der Austastpegel des Leuchtdichtesignals und damit die Helligkeit des wiedergegebenen Bildes werden
durch die am Kondensator 68 auftretende Spannung geregelt, so wie es in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung
Ser. No. 7 94 128 vonTuma et al beschrieben ist. Die Vergleichsschaltung 50, der Leuchtdichteverstärker
44 und die Matrix 40c bilden eine geschlossene Regelschleife (also eine Servoschleife) zur Einhaltung
einer im wesentlichen festen Beziehung zwischen der Gleichspannungseinstellung des Potentiometers 70
(entsprechend einer gewünschten Helligkeit oder eines Austastpegels des Wiedergabebildes) und dem die
Helligkeit bestimmenden Austastpegel des Signals B, welches der Bildröhre 41 von der Matrix 40c zugeführt
wird. Die Vergleichsschaltung 50 und der Kondensator 68 sind als Sample- und Holdschaltung (Abtast- und
Halteschaltung) geschaltet, und die Abtastung erfolgt
während des Farbsynchronintervalls im Zeitraum Ti,
während der Abtastwert über den Rest jedes Horizontalzeilenintervalls gehalten wird.
Der Stromquellentransistor 56 der Vergleichsschaltung 50 und damit die Abtasttransistoren 52 und 54
werden während der Abtastperiode unter Steuerung durch positive periodische Tastimpulse VK, die der Basis
des Transistors 56 während des Farbsynchronintervalls T> zugeführt werden, in den Leitungszustand getastet
Die periodischen Tastimpulse werden von einer Tastimpulsquelle 55 geliefert, die von der in der US-PS
40 51 518 beschriebenen Art sein kann. Da der Zeitraum
Ti einem Teil der Austastzeit (Bildrücklauf) entspricht,
in dem keine Leuchtdichte- und Farbinformation im Videosignal vorliegt, enthält das Videoausgangssignal
der Matrix 40a das auf die Basis des Transistors 52 gegeben wird, in dieser Zeit nur die Austastpcgelkomponenle.
Unter statischen llclligkeitsregelbedingungen für
eine gegebene Einstellung des Potentiometers 70 und
"> einen gegebenen Zeitraum, wo der Transistor 56 in den
Einschaltzusland getastet ist, vergleicht die Vergleichsschaltung 50 die dann an der Basis des Transistors 54
liegende Spannung (die dom gewünschten llelligkeilspegel
entsprechende Einstellung des Potentiometers 70
to entspricht) mit der dann an der Basis des Transistors 52 auftretenden Spannung (die den die Helligkeit darstellenden
Austastpegel des dann am Ausgang der Matrix 40c erscheinenden Signals entspricht). Die Spannung
zwischen den Basen der Vergleichsschaltungstransisto-
ren 52 und 54 kann infolge einer Änderung der Einstellung des Potentiometers 70 oder einer Verschiebung
des Austastpegels des Signals B wegen Temperaturänderungen oder aus anderen Gründen unterschiedlich
sein. Wenn ein Unterschied zwischen diesen Spannungen vorliegt, dann erzeugt die Schaltung 50
wegen ihrer Differenzeigenschaften ein Regelsignal am Kollektor des Transistors 52 und damit am Kondensator
68 und an der Basis des Transistors 69 in einer solchen Größe und Richtung, daß der Unterschied in Richtung
auf Null verringert wird, also die Differenz zwischen den Basisspannungen der Transistoren 52 und 54 gegen Null
geht (Nullabweichung).
Wenn nun beispielsweise die Basisspannung des Transistors 52 gegenüber der Basisspannung des
Transistors 54 ansteigt, dann wächst der Kollektorstrom des Transistors 52 und seine Kollektorspannung sinkt
gegenüber Kollektorstrom und Kollektorspannung des Transistors 54 während des Tastintervalls Tj, weil es
sich ja um eine Differenzschaltung handelt. Die zunehmende Kollektorspannung des Transistors 54
spannt den PNP-Transistor 61 im Sinne eines verringerten
Stromflusses vor, und eine andernfalls am Kondensator 68 auftretende Ladung wird über die
Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 52 entsprechend dessen Leitungszustand herabgesetzt bzw.
entladen. Die Spannungsverringerung am Kondensator
68 wird ohne Umkehrung über die Transistoren 67 und
69 und den Widerstand 49 zum Kollektor des Transistors 46 übertragen, so daß auch der Austastpegel
•»5 des Leuchtdichtesignals Y am Kollektor des Transistors
46 um einen entsprechenden Betrag sinkt. Die Herabsetzung des Austastpegels erfolgt in einer
Richtung, daß die Potentialdifferenz zwischen den Basen der Vergieichsschaltungstransistoren 52 und 54
gjgen Null geht, entsprechend der gewünschten Beziehung.
Die Signalverstärkung des Verstärkers 44 nimmt ab, wenn die Strahlbegrenzungsschaltung 90 eine Ausgangsregelspannung
am Anschluß B erzeugt So wird ein negativ gerichtetes Regelsignal vom Anschluß S der
Schaltung 90 über den Folgertransistor 48 ohne Umkehrung auf die Basis des Stromquellentransistors
47 übertragen. Dieses Regelsignal ist so gerichtet, daß der Stromfluß im Transistor 47 und damit die
so Signalverstärkung des Verstärkers 44 um einen zur
Größe des Regelsignals proprotionalen Betrag herabgesetzt wird. Diese Verringerung der Verstärkung
bewirkt eine Reduzierung der Spitzenamplitude des Leuchtdichtesignais, weiches am Kollektor des Transits
stors 46 erscheint, so daß der in der Bildröhre fließende Strahlstrom begrenzt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß trotz der Abnahme der Amplitude des Leuchtdichtesignals im Sinne einer
Begrenzung des Strahlstrombedarfs der Gleichspannungspegel am Kollektor des Transistors 46 zum
Anwachsen in der entgegengesetzten Richtung neigt (also in einer Richtung zur Erhöhung der Bildhelligkeit
und damit des Strahlstrombedarfs), weil nämlich die verringerte Verstärkung und der verringerte Stromfluß
im Transistor 46 einen kleineren Gleichspannungsabfall am testwiderstand 49 bewirkt, so daß die Kollektorgleichspannung
des Transistors 46 ansteigt.
Bestimmte Übergangssignalzustände, für die weiter vorn schon Beispiele erwähnt worden sind, können
einen vorübergehenden übermäßigen Strahlstrombedarf zur Folge haben, der wiederholt oder auch nur
einmalig auftreten kann. Entsprechende Übergangsregelsignale, die am Ausgangsanschluß B der Strahlstrombegrenzerschaltung
90 infolge dieser Signalzustände auftreten, bewirken eine Verringerung der Signalverstärkung
des Verstärkers 44 im Sinne einer Begrenzung
die Kollektorruhespannung des Verstärkertransistors 46 und ändert sich mit einer Änderungsgeschwindigkeit
des Regelsignals der Strahlstrombegrenzerschaltung, weil zusammen mit der anwachsenden Kollektorspannung
des Transistors 46 der Stromfluß durch diesen und seine Signalverstärkung reduziert werden. Dieses
Anwachsen der Kollektorspannung des Transistors 46 ist unerwünscht, da es der Strahlstrombegrenzungswirkung,
die mit der Verstärkungsverringerung des Verstärkers 44 auftritt, entgegenwirkt und die Stromversorgungsschaltungen
des Empfängers überlasten kann, so daß die Bildwiedergabe gestört wird. Dieser Effekt sei nun anhand von F i g. 3 erläutert.
Fig.3 zeigt eine Stromversorgungsschaltung für einen Fernsehempfänger, die sich des Horizontalausgangstransformators
bedient und für die hier beschriebenen Zwecke eignet. Zusätzliche Einzelheiten der
Stromversorgungschaltung dieser Art finden sich in dem >CTC-85 Color Chassis Technical Manual« der
RCA Corporation, Consumer Electronics Division, Indianapolis, Indiana. Die Primärwicklung des Horizon- ^o
talausgangstransformators 310 dieser Schaltung wird vom Ausgang einer ilorizontalendstufe 315 üblicher
Ausbildung gespeist. Mit dem Transformator 310 arbeitet eine Spannungsregelschaltung 322 zusammen,
welche eine Regeleinheit 325 und eine SCR-Schaltereinheit 328 enthält und eine geregelte Spannung (REG.
B+) an der Primärwicklung zur Verfügung stellt Der Transformator 310 stellt eine geregelte Spannungsquelle
für die Sekundärwicklung dar, die eine Mehrzahl von Empfängerversorgungsspannungen zur Verfügung so
stellt Insbesondere liefert die obere Sekundärwicklung 330 Hochspannungs-Horizontalrücklaufimpulse an die
Hochspannungs-Vervielfacherschaltung (F i g. 2) und mehrere Versorgungsgleichspannungen sowie Rücklauftast-
und Austastimpulse, die von Anzapfungen der unteren Sekundärwicklung 335 abgenommen werden.
Die Regelung dieser Stromversorgungsschaltung kann gestört werden, wenn ein über die Auslegungsgrenzen hinausgehender Strombedarf gefordert wird,
wie es bei Übergangszuständen vorkommen kann, bei denen die Bildröhre einen zu starken Strom zieht (was
sich beispielsweise gemäß F i g. 2 in einem überhöhten Ergänzungsstrom Ir äußert). Dieser Zustand kann bei
schnellen Änderungen des Gleichspannungspegels im Videosignal auftreten, der durch die Strahlstrombegren- f
zungsschaltung bewirkt wird, wie dies vorstehend erläutert worden ist, da solche (entgegengerichteten)
Änderungen im Sinne einer Erhöhung der Bildhelligkeit und damit des Strahlstrombedarfs liegen.
Ein übermäßiger Strombedarf seitens einer oder
mehrerer der Gleichstromverbraucher, deren Spannungen von der Versorgungsschaltung mit dem Transformator
310 geliefert werden, können die Regelung dieser Schaltung beeinträchtigen. Ein solcher Fall tritt leicht im
Strahlstrombegrenzungsbetrieb auf, wenn der Strahlstrombedarf (also der der Bildröhre über die Spannungsvervielfacherschaltung
215 zugeführte Ergänzungsstrom Ir) übermäßig ist. Dieser Strombedarf belastet die Spannungsquelle + Vx, von welcher der
Ergänzungsstrom (F i g. 2) aus dem Transformator 310 (Fig.3) geliefert wird. So kann die Regelschaltung 322
einen unstabilen Zustand einnehmen, wenn momentan sehr hohe Stromwerte verlangt werden, wie es durch
zusätzliche Übergangsanstiege des Gleichstrompegels verursacht wird, die auf die Strahlstrombegrenzungswirkung
zurückzuführen sind, wenn der Strahlstrombedarf ohnehin schon hoch ist. Bei solchen Übergangszuständen
kann der normale Regelbetrieb so gestört werden, daß die Regelschaltung als Sperrschwingeroszillator
arbeitet und dann gar nicht mehr regelt (beispielsweise kann der Schalterbetrieb des SCR 328
unterbrochen werden, so daß dieser nicht mehr gesperrt werden kann). Wenn das eintrittt, dann fluktuieren die
abgeleiteten Ve-sorgungsgleichspannungen in unerwünschter Weise. Diese Fluktuationen zeigen sich im
Wiedergabebild als Helligkeitsschwankungen und in schweren Fällen in einem Verlust der Bildstabilität
wegen des Ausfalls der Bildsvnchronisierung, wenn die Horizontal- und Vertikalablenkschaltungen infolge der
Versorgungsspannungsschwankungen nicht mehr richtig arbeiten. Die Wiederholungsrate solcher Fluktuationen
hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie der Art der geschalteten Regelschaltung 322, der Schaltungszeitkonstanten
(beispielsweise der Zeitkonstanten des Filterkondensators der Vergleichsschaltung und der
Filterkondensatoren der HelTigkeits- und Kontrasteinsteller) sowie auch den Verstärkungsfaktoren der mit
diesen Zeitkonstanten zusammenhängenden Schaltungen. Da die vom Transformator 310 abge'eiteten Tast-
und Austastimpulse ebenfalls bei gestörtem Betrieb der Regelschaltung 322 beeinflußt werden, ergeben sich
auch Einflüsse auf die Zeitsteuerung der verschiedenen Signalverarbeitungsschaltungen.
Schwankungen der Bildhelligkeit können auch auftreten bei durch die Wirkung der Strahlstrombegrenzungsschaltung
bedingten Gleichspannungsschwankungen im Videosignal, die in gleicher Richtung wie die geregelte
Spitzenamplitude im Videosignal auftreten. In diesem, hier nicht dargestellten Fall schwankt die Bildhelligkeit
wahrnehmbar zwischen einem normalen Helligkeitswert und einem Wert geringerer Helligkeit, selbst wenn
die Versorgungsschaltung mit der Regelschaltung 322 und dem Transformator 310 normal arbeiten. Die
Wiederho'.ungsrate dieser Schwankungen hängt von den oben erwähnten Zeitkonstanten der Schaltung und
von den Verstärkungen der mit diesen Zeitkonstanten arbeitenden Schaltungen ab.
Die unerwünschten Gleichspannungsschwankungen lassen sich im wesentlichen beseitigen durch die
Verbindung des unteren Endes des Filterkondensators 68 an den Ausgangsanschluß B der Strahlstrombegrenzungsschaltung
90 (Fig. 1). Infolge dieser Verbindung können vorübergehende Strahlstrombegrenzungsregelsignale
von der Schaltung 90 über den Kondensator 68 und die Transistoren 67 und 69 sowie den Widerstand 49
zum Kollektorausgang des Transistors 46 gefangen. Da
diese über den Kondensator 68 gekoppelten Regekigna-Ie negativ gerichtet sind und die entsprechenden
Regelgleichspannungsschwankungen, die am Kollektor des Transistors 46 infolge der (die Verstärkung
regelnden) Strahlstrombegrenzungssignale auftreten, positiv gerichtet sind, treten wegen der Spannungsauslöschung praktisch keine Kollektorspannungsänderungen am Transistor 46 mehr auf.
Würde man diese oder eine äquivalente Schaltung zur Spannungskompensation nicht vorsehen (würde man ι ο
also den unteren Anschluß des Kondensators 68 an Masse legen statt ihn in der dargestellten Weise zu
schalter.), dann wurden durch die Spitzenamplitudenregelwirkung der Strahlstrombegrenzung erhebliche
Änderungen des Ausgangsgleichspannungspegels des Verstärkers 44 auftreten, welche nicht durch die
automatische Helligkeitsregelschaltung mit der Vergieichsschait'ing 5ö vernünftig kompensiert würden. Die
automatische Helligkeitsschaltung würde wohl eine Kompensation versuchen, jedoch würde sie das nicht
können, wenn die durch die Strahlstrombegrenzungswirkung bedingten Gleichspannungsänderungen nennenswerter Amplitude schneller aufträten, als es der
Ansprechzeit der Helligkeitsregelschaltung entspricht. In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß
die Reaktionszeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung von der Größe des Filterkondensators 68 der
Vergleichsschaltung ebenso abhängt wie von der Stromleitungsfähigkeit der Vergleichsschaltung 50 für
das Auf- und Entladen des Kondensators Γ3.
Wenn die HelligkeitsregelschaltLng nicht in der Lage
ist, die durch die Strahlstrombegrenzung bedingten Schwankungen des Gleichspannungsausgangspegels
des Verstärkers 44 zu kompensieren, dann treten zusätzlich übermäßige Belastungen der geregelten
Stromversorgungsschaltung (F i g. 3) auf, die genügend groß werden können, um die vorerwähnten unerwünschten Wirkungen zu verursachen. Ein Auftreten
solcher Wirkungen wird aber verhindert, wenn man die Regelsignalübergänge für die automatische Strahlstrombegrenzung dem geregelten Verstärker 44 in der
beschriebenen (oder einer äquivalenten) Weise zuführt, um die unerwünschten Gleichspannungspegelverschiebungen zu Nuii zu machen, weiche durch die von der
Strahlstrombegrenzung bewirkte Verstärkungsregelung auftreten. Bei einer solchen Maßnahme braucht
man den Speicherkondensator 68 der Vergleichsschaltung nicht zu verkleinern, um die Ansprechzeit der
Vergleichsschaltung zu verkürzen. Die gewünschte Störungsunempfindlichkeit der automatischen Helligkeitsregelschaltung bleibt dadurch erhalten.
Claims (1)
1. Videosignalverarbeitungssystem mit einem Videosignalkanal zur Verarbeitung von ein Bild
darstellenden Videosignalen mit periodisch wiederkehrenden Bildintervallen und zwischen benachbarten
Bildintervallen liegenden Austastintervallen, welche einen Austastpegel enthalten, der die
Bildhelligkeit bestimmt, ferner mit einer Helligkeitsbezugsspannungsquelie,
einer Bildröhre zur Wieder- ι ο gäbe von Bildern unter Steuerung durch ihr
zugeführte Videosignale, und mit einem regelbaren Videosignalverstärker im Videosignalkanal, ferner
mit einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Bezugssignals mit dem Austastpegel und zur
Lieferung eines Ausgangssignals entsprechend dem Unterschied zwischen Bezugsspannung und Austastpegel,
mit einer Filterschaltung zur Filterung des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung und mit
einer Regelschaltung zur Übertragung des gefilter-
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