DE3103998A1

DE3103998A1 - "automatische strahlstrombegrenzerschaltung mit fehlerausgleich fuer eine bildroehre"

Info

Publication number: DE3103998A1
Application number: DE19813103998
Authority: DE
Inventors: James Indianapolis Ind. Hettiger II; Robert Loren Shanley
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1980-02-05
Filing date: 1981-02-05
Publication date: 1981-11-26
Also published as: ES498917A0; FI73559C; CA1160355A; DE3103998C2; IT8119485A0; FI810241L; PT72428B; ES8204897A1; FI73559B; FR2475336B1; US4295166A; AT384135B; PT72428A; GB2073559A; FR2475336A1; IT1169034B; GB2073559B; ATA52381A; JPH0421389B2; HK48487A

Description

RCA Docket No.: 74,605

US-Serial No. 118,855

eingereicht am 5. Februar 1980 74605 Sch/hl

RCA

Automatische Strahlstrombegrenzerschaltung mit Fehlerausgleich für eine Bildröhre

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Regelschaltung zur Begrenzung übermäßiger Strahlströme, die in einer Bildröhre eines Fernsehempfängers fließen. Die Erfindung betrifft im einzelnen eine solche Schaltung, welche auch Maßnahmen zur Beibehaltung der Strombegrenzungseigenschaften enthält, wenn der normale Betrieb der Regelschaltung gestört ist.

Der Inhalt eines von der Bildröhre eines Fernsehempfängers wiedergegebenen Bildes enthält leuchtdichte Information, und im Falle eines Farbfernsehempfängers auch Farbinformation. Die von der Bildröhre wiedergegebene Bildinformation ist typischerweise definiert durch die von Spitze zu Spitze gemessene Amplitude des Videosignals, welche den Bildkontrast entspricht, und durch die den Schwarzpegel darstellende Gleichspannungskomponente des Videosignals, welche ein Maß für die Bildhelligkeit oder den Hintergrundpegel ist. Diese beiden Komponenten können zu übermäßigem

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Strahlstromfluß in der Bildröhre führen.

übermäßige Strahlströme können zur Folge haben, daß ein Empfänger ein verschlechtertes Bild wiedergibt, etwa durch Beeinträchtigung des Betriebs des Ablenksystems des Empfängers, durch Defokussierung des Strahlauftreffpunktes und durch Bildüberstrahlungen. Hohe Strahlströme können auch den Sicherheitsbereich für die Bildröhre übersteigen und möglicherweise die Bildröhre und zugehörige Schaltungskomponenten beschädigen.

Ein besonders günstiges automatisches Strahlstrombegrenzungssystem, welches nacheinander die Spitzenamplitude und die Gleichstromkomponente des Videosignals bei der Strahlstrombegrenzung regelt, ist in der US-Patentanmeldung USSN 103 445 vom 14. Dezember 1959 (Erfinder: L.A. Harwood et al.) mit dem Titel "Automatic Kinescope Beam Current Limiter With Sequential Control Modes" beschrieben. Bei diesem System werden übermäßige Strahlströme innerhalb eines ersten Bereiches begrenzt durch Regelung der Spitzenamplitude des Videosignals, und innerhalb eines zweiten Bereiches relativ größerer Ströme werden übermäßige Strahlströme begrenzt durch die Regelung der Gleichspannungskompente des Videosignals. Dort erfolgt die Regelung der Gleichspannungskomponente des Videosignals innerhalb des zweiten Bereiches höherer Ströme im Zusammenwirken mit einer getasteten Schaltung innerhalb einer geschlossenen Regelschleife, wie sie in den US-Patentschriften Nr. 4 143 398 (L.A. Harwood et al.) und 4 197 557 (A.V. Tuma et al.) beschrieben ist.

Bei dieser Schaltung bildet eine getastete Abtaststufe, die einen Speicherkondensator enthält, eine geschlossene Regelschleife mit einem Videosignalverarbeitungskanal. Die Abtaststufe wird während periodischer Austastintervalle des

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Videosignals getastet und vergleicht im Strahlbegrenzungsbetrieb den Wert einer Regelspannung für die Strahlstrombegrenzung mit einem Austastpegel des Videosignals. Das AusgangsSignal der Vergleichsschaltung für die Abtastung ändert sich entsprechend der Regelspannung für die Strahlstrombegrenzung und wird zur Regelung des Videosignals im Sinne einer Begrenzung des in der Bildröhre fließenden Strahlstroms benutzt.

Es ist nun erwünscht, die Fähigkeit einer Regelschaltung dieser Art zur Strahlstrombegrenzung auch dann aufrechtzuerhalten, wenn, neben anderen Einflüssen, das Eingangstastsignal für die Regelschaltung - und damit deren Betrieb - unterbrochen wird.

Tastsignalunterbrechungen können in verschiedenen Fällen auftreten, jedoch mit besonderer Wahrscheinlichkeit dann, wenn das Tastsignal von der Synchronisierkomponente des Videosignals abgeleitet wird und das Videosignal selbst ausfällt. Dies kann beispielsweise eintreten bei Kanalumschaltungen, bei einer momentanen Abstimmung auf einen unbenutzten Kanal, bei Ausfall des gesendeten Signals aus verschiedenen Gründen, oder wenn bei Mehrwegeempfang oder Reflektionen das Empfangssignal gestört wird, in diesen Fällen wird die Strahlstrombegrenzungsfähigkeit beeinträchtigt und es treten Störungen und möglicherweise Beschädigungen auf, wenn beispielsweise vor dem Ausfall der Tastung ein normaler Strahlstran geflossen ist und ein Zustand übermäßigen Strahlstroms entsteht, ehe die richtige Tastung wieder hergestellt ist (beispielsweise beim Wechsel von einem Kanal niedriger Bildhelligkeit auf einen anderen Kanal, in welchem die Bildhelligkeit so groß ist, daß übermäßige Strahlstromwerte auftreten. Bei Empfängern mit automatischer Verstärkungsregelung, bei denen die Verstärkung der das Empfängereingangssignal verstärkenden Schaltungen bei schwachem Signal oder bei Signalverlust stark vergrößert wird,

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kann die in Weisrichtung erhöhte Signalverstärkung zu Rasterwerten führen, die eine Strahlbegrenzung erforderlich machen. Fehlen dann Tastsignale, dann erfolgt keine Begrenzung. Ein aus den Synchronsignalen abgeleitetes Tastsignal kann auch verschwinden, wenn die Synchronkomponenten eines Sendervideosignals nicht der vorgeschriebenen Norm entsprechen. Auch Fehler bei Bauelementen bilden eine, wenn auch nicht sehr wahrscheinliche, Möglichkeit für Störungen der Regelschaltung.

Gemäß der Erfindung ist in einem Videosignalverarbeitungssystem, das einen Videosignalkanal enthält, eine Einrichtung zur automatischen Begrenzung übermäßiger Strahlströme enthalten, die in einer durch das Videosignal angesteuerten Bildröhre fließen. Die Einrichtung enthält eine Schaltung zur Ableitung eines Signals, das ein Maß für die Größe der übermäßigen Strahlströme oberhalb eines Schwellwertes ist, ferner ein Ladungsspeicherelement und eine Regelschaltung, der an einem Eingang das abgeleitete Signal zugeführt wird und deren Ausgang über einen ersten Stromleitungspfad mit dem Ladungsspeicherelement gekoppelt ist. Die Regelschaltung erzeugt auf Grund des abgeleiteten Signals ein Regelsignal am Ladungsspeicher, das im normalen Regelbetrieb proportional der Größe des abgeleiteten Signals ist. Das Regelsignal wird dem Videokanal über einen zweiten Stromleitungspfad in solchem Sinne zugeführt, daß das Videosignal in einer Richtung verändert wird, bei welcher der Bildröhrenstrom oberhalb des Schwellwertes entsprechend der Größe des Regelsignals begrenzt wird. Die Einrichtung enthält ferner eine mit dem Ladungsspeicherelement gekoppelte Impedanzschaltung zur Definierung eines Hilfsstromleitungspfades zu dem Ladungsspeicherelement, der von dem ersten und dem zweiten Strompfad unabhängig ist. Die Impedanzschaltung verändert auf Grund des abgeleiteten Signals die Ladung im Ladungsspeicherelement über den Hilfsstrompfad in einer Richtung zur Ab-

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Wandlung des Regelsignals und damit des Videosignals im Sinne einer Begrenzung des Bildröhrenstroms, wenn der Regelbetrieb der Regelschaltung gestört ist.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Teiles eines Farbfernsehempfängers mit einer den Strahlstrom automatisch begrenzenden Regelschaltung gemäß Erfindung, und

Fig. 2 Einzelheiten eines Teils der in Fig. 1 dargestellten Schaltung.

Gemäß Fig. 1 liefert eine Quelle 10 für Videosignale, die Leuchtdichte und Farbkomponenten enthalten, eine abgetrennte Farbkomponente an einem Ausgang an eine Farbsignalverarbeitungsschaltung 14 im Farbkanal des Empfängers, welche Farbdifferenzsignale r-Y, g-Y und b-Y erzeugt. Eine abgetrennte Leuchtdichtekomponente wird von einem' anderen Ausgang der Quelle 10 an eine Leuchtdichtesignalverarbeitungsschaltung 22 in einem Leuchtdichtekanal des Empfängers geliefert. Die durch die Schaltung 22 verarbeiteten Leuchtdichtesignale wurden einem Signaleingang eines Leuchtdichteregelverstärkers 24 (beispielsweise eines Differenzverstärkers) zugeführt. Ein vom Betrachter bedienbarer Kontrasteinsteller 30 (etwa ein Potentiometer) ist an den Regeleingang des Verstärkers 24 angeschlossen und gestattet eine Veränderung von dessen Verstärkung und damit der Spitzenamplitude der Ausgangssignale des Verstärkers 24 entsprechend der Position des Kontrasteinstellers 30.

Ein vom Verstärker 24 geliefertes verstärktes Leuchtdichtesignal (Y) wird einer Matrix 18 zugeführt, wo es mit den von der Schaltung 14 gelieferten Farbdifferenzsignalen matriziert wird zu Farbbildsignale r, g und b darstellenden

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AusgangsSignalen. Das Leuchtdichtesignal (Y) und die Farbsignale, r, g und b enthalten ein Horizontalbildaustastintervall (T..) , das zwischen jedem Horizontalbildablenkintervall auftritt. Das Austastintervall enthält ein Austastbezugsintervall (T₂), welches im Falle eines Farbfernsehsignal ein Farbsynchronintervall einschließt. Während des Intervalles T₂ tritt ein Austastpegel V_R auf, der bei einem schwarzen Bildpegel liegt. Während des Intervalls T₁ tritt auch ein Horizontalsynchronimpuls vor dem Intervall T₂ auf. Die Signale r, g und b werden im Bildröhrentreiber 32 verstärkt zu Farbsignalen R,' G und B hohen Pegels, die den jeweiligen Intensitätssteuerelektroden einer Farbbildröhre 38 für die Farben rot, grün und blau zugeführt werden.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung enthält auch eine getastete Abtast-Vergleichsschaltung 55, die in einer geschlossenen Regelschaltung für die automatische Helligkeit und Strahlstrombegrenzung angeordnet ist. Über einen Signaleingang führt die Vergleichsschaltung 55 das Bleiausgangssignal (b) niedrigen Pegels der Matrix 18 ab, und mit Hilfe eines Bezugseingangs führt die Schaltung 55 sowohl eine die Helligkeit bestimmende Bezugsspannung als auch eine Strahlstromregelspannung ab, die noch erörtert wird. Die Vergleichsschalrung 55 wird so getastet, daß sie unter Steuerung durch während der periodischen Horizontalbildaustastintervalle P . des Videosignals auftretende Tastsignale den Austastpegel V₇, durch dann am Signalausgang b der Matrix 18 auftretenden Signals abtastet und (bei Normalbedingungen) mit dem Helligkeitsbezugspegel, oder (im Strahlbegrenzungsbetrieb) mit dem Strahlstromregelsignal vergleicht. Stimmen die Eingangspegel der Vergleichsschaltung 55 nicht überein, dann erzeugt sie an ihrem Ausgang ein Regelsignal, das in einer Ladungsspeicherfilterschaltung 58 gespeichert wird und den Leuchtdichteverstärker 24 an

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einem Regeleingang für den Gleichstrompegel zugeführt wird. Das Regelsignal dient der Veränderung des Gleichspannungspegels des Ausgangssignäls des Verstärkers 24 und damit auch des Gleichspannungspegels der von der Matrix 18 gelieferten Signale r, g und b in einer Richtung zur Verringerung der Differenz zwischen den abgetasteten Eingangssignalen für die Vergleichsschaltung 55. Durch diesen Mechanismus können der Gleichspannungspegel des Leuchtdichtesignals und damit der die Helligkeit bestimmende Gleichspannungspegel jedes der Signale r, g und b verändert werden durch Veränderung des Pegels der dem Bezugssignaleingang der Vergleichsschaltung 55 zugeführten Signale. Insbesondere kann im Strahlstrombegrenzungsbetrieb der Leuchtdichtegleichspannungspegel in einer Richtung geregelt werden/ daß der in der Bildröhre fließende mittlere Strahlstrom begrenzt wird. Weitere Einzelheiten der geschlossenen Regelschleife mit der Vergleichsschaltung 55, den Verstärker 24 und der Matrix 18 können der bereits erwähnten US-Patentschrift 4 197 557 entnommen werden.

Die automatische Strahlstrombegrenzung erfolgt mit einer die Regelschaltung 60 für die Strahlstrombegrenzung, die durch ein Eingangssignal E gesteuert wird, daß von der

HochspannungsSchaltung 50 für die Bildröhre zugeführten Ergänzungsströmen abgeleitet ist.

Die Hochspannungsschaltung 50 (beispielsweise eine Spannungsverdreifacherschaltung) erzeugt hohe Betriebsspannungen für die Endanode und die Fokuselektroden der Bildröhre 38. Einem Eingang der Hochspannungsschaltung 50 werden periodische horizontale Rücklaufimpulse zugeführt, die während der Horizontalbildrücklauf-Austastintervalle abgeleitet werden. An einen Gleichstromeingang der Hochspannungsschaltung 50 ist eine Quelle für einen Bildröhrenergänzungs-

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strom angeschlossen, die eine Betriebsspannungsquelle B+ und einen Widerstand 52 enthält. In den Gleichspannungseingang der Stromversorgungsschaltung 50 hineinfließende Ströme sind ein Maß für den Strahlstrombedarf der Bildröhre.

Im hier beschriebenen Beispiel ist die Spannung E ein Maß für den mittleren Strahlstrombedarf der Bildröhre und wird von einer auf den Mittelwert reagierenden Fühlschaltung 54 geliefert. Die Fühlschaltung 54 (die beispielsweise einen Filterkondensator enthält) kann irgendeine Faltungsanordnung sein, die sich zum Abfühlen der Größe des mittleren Strahlstrombedarfs auf Grund der über den Widerstand 52 der Hochspannungsschaltung 50 zugeführten Ströme eignet. Beispielsweise kann die Fühlschaltung von der in den US-Patentschriften Nr. 4 137 552 (Serafini) und Nr. 4 067 048 (Norman) beschriebenen Art sein.

Die Regelschaltung 60 liefert auf Grund der Spannung E ein Strahlstrombegrenzungssignal E für die Kontrastregelung und ein Strahlstrombegrenzungssignal E_n für die Helligkeitsregelung, wenn ein übermäßiger Strahlstrombedarf über einen vorgegebenen Schwellwert gegeben ist.

Das Signal E ist proportional der Größe des übermäßigen

mittleren Strahlstrombedarfs oberhalb eines ersten Strahlstrombereiches. Dieses Signal wird dem Verstärkungsregeleingang des Verstärkers 24 zugeführt zur Veränderung von dessen Verstärkung, und damit der Spitzenamplitude des von ihm verarbeiteten Signals in einer Richtung zur Begrenzung übermäßigen Strahlstrombedarfs oberhalb eines innerhalb des ersten Bereiches liegenden Schwellwertes. Entsprechend wird der Bildkontrast verändert. Das Signal E_ß ist proportional übermäßigen mittleren Strahlströmen oberhalb eines zweiten Bereiches relativ größerer Strahlströme. Dieses Signal wird dem Bezugssignaleingang der Vergleichs-

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Schaltung 55 zugeführt zur Veränderung des Gleichspannungspegels des Videosignals und damit der Bildhelligkeit im Sinne einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme innerhalb des zweiten Strombereiches. Die Regelschaltung 60 ist auch so ausgebildet, daß sie in einem Übergangsgebiet, in einem Zwischenbereich übermäßiger Strahlströme zwischen dem ersten und dem zweiten Strahlstrombereich, sowohl Kontrast- als auch Helligkeitsregelsignale E und E_, liefert.

ρ α

Weitere Einzelheiten bezüglich des Aufbaus und der Betriebsweise der Regelschaltung 60 für die Strahlstrombegrenzung finden sich in der bereits erwähnten US-Patentanmeldung USSN 103 445 von L.A. Harwood.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 enthält auch eine Impedanzschaltung 65, die mit dem Ausgangsfilter 58 der Vergleichsschaltung und den das Signal E_ liefernden Ausgang der Regelschaltung 60 gekoppelt ist. Einzelheiten der Schaltung 65, der Vergleichsschaltung 55, des Filters 58, des Verstärkers 24 und der Regelschaltung 60 sind in Fig. 2 dargestellt.

In dieser Fig. enthält der Leuchtdichteverstärker 24 in Differenzschaltung gekoppelte Transistoren 68 und 69 sowie einen zugehörigen Stromquellentransistor 70. Die Vergleichsschaltung 55 enthält Eingangstransistoren 74 und 75, die als Differenzverstärker geschaltet sind, mit einem zugehörigen getasteten Stromquellentransistor 76. Der Transistor 76 wird so getastet, daß er bei positiven Tastimpulsen V leitet, die während des Zeitabschnittes T₂ jedes HorizontalaustastintervallsT.. auftreten. Die Tastimpulse werden von einer Quelle eines Tastsignalgemisches 78 geliefert, welche das Tastsignalgemisch in diesem Falle aus der Horizontalsynchronisierkomponente des Videosignals ableitet. Die Quelle 78 kann von der in der US-Patentanmeldung USSN 113 371 vom 18. Januar 1980 (Erfinder R.L.

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Shanley, II et al.) mit dem Titel "Controlled Output Composite Keying Signal Generator For A Television Receiver" beschriebenen Art sein.

Das Signal b von der Matrix 18 wird einem Videosignaleingang der Vergleichsschaltung 55 am Basiseingang des Transistors 74 zugeführt. Die Signalzuführung zum Bezugseingang der Vergleichsschaltung 55, dem Basiseingang des Transistors 75, erfolgt über einen Folgertransistor 80. Die diesem Eingang der Vergleichsschaltung 55 zugeführten Signale enthalten das Signal E_. von der Regelschaltung für die automatische Strahlstrombegrenzung, und eine Helligkeitsbezugsspannung, die vom Abgriff eines vom Betrachter einstellbaren Widerstandes 82 in der Schaltung 65 abgenommen wird. Ein Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 55 wird vom Kollektorkreis des Transistors 74 (der eine aktive Transistorlastschaltung hat) abgenommen und in einen Filterkondensator 58 gespeichert. Der Wert der Spannung am Kondensator 78 vergrößert oder verkleinert sich entsprechend dem Größenunterschied zwischen den den Vergleichsschaltungstransistoren 74 und 75 zugeführten Signalen, wenn dieser bei Tastung des Stromquellentransistors 76 während der Horizontalaustastintervalle in den Leitungszustand ebenfalls leitend werden.

Die Spannung am Kondensator 58 wird über Transistoren 84 und 85 den Kollektorausgangskreis des Transistors 69 im Verstärker 24 zugeführt, um den Gleichspannungspegel des Leuchtdichteausgangssignals des Verstärkers 24 entsprechend der auf dem Kondensator 58 während der Horizontalaustastintervalle entstandenen Spannung zu verändern. Die entsprechenden Gleichspannungsaustastpegel der Farbsignale r, g und b von der Matrix 18 werden entsprechend verändert. Infolge der Wirkung der geschlossenen Regelschleife dient die am Kondensator 58 von der Vergleichsschaltung 55 erzeugte Spannung zur Veränderung des Gleichspannungsaustast-

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pegels der Farbsignale in Richtung einer Minimalisierung des Unterschiedes zwischen den Pegeln der den Vergleichsschaltungstransistoren 74 und 75 zugeführten Signale, und damit wird die gewünschte Regelung des Gleichspannungspegels der schließlich der Bildröhre zugeführten Videosignale bewirkt.

Im Strahlstrombegrenzungsbetrieb, wenn die Bildröhre übermäßige Strahlströme innerhalb eines ersten Bereiches oberhalb eines Schwellwertes führt, liefert die Regelschaltung 60 eine abnehmende Spannung E vom Kollektorausgang eines Transistors 88 in der Schaltung 60. Diese Spannung wird über einen Transistor 96 dem Stromquellentransistor 70 im Verstärker 24 zugeführt. Die Spannung E läßt den Transistor 70 weniger leiten und setzt damit die Verstärkung des Verstärkers 24, und somit auch die Spitzenamplitude der ihn durchlaufenden Signale im Sinne einer Begrenzunung des in der Bildröhre fließenden Stroms über einen ersten Bereich übermäßiger Strahlströme herab.

Die Regelschaltung 60 liefert die Spannung E_, wenn die BiIdröhre einen übermäßigen Strom innerhalb eines zweiten Strombereiches führt, der wesentlich größer als die Ströme innerhalb des ersten Bereiches ist. Zu dieser Zeit wird ein Transistor 89 in der Schaltung 60 infolge der Spannung E stärker leitend vorgespannt und erfolgt an seinem Kollektorausgang die Spannung E_. Der Transistor ist mit seinem Emitter über einen Vorspannungswiderstand 91 und eine leitende Diode 92 an Masse angeschlossen. Die Spannung E_ wird innerhalb des zweiten Bereiches mit wachsenden übermäßigen Strahlströmen zunehmend weniger positiv. Diese Spannung wird der Vergleichsschaltung 55 über den Transistor 80 zugeführt und läßt die Spannung am Kondensator 58 während der Austastintervalle proportional abnehmen, wenn die Vergleichsschaltung 55 getastet wird. Dies erfolgt durch pro-

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portionale Entladung des Kondensators 58 über die Kollektor-Emitter strecke des Transistors 74. Die sinkende Spannung am Kondensator 58 dient dann der Veränderung des Gleichspannungspegels des Leuchtdichteausgangsignals vom Verstärker 24 in einer Richtung, daß die Größe der Bildröhrentreibersignale entsprechend verringert wird und damit der Stromfluß in der Bildröhre auf einen akzeptablen Wert begrenzt wird.

Die beschriebene Betriebsweise der getasteten Schaltung gemäß Fig. 2 erfordert im Strahlbegrenzungsbetrieb bei sehr hohen übermäßigen Strahlströmen innerhalb des zweiten Bereiches, daß die Vergleichsschaltung 55 richtig arbeitet (also richtig getastet), damit die gewünschte Regelung innerhalb der geschlossenen Schleife erreicht wird. Eine Strahlstrombegrenzung innerhalb des zweiten Bereichs kann nicht ordnungsgemäß erfolgen, wenn beispielsweise das Eingangstastsignal für die Vergleichsschaltung 55 während eines nennenswerten Zeitraums ausfällt. Jedoch kann die Schaltung 65 so ausgebildet werden, daß diese Strahlbegrenzungsfähigkeit auch dann erhalten bleibt, wenn der Betrieb der Vergleichsschaltung 55 gestört wird.

Die Schaltung 65 enthält einen Spannungsteiler mit Widerständen 100 und 102, die in Reihe mit einem nicht linearen Helligkeitsregelwiderstand 82 zwischen eine Betriebsgleichspannungsquelle (+11,2 V) und einen Bezugspotentialpunkt (Masse) geschaltet sind. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 100 und 102 einerseits und dem mit dem Kondensator 58 verbundenen Ausgang der Vergleichsschaltung 55 andererseits ist ein Widerstand 110 geschältet. Der in diesem Beispiel in der Schaltung 65 enthaltene einstellbare Widerstand 82 kann auch durch einen Festwiderstand geeigneten Wertes ersetzt werden, oder es können andere Maßnahmen für eine übliche Helligkeitseinstellung

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- 18 mit Hilfe eines veränderbaren Widerstandes vorgesehen sein.

Arbeitet die beschriebene Regelschaltung im Normalbetrieb und im Strahlbegrenzungsbetrieb richtig, dann stellt die Schaltung 65 eine äquivalente Impedanz an dem Anschlußpunkt des Kondensators 58 am Ausgang der Vergleichsschaltung 55 dar. Diese Impedanz ist definiert durch die Werte der die Schaltung 65 bildenden Widerstände gemäß folgendem Ausdruck:

(D

wobei die Indexziffern für die Größen dieses Ausdruckes den in der Zeichnung entsprechenden Bauelementen verwendeten Bezugsziffern entsprechen. Bei dieser Ausführungsform ist die äquivalente Impedanz (etwa 242 kfl) für einen Wert des Widerstandes 82 bestimmt, welcher der Einstellung dieses Widerstandes für eine normalerweise zu erwartende Helligkeit entspricht. Der Widerstand 82 hat hier einen nicht linearen Verlauf. Die Schaltung 65 erzeugt am Verbindungspunkt der Widerstände 100 und 102 eine Spannung folgender Größe:

—— — χ 11,2 V (2)

(R₁	02 ⁺	^R82⁾	X	(R	IOO)	^{+ R}1	10
R	102	" ^R82	⁺	^R1	00

^R82 ^{+ R}100 ^{+ R}102

Diese Spannung beträgt bei einer Einstellung des Widerstandes 82 für normalerweise erwartete Helligkeit etwa +4 V und entspricht im wesentlichen der normalerweise am Kondensator 58 stehenden Spannung. Daher sind die beiderseits des Widerstandes 110 auftretenden Spannungen normalerweise im wesentlichen gleich, und der Widerstand 110 leitet typischerweise nur wenig oder gar keine Ladung zum oder vom Kondensator 58. Jede Änderung des normalerweise erwarteten

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Ladungswertes am Kondensator 58 infolge von durch den Widerstand 110 fließenden Strom kann durch die Wirkung des Vergleichsschaltungstransistors 74, der normalerweise der Entladung des Kondensators 58 dient, und durch die Wirkung der aktiven Laststromquellentransistoren in den Kollektorkreisen der Transistoren 74 und 75, über die normalerweise der Kondensator 58 aufgeladen wird, kompensiert werden. Dies wird erreicht durch die Herkunft des Kondensators 58 mit der Vergleichsschaltung 55 in der geschlossenen Regelschleife. Die Schaltung 65 ändert die gewünschte Regelweise, die durch die Vergleichsschaltung 55 erfolgt, im normalen Strombegrenzungsbetrieb innerhalb des zweiten Bereiches übermäßiger Strahlströme nicht, wenn der Transistor 89 in der Schaltung 60 unter Steuerung durch das Signal E^ stärker leitet.

Die Impedanz und die Spannung, mit welcher die Schaltung 65 normalerweise am Kondensator 58 erscheint (gemäß den vorstehenden Definitionen 1 und 2) ändern sich unter abnormalen Bedingungen/ wenn Ruhestrahlströme innerhalb des zweiten Bereiches auftreten und wenn das Regelsystem mit der Vergleichsschaltung 55 infolge beispielsweise eines Ausfalls der Tastung der Schaltung 55 die Regelung der Strahlstrombegrenzung nicht mehr ausführt. Der Transistor 89 in der Regelschaltung 60 für die Strahlstrombegrenzung leitet wie im normalen Betrieb, und mit zunehmendem Kollektorstrom nimmt seine Kollektorspannung (E_ß) unter +4 V ab. Wenn der übermäßige Strahlstrom stark genug ist, um den Transistor 89 zu sättigen, dann geht die Kollektorspannung des Transistors 89 und damit die Regelspannung E„ nahe an das relativ niedrige Emitterpotential des Transistors 89 (etwa 1 V).

Vom Kondensator 58 fließt Ladung in Form von Ladestrom in einen Hilfsstrompfad, der den Transistor 110 enthält, wenn

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die Vergleichsschaltung 55 im Strahlbegrenzungsbetrieb gesperrt ist. Über den Widerstand 110 wird Ladung vom Kondensator 58 in einem solchen Sinne und in solchem Maße abgeführt, daß der Gleichspannungspegel des Leuchtdichtesignals in einer Richtung verändert wird, daß der andernfalls ungeregelte übermäßige Strahlstrom innerhalb des zweiten Bereiches begrenzt wird. Dieser Hilfsentladungspfad für die Ladung auf den Kondensator 58 verläuft über den Widerstand 110, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 89, den Widerstand 91 und die Diode 92 nach Masse. Dieser Entladeweg hat eine erheblich niedrigere Impedanz und kürzere Entladezeitkonstante als es in diesem Beispiel andernfalls für die Entladung des Kondensators 58 verfügbar wäre. Ohne die Schaltung mit dem Widerstand 110 könnte der Kondensator 58 bei gesperrtem Vergleichsschaltungstransistor 74 nur über den Transistor 84 entladen werden. Bei der dargestellten Schaltung beträgt unter der Annahme eines Spannungspegels am Kondensator 58 von 4 V die für einen nennenswerte Entladung des Kondensators 58 über den Basisstrom des Transistors 84 (etwa ein 1 μΑ) benötigte Zeit, beispielsweise etwa 4 s. Diese Zeit für die Entladung des Kondensators 58 zur Strahlstrombegrenzung ist jedoch außerordentlich lang, insbesondere, wenn extrem hohe Strahlströme vorliegen, wie sie durch den Sättigungszustand des Transistors 89 angezeigt werden.

Mit dem Widerstand 110 wird jedoch die Zeitkonstante für die Entladung des Kondensators 58 unter unnormalen Bedingungen im wesentlichen bestimmt durch das Produkt der Werte des Kondensators 58 und des Widerstandes 110, das in diesem Beispiel etwa 0,22 s beträgt. Dies ist erheblich kürzer als die Entladezeitkonstante von etwa 4 s, die sich andernfalls ergäbe. Der Wert dieser Zeitkonstante (0,22 s) ist nicht kritisch, er sollte jedoch in der Größenordnung der Entladungsgeschwindigkeit liegen, die sich insbesondere

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beim Betrieb der Vergleichsschaltung 55 mit dem Transistor 74 normalerweise ergibt. Der Widerstand 110 wird genügend klein gewählt, so daß der Kondensator 58 bei dem beschriebenen Ausfall des Regelzustandes schnell entladen wird, jedoch soll er andererseits auch so groß sein, daß der normale Betrieb der Vergleichsschaltung 55 unbeeinträchtigt bleibt. Der Wert des Kondensators 58 am Ausgang der Vergleichsschaltung sollte genügend groß sein, daß der Kondensator 58 beim Auftreten zufälliger Signale, wie Rauschen, die in den Abtastintervallen der Vergleichsschaltung vorhanden sein können, keine Spannung entwickelt. Daher würde eine einfache Reduzierung des Wertes des Kondensators 58 zur Verringerung der Entladezeitkonstante (also Anwachsen der Entladegeschwindigkeit) des Kondensators 58 während der beschriebenen unnormalen Zustände den normalen Betrieb der Vergleichsschaltung unerwünschterweise beeinträchtigen.

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Claims

Patentanwälte O 1 D Q Q Q ß

Dr. Dieter ν. Bezo/d * I U O ϋ 3 Q

Dipl.-fng. Pejer Schote

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RCA Docket No.: 74,605

US-Serial No. 118,855

eingereicht am 5. Februar 1980 74605 Sch/hl

RCA

Automatische Strahlstrombegrenzerschaltung mit Fehlerausgleich für eine Bildröhre

Patentansprüche

Signalverarbeitungsschaltung für ein Bild darstellende Videosignale, mit einem Videosignalverarbeitungskanal, einer Bildröhre zur Wiedergabe eines Bildes unter Steuerung durch die in der Bildröhre über den Kanal zugeführten Videosignale, mit einer Schaltung zur Begrenzung übermäßiger Strahlströme, die in der Bildröhre oberhalb eines Schwellwertes fließen, mit einer Regelschaltung zur Ableitung eines Signals, das die Größe übermäßiger Bildröhrenstrahlströme oberhalb des Schwellwertes wiedergibt, mit einem Ladungsspeicher und mit einer ein Regelsignal erzeugenden Schaltung, der das abgeleitete Signal an einem Eingang zugeführt wird und an deren Ausgang der Ladungsspeicher über einen ersten Stromleitungspfad angeschlossen ist und die unter Steue-

rung durch das abgeleitete Signal ein Regelsignal an dem Ladungsspeicher erzeugt, das im normalen Regelbetrieb proportional der Größe des abgeleiteten Signals ist und mit Hilfe einer Koppelschaltung einem ersten Punkt des Videokanals über einen zweiten Stromleitungspfad im solchen Sinne zugeführt wird, daß das Videosignal in einer Richtung verändert wird, daß die Stromleitung der Bildröhre oberhalb des Schwellwertes entsprechend der Größe des Regelsignals begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Ladungsspeicher (85) eine Impedanζschaltung (65) zur Bildung eines vom ersten und zweiten Strompfad unabhängigen Hilfsstrompfades für den Ladungsspeicher gekoppelt ist, und daß die Impedanzschaltung unter Steuerung durch das abgeleitete Signal (E„) die Ladung auf dem Ladungsspeicher über den Hilfsstrompfad in einer solchen Richtung ändert, daß das Regelsignal und damit das Videosignal zur Begrenzung der Bildröhrenstromleitung verändert wird, wenn der Betrieb der Regelschaltung gestört ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net , daß die Schaltung (55) im normalen Regelbetrieb unter Steuerung durch Tastsignale, die von einer Signalquelle (78) koindizident mit vorbestimmten Intervallen des Videosignals geliefert werden, zur Erzeugung des Regelsignals aktiviert wird.
3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Regelschaltung (60) ein aktives steuerbares Leitungselement (89) enthält, das mit seiner Hauptstromstrecke zwischen die Impedanzschaltung (65) und einem Betriebspotentialpunkt (Masse) geschaltet ist.
4. Schaltung nach Anspruch 1 für einen Fernsehempfänger, der einen Videosignalkanal zur Verarbeitung eines ein Bild darstellenden Videosignals aufweist, in welchem

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periodisch wiederkehrende Bildintervalle und zwischen benachbarten Bildintervallen auftretende Bildaustastintervalle, die einen Austastpegel aufweisen, enthalten sind, dadurch gekennzeichnet , daß die das Regelsignal liefernde Schaltung (55) eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Austastpegels und des abgeleiteten Signals wahrend des Austastintervalles zur Lieferung des Regelsignals in Abhängigkeit von der Differenz zwischen Austastpegel und abgeleitetem Signal im normalen Regelzustand enthält, und daß das Regelsignal den Videokanal zur Veränderung des Austastpegels im Sinne einer Verringerung der Differenz auf ein Minimum und damit zur Begrenzung der Bildröhrenstromleitung oberhalb des Stellwertes zugeführt wird.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch geken nzeich net, daß die das Regelsignal liefernde Schaltung eine Vergleichsschaltung (55) enthält, die durch die Tastsignale (von Quelle 78) gesteuert wird und die mit einem ersten Eingang (Basis des Transisters 74) an die Regelschaltung (60) angeschlossen ist und das abgeleitete Signal abfühlt und mit einem zweiten Eingang an einem zweiten Punkt des Videokanals angeschlossen ist und den Abtastpegel abfühlt und das Regelsignal in Abhängigkeit von einer zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang auftretenden Signaldifferenz erzeugt als Maß der Größendifferenz zwischen Abtastpegel und abgeleitetem Signal, daß die Koppelschaltung (24) das Regelsignal dem ersten Punkt des Videokanals zuführt, der vor dessen zweitem Punkt liegt zur Bildung einer geschlossenen Schleife mit dem Videokanal für die Veränderung des Austastpegels in einer Richtung zur Verringerung der Signaldifferenz auf ein Minimum derart, daß das Videosignal in einer Richtung verändert wird, daß im normalen Regelbetrieb eine übermäßige Bxldröhrenstromleitung entsprechend der

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Größe des abgeleiteten Signals begrenzt wird.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Regelschaltung (60) ein aktives steuerbares Leitungselement (89) enthält, dessen Hauptstromstrecke an den Eingang der Vergleichsschaltung (55) angeschlossen ist, und daß die Impedanzschaltung (65) an den Ladungsspeicher (58) und die Hauptstromstrecke des aktiven Elementes (89) angeschlossen ist derart, daß der Hilfsstrompfad die Impedanzschaltung und die Hauptstromstrecke umfaßt.
7. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Impedanzschaltung einen zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsspannungspunkt gescheitelten Spannungsteiler (100, 102, 82) und eine von dem Ladungsspeicher (58) an einem Punkt des Spannungsteilers und an die Hauptstromstrecke des aktiven Elementes (89) angeschlossenes Impedanzelement (110) enthält.
8. Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Ladungsspeicher eine Kapazität (58) aufweist, die zusammen mit der Impedanzschaltung (65) im normalen Regelbetrieb eine Zeitkonstante und bei gestörtem Regelbetrieb eine veränderte Zeitkonstante ergibt zur Veränderung der im Kondensator (58) gespeicherten Ladung und damit des Regelsignals mit genügender Geschwindigkeit, um bei gestörtem Regelbetrieb den Strahlstrom zu begrenzen.
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungsteiler einen mit dem ersten Eingang der Vergleichsschaltung (55) gekoppelten Einsteller (82) für die Bildhelligkeit enthält.

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1O. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichn et, daß die Regelschaltung (60) einen Transistor (89) enthält, der mit seiner Hauptstromstrecke an dem ersten Eingang der Vergleichsschaltung (55) angeschlossen ist und dessen Leitungszustand entsprechend der Größe übermäßigen Bildröhrenstromflusses oberhalb des Schwellwertes variiert, und daß die Impedanzschaltung (65) einen zwischen einem ersten und zweiten Betriebsspannungspunkt geschalteten Spannungsteiler (82, 102, 100), der einen an den ersten Eingang der Vergleichsschaltung angeschlossenen veränderbaren Einstellwiderstand (82) für die Bildhelligkeit enthält, und einen von dem Ladungsspeicher (58) zu einem Punkt des Spannungsteilers und der Hauptstromstrecke des Transistors gekoppelten Widerstand (110) aufweist, und daß der HilfStromleitungspfad diesen Widerstand und die Hauptstromstrecke des Transistors enthält.

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