DE3330729C2

DE3330729C2 - Schaltung zur Spitzenstrahlstrombegrenzung

Info

Publication number: DE3330729C2
Application number: DE19833330729
Authority: DE
Inventors: Burkhard Ing.(grad.) 8510 Fürth Knauf
Original assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Current assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Priority date: 1983-08-26
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1986-11-20
Also published as: DE3330729A1

Abstract

Bei einer Schaltung zur Spitzenstrahlstrombegrenzung mit Strahlstrom-Meßtransistoren und Meßwiderständen an jeder Kathode einer Farbbildröhre wird bei Wiedergabe farbiger Schriftzeichen durch Einfügung der Kapazitäten C3, C4 und C5 (gemäß Fig. 4) in die Meßschaltung eine wesentliche Verbesserung des Kontrastes der Datenwiedergabe erreicht.

Description

2Q

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Spitzenstrahlstrombegrenzung in Fernsehgeräten, bei denen der Strahlstrom für jedes System individuell mit Hilfe eines Meßtransistors (T_R. 7>, T_B) und eines Meß-Widerstandes (R_MR, Rmc» R\ib) gemessen wird.

Eine Spitzenstrahlstrombegrenzung wird in Fernsehgeräten zur Vermeidung von Übersteuerungen in Spitzlichtern durchgeführt. Dazu benötigt man als Regelgröße ein Signf■' (Istwertsignal), das proportional zum Augenblickswert des Strahlstroms ist.

Zur Gewinnung des Istwertsignals gibt es verschiedene Möglichkeiten, auf die im folgenden kurz eingegangen wird.

Ein erster Weg, eine zum Augenblickswert des Strahlstroms proportionale Größe zu erhalten, besteht darin, die an einem Widerstand, der sich zwischen dem äußeren Aquadag-Belag der Bildröhre und Masse befindet, anliegende Spannung abzugreifen. Innerer und äußerer Aquadag-Belag der Bildröhre bilden eine Kapazität, die als Lade- und Siebkapazität der Hochspannungsquelle verwendet wird. Während der Hinlaufzeit fließt aus dieser Kapazität der Strahlstrom als Laststrom der Hochspannungsquelle und während der Rücklaufzeit fließt in diese Kapazität der Ladestrom. Eine ausführliche Beschreibung der Funktionsweise einer Schaltung zur Spitzenstrahlstrombegrenzung, die nach diesem Prinzip arbeitet, ist beispielsweise in den Entwicklungsmitteilungen von Valvo, Nr. 75a, »Die Videokombinationen TDA 3500 und TDA 3501«, insbesondere der Seiten 37 bis 43, enthalten.

Eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung des Istwertsignals des Strahlstromes besteht darin, Maßtransistoren zwischen die Videoendstufen und die Bildröhrenkathoden zu schalten, wie Fig. 1 zeigt. Die vom Kollektor des Transistors wegführende Leitung deutet an, daß dort das Signal zur Regelschaltung weitergeleitet wird. Dies gilt auch für alle weiteren Figuren.

Dabei kann das Istwertsignal aus der Summe der Meßtransistor-Kollektorströme, die praktisch mit dem Augenblickswert des Gesamtstrahlstroms identisch ist, abgeleitet werden. Bei diesem Verfahren liegt ein Meßwiderstand R_M in der gemeinsamen Kollektorleitung der drei Meßtransistoren. Übersteigt der am Meßwiderstand gemessene, zum Augenblickswert des Strahl-Stroms proportionale Spannungswert eine vorgegebene Schranke, dann wird der Kontrast reduziert. Detaillierte Schaltungen, die nach diesem Prinzip arbeiten, werden beispielsweise in den Technischen Informationen von Valvo, TI 83 02 08: »Video-Kombinationen TDA 3505 und TDA 3506 mit Sperrpunktrcgelung«, beschrieben (siehe insbesondere Bild 20 und zugehörige Beschreibung).

Abweichend davon kann das Istwertsignal auch gewonnen werden, indem man den Strahlstrom jedes Systems individuell mißt. Dazu wird bei jedem System in den Kollektorkreis eines Transistors ein Meßwiderstand eingefügt, an dem eine zum jeweiligen Kathodenstrom proportionale Spannung abfällt. Das Prinzip dieser Messung für eines der drei Systeme zeigt Fig. 1. Dabei bewirkt der zwischen dem Ausgang der Endstufe und der Bildröhrenkathode liegende Transistor, daß der Bildröhrenkathodenstrom über den Meßwiderstand R_M und nicht über die Endstufe abfließt. Bei genügend großer Stromverstärkung des Meßtransistors ^τ ist dessen Kollektorstrom nahezu identisch mit dem Bildröhrenkathodenstrom.

Durch die SchaUkapazitäten im Aufbau der drei Endstufen, der Zuleitungen zu den Röhren und durch die bildröhreninternen Kapazitäten ist die Last der Endstufen nicht reell. Das hat zur Folge, daß die im Kollektor des jeweiligen Meßtransistors auftretenden Ströme mit der Frequenz zunehmen und somit die Messung verfälschen. In der Praxis bedeutet dies, daß der Kontrast bei höheren Signalfrequenzen stärker zurückgenommen wird, als dies eigentlich nötig ist.

Der Kathodenstrom I_K nach Fig. 1 ist im Mittel positiv. Infolge der Lastkapazitäten ergeben sich jedoch auch negative Anteile. Der in positiver /,,-Richtung fließende Strom wird vom Transistor übernommen, wohingegen der in negativer /_K-Richtung fließende Strom über die Diode von der Endstufe übernommen und damit von der Messung eliminiert wird.

Ein Ersatzschaltbild, das die genannten kapazitiven Nebenschlüsse aufzeigt, zeigt Fig. 2. Dabei sind die in den Zuleitungen zur Röhre zwischen dem jeweiligen System und Masse auftretenden Kapazitäten mit C,_im, Cam und C_SlW1, die in den Zuleitungen zur Röhre zwischen den drei Systemen auftretenden Kapazitäten mit C_ÄG1, C_csl und C_RBX, die röhreninternen zwischen den Kathoden der drei Systeme und Masse auftretenden Kapazitäten mit C_RM2, C₁₇^₂ ^und C_nm und die bildröhreninternen zwischen den kathoden der drei Systeme auftretenden Kapazitäten mit C_Hln, C_R„₂ und C,,„, bezeichnet.

Zur Kompensation dieser durch die kapazitiven Nebenschlüsse verursachten Komponenten der Kathodenströme werden für jedes System zwei zusätzliche Kondensatoren C₁ und C₂ verwendet. Dabei wird der Kondensator C| zwischen Basis und Eimitter des jeweiligen Transistors geschaltet, so daß er parallel zur jeweiligen Diode liegt, und der Kondensator O. zwischen das masseferne Ende des Meßwiderstandes und Masse, d. h. parallel zum Meßwiderstand. Dies zeigt für eines der drei Systeme Fig. 3. Der Kondensator C₁ läßt die kapazitiven Stromanteile weitgehend direkt zu den RGB-Endstufen durch und eliminiert sie somit von der Messung. Der parallel zum Meßwiderstand R_M liegende Kondensator C₂ hat die Aufgabe, die durch den Transistor fließenden Wechselstromanteile zu sieben, d. h. das Meßsignal zu glätten.

Die Kapazitäten Ci und C₂ werden dahingehend optimiert, daß ein Kompromiß zwischen frequenzunabhängiger Messung des Strahlstroms und möglichst kurzer Ansprechzeit der Regelung getroffen wird.

Im folgenden wird unterschieden zwischen reinem

Videobetrieb und Datenbetrieb (Wiedergabe alphanumerischer Zeichen).

Bei reinem Videobetrieb werden die zwischen den drei Systemen auftretenden Kapazitäten nur wirksam in dem Maße, als die Signalamplituden der drei Systeme beispielsweise durch unterschiedliche Verstärkungseinstellung voneinander abweichen. Der Grund dafür ist, daß bei Videoaussteuerung die Farbdifferenzsignale eine maximale Bandbreite von ca. 1 MHz haben, während die drei Systeme bei hohen Frequenzen (1 ... 5 MHz) nach Maßgabe des Helligkeitssignals synchron betrieben werden.

Bei Datenbetrieb (Videotext, Teletext, etc.) ist diese Bedingung jedoch nicht gegeben, d. h. dis kapazitive Belastung der Endstufen steigt infolge der asynchronen Ansteuerung der Systeme an, da die Kapazitäten zwischen den drei Systemen voll wirksam werden. Die Strahlstrombegrenzung reduziert die Signalamplitude bei Datenbetrieb bei einer Schaltung gemäß Fig. 3 in einer Größenordnung von 20 bis 30% gegenüber Videobetrieb.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine gattungsgemäße Schaltung zur Spitzenstrahlstrombegrenzung derart auszugestalten, daß bei Daten- und gemischtem Betrieb der Einfluß der die Kontrastautomatik in stark zunehmendem Maße beeinflussenden Schaltkapazitäten zwischen den drei Systemen auf das Regelverhalten verringert wird, und bei reinem Videobetrieb wesentliche Einbußen beim Regelverhaltcn hinsichtlich der Schnelligkeit der Regelung und der korrekten Erfassung der Istwerte vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß bei beiden Betriebsarten (reiner Vidsobetrieb und Datenbetrieb) annähernd identisches Regelverhalten der Spitzenstrahlstrombegrenzung erreicht wird. Ohne die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale würde bei Datenbetrieb gegenüber reinem Videobetrieb eine Strahlstromreduzierung und damit ein Kontrastverlust in der Größenordnung von 20 bis 30% auftreten.

Ein Beispiel für eine Ausführungsform der Erfindung zeigt die Pig. 4. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß

- der masseferne Anschluß des Meßwiderstandes R_MR, der an den Kollektor des Meßtransistors T_R angeschlossen ist, über eine Kapazität C₃ mit dem massefernen Anschluß des Meßwiderstandes R_MG verbunden ist,

- daß weiterhin der masseferne Anschluß des Meßwiderstandes R_Ma über eine Kapazität C₄ mit dem massefernen Anschluß des Meßwideirstandes R_MB verbunden ist

- und daß der masseferne Anschluß des Meßwiderstandes R_MB über eine Kapazität C₅ mit dem massefernen Anschluß des Meßwiderstandes R_MR verbunden ist.

Die Meßwiderstände R_MR, R_MG und R_MB schließen dabei die Innenwiderstände der Regelschaltung ein.

Im Falle des reinen Videobetriebs werden die drei Systeme bei hohen Frequenzen synchron ausgesteuert, so daß die Kapazitäten C₃, C₄ und C₅ annähernd ohne Einfluß auf die übrige Schaltung bleiben. Demzufolge wird bei reinem Videobetrieb mit der erfindungsgemäßen Schaltung annähernd dasselbe Regelverhalten erreicht wie bei einer Schaltung nach Fig. 3.

Bei Datenbetrieb mit farbiger Schrift werden die drei Systeme asynchron angesteuert. Im folgenden wird für den Fall, daß nur eine Kathode angesteuert wird, mit Hilfe der Fig. 5 gezeigt, wie die erfindungsgemäße Schaltung darauf reagiert.

In der angesteuerten Kathode treten im Vergleich zum reinen Videobelrieb bei Sprungsignalen durch die erhöhte kapazitive Last größere kapazitive Stromspit-

zen auf; dagegen bleibt der Spannungsverlauf an der angesteuerten Kathode im Vergleich zum reinen Videobetrieb identisch.

Fig. 5a zeigt den Spannungsverlauf an der Kathode bei reinem Videobetrieb, Fig. 5b den Spannungsverlauf an der Kathode bei der Schaltung gemäß Fig. 3 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb und Fig. 5c den Spannungsverlauf an der Kathode bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 4 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb.

Fig. 5d zeigt den Kathodenstrom ' Λ reinem Videobetrieb, Fig. 5e den Kathodenstrom br^; der Schaltung gemäß Fig. 3 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb und Fig. 5f den Kathodenstrom bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 4 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb.

Ein Teil des Kathodenstromes wird von der Parallelschaltung aus Diode und Kondensator, die parallel zur Basis-Emitterstrecke des Meßtransistors liegt, übernommen. Fig. 5g zeigt den Teil I_CD des Kathodenstromes, der im Falle von reinem Videobetrieb von der Parallelschaltung aus Diode und Kondensator übernommen wird, Fig. 5h den Teil, der bei der Schaltung gemäß Fig. 3 im Falle erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb von der Parallelschaltung aus Diode und Kondensator übernommen wird und Fig. 5i den Teil, der bei der crfindungsgerr.äßen Schaltung nach Fig. 4 im Falle erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb von der Parallelschaltung aus Diode und Kondensator übernommen wird. Also übernimmt im Falle erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb die Parallelschaltung aus Diode und Kondensator den in negativer /^Richtung fließenden erhöhten Kathodenstromimpuls in voller Höhe, den in positiver /^Richtung erfolgten erhöhten Stromimpuls jedoch nur teilweise. Der restliche Teil dieses erhöhten Stromimpulses wird dem Meßstrom als Störanteil überlagert, gelangt durch den Meßtransistor an den Meßwiderstand und erhöht dort die Meßspannung. Die Folge ist eine Kontrastreduzierung im Fernsehbild, die dem reellen Betrag des Kathodenstromes nicht entspricht.

Fig. 5j zeigt den Meßstrom /_w bei reinem Videobetneb, Fig. 5k den Nießstrom l_M bei der Schaltung gen.<äß Fig. 3 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb und Fig. 51 den Meßstrom /_w bei der erfmdungsgemäßen Schaltung nach Fig. 4 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb.

Eine Möglichkeit, bei einer Schaltung gemäß Fig. 3 die unerwünschte Kontrastreduzierung für den Fail erhöhter kapazitiver Last zu vermeiden, besteht in der Erhöhung der Kapazitätswerte Yon Ci und C₂. Dies hat jedoch zur Folge, daß die Ansprechzeit der .Regelung zu sehr erhöht wird.

Da die genannte Störkomponente nur bei Ansteuerung einer oder zweier Kathoden, insbesondere bei gegensinniger Ansteuerung der Kathoden, auftritt, kann ihr Einfluß auf die Messung dadurch eliminiert werden, daß der Meßstrom des betreffenden Systems auf alle drei Meßwiderstände verteilt wird, damit einen

geringeren Spannungsabfall an den Meßwiderständen hervorruft und demzufolge unter der Ansprechschwelle des Regelsystems bleibt.

Dies wird durch Einfügen der Kondensatoren C₃, C₄ und C₅ realisiert. Bei geeigneter Dimensionierung (d. h. die Zeitkonstante, die die Kondensatoren C₃, C₄ und C₅ mit den Meßwiderständen R_MR, R_MG und R_yB bilden, muß groß sein gegenüber der Zeitdauer der auftretenden Sprünge) wird die Meßspannung auf ¹A des Wertes heruntergeteilt, den sie ohne die erfindungsgemäßen Kapazitäten C₃, C₄ und C₅ hätte.

Fig. 5m zeigt die Meßspannung bei reinem Videobetrieb, Fig. 5n die Meßspannung bei der Schaltung gemäß Fig. 3 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb und Fig. 5o die Meßspannung bei der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 4 für das Beispiel erhöhter kapazitiver Last bei Datenbetrieb.

Die Reduzierung der Meßspannung auf Ά bei Ansteuerung nur eines der drei Systeme hat zur Folge, daß beim Fehlen von weißen Spitzlichtern (diese treten beispielsweise bei synchroner Ansteuerung aller drei Kathoden auf) die Spitzenstrahlstrombegrenzung im angesteuerten System einen wesentlich höheren Strahlstrom zuläßt (maximal Faktor 3) als die selektive Messung der Strahlströme gemäß Fig. 3.

Durch Einfügen zusätzlicher Widerstände A₃, R₄ und Λ₅ (siehe Fig. 6) jeweils in Reihe zu den Kondensatoren Cv Ci und C₅ kann bei geeigneter Dimensionierung das Teilerverhältnis, mit dem die Meßspannung heruntergeteilt wird, zwischen '/) (falls R₃, R₄ und R₅ = 0) und 1 (falls R₃, R₄ und R₅ = =°) variiert werden.

Somit kann der maximal zulässige Spitzenstrahlstrom bei Auftreten eines Spitzlichts in nur einem der drei Systeme variiert werden zwischen dem Faktor 3 und dem Faktor 1 gegenüber der Schaltung gemäß Fig. 3.

Es ist zweckmäßig, die Größe der Widerstände R₃, R₄ und K,- so zu wählen, daß bei gleichzeitigem Auftreten von weißen und monochromen Spitzlichtern gleicher Größe der Meßwert bei Ansteuerung nur einer Kathode unterhalb der Meßwerte bei Ansteuerung aller drei Kathoden liegt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Spitzenstrahlstrombegrenzung in Fernsehgeräten, bei denen der Strahlstrom für jedes System individuell mit Hilfe eines Meßtransistors {Tr. Tq, T₃) und eines Meßwiderstandes (Rmr, Rmg> R\ib) gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Eliminierung von Meßfehlern, die bei Daten- und gemischtem Betrieb durch die kapazitiven Nebenschlüsse zwischen den drei Systemen verstärkt auftreten, die massefernen Anschlüsse der Meßwiderstände jeweils durch Kondensatoren (C₃, C₄, C₅) verbunden werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu den Kondensatoren (C₃, C₄, C₅) jeweils ein Widerstand (A₃, /?₄, A₅) geschaltet ist.