DE3337299A1 - Anordnung zur automatischen regelung der vorspannung einer bildroehre - Google Patents

Description

RCA 78 859 Ks/Ri

U.S. Serial No. 434,328

Filed: October 14, 1982

RCA Corporation
New York, N.Y., V.St.v.A.

Anordnung zur automatischen Regelung der Vorspannung einer Bildröhre

Die Erfindung betrifft eine in einem Fernsehempfänger \ verwendbare Anordnung zur automatischen Regelung der Vorspannung einer Bildwiedergaberöhre für Videosignale, die mehrere Strahlerzeuger aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung sollen insbesondere Unterschiede in den Leitfähigkeitskennlinien der verschiedenen Strahlerzeuger kompensiert werden.

Farbfernsehempfänger enthalten manchmal ein System zur ^5 automatischen Regelung der Bildröhrenvorspannung (ABVR-System) um für jeden Strahlerzeuger der zum Empfänger gehörenden Bildröhre automatisch den richtigen Schwarζstrompegel einzustellen, d.h. den für das Bildschwarz charakteristischen Strom. Diese Regelung sorgt dafür, daß die von der Bildröhre wiedergegebenen Bilder in ihrer Qualität nicttt verschlechtert werden, wenn sich einzelne Betriebsparameter der Rohre ändern (z.B. infolge von Alterung und Temperatureinflüssen). Eine Ausführungsform eines solchen ABVR-Systems ist in der US-Patentschrift 4 263 622 beschrieben.

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Ein ABVR-System arbeitet typischerweise während der BiIdaustastintervalle, in denen die Bildröhre als Antwort auf eine Referenzspannung, die repräsentativ für schwarze Bildsignalinformation ist, einen kleinen Strom leitet, den sogenannten Schwarzstrom. Dieser Strom wird durch das ABVR-System überwacht, um ein Signal zu erzeugen, das repräsentativ für die während des Austastintervalls geleiteten Ströme ist und welches zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstromwertes verwendet wird.

In einem ABVR-System des in der genannten US-Patentschrift beschriebenen Typs sprechen Streu er se hai tun gen auf ein periodisch abgeleitetes Impulssignal an, dessen Betrag für den Wert des Schwarzstroms an der Kathode charakteristisch ist. Das abgeleitete Signal hat einen von Null verschiedenen Pegel, wenn der Wert des Schwarzstroms korrekt ist, und andere Pegel (z.B. positiver oder weniger positiv), wenn der Schwarzstromwert zu hoch oder zu niedrig ist. Das abgeleitete Signal wird durch Steuerschaltungen verarbeitet, die Klemm- und Abfrageschaltungen enthalten, um ein Korrektur sign al für die Bildrö'hrenvorspannung zu erzeugen, dessen Betrag zu- oder abnimmt und das auf die Bildröhre zur Aufrechterhaltung eines korrekten Schwarzstromwerts gekoppelt wird.

Wenn die Elektronenstrahlerzeuger der Bildröhrer einander völlig gleich sind, so daß sie auch die gleichen Leitfähigkeitseigenschaften (z.B. gleiche Signalverstärkung) haben, dann sind die von ihnen geleiteten Schwarzströme gleich, ebenso ihre bei korrekter Schwarzstromeinstellung bemessenen Gitter-Kathodenspannungen (sogenannte Sperrpunkt- oder Einsatzspannungen). In der Praxis haben die Strahlerzeuger jedoch häufig unterschiedliche Stromleitungseigenschaften, z.B. infolge Herstellungstoleranzen. Wenn also ein Empfänger während seiner Herstellung auf korrektes Bildschwarz einjustiert wird, dann können die von den Strahlerzeugern geleiteten Ströme durchaus unterschiedlich sein und den-

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noch dem jeweils richtigen Schwarzstromwert entsprechen. Die zu solch unterschiedlichen Schwarzströmen gehörenden Sperrpunktspannungen der Strahlerzeuger entsprechen dann ' ebenfalls jeweils richtigen Werten, obwohl sie voneinander

verschieden sind. ■-

Ein ABVR-System, das in Verbindung mit einer Bildröhre verwendet wird, deren Strahlerzeuger unterschiedliche Stromleitungseigenschaften haben, sollte die Schwarzstromwerte und die zugehörigen, einem korrekten Bildschwarz entsprechenden Sperrpunktspannungen auch dann aufrechterhalten, wenn diese Strom- und Spannungswerte von Strahlerzeuger zu Strahlerzeuger verschieden sind. Das heißt, diese Beziehungen von Strom- und Spannungswerten sollten bei der Regelung aufrechterhalten bleiben. Das ABVR-System sollte jedoch dann, wenn sich die anfänglich eingestellten Schwarzströme der Strahlerzeuger infolge einer Änderung der Betriebsparameter der Bildröhre wegen Alterung oder Temperatureinflüssen ändern, eine passende Korrektur der Bildröhrenvorspannung vornehmen.

Die wesentlichen Merkmale einer erfindungsgemäßen Anordnung, welche diese Forderung erfüllt, sind im Patentanspruch 1 aufgeführt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den UnteranSprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist Bestandteil eines Videosignale verarbeitenden Systems, das eine Farbbildröhre mit mehreren Strahlerzeugern enthält, deren jeder eine Kathoden-Intensitätssteuerelektrode aufweist und die eine gemeinsame Gitterelektrode umfassen. Die Strahlerzeuger können voneinander verschiedene Stromleitungseigenschaften haben. Das System enthält ferner eine Einrichtung zum Einstellen anfänglicher korrekter Schwarzströme für die Strahl' erzeuger mit entsprechenden anfänglichen Kathodenspannungen ι wobei diese anfänglichen Strom- und Spannungswerte von Strahlerzeuger zu Strahlerzeuger unterschiedlich sein kön-

COPY "" ⁶ " .

Λ η en. Die Vorspannung der Bildröhre wird automatisch unter Verwendung einer Fühlschaltung und einer Steuerschaltung geregelt. Die Fühlschaltung leitet Signale ab, die jeweils repräsentativ für diejenigen Änderungen des Strahlerzeuger-Schwarzstroms sind, die durch Änderungen der Betrieb spar am et er der Bildröhre hervorgerufen werden. Die Steuerschaltung spricht auf die Beträge sowohl der jeweils abgeleiteten Signale (Fühlsignale) als auch der anfänglichen Kathodenspannungen an, um an die Strahlerzeuger der Bildröhre jeweils Vorspannungs-Steuersignale zu legen, so daß korrekte Schwarzströme der Strahlerzeuger in im wesentlichen der gleichen Beziehung zueinander gehalten werden, wie sie die Stromleitungseigenschaften der Strahlerzeuger zueinander haben.

Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden Hilfssteuersignale mit einem Betrag erzeugt, der proportional zur Vorspannung eines Strahlerzeugers während Vorspannungs-Steuer int ervall en bei ausgetasteter Bildinformation ist. Das Hilfssignal hat solchen Betrag und solche Richtung, daß es das Ansprechen des Steuernetzwerks auf den Betrag des abgeleiteten Signals aufhebt, wenn das abgeleitete Signal repräsentativ für einen Schwarzstrom korrekten Wertes ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. Ί zeigt einen Teil eines Farbfernsehempfängers, der ein System zur automatischen Regelung der Bildröhrenvorspannung (ABVR-System) und einer zugehörigen erfindungsgemäßen Anordnung enthält;

Fig. 2 zeigt die Wellenform verschiedener Signale beim Betrieb des Systems nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung. ,.,

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Im Fernsehempfänger nach Fig. 1 liefern Fernsehsignal-Verarbeitungsschaltungen 10 das Leuchtdichtesignal (Y) und das Farbartsignal (C) eines Farbferasehsignalgemischs getrennt voneinander an eine Leuchtdichte/Farbart-Signal-Verarbeitungseinheit 12. Die Verarbeitungseinheit 12 ent-, hält Schaltungen zur Verstärkungsregelung der Leuchtdichte- und Farbartsignale, Schaltungen zur Einstellung des Gleichstrompegels (z.B. getastete Schwärzwert-Klemmschaltungen), Farbdemodulatoren zur Ableitung der Farbdiffe- .

renzsignale r-y, g-y und b-y, sowie Matrixverstärker zum Kombinieren der letztgenannten Signale mit verarbeiteten . Leuchtdichtesignalen, um die für die Bildfarben repräsentativen Signale r, g und b mit niedrigem Pegel zu liefern. Diese Signale erfahren eine Verstärkung und anderweitige Verarbeitung in Schaltungen innerhalb zugehöriger End-

- - verarbeitungsnetztwerke 14a, 14b und 14c, welche auf hohen Pegel verstärkte Bildfarbsignale R, G'und B an jeweils zugeordnete Kathoden-Intensitätssteuerelektroden 16a, 16b und 16c einer Farbbildröhre 15 geben. Die Netz— werke 14a, 14b und 14c erfüllen außerdem Funktionen für ■.-die automatische Regelung der Bildröhrenvorspannung (ABVR), wie es weiter unten erläutert wird. Die Bildröhre 15 sei eine selbstkonvergierende Röhre mit Inline-Strahlsystem, das ein allen Strahlerzeugern mit den Kathoden 16a, 16b · und 16c gemeinsam zugeordnetes Steuergitter 18 und ein Schirmgitter 17 enthält, das ebenfalls allen drei Strahlerzeugern gemeinsam zugeordnet ist. Die Vorspannung für das Schirmgitter 17 wird von einer justierbaren Vorspannungs-Einstellschaltung 19 geliefert. Bei der hier beschriebenen Ausführungsform sind die Endverarbeitungsnetzwerke 14a, 14b und 14c einander gleich, so daß die nachfolgende Beschreibung des Betriebs des Netzwerks 14a auch für die Netzwerke 14b und 14c gilt.

Das Verarbeitungsnetzwerk 14a enthält eine Bildröhren-Treiberstufe mit einem Eingangstransistor 20 in Emitterschaltung, der über einen Eingangswiderstand das BiId-

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farbsignal für Rot (Rot-Videosignal) R von der Verarbeitungseinheit 12 empfängt, und mit einem ausgangsseitigen Hochspannungstransistor 22 in Basisschaltung, der gemeinsam mit dem Transistor 12 einen Video-Treibersverstärker in Kaskodeschaltung bildet. An einem Lastwiderstand 24 (z.B. 12 Kiloohm) im Kollektorausgangskreis des Transistors 22 wird das Rot-Videosignal R mit hohem, für die Ansteuerung der Bildröhrenkathode I6a geeigneten Pegel entwickelt. Eine Quelle hoher Gleichspannung B+ (z.B. +230 Volt) liefert die Versorgungsspannung für den Treiberverstärker 20, 22. Eine Gleichstromgegenkopplung für den Verstärker 20, 22 wird durch einen Widerstand 25 (z.B. 1JO Kiloohm) bewirkt. Die Signalverstärkung des Kaskodeverstärkerε 20, 22 ist hauptsächlich bestimmt durch das Verhältnis des Wertes des Gegenkopplungswiderstandes 25 zum Wert des ■ Eingangswiderstandes 21. Die Gegenkopplung sorgt für eine passend niedrige Ausgangsimpedanz des Verstärkers und tragt dazu bei, den Gleichstrompegel am Verstärkerausgang zu stabilisieren.

Ein Fühlwiderstand 30, der in Gleichstromkopplung in Reihe zwischen die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 20 und 22 geschaltet ist, dient dazu, an einem auf relativ niedriger Spannung liegenden Fühlpunkt A eine Spannung zu entwickeln, die repräsentativ für den Schwarzstrom ist, der während der Austastintervalle der Bildröhre über die Bildröhrenkathode geleitet wird. Der Widerstand 50 funktioniert in Verbindung mit der ABVR-System des Empfängers, wie es nachstehend beschrieben wird.

Ein Zeitsignalgenerator 40, der logische Steuerschaltungen enthält, spricht auf periodische Signale der Horizontalsynchronfrequenz (H) und auf periodische Signale der Vertikalsynchronfrequenz (V) an, die beide von Ablenkschaltungen des Empfängers abgeleitet werden. Der Zeitsignalgenerator 40 bildet mit Hilfe dieser periodischen Signale verschiedene Zeitsteuersignale V_B, V_g, V₀, V_p und V^, die

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den Betrieb des ABVE-Sy st eins während periodischer ABVR-Intervalle steuern. Jedes ABVR-Intervall beginnt kurz nach dem Ende des Vertikalrücklaufintervalls innerhalb des Vertikalaustastintervalls und umfaßt einige Horizontalzeilenintervalle, die auch innerhalb des Vertikalaustastintervalls liegen und während welcher keine Bildinformation im Videosignal vorhanden ist. Diese Zeitsteuersignale sind durch die Wellenformen in Fig.2 dargestellt.

Gemäß der Fig. 2 erscheint das Zeitsteuersignal V-g, ein Videoaustastsignal, als positiver Impuls bald nach dem Zeitpunkt T,. des Endes des Vertikalrücklauf int ervall s . . (vgl. die Eintragungen bei der Wellenform V). Dieses Austastsignal Y-D existiert für die Dauer des ABVR-IntervalIs und wird an einen Austast-Steuereingang der Leuchtdichte-Farbart-Verarbeitungseinheit 12 gelegt, um die Ausgänge r, g und b dieser Einheit auf einen für schwarzes Bild charakteristischen Gleichstrom-Bezugspegel zu bringen, der dem Fehlen von Videosignalen entspricht. Dies kann .

dadurch erreicht werden, daß man die Signalverstärkung der Verarbeitungseinheit 12 beim Erscheinen des Signals V-n über die Verstärkungssteuerschaltungen dieser Einheit auf im wesentlichen 0 reduziert und daß man den Gleichstrompegel im Verarbeitungsweg des Videosignals über die~ Gleichstrompegel-Steuerschaltungen der Einheit 12 modifiziert, um an den Signalausgängen der Einheit 12 einen für schwarzes Bild repräsentativen Bezugspegel zu erhalten. Das Zeitsteuersignal V^, ein positiver Gittersteuerimpuls, umfaßt drei Horizontalzeilenintervalle innerhalb des Vertikalaustastintervalls. Das Zeitsteuersignal Vq steuert den Betrieb einer Klemmschaltung, die zur Signalabfrage im ABVR-System vorgesehen ist. Das Zeitsteuersignal Vg, ein Abfrage-Steuersignal, erscheint kurz nach dem Signal Vq und dient dazu, den Betrieb einer Abfrage- und Halte-" schaltung zu steuern, die ein Vorspannungs-Steuersignal zum Regeln des Schwarzstroms an der Kathode der Bildröhre erzeugt. Das Signal Vg umfaßt ein Abfrageintervall, dessen

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-ιοί Beginn leicht verzögert gegenüber dem Ende des vom Signal Vq umfaßten Klemmintervall ist und dessen Ende im wesentlichen mit dem Ende des ABVE-Intervalls zusammenfällt. · Das Signal Vp ist ein negativ gerichteter Hilfsimpuls, der koinzident mit dem Abfrageintervall ist. Die in der Pig.2 eingetragenen Signalverzögerungen T-p liegen in der Größenordnung von 200 Nan οSekunden.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 spannt während des ABVR-Intervalls der positive Impuls V^ (z.B. in der Größenordnung von +10 Volt) das Gitter 18 der Bildröhre in Durchlassrichtung, so daß der die Kathode 16a und das Gitter 18 umfassende Strahlerzeuger stärker leitet. Zu Zeiten außerhalb der ABVR-Intervalle liefert das Signal V_& die normale, weniger positive Vorspannung für das Gitter 18. Als Antwort auf den positiven Gitterimpuls V^ erscheint ein gleichphasiger, positiver Stromimpuls an der Kathode 16a während des Gitterimpulsintervalls. Die Stromamplitude des so erzeugten "Kathodenausgangsimpulses" ist proportional zum Wert des geleiteten Kathodenschwarzstroms (typischerweise einige wenige Mikroampere).

Der erzeugte positive Kathodenausgangsimpuls erscheint am Kollektor des Transistors 22 und wird über den Widerstand 25 auf die Basis des Transistors 20 gekoppelt, so daß die Stromleitung des Transistors 20 während des Vorhandenseins des Kathodenausgangsimpulses in proportionaler V/eise erhöht ist. Der vom Transistor 20 geleitete erhöhte Strom hat zur Folge, daß am Fühlwiderstand 30 eine Spannung entwickelt wird. Diese Spannung äußert sich in Form einer negativ gerichteten Spannungsänderung, die am Fühlpunkt A erscheint und deren Betrag proportional zum Betrag des für den Schwarzstrom repräsentativen Kathodenausgangsimpülses ist. Der Betrag der Spannungsänderung am Knotenpunkt A ist bestimmt durch das Produkt des Wertes des Widerstandes 30 (z.B. 560 Ohm) multipliziert mit dem Betrag des zusätzlichen Stroms, der über den Widerstand 30 fließt. - 11 -

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Die Spannungsänderung am Knotenpunkt A-wird üb-e_r einen V kleinen Widerstand 31 an einen Knotenpunkt -B übertragen, wo eine Spannungsänderung V. entwickelt-wird, di-e im wesentlichen der Spannungsänderung am Knotenpunkt A entspricht. Der Knotenpunkt B ist mit einer Schaltung 50

gekoppelt, in welcher das Korrektursignal"zur Regelung ; der Bildröhrenvorspannung entwickelt wird. Die Schaltung "₍ 50 enthält einen eingangsseitigen Koppelkondensator 51» eine Eingangsklemmschaltung und einen abfragenden Öpera-. 10 tionsverstärker 52 (z.B. einen sogenannten Transkonduk-

tanz-Operationsverstärker) mit einem zugeordneten,'"auf ; das Klemmsteuersignal Vq ansprechenden Rückkopplungsschal-j ter, sowie einen auf Mittelwerte ansprechenden Ladungsspeicherkondensator 56 mit einem zugeordneten, auf das .Abfragesteuersignal Vg ansprechenden Schalter 55. Die am - . Kondensator 56 entwickelte Spannung wird dazu verwendet, ein Korrektursignal für die Bildröhrenvorspannung über ein Netzwerk 58 und ein Widerstandsnetzwerk-^60, ,62, 64- J - an den Bildröhrentreiber 20, 22 zu legen, -und zwar an . einem Steuereingang an der Basis des Transistors 20. Das Netzwerk 58 enthält Signalübersetzungs/Pufferschaltungen, um die Korrekturspannung mit einem geeigneten Pegel und

-. .. -niedriger Impedanz entsprechend den Erfordernissen für

den Steuereingang des Transistors 20 zu liefern.

.25 -

'-'- . Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1 sei anhand der , in Fig. 2 dargestellten Wellenformen beschrieben. Das Hilfssignal Vp wird an den Schaltungsknoten B in Fig. 1 gelegt, und zwar über eine Diode 35 und. ein spannungsübersetzendes Impedanznetzwerk, das aus einem-Widerstand 32

- von z.B. 220 Kiloohm und einem Widerstand 34 von z.B. 270 Kiloohm besteht. Das Signal Vp hat einen positiven Gleich-

- spannungspegel von ungefähr +8,0 Volt zu allen Zeiten mit _:_ Ausnahme während des ABVR-Abfrag eint ervall S₁ um die Diode

_ ' 35 - : .55 leitend zu halten, so daß am Knotenpunkt B eine normale Gleichvorspannung entwickelt wird. Wenn das Signal V_p " diesen positiven Gleichspannungswert hat, dann wird der

Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34- auf eine Spannung geklemmt, die gleich dem positiven Gleichspannungswert des Signals Vp minus dem Spannungsabfall an der Diode 35 ist. Während des ABVR-Abfrageintervalls bildet das Sig-ηal Vp einen negativgerichteten (weniger positiven) Impuls fester Amplitude. Die Diode 35 wird durch diesen negativen Impuls Vp nichtleitend gemacht, wodurch die beiden Widerstände 32 und 34 zwischen den Knotenpunkt B und Masse gekoppelt werden. Der Widerstand 31 bewirkt eine unerhebliche Dämpfung der am Knotenpunkt A entwickelten Spannungsänderung gegenüber der entsprechenden Spannungsänderung (V^) am Knotenpunkt B, da der Wert des Widerstandes 31 (in der Größenordnung von 200 Ohm) klein ist im Vergleich zu den Werten der V/iderstände 32 und 34·.

Vor dem Klemmintervall, jedoch während des ABVR-Intervalls, lädt die zuvor am Knotenpunkt B existierende nominelle Gleichspannung (V_DC) die positive Klemme des Kondensators 51 auf. Während des Klemmintervalls, wenn der Gittersteuerimpuls V^ erscheint, nimmt die Spannung am Knotenpunkt A aufgrund dieses Impulses um ein Maß ab, das repräsentativ für den Wert des Schwarzstroms ist. Hierdurch sinkt die Spannung am Knotenpunkt B auf einen Wert ab, der im wesentlichen gleich V-Q₀ - V ist. Ebenfalls während des Klemmintervalls wird der Klemmschalter 54- durch das Zeitsteuersignal V_G geschlossen (d.h. leitend), so daß der invertierende Signaleingang (-) des Verstärkers 52 mit dem Ausgang dieses Verstärkers gekoppelt wird, wodurch der Verstärker 52 zu einem Spannungsfolger mit dem Ver-

■ZQ stärkungsfaktor 1 wird. Als Folge wird eine am nicht-invertierenden Eingang (+) des Verstärkers 52 angelegte feste Referenzgleichspannung V^™ (z.B. +5 Volt) durch Rückkopplungswirkung über den Ausgang des Verstärkers 52 und den leitenden Schalter 54- auf den invertierenden Sig-ηaleingang des Verstärkers 52 gekoppelt. Während des Klemminterv.alls ist also die über den Kondensator 56 gemessene Spannung V^ eine Funktion der durch die Spannung V_RE;Bl be-

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stimmten Referenz-Einstellspannung an der negativen Klemme des Kondensators 51 ^und einer an der-positiven·^ Klemme dieses Kondensators erscheinenden Spannung,.die. der Differenz zwischen dem erwähnten vorher existierenden norainellen Gleichspannungswert (V-^) am Knotenpunkt B und der wahrend des Klemmintervalis am Knotenpunkt B entwickelten Spannungsänderung V^ entspricht. Somit ist die während des Klemmintervalls über den Kondensator 51 gemessene Spannung V^ eine Punktion des Wertes der für den Schwärzstrom repräsentativen Spannungsänderung-V^₁ die variieren kann. Die Spannung V₇, ist gleich dem Ausdruck (V_nr,-V;.)- ;

Während des unmittelbar nachfolgenden Abfrageintervalls ist der positive Gittersteuerimpuls V^ nicht mehr vorhanden, so daß die Spannung am Knotenpunkt B in positiver Richtung auf den nominellen Gleichspannungspegel:V_DG an- ■ steigt, wie er vor dem Klemm int ervall existierte. -- Gleichzeitig erscheint der negative Impuls Vp, der iiie Diode 35 in Sperrichtung spannt und die normale .sp.annungsübersetzende und koppelnde Wirkung der Widerstände. 32, 3^ stört (d.h. vorübergehend ändert), so daß die Spannung am Knotenpunkt B um ein Maß V^ vermindert wird, wie es die entsprechende Wellenform in Fig. 2 zeigt. Zur selben Zeit wird der Klemmschalter 54- nichtleitend und der Abfrageschalter 55 geschlossen (d.h. leitend),·-.wodurch der Ladungsspeicherkondensator 56 mit dem Ausgang des Verstärkers 52 gekoppelt wird.

Während des Abfrageintervalls ist also die Eingangsspannung am invertierenden Signaleingang (-) des Verstärkers 52 gleich der Differenz zwischen der Spannung am Knotenpunkt B und der über den Kondensator 51 gemessenen Spannung V^. Die Eingangsspannung am Verstärker 52 ist eine Punktion des Betrags der Spannungsänderung V^, die mit

Änderungen des Schwarzstroms der Bildröhre variieren kann.

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Die Spannung am ausgangsseitigen Speicherkondensator 56 bleibt während des Abfrageintervalls unverändert, wenn der Betrag der während des Klemmintervalls entwickelten Spannungsänderung V_x. gleich dem Betrag der während des Abfrageintervalls entwickelten Spannungsänderung V₂ ist, was bedeutet, daß der Schwarzstrom der Bildröhre den korrekten Wert hat. Dies ist deswegen so, weil während des Abfrageintervalls die Spannungsänderung V_x. am Knotenpunkt B in einer positiven Richtung (vom klemmenden Einstell-Referenzwert) ansteigt, wenn der Gittersteuerimpuls fortgenommen wird, und weil die Spannungsänderung Vp eine gleichzeitige negativ gerichtete Spannungsänderung am Knotenpunkt B bewirkt. Wenn die Vorspannung der Bildröhre korrekt ist, haben die positiv gerichtete Spannungsänderung V_x. und die negativ gerichtete Sp annungs änderung Vp gleichen Betrag, so daß sich diese Spannungsänderungen während des Abfrageintervalls gegenseitig auslöschen und die Spannung am Knotenpunkt B unverändert lassen.

Wenn der Betrag der Spannungsänderung V_x. geringer ist als der Betrag der Spannungsänderung V₂, lädt der Verstärker 52 den Speieberkondensator 56 proportional dazu in einer Richtung auf, die im Sinne einer Erhöhung des Kathodenschwarzstroms geht. Umgekehrt entlädt der Verstärker 52 den Speicherkondensator 56 in proportionalem Maß zur Verminderung des Kathodenschwarzstroms, wenn der Betrag der Spannungsänderung V_x. größer ist als der Betrag der Spannungsänderung V₂.

Es sei angenommen, daß die Amplitude "A" der Spannungsänderung V. im Falle korrekten Kathodenschwarzstroms ungefähr 3 Millivolt beträgt und sich über einen Bereich von wenigen Millivolt (i Δ) ändert, wenn der Wert des Kathodenschwarzstroms infolge Änderungen der Betriebseigenschaften der Bildröhre gegenüber dem korrekten Wert ansteigt und abnimmt (vgl. die Eintragungen in Fig. 2). Somit ändert sich während des Klemmintervalls die über den Kondensator

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51 gemessene Ein st ell-R ef erenzspannung V,, wenn sich der Betrag der Spannung V. infolge Änderungen des Kathodenschwarzstroms ändert. Die Spannungsänderung TL-, am Knotenpunkt B hat eine Amplitude "A" von ungefähr 3 Millivolt, was der Amplitude "A" der Spannungsänderung V_x. im Falle korrekten Schwarzstroms entspricht'.

Wie mit der Wellenform V_CQR in Fig. 2 gezeigt, bleibt die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 52 während des Abfrageintervalls unverändert, wenn die Spannungen V_x. und V₂ beiäe die Amplitude "A" haben. Hat die Spannungsänderung V_x. jedoch die Amplitude "A -t-A", was einem zu hohen Wert des Schwarzstroms entspricht, dann steigt die Eingangsspannung des Verstärkers 52 um

-]<5 ein MaßZi.an, wie es die Wellenform Vtt zeigt. In diesem -Fall entlädt der Verstärker 52 den ausgangsseitigen Speicherkondensator 56, so daß die auf die Basis des Transistors 20 gekoppelte Vorspannungs-Korrekturspannung eine Erhöhung der Kollektorspannung des Transistors 22 bewirkt, wodurch der Kathodenschwärζstrom auf den korrekten Wert vermindert wird.

l'/enn umgekehrt die Spannungsänderung V_x. eine Amplitude "A -Ak" hat, was einem zu niedrigen Schwarzstrom entsprich'».

dann nimmt die Eingangsspannung des Verstärkers 52 während ^! des Abfrageintervalls um ein Maß Δ ab. In diesem Fall lädt der Verstärker 52 den ausgangsseitigen Speicherkondensator 56 auf, was zu einer Verminderung der Kollektorspannung des Transistors 22 führt, wodurch der Kathodenschwarzstrom in Richtung auf den korrekten Wert erhöht wird. In beiden Fällen können mehrere Abfrageintervalle erforderlich sein, bis der Schwarzstrom den korrekten Wert erreicht hat.

Bei manchen ABVR-Systemen kann es zweckmäßig sein, die für den Schwarzstrom repräsentative Spannungsänderung V_x, während des Abfrageintervalls zu entwickeln und nicht während des vorangehenden Klemmintervalls, wie es oben beschrieben wurde. Bei einer solchen Alternative wäre der Gittersteuer-

. - 16 -

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impuls Yn so zu legen, daß er während des Abfrageintervalls zeitlich koinzident mit einem positiven Hilfsimpuls Vp erscheint. Die negativ gerichtete Spannungsänderurg V und die aufgrund des Hilfssignals Vp entwickelte positiv gerichtete Spannungsänderung Ί~ treten dann gleichzeitig auf und kombinieren sich direkt am Knotenpunkt B, so daß sie sich gegenseitig auslöschen, wenn der Wert des Schwarzstroms korrekt ist (d.h.. in diesem Fall wird keine Spannungsänderung am Knotenpunkt B entwickelt).

Die beschriebene Abfragetechnik mit kombinierten Impulsen ist ausführlicher in einem Teil einer prioritätsgleichen Patentanmeldung (Vertreteraktenzeichen RCA 76 583) beschrieben, der auf die am 14. Oktober 1932 eingereichte

1=; US-Patentanmeldung Nr. 434,314 zurückgeht. Diese Anmeldung enthält auch zusätzliche Informationen über die das Hilfssteuersignal Vp betreffende Anordnung und offenbart außerdem eine geeignete Schaltung für den Zeitsignalgenerator 40 und Schaltungseinzelheiten des Abfrageverstärkers 52.

Die während der Klemm- und Abfrageintervalle des ABVR-Systems am Knotenpunkt B entwickelte Spannung ist eine Punktion der Werte der Widerstände 31, 32 und 34 und des

o=; Wertes einer am Knotenpunkt A wirksamen Ausgangsimpedanz Zq (ungefähr 30 bis 50 Ohm). Wenn das Signal V₁-, den positiven Gleichspannungspegel (+ 8 Volt) hat, der auch während des Klemmintervalls existiert, wird die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 geklemmt, und

^q der über den Widerstand 31 vom Knotenpunkt A zum Knotenpunkt B geleitete Strom ist eine Funktion der Werte der Impedanz Z_Q, des Widerstandes 31 und des Widerstandes 34. Während des nachfolgenden Abfrageintervalls, wenn der negativ gerichtete Impuls des Signals Vp erscheint, ist

7,q die Diode 35 nichtleitend und die Klemmung des Verbindungspunktes der Widerstände 32 und 34 aufgehoben. Zu dieser Zeit leitet der Widerstand 31 einen anderen Strom vom Knotenpunkt A zum Knotenpunkt B, der zusätzlich eine Funktion

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' COPV

des Viertes des Widerstandes 32 ist, neben den Werten
der Impedanz Z_Q und den Widerständen 31 und 34. Die
Spannungsänderung Vp, die am Knotenpunkt B als Antwort
auf den negativ gerichteten Impuls des Signals "Vp ent-

wickelt wird, ist proportional zur Differenz zwischen
diesen Strömen.

In Verbindung mit einer Bildröhre, in welcher die Strahlerzeuger unterschiedliche Stromleitungseigenschaften ha-'' ben, hat das beschriebene ABVR-System den Vorteil, daß
es die Schwarzströme automatisch auf den für richtiges
Bildschwarz eingestellten korrekten Vierten hält, auch
wenn sich diese Schwarzstromwerte von Strahlerzeuger zu
Strahlerzeuger unterscheiden, z.B. bedingt durch Herstellt . lungstoleranzen der Bildröhre. Dieses Merkmal des ABVR-System s sei nachstehend erläutert.

Wie oben erwähnt, ist die Bildröhre 15 eine selbstkonvergierende Röhre mit einem einzigen Steuergitter 18 und einem einzigen Schirmgitter 17, die jeweils allen drei

Strahlerzeugern der Bildröhre gemeinsam sind. Die korrekte Schwarzstromleitung der Bildröhre kann während der Herstellung des Empfängers eingestellt werden, indem man die Vorspannung des Schirmgitters 17 mittels der Vorspannungs-Einstellschaltung 19 (die z.B. ein von Hand verstellbares Potentiometer aufweist) justiert, bis eine oder mehrere
der Bildröhrenkathoden eine gewünschte Spannung haben.

Wenn die Strahlerzeuger der Bildröhre einander völlig
gleich sind, so daß sie das gleiche Verhalten hinsichtlich ihrer Stromleitung zeigen, werden sie als Folge des vorstehend beschriebenen Einstellvorgangs gleiche Schwarzströme leiten und gleiche Sperrpunktspannungen haben (d.h. gleiche Gitter-Kathoden-Spannungen für die Schwarzstromleitung). In der Praxis können sich jedoch die Stromlei- ' tungseigenschäften der einzelnen Strahlerzeuger voneinander unterscheiden. Die von den Strahlerζeugern geleiteten

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Ströme können also durchaus korrekten Schwarzströmen entsprechen, obwohl sie unterschiedliche Beträge haben. Die diesen unterschiedlichen Strömen zugeordneten Gitter— Kathoden-Spannungen entsprechen, obwohl sie voneinander verschieden sind, richtigen Sperrpunktspannungen.

Diese gegenseitige Beziehung-der Stromleitung der einzelnen Strahlerzeuger für korrekte Schwarzstrombedingungen bleibt im vorliegenden Fall bewahrt, weil der Betrag der Spannungsänderung Vp von der Gleichspannungskomponente abhängt, die während der Betriebsintervalle des ABVR-Systems am Fühlpunkt A erscheint (wenn man den Effekt des als Antwort auf den positiven Gittersteuerimpuls Y_n erzeugten Kathodenausgangsimpulses vernacbläßigt). Diese Gleichspannungskomponente ist proportional zur Sperrpunktspannung an der Kathode, wie sie als Gleichspannungskomponente am Ausgang des mit der Bildröhrenkathode gekoppelten Treibertransistors 22 erscheint.

Die letztgenannte Beziehung ist durch folgende Gleichung definiert:

^2 O

^Y2 = ^R0 R₃^ (R₃₂₊R₃₄; ^VDC - R^

Die einzelnen Symbole in dieser Gleichung haben folgende Bedeutung:

V₂ ist der Betrag der Spannungsänderung Vp; Rq ist die Summe der Werte der V/i der st an de 3-2 und

der Impedanz Zq am Knotenpunkt A; R₃₂ ist der Wert des Widerstandes 32; R₃₄ ist der Wert des Widerstandes 34-; VpQ ist der Wert der Gleichspannungskomponente am Knotenpunkt A, in der Größenordnung von +7 bis

+10 Volt;

Vp ist die feste positive Gleichspannungskomponente

COPV

des Hilfssignals Vp, in der Größenordnung von

+β Volt; - -

V-π ist die im wesentlichen konstante Offsetgleichspannung der Diode 35? ungefähr gleich +0,6 Volt. :

Die Spannungsänderung V₂ ist z.B. ungefähr gleich -3,4-Millivolt, wenn V™ gleich +8,0 Volt ist.

Wenn also die drei Strahlerzeuger der Bildröhre entsprechend der anfänglichen Schwarzstromeinstellung unterschiedliche Schwarzströme leiten und die zugeordneten Sperrpunktspannungen voneinander verschieden'sind, dann haben die in den einzelnen Verarbeitungsnetzwerken 14-a, 14-b und 14-c entwickelten Spannungsänderungen V₂ voneinan-^: ■ der verschiedene Beträge, obwohl sie von. einem gemein- · ' ' samen Signal Vp abgeleitet sind. Die verschiedenen Beträge der Spannungsänderungen Vp sind eine Funktion der ver- --schiedenen Sperrpunktspannungen, die sich als Gleichspannungskomponenten unterschiedlichen Betrags an den Knotenpunkten A der einzelnen Netzwerke 14a, 14-b und 14-c äußern. Die unterschiedlichen Beträge der Spannungsänderungen V₂ sind so, daß sich für die jeweils zugeordnete Regelschleife des ABVR-Systems die am Knotenpunkt B entwickelte Span-_; nung nicht ändert, wenn die Spannungsänderungen V. und V₂ miteinander kombiniert werden. Somit bleibt jede ABVR-Regelschleife in Ruhe.

Die ABVR-Regelschleifen bleiben so lange ruhig, bis sich die anfänglich eingestellten Schwarzströme infolge einer Änderung der Betriebsparameter der Bildröhre ändern, z.B. durch Alterung der Bildröhre oder durch Temperatureinflüsse. Es sei z.B. angenommen, daß sich die Betriebsparameter der Bildröhre so ändern, daß die Leitfähigkeit des Rot-Strahlerzeugers abnimmt. Der Kathodenschwarzstrom dieses Strahlerzeugers ist dann zu niedrig. Der als Antwort auf den positiven Gittersteuerimpuls V_Q erzeugte Kathodenausgangs-

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impuls hat dann einen entsprechend verminderten Betrag, die Spannung am Knotenpunkt B ändert sich "beim Auftreten der Spannungsänderungen V. und Vp, und die Spannung am ausgangsseitigen Speicherkondensator 56 ändert sich, im Sinne einer Reduzierung der am Kollektor des Transistors 22 entwickelten Kathodenvorspannung, so daß der Kathodenschwarzstrom auf den korrekten Wert zurückgebracht (d.h. erhöht) wird. Zu diesem Zeitpunkt bekommt der Betrag der Spannungsänderung V~ einen neuen, zu der nun entwickelten (korrigierten) Kathodenvorspannung gehörenden Wert, so daß die Spannung am Knotenpunkt B im weiteren Verlauf beim Auftreten der Spannungsänderungen V. und VV, unverändert bleibt (d.h.. die AB VR-R eg el schleif e ist wieder in Ruhe).

Wie nachstehend anhand der Fig. 3 erläutert xvird^ sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch bei Systemen anwendbar, in denen die anhand der Fig. 1 beschriebene, mit Impulsbeaufschlagung des Gitters und Impulskombination arbeitende Abfragetechnik nicht angewandt wird.

In der Anordnung nach Fig. 3 ist der Ko11ektorausgang eines Videosignal-Verstärkertransistors 70 über einen als Emitterfolger geschalteten pnp-Hochspannungstransistor 72 mit einer Kathode einer Bildröhre 75 gekoppelt. Während der ABVR-Intervalle wirkt der Transistor 72 als Stromfühler zum direkten Fühlen des Wertes des Kathodenschwärzstroms, der dem Emitter-Kollektor-Strom des Transistors 72 entspricht. Eine an einem Widerstand 76 entwickelte Spannung ist direkt proportional dem Kollektorstrom des Transistors 72, der dem Kathodenschwarzstrom entspricht. An den Kollektorausgang des Transistors 70 ist ein aus Widerständen 82 und 83 bestehender Spannungsteiler angeschlossen, um am Verbindungspunkt der Widerstände 82 und 83 eine Spannung zu entwickeln, die proportional der zum korrekten Schwarzstromwert gehörenden Kathodenvorspannung (Sperrpunktspannung) ist, wie sie während der Einjustierung des Empfängers eingestellt wurde.

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Die für den Schwarzstrom repräsentative Spannung am Widerstand 76 wird an einen Eingang eines Differenzverstärkers 80 gelegt. Die am Widerstand 83 entwickelte Spannung, die repräsentativ für die Sperrpunktspannung ist, wird über ein Spannungsübersetzungsnetzwerk 85 (die z.B. Pe- ~~ gelverschiebungsschaltungen enthält) auf den anderen Ein-· gang des Differ en ζ Verstärkers 80 gegeben. Ein Abfrageschal· ter 86 wird durch Tastsignale während ABVR-Intervallen geschlossen (leitend gemacht), um den Ausgang des Verstärkers) 80 mit einem Ladungsspeicherkondensator 88 zu verbinden. Am Kondensator 88 wird eine Vorspannungs-Korrekturspannung entwickelt, die eine Punktion der an den Widerständen 76 und 83 abfallenden Spannungen ist und die an die Bildröhre gelegt wird (z.B. über den Transistor 70), um den Schwarzstrom der Bildröhre auf einem korrekten Wert zu halten. In diesem Fall ist das "Referenz"-Eingangssignal des Verstärkers 80, das von der am V/iderstand 83 abfallenden Spannung abgeleitet wird, proportional zur Sperrpunktspannung (Schwarzwert-Vorspannung) der Kathode.

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Claims (5)

1. DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING. 'WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60

   D-8OOO MUENCHEN 86

   ZUGELASSEN BEIM

   RCA 78 859 Ks/Rx europäischen fatentamt

   EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

   U.S. Serial No. 434,328 _MANDATa,_Res _en br.vets .„„*

   Filed: October 14, 1982

   TELEFON 089/4 7060 06 TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ

   RCA Corporation New York, N.Y., V.St.v.A.

   Anordnung; zur automatischen Regelung der Vorspannung einer Bildröhre

   Patentansprüche

   hl Anordnung zur automatischen Vorspannungsregelung in einem Videosignale verarbeitenden System, das ein Bildwiedergabegerät mit einem eine Intensitätssteuerelektrode aufweisenden Elektronenstrahlerzeuger enthält, gekennzeichnet durch:

   eine kühleinrichtung (30) zur Ableitung eines Fühlsignals (ν.), das repräsentativ für den Betrag des vom Strahlerzeuger während Vorspannungs-Regelungsintervallen geleiteten Schwarzstroms ist;

   eine Hilf s sign al quelle (32, 34) zur'"Erzeugung eines Hilfssignals (V₂), das proportional zur Vorspannung des Strahlerzeugers während Vorspannungs-Regelungsintervallen bei ausgetasteter Bildinformation ist;

   eine Steuereinrichtung (5R), die auf ""das Fütüsifnal und das Hilfssignal anspricht, um eine Vorspannunps-Steuerspannung als Funktion der Beträge sowohl des Fühl-

   _ 2 —

   signale als auch, des Hilfssignals zu erzeugen;

   eine Einrichtung (20, 22), die das Steuersignal auf das Bildwiedergabegerat (15) zur Aufrechterhaltung eines korrekten Schwarzstromwertes koppelt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Bildwiedergabegerat eine Bildröhre (15) mit mehreren Strahlerzeugern ist, deren jeder eine Kathoden-Intensitätssteuerelektrode (i6a bis 16c) hat, die mit einer gegenüber allen diesen Kathodenelektroden gemeinsam erregten Gitterelektrode (18) zusammenwirkt, wobei die Strahlerzeuger voneinander verschiedene Stromleitungseigenschaften haben können;

   daß das Videosignale verarbeitende System mehrere An-Ordnungen (14-a bis 14-b) zur automatischen Vor spannungsregelung enthält, deren jede einem gesonderten der Strahlerzeuger zugeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß das Hilfssignal (V₂) solchen Betrag und solche Richtung hat, daß es das Ansprechen der Steuereinrichtung (5S) auf den Betrag des abgeleiteten Fühlsignals (V.) im wesentlichen aufhebt, wenn der Betrag dieses Fühlsignals repräsentativ für einen Schwarzstrom korrekten Wertes ist.
4. 4. Anordnung nach Anspruch. 3, dadurch gekennzeichnet, daß das abgeleitete Fühlsignal (V.) einen von Null verschiedenen Betrag hat, wenn der Wert des Schwarzstroms korrekt

   JO ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4-, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (M-O) zur Modifizierung der Vorspannung der Gitterelektrode (18) während Vorspannungs-Regelungsintervallen derart, daß an jeder Kathode ein Ausgangsstromsignal hervorgerufen wird, dessen Betrag proportional zum Wert des vom betreffenden Strahlerzeuger geleiteten Schwarzstroms ist.

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