DE3339195A1 - Schaltnetzwerk mit unterdrueckten schaltschwingungen - Google Patents

Description

Ι Schaltnetzwerk mit unterdrückten Schaltschwingungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteranordnung, bei der Überschwingungen unterdrückt werden, welche andernfalls beim Schalten von einen Leitungszustand in den anderen auftreten können. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schalteranordnung, die für die Funktion der Klemm-Bezugswert-Schaltung in einem Signalabtastsystem gedacht ist.

Bei einem Signalverarbeitungssystem, wie etwa einem Fernsehempfänger, muß periodisch Information (beispielsweise die Signalamplitude) abgetastet werden, die in den von systemverarbeitenden Signalen enthalten ist. Ehe diese Abtastung durchgeführt wird, muß häufig ein Bezugspegel eingestellt werden, auf den die abzutastende Signalinformation bezogen wird, um sicherzustellen, daß man einen richtigen Informationsabtastwert enthält. Diese Bezugswert-Schaltung kann mit Hilfe einer Klemmschaltung er-

2Q folgen, die während den Abtastintervallen vorausgehenden Klemmintervallen arbeitet. Während des Abtastintervalls ist die Klemmschaltung außer Betrieb, was beispielsweise mit Hilfe einer Schalteranordnung bewirkt werden kann, so daß Wechselwirkungen mit der Abtastschaltung und der von dieser verarbeitenden Information vermieden werden. In diesem Zusammenhang soll sichergestellt werden, daß Schaltüberschwingungen, wie sie am Ende des Klemmintervalls entstehen können, wenn die Klemmschaltung abgeschaltet wird, auf einem akzeptablen Minimum gehalten werden.

OQ Andernfalls können die Schaltüberschwingungen den Klemmbezugspegel verfälschen und auf diese Weise die Genauigkeit der Informationsabtastung beeinträchtigen.

Die Notwendigkeit, solche Schaltüberschwingungen zu unterdrücken, ist besonders deutlich bei einem System, bei dem die Größe der Überschwingungen gegenüber der Größe des

abzutastenden Signals erheblich ist (also wenn sehr kleine Signalamplituden abzutasten sind). Dieses Erfordernis ist von Bedeutung beispielsweise bei einem System zur automatischen Regelung der Bildröhrenvorspannung in einem Fernjsehempfanger. Bei einem solchen System muß häufig die variable Amplitude eines kleinen Impulses von wenigen Millivolt Spitze-Spitze-Amplitude abgetastet werden, um ein Regelsignal abzuleiten, mit Hilfe dessen die Bildröhrenvorspannung automatisch geregelt werden kann, um ,Q einen gewünschten richtigen Vorspannungswert aufrechtzu- - erhalten.

Bei der Erfindung handelt es sich um ein Schaltnetzwerk, bei dem Schaltübergänge unterdrückt werden und daß sich _1F- besonders in Verbindung mit einer Klemmschaltung für ein Abtastsystem für kleine Signale eignet.

Das hier beschriebene Schaltnetzwerk weist ein paar aktive Stromleitungselemente auf, deren Ausgänge an eine Kapazi-

_n tat gekoppelt sind. Die Schalteranordnung ist so ausgebildet, daß dann, wenn sie gesperrt wird, die Ausgangselemente gegenseitig gleiche Ä'nderungsraten der abnehmenden Ausgangsströme infolge von Vorspannungen haben, welche gegenseitig gleiche Änderungsraten in einen die Ausgangs-

,. elemente sperrenden Sinn aufweisen.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist das Sehaltnetzwerk oder die Schalteranordnung in einem Signalklemm- und Abtastsystem enthalten, bei welchem eine Klemmschaltung _Λ während eines einem Abtastinterval1 vorausgehenden Bezugsintervalles einen Bezugspegel für die abzutastenden Signale einstellt. Das Schaltnetzwerk koppelt über einen Klemmsignalweg während des Bezugsintervalls eine Bezugsspannung an die Klemmschaltung und koppelt den Klemmsignalweg am Ende des Klemmintervalls wieder ab, und dann 35

werden Schaltübergänge unterdrückt, um Störungen des

-- ■■■ -^:- ' ■-"- 3339195 -δι durch die Klemmschaltung eingestellten Bezugswertes zu verhindern.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit einem automatischen Regelsystem für die Bildröhrenvorspannung, welches eine Signalklemm- und Abtastschaltung mit zugehörigem, gemäß der Erfindung IQ ausgebildeten Schaltnetzwerk enthält; und

Fig. 2 Signalformen zur Erläuterung der Betriebsweise des in Fig. 1 veranschaulichten Systems.

I^ Gemäß Fig. 1 liefern Fernsehsignalverarbeitungsschaltungen 10 getrennte Leuchtdichtekomponenten (Y) und Farbkomponenten (C) eines Farbfernsehsignalgemisches an eine Leuchtdichte/Farbsignalverarbeitungsschaltung 12, die Regelschaltungen für die Leuchtdichte- und Farbsignalverstärkung, Gleichspannungspegeleinstellschaltungen (beispielsweise mit getasteten Schwarzpegelklemmschaltungen), Farbdemodulatoren zur Ableitung von FarbdifferenzSignalen r-y, g-y und b-y und Matrixverstärker zur Matrixierung dieser Farbdifferenzsignale mit den verarbeitenden Leuchtdichtesignalen zu Farbbilder darstellenden Signalen r, g und b niedrigen Pegels enthält. Diese Signale werden durch Schaltungen innerhalb der Videoausgangssignalverarbeitungsschaltungen 14a, 14b, 14c verstärkt und anderweitig verarbeitet zu verstärkten Farbbildsignalen R, G und B hohen

gO Pegels, die den als Intensitätssteuerelektroden dienenden Kathoden 16a, 16b und 16c einer Farbbildröhre 15 zugeführt werden. Die Schaltungen 14a, 14b und 14c üben auch Funktionen aus, die mit der automatischen Bildröhrenvorspannungsregelung (AKB) zusammenhängen. Die Bildröhre 15 ist eine selbst-konvergierende Röhre mit In-Line-Strahlsystem, dessen Einzelstrahlsystemen mit den Kathoden 16a, 16b und 16c

-9-ein gemeinsam angesteuertes Gitter 18 zugeordnet ist.

Da die Ausgangssignalverarbeitungsschaltungen 14a, 14b und 14c bei dieser Ausführungsform gleich sind, gilt die fοίο gende Erläuterung der Schaltung 14a ebenso für die Schaltungen 14b und 14c.

Die Signalverarbeitungsschaltung 14a enthält eine Bildröhrentreiber stufe mit einem als in Emittergrundschaltung betriebenen Verstärker geschalteten Eingangstransistor 2 0, dem das Videosignal r über einen Eingangswiderstand

21 von der Schaltung 12 zugeführt wird, und mit einem Hochspannungsausgangs-Transistor 22, der als Verstärker in Basisgrundschaltung arbeitet und zusammen mit dem Transistor

IQ 2 0 einen Kaskoden-Videotreiberverstärker bildet. Über einen Lastwiderstand 24 im Kollektorausgangskreis des Transistors

22 entsteht ein Videosignal R hohen Pegels, das sich zur Ansteuerung der Bildröhrenkathode 16a eignet. Ein Widerstand 25 bildet einen Gleichspannungs-Gegenkopplungszweig für den Treiberverstärker 20, 22.

Ein Fühlwiderstand 30DC liegt in Reihe zwischen den Kollektor-Emitterstrecken der Transistoren 20 und 22 und dient zur Ableitung einer Spannung, an einen eine relativ niedrige Spannung führenden Fühlknotenpunkt A, die den Pegel des während der Austastintervalle in der Bildröhre fließenden Kathoden-Schwarzstromes wiedergibt. Der Widerstand 3 0 arbeitet in der noch zu beschreibenden Weise mit dem AKB-System des Empfängers zusammen.

Ein Zeitsteuersignalgenerator 40, der Logiksteuerschaltungen für Kombination und Abfolge ebenso wie Pegelverschiebungsschaltungen enthält, reagiert auf periodische horizontal ablenkfrequente Signale (H) und periodische

O₅ vertikal ablenkfrequente Signale (V), die beide von den Ablenkschaltungen des Empfängers geliefert werden, und

erzeugt Zeitsteuersignale V_ß, V , V_, V_p und V„, welche die AKB-Funktion während periodischer AKB-IntervalIe steuern. Jedes AKB-Intervall beginnt kurz nach dem Ende des Vertikalrücklaufintervalls innerhalb des Vertikalaustastintervalls und umfaßt mehrere Horizontalzeilenintervalle, die ebenfalls innerhalb des Vertikalaustastintervalls liegen und während deren keine Videosignalbildinformation vorliegt. Diese Zeitsteuersignale sind durch die Signalformen gemäß Fig. 2 veranschaulicht. 10

Es sei für den Moment Fig. 2 betrachtet: Das als Videoaustastsignal benutzte Zeitsteuersignal V_n umfaßt einen positiven Impuls, der bald nach dem Ende des Vertikalrücklaufintervalls T₁ erzeugt wird, wie bezüglich der Signalform ν angedeutet ist. Das Austastsignal V- liegt während der Dauer des AKB-Intervalls vor und wird einem Austaststeuereingang der Leuchtdichte/Farbsignalverarbeitungsschaltung 12 zugeführt, die daraufhin die Ausgangssignale r, g und b mit ein schwarzes Bild darstellenden Gleichspannungsbezugspegel - entsprechend dem Fehlen von Videosignalen liefert. Dies läßt sich erreichen durch Verringerung der Signalverstärkung der Schaltung 12 auf praktisch Null mit Hilfe der Verstärkungsregelschaltungen der Signalverarbeitungsschaltung 12 unter Steuerung durch das Signal V_n und durch Veränderung des Gleichspannungspegels des Videosignalverarbeitungspegels über die Gleichspannungspegel-Regelschaltungen der Signalverarbeitungsschaltung 12, so daß ein ein schwarzes Bild darstellender Bezugspegel an den Signalausgängen der Schaltung 12 erscheint. Das als positiver Gitteransteuerimpuls benutzte Zeitsteuersignal Vg umfaßt drei Horizontalzeilenintervalle innerhalb eines Vertikalaustastintervalls. Das Zeitsteuersignal V^₁ dient der Steuerung des Betriebs der Klemmschaltung, welcher an der Signalabtastfunktion des AKB-Systems beteiligt ist. Das als Abtaststeuersignal benutzte Zeitsteuersignal V_g tritt nach dem Signal V-, auf und dient der zeitlichen Abstimmung des

_χ Betriebs der Äbtast- und Halteschaltung, welche eine Gleichvorspannung zur Steuerung des Kathodenschwarζstrompegels der Bildröhre liefert. Das Signal V_g umfaßt ein Abtastintervall, welches etwas verzögert nach dem Ende des vom Signal V_, umfaßten Klemmintervalls beginnt und dessen Ende praktisch mit dem Ende des AKB-IntervalIs zusammenfällt. Ein negativ gerichteter Hilfsimpuls V_p fällt mit dem Abtastintervall zusammen. Die in Fig. 2 angedeuteten Verzögerungen T der zeitlichen Abstimmung der Signale liegt in der Größenordnung von 2 00 Nanosekunden.

Kehren wir nun zur Fig. 1 zurück: Während des AKB-Intervalls spannt der positive Impuls V_G (beispielsweise in der Größenordnung von +10V) das Gitter der Bildröhre in Durchlaßrichtung vor, so daß das Elektronenstrahlsystem mit der Kathode 16a und dem Gitter 18 stärker leitet. Zu anderen Zeiten als den AKB-Intervallen stellt das Signal V_G die normale weniger positive Vorspannung für das Gitter 18 dar. Aufgrund des positiven Gitter impulses V-, entsteht an der Kathode 16a während des Gitterimpulsintervalls ein gleichphasiger positiver Stromimpuls, dessen Amplitude proportional zum Wert des durch die Kathode fließenden Schwarζstromes (typischerweise wenige Mikroampere) ist.

Der induzierte positive Kathodenausgangsimpuls erscheint am Kollektor des Transistors 22 und wird über den Rückkopplungswiderstand zum Basiseingang des Transistors 20

gekoppelt, so daß der in diesem fließende Strom propor-30

tional ansteigt, solange der Kathodenimpuls vorhanden ist. Der erhöhte Strom im Transistor 20 führt zur Erzeugung einer Spannung am Fühlwiderstand 30 in Form einer negativ gerichteten Spannungsänderung am Fühlknotenpunkt A mit zur Größe des Schwärζstromes darstellenden Kathodenausgangsimpulses proportionaler Größe. Die Größe der Span-

mingsänderung am Knotenpunkt A wird bestimmt durch das Produkt des Wertes des Widerstandes 30 mit der Größe des in diesem fließenden Stromes. Die Spannungsänderung am Knotenpunkt A gelangt über einen kleinen Widerstand 31 zum Knotenpunkt B, wo eine Spannungsänderung V₁ entsteht, die im wesentlichen der Spannungsänderung am Knotenpunkt A entspricht. Der Knotenpunkt B ist mit einer Verarbeitungsschaltung 50 für die Vorspannungsregelspannung gekoppelt.

Die Schaltung 50 führt die Signalklemm- und Abtastfunktionen aus. Die Klemmfunktion erfolgt während eines Klemmintervalls innerhalb des AKB-Intervalls mit Hilfe einer Rückkopplungs-Klemmschaltung, die einen Eingangs-Wechselspannungskoppelkondensator 51, einen als Spannungsverstärker dienenden Operationsverstärker 52, einen getasteten Operations-Transkonduktanzverstärker (OTA) 53, einen Filterkondensator 54, eine Pufferstufe 55 und einen elektronischen Schalter 70 enthält. Die Pufferstuffe 55 weist eine Pegelverschiebungsschaltung mit hoher Eingangsimpedanz und relativ niedriger Ausgangsimpedanz auf und hat einen Wechselspannungsverstärkungsfaktor von etwa eins. Die Abtastfunktion erfolgt während eines jeden Klemmintervalls innerhalb des AKB-Intervalls folgenden Abtastintervalls mit Hilfe eines ein Netzwerk enthaltenden Verstärkers 52, eines getasteten Operations-Transkonduktanzverstärkers (OTA) 57 und eines Ladungsspeicherkondensators 58 zur Mittelwertbildung. Über dem Kondensator 58 entsteht eine Regelspannung für die Bildröhrenvorspannung, die über

gO einen Pufferverstärker 59 niedriger Ausgangsimpedanz und eine Widerstandsschaltung 60, 62, 64 an den Bildröhrentreiber über den Vorspannungsregeleingang an der Basis des Transistors 20 gekoppelt wird. Die am Kondensator 58 entstehende Korrekturspannung dient der automatischen

ge Aufrechterhaltung eines gewünschten richtigen Pegels des in der Bildröhre fließenden SchwärζStroms. Die am Speicher-

kondensator 58 entstehende Korrekturspannung für die Vorspannung hängt sowohl von der während des Klemmintervalls am Knotenpunkt B entstehenden Spannungsänderung V.. und einer während des nachfolgenden Abtastintervalls am Knotenpunkt B entstehenden Spannungsänderung V₂ ab, wie in Einzelheiten noch in Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert wird.

Während des Klemmeinstellbezugsintervalls werden beide OTAs 53 und 70 durch das Klemmsteuersignal V_c leitend gemacht. Der OTA 57 ist dann nicht leitend, so daß die Ladung auf den Speicherkondensator 58 während des Klemmintervalls unbeeinflußt bleibt. Infolge der Rückkopplungswirkung während des Klemmintervalls wird der invertierende Eingang (-) des Spannungsverstärkers 52, an den der Kondensator 51 gekoppelt ist, auf eine Spannung bezogen (also geklemmt), die von einer dem nicht invertierenden Eingang (+) des Verstärkers 52 zugeführten festen Bezugsspannung V_n^₁₁, abhängt. Infolge der während des Klemmintervalls

Kür

wirksamen Rückkopplung herrscht an den Eingängen des Verstärkers 52 vor dem Ende des Klemmintervalls ein symmetrischer Zustand, wodurch die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 52 praktisch gleich der Bezugsspannung V-..-- am nicht invertierenden Eingang des Verstärkers 52 ist. Damit ist die Differenzeingangsspannung des Verstärkers 52 praktisch Null, so daß der Verstärker 52 für einen symmetrischen linearen Betrieb vorgespannt ist. Dieser Zustand entspricht dem Bezugszustand für die nachfolgende Klemmfunktion. Zu dieser Zeit hängt die Spannung V₃ am Eingangskondensator 51 vom Pegel der Spannungsänderung V- am Knotenpunkt B und der durch den Klemmvorgang entstandenen Eingangsbezugsspannung des Verstärkers 52 ab.

Während des folgenden Abtastintervalls, wo die Spannungsänderung V₂ am Knotenpunkt B entsteht, werden der OTA 53

und der Schalter 70 durch das AbtastSteuersignal V₀ gesperrt, und der OTA 57 leitend gemacht. Die Größe der Spannungsänderung V₂ ist ein Maß für die Größe des Schwarzstrompegels in der Bildröhre und wird vom Verstärker 52 und dem OTA 57 zur Erzeugung einer entsprechenden Spannung am Speicherkondensator 58 abgetastet.

Bei diesem System ändern sich die Spannung V₃ am Eingangskondensator 51 und die dem invertierenden Eingang des

IQ Verstärkers 52 zugeführten Spannungen nicht, wenn die Spannungsänderungen V. und V₂ den richtigen Pegel des Bildröhrenschwarzstromes anzeigen. In diesem Fall bleibt die symmetrische Eingangsvorspannung des Verstärkers 52, die während des Klemmintervalls eingestellt wurde, während 5 des Abtastintervalls unverändert, so daß auch die Regelspannung am Speicherkondensator 58 unverändert bleibt.

Ist der Schwarzstrom in der Bildröhre zu hoch oder zu niedrig, dann machen die dem Eingangskondensator 51 zugeführten 2Q Spannungen die Eingänge des Verstärkers 52 unsymmetrisch und führen zu einer Auf- oder Entladung des Kondensators 58 über den OTA 57 während des Abtastvorganges, so daß die richtige Bildröhrenvorspannung entsprechend dem gewünschten Schwarzstromwert aufrechterhalten wird.

Der Kondensator 54 stabilisiert die Klemm-Rückkopplungsschleife der Schaltung 50 gegen Schwingungen und behält auch eine Restspannung vom vorhergehenden Klemmintervall. Diese letztgenannte Eigenschaft erlaubt eine schnellere QQ Einstellung eines symmetrischen EingangszuStandes des Verstärkers 52 durch Rückkopplungswirkung, indem die zur Änderung der Ladung auf dem Eingangskondensator 51 über den Schalter 70 benötigte Zeit verringert wird.

,-.,- Der während des Abtastintervalls nicht leitende (also

offene) Rückkopplungsschalter 70 stellt sicher, daß der

Betrag, um welchen sich der Kondensator 54 während des Abtastintervalls entlädt, sehr klein ist. Leitet der Schalter 70 nicht, dann koppelt er auch den Rückkopplungsweg ab und verhindert dadurch Wechselwirkungen mit der Verarbeitung der Abtastsignale.

Es sei nun Aufbau und Funktion des Rückkopplungsschalters 70 näher beschrieben. Der Schalter 70 kann als integrierte Schaltung aufgebaut sein und enthält einen Ausgangsemitterfolgertransistor 71 mit zugehörigem Stromquellentransistor 72. Die Transistoren 70 und 71 sind gleich und insbesondere hinsichtlich der Stromverstärkung und der verteilten Basiseingangskapazität einander angepaßt.

Der Schalter 70 enthält auch getastete Schaltsteuertransistoren 73 und 74, die ebenfalls einander angepaßt sind. Bei diesem Beispiel ist das Transistorpaar 73, 74 in Form einer integrierten Schaltung mit gemeinsamen Substrat, gleichen Flächen und praktisch gleicher Geometrie und gleichen Abmessungen aufgebaut. Insbesondere haben diese Transistoren die gleiche Stromverstärkung und die gleiche verteilte Basiseingangskapazität. Die anderen Schaltungselemente des Schalters 70 sind ebenfalls in der gleichen integrierten Schaltung ausgebildet. Die Ausgangslasten der Transistoren 73 und 74 werden jeweils hauptsächlich durch Widerstände 75 und 76 gleichen Wertes bestimmt. Die an diesen Widerständen abfallenden Spannungen werden jeweils den Basiseingängen der Ausgangstransistoren 71 und 72 zugeführt, die ebenfalls in der oben bezeichneten Weise

3Q einander angepaßt sind.

Eine Emitterdiode 77 schützt die Basisemittersperrschicht des Transistors 71 gegen Sperrdurchbruch, wenn die Basisspannung des Transistors 71 scharf verringert wird. Ein Emitterwiderstand 78 dient der Einstellung des Stromleitungspegels des Transistors 72 und erzeugt einen Spannungs-

abfall, der praktisch gleich dem Spannungsabfall über der Diode 77 ist (etwa +0,7V). Der Transistor 71 lädt, sofern er leitet, den Kondensator 51 auf, wie es während des Klemmintervalls erforderlich ist, und ist in der Lage, einen Strom von etwa 1OmA aufzunehmen. Der Transistor 72 leitet auch während des Klemmintervalls und entlädt den Kondensator 51, wie es während des Klemmintervalls erforderlich ist. Der Transistor 72 leitet einen Strom von etwa 2 inA.

Der Leitungszustand der gegenseitig gleichen Transistoren 71 und 72 wird durch die Leitungszustände gegenseitig gleicher Transistoren 73 und 74 gesteuert. Diese letztgenannten Transistoren werden unter Steuerung durch ein

!5 der Basis des Transistors 80 zugeführtes Klemmsteuersignal V_c in den und aus dem Leitungszustand getastet. Der Transistor 80 läßt eine invertierte Version des Signals Vp zu einem Widerstand 82 gelangen, dessen Spannungsabfall die Leitungszustände der Transistoren 73 und 74 gemeinsam bestimmt. Im Emitterkreis des Transistors 80 liegt ein strombestimmender Widerstand 81.

Der Klemmvorgang beginnt, wenn das Steuersignal V_ positiv wird und dabei die Transistoren 80, 73 und 74 sperrt, wo-

2g bei die Transistoren 71 und 72 aufgrund der aus den Spannungen an den Widerständen 75 bzw.76 abgeleiteten Basisvorspannung in den Leitungszustand vorgespannt werden. Am Ende des Klemmintervalls wird die Rückkopplungsklemmschleife stabilisiert, so daß eine Bezugsspannung am

qQ negativen Anschluß des Eingangsklemmkondensators 51 entsteht. Der Kondensator 51 wird dann von den Transistoren 71 und 72 weder aufgeladen noch entladen, wobei der Emitterstrom des Transistors 71 praktisch gleich dem Kollektorstrom des Transistors 72 ist. Die Transistoren 71 und 72 führen nun praktisch gleiche Basisströme. Auch hat jetzt der Transistor 71 eine Basisspannung von etwa +7,4V, und

-17-der Transistor 72 von etwa +1,4V.

Am Ende des Klemmintervalls fällt die Steuerschaltung V scharf auf einen weniger positiven Wert, der ausreicht, um den Transistor 80 leitend zu machen. Dies hat eine scharf ansteigende positive Spannung am Widerstand 82 zur Folge, die ausreicht, um die Transistoren 73 und 74 gleichzeitig stark leitend zu machen und in den Sättigungszustand zu bringen, so daß ihre Kollektorspannungen nahe beimMasse- ^q potential liegen. Da die Transistoren 73 und 74 leiten, werden die Transistoren 71 und 72 und damit der Schalter 70 gesperrt. Die Pufferstufe 55 wird vorzugsweise gleichzeitig nicht leitend, wenn die Transistoren 73 und 74 leitend gemacht werden.

Am Ende des Klemmintervalles führen die angepaßten Transistoren 73 und 74 praktisch gleiche Basisströme infolge der am Widerstand 82 abfallenden Spannung und liefern entsprechend praktisch gleiche ansteigende Kollektorströme. Infolge dieser gleichen Kollektorströme und der gleichen Werte der Widerstände 55 und 56 verringern sich die an den Widerständen 75 und 76 entstehenden Spannungen in gleichem Maße. Daher sinken auch die Basisvorspannungen der angepaßten Transistoren 71 und 72 in gleichem Maße. Die Transistoren

__ 71 und 72 werden gesperrt, wenn ihre jeweiligen Basisvor-2ö

spannungen um etwa 1V von den vorher herrschenden Basisvorspannungen (+7,4V bzw. +1,4V) absinken. Die gleichen Basiseingangsdiffusionskapazitäten der Transistoren 71 und 72 helfen sicherzustellen, daß ihre Basisvorspannungen in gleichem Maße abfallen.

*

Die von den Transistoren 73 und 74 geführten gleichen Kollektorströme und die gleichen Spannungsänderungsraten an den Widerständen 75 und 76 am Ende des Klemmintervalls

ergeben sich aus den gleichen Stromverstärkungen der Transi· 35

stören 73, 74 und den gleichgewählten Werten der Widerstän-

de 75 und 76. Die gleichen Änderungsraten der Kollektorströme der Transistoren 73 und 74 gehen auf die einander angepaßten Basiseingangsdiffusionskapazitäten der Transistoren 73, 74 zurück. Bei der beschriebenen Schalteran-

5 Ordnung werden die Transistoren 71 und 72 praktisch gleichzeitig gesperrt, so daß die Übergangsstromleitung des Transistors 71 am Ende des Klemmintervalls durch die gleichzeitige Übergangsstromleitung des Transistors 72 kompensiert wird.

Würde man den Transistor 71 vor dem Transistor 72 sperren lassen, dann würde am Kollektor des Transistors 72 und am Kondensator 51 eine große negativ gerichtete Stromausgleichsschwingung auftreten. Ließe man den Transistor 72 vor den Transistor 71 sperren, so würde am Kollektor des Transistors 72 eine große positiv gerichtete Spannungsübergangsschwingung mit einem entsprechenden positiven Übergangsstrom auftreten. Solche Übergangsströme können eine Größe von etwa 5 mA und eine Dauer bis zu 1με erreichen. Sehaltüberschwingungen dieser Art würden die Klemmbezugsspannung verfälschen, die für eine genaue Informationsabtastung während des nachfolgenden Abtastintervalls benötigt wird, und würden den Betrieb der AKB-Vorspannungsregelfunktion stören, insbesondere weil die Amplitudenänderungen des abgetasteten Signals sehr klein sind (in der Größenordnung weniger Millivolt).

Es seien nun detaillierte Erläuterungen des Klemm- und Abtastbetriebes der Schaltung 50 in Zusammenhang mit den in Fig. 2 gezeigten Signalformen gegeben.

Das Hilfssignal V wird den Schaltuntsknotenpunkt B in Fig. 1 über eine Diode 35 und eine Spannungsübertragungs-Impedanzschaltung mit Widerständen 32 und 34, deren Werte beispielsweise 220 bzw. 27Okfl betragen können, zugeführt. Das Signal V_p hat außer während des AKB-Abtastintervalls

immer einen positiven Gleichspannungspegel von etwa +8,OV, um die Diode 35 leitend zu halten, so daß am Knotenpunkt B eine normale Gleichvorspannung entsteht. Ist die positive Gleichspannungskomponente des Signals V_p vorhanden, dann wird der Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 auf eine Spannung geklemmt, die gleich der positiven Gleichspannungskomponente des Signals V_p abzüglich des Spannungsabfalls an der Diode 35 ist. Das Signal V_p stellt während des AKB-Abtastintervalls eine negativ gerichtete, weniger positive Impulskomponente fester Amplitude dar. Die Diode 35 wird infolge des negativen Impulses V gesperrt, wodurch die Klemmung des Verbindungspunktes der Widerstände 32 und 34 aufgehoben wird. Der Widerstand 31 bewirkt nur eine unbedeutende Dämpfung der Spannungsänderung am Knotenpunkt A gegenüber der entsprechenden Spannungsänderung (V₁) am Knotenpunkt B, da der Wert des Widerstandes 31 (in der Größenordnung von 200 Ω) klein gegenüber den Werten der Widerstände 32 und 34 ist.

Vor dem Klemmintervall, jedoch während des AKB-IntervalIs, lädt die vorher vorhandene nominelle Gleichspannung (V_nr) am Knotenpunkt B den positiven Anschluß des Kondensators 51 auf. Während des Klemmintervalls, wenn der Gitteransteuerimpuls V_G erzeugt wird, nimmt die Spannung am Knotenpunkt A infolge des Impulses V_G um einen Betrag ab, der ein Maß für den Schwarzstrompegel ist. Dadurch nimmt auch die Spannung am Knotenpunkt B auf einen Pegel ab, der im wesentlichen gleich V_DC~V.. ist. Während des Klemmintervalls bewirkt auch das Zeitsteuersignal V„, daß der Klemmschalter

3Q 70 schließt, also leitend wird, wodurch der invertierende Signaleingang (-) des Verstärkers 52 die Bezugsspannung (V_) über den Rückkopplungsklemmvorgang erhält, um den bereits erwähnten symmetrischen Eingangsvorspannungszustand herzustellen. Während des Klemmintervalls hängt die Span-

nung V., am Kondensator 51 ab von der Klemmbezugsspannung (V₃) am negativen Anschluß des Kondensators 51 und einer Spannung am positiven Anschluß des Kondensators 51 entsprechend der Differenz zwischen dem bereits erwähnten vorher herrschenden nominalen Gleichspannungspegel (V_DC) am Knoten B und der am Knoten B während des Klemmintervalls auftretenden Spannungsänderung V₁. Damit hängt die Spannung V., am Kondensator 51 während des Klemmbezugsintervalls von einer den Pegel des Schwarzstromes darstellenden Spannungsänderung V₁ ab, die variieren kann. Die Spannung V-, läßt sich ausdrücken durch (V-,-,-ν.,)-V_n.

Während des unmittelbar folgenden AbtastintervalIs fehlt der positive Gitteransteuerimpuls V_ß, so daß die Spannung am Knotenpunkt B positiv auf den vorher herrschenden Nominalgleichspannungswert V_QC ansteigt, der vor dem Klemmintervall vorgelegen hat. Gleichzeitig erscheint der negative Impuls V und sperrt die Diode 35 in Sperrrichtung vor und stört (d.h. ändert momentan) die normale Spannungsübertragungs- und Kopplungswirkung der Widerstände 32, 34, so daß die Spannung am Knotenpunkt B um einen Betrag V₂ verringert wird, wie Fig. 2 zeigt. Gleichzeitig werden der Klemmschalter 70 und der OTA 53 gesperrt, und der OTA 57 leitet infolge des Signals V_g.

Während des Abtastintervalls ist die den invertierenden Signaleingang (-) des Verstärkers 52 zugeführte Eingangsspannung gleich der Differenz zwischen der Spannung am Knotenpunkt B und der Spannung V-. über den EingangskondenoQ sator 51. Die den Verstärker 52 zugeführte Eingangsspannung hängt von der Größe der Spannungsänderung V₁ ab, die sich mit Änderungen des Schwarzstrompegels in der Bildröhre ändern kann.

rend des Abtastintervalls unverändert, wenn die während des Klemmintervalls erzeugte Spannungsänderung V₁ gleich groß wie die während des Abtastintervalls erzeugte Span- , nungsänderung V₂ ist, womit angezeigt wird, daß der Schwarzstrompegel in der Bildröhre richtig ist. Dies tritt ein, weil während des Abtastintervalls die Spannungsänderung V₁ am Knoten B in positiver Richtung anwächst (vom Klemmeinstellbezugspegel aus), wenn der Gitteransteuerimpuls verschwindet, und die Spannungsänderung V„ verursacht gleichzeitig eine negativ gerichtete Spannungsstörung am Knotenpunkt B. Ist die Bildröhrenvorspannung richtig, dann haben die positiv gerichtete Spannungsänderung V₁ und die negativ gerichtete Spannungsänderung V„ gleiche Werte, so daß sich diese Spannungsänderungen während des Abtastintervalls gegenseitig auslöschen und die Spannung am Knotenpunkt B unverändert bleibt.

Ist die Spannungsänderung V₁ kleiner als die Spannungsänderung V₂/ dann lädt der Verstärker 57 den Speicherkondensator 58 proportional in Richtung eines anwachsenden Kathodenschwarzstromes auf. Umgekehrt entlädt der Verstärker 57 den Speicherkondensator 58 proportional, um den in der Kathode fließenden Schwarzstrom zu verringern, wenn die Spannungsänderung V₁ größer als die Spannungsänderung V₂ ist.

Wie Fig. 2 im einzelnen zeigt, ist die Amplitude A der Spannungsänderung V₁ mit etwa 3 mV angenommen, wenn der Kathodenschwarzstrompegel stimmt, und sie ändert sich über einen Bereich von wenigen Millivolt (+Δ), wenn der Kathodenschwarz strompegel gegenüber dem richtigen Pegel ansteigt oder absinkt, wenn sich die Betriebseigenschaften der Bildröhre ändern. Damit ändert sich die Klemmintervall-Einst eil -Bezugs spannung über den Kondensator V₃ mit Änderungen der Größe der Spannung V₁, wenn sich der Kathodenschwarz strompegel ändert. Die Spannungsänderung V₂ am Kno-

ten B hat eine Amplitude "A" von etwa 3 mV und entspricht der Amplitude A der Spannungsänderung V₁, wenn der Schwarzstrompegel stimmt.

r. Die Signalform V^_n- in Fig. 2 zeigt für einen Zustand der richtigen Bildröhrenvorspannung, daß die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 52 während des Abtastintervalls unverändert bleibt, wenn die Spannungen V₁ und V- beide die Amplitude "A" haben. Wie jedoch die Signalform V„ zeigt, wächst die Eingangsspannung des Verstärkers 52 um einen Betrag Δ, wenn die Spannungsänderung V₁ die Amplitude "A + Δ" hat, entsprechend einem hohen Schwarzstrompegel. In diesem Fall entlädt der Verstärker 57 den Ausgangsspeicherkondensator 58, so daß die der Basis

des Transistors 2 0 zugeführte Vorspannungsregelspannung 15

die Kollektorspannung des Transistors 22 anwachsen läßt, wodurch der Kathodenschwarzstrom in Richtung auf den richtigen Pegel abnimmt.

Umgekehrt zeigt die Signalform V , daß die Eingangsspannung des Verstärkers 52 um einen Betrag Δ während des Abtastintervalls abnimmt, wenn die Spannungsänderung V₁ eine Amplitude "A - Δ" entsprechend einen niedrigen Schwarzstrompegel hat. In diesem Falle lädt der Verstärker 5 7 den

Ausgangsspeicherkondensator 58 und läßt die Kollektorspan-25

nung des Transistors 22 absinken, wobei der Kathodenschwarzstrom auf den richtigen Pegel ansteigt. In beiden Fällen kann es mehrere Abtastintervalle dauern, bis der richtige Schwarzstrompegel erreicht ist.

Die beschriebene Abtasttechnik mit kombinierten Impulsen ist in der US-Patentanmeldung 434,314(R.P. Parker, "Signal Processing Network For An Automatic Kinescope Bias Control System", eingereicht am 14. Oktober 1982) näher erläutert. Diese gleichlaufende Anmeldung vermittelt auch zusätzliche Informationen über die Schaltung, welche das Hilfssteuersignal V benutzt und beschreibt auch eine geeignete Schaltung für den Zeitsteuersignalgenerator 40.

■13-

Leerseite

Claims (10)

Patentansprüche :

1.) Signalklemmsystem, welches während eines Bezugsintervalls und eines nachfolgenden Abtastintervalls arbeitet, gekennzeichnet durch eine Quelle (30) von die abzutastende Information enthaltenden Signalen,

eine Abtastschaltung (52,57) , die während des Abtastintervalls arbeitet und unter Steuerung durch die Eingangssignale Ausgangssignale liefert, welche die Information darstellen, und

eine eine Kapazität (51) enthaltende Bezugsschaltung (73, 55, 70) , die mit der Abtastschaltung gekoppelt ist und während des Bezugsintervalls arbeitet, um eine Bezugsvorspannung auf der Kapazität zu erzeugen und auf diese Weise einen Abtastbezugsvorspannungszustand für die Abtastschaltung einzustellen, ferner enthaltend:

ORIGINAL

ein mit der Kapazität gekoppeltes erstes Stromleitungselement (71) zur Lieferung von Strömen im Sinne einer Aufladung der Kapazität,
ein mit der Kapazität gekoppeltes zweites Stromleitungselement zur Lieferung von Strömen in einen die Kapazität entladenden Sinn, und

eine Steuerschaltung (73, 74), welche das erste und das zweite Stromleitungselement praktisch gleichzeitig am Ende des Bezugsintervalls zum Sperren bringt, um Schalt-Übergangsschwingungen am Ende des Bezugsintervalls zu unterdrücken.

2. System nach Anspruch 1 zur automatischen Regelung des Pegels des in einer Bildwiedergabeeinrichtung eines Videosignalverarbeitungssystems fließenden Schwarzstromes, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignalquel-Ie eine Signalableitungsschaltung (30) zur Ableitung eines die Größe des Schwarzstromes darstellenden Signals enthält, und daß die Abtasteinrichtung (52, 57) unter Steuerung durch das abgeleitete Signal der Bildwiedergabeeinrichtung ein Regelsignal zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstrompegels zuführt.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und zweite Stromleitungselement (71, 72) am Ende des Bezugsintervalls Ströme praktisch gleicher Größe führen.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltübergangsschwingungen andernfalls eine Größe hätten, die hinsichtlich der Größe des abgeleiteten, den Schwarzstrompegel darstellenden Signals erheblich ist.

5. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung einen Eingangsverstärker (52) ent-

hält und daß die Bezugsvorspannung einem Signaleingang (-) des Verstärkers zur Einstellung eines Bezugsvorspannungszustandes zugeführt wird.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität einen Eingangs-Wechselstromkoppelkondensator (51) aufweist, der mit einem ersten Eingang (+) an die Signalableitungsschaltung und mit einem zweiten Eingang (-) an den Signaleingang des Verstärkers angekoppelt ist, und daß die Bezugsvorspannung am zweiten Anschluß des Kondensators entsteht.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (52) und die den Kondensator enthaltende Bezugsschaltung (73, 55, 70) während des Bezugsintervalls eine Rückkopplungsklemmschaltung bilden.

8. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es selektiv Strom an eine Nutzschaltung liefert und daß die Steuerschaltung enthält

ein erstes und ein zweites aktives stromführendes Steuerelement (73 bzw. 74) mit je einem Eingang und einem Ausgang ,
eine erste und eine zweite Impedanz (75, 76), die entsprechend mit den Ausgängen des ersten bzw. zweiten Steuerelementes gekoppelt sind und hauptsächlich deren Ausgangslastimpedanzen darstellen, an denen jeweils Basisvorspannungen entsprechend den Ausgangsströmen der Steuerelemente entstehen,

und daß ein erstes und ein zweites, jeweils mit einem Eingang versehenes aktives Stromleitungselement (71, 72) mit ihren Ausgängen gemeinsam an die Nutzschaltung angeschlossen sind, daß das erste und zweite Ausgangselement entsprechend jeweiligen Vorspannungen Leitungszustände einnehmen, und daß die Steuerschaltung ferner enthält

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eine Einrichtung (80), infolge deren die Steuerelemente einen ersten Leitungszustand, bei dem die Ausgangselemente leitend gemacht werden, bzw. einen zweiten Leitungszustand, bei dem die Ausgangselemente gesperrt werden, enthält, daß ferner das erste und das zweite Steuerelement (73,74) im Sinne gleicher Betriebseigenschaften einander angepaßt sind,

daß das erste und zweite Ausgangselement (71, 72) im Sinne gleicher Betriebseigenschaften einander angepaßt

IQ sind, und daß die erste und die zweite Impedanz (75, 76) praktisch gleiche Werte haben derart, daß die jeweiligen Vorspannungen sich praktisch in gleichem Maße infolge der Ausgangsströme der Steuerelemente beim Übergang von einem Leitungszustand in den anderen ändern, so daß die Aüsgangselemente praktisch gleichzeitig gesperrt werden.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzschaltung eine Kapazität (51) enthält, daß das erste Ausgangselement (71) Strom im Sinne einer Aufladung der Kapazität führt, daß das zweite Ausgangselement (72) Strom im Sinne einer Entladung der Kapazität führt, daß die Ausgangselemente in Abhängigkeit vom Leitendwerden der Steuerelemente nicht leitend gemacht werden, und daß die Ausgangselemente unmittelbar vor dem Gesperrtwerden praktisch gleiche Ströme führen.

10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastschaltung eine Bezugs Spannungsquelle (V-.-^) und

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einen Abtastverstärker (52) mit einem Eingang und einem gO Ausgang zur Verarbeitung der Signalinformation enthält,

und daß die Bezugsschaltung eine mit dem Abtastverstärker zur Einstellung eines Abtastbezugszustandes für die vom Abtastverstärker verarbeitenden Signale gekoppelte Klemmschaltung und eine Schalteranordnung (70) enthält, welche O₅ während des Bezugsintervalls die Bezugsspannung über einen Klemmsignalweg an die Kapazität ankoppelt, um einen

Bezugsvorspannungszustand für die Kapazität einzustellen, und während des Abtastintervalls vom Klemmsignalweg abkoppelt/ und daß die Schalteranordnung derart ausgebildet ist, daß Übergangsschwingungen am Ende des Bezugsintervalls unterdrückt werden.