DE3340721A1 - Automatisches vorspannungsregelsystem mit kompensiertem fuehlpunkt - Google Patents

Description

RCA 789 94 Sch/Vu
U.S. Ser. No. 441,217
vom 12. November 1982

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Automatisches Vorspannungsregelsystem mit

kompensiertem Fühlpunkt

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Abfühlen und zur automatischen Regelung einer Charakteristik einer Signalverarbeitungsschaltung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Abfühlen und zur automatischen Regelung des Schwarzbildstromes, der durch eine Videosignalbildwiedergabeeinrichtung fließt, wobei eine Kompensation gegen mögliche störende Videosignalkomponenten vorgesehen ist, die am Abfühlpunkt während Intervallen auftreten, wo das Regelsystem nicht arbeitet.

Farbfernsehempfänger verwenden manchmal ein automatisches Regelsystem für die Bildröhrenvorspannung (AKB) zur automatischen Einstellung des richtigen, ein schwarzes Bild darstellenden Strompegels für jedes Strahlsystem einer Farbbildröhre, welche zum Empfänger gehört. Dadurch wird erreicht, daß die von der Bildröhre wiedergegebenen Bilder durch Veränderungen der Betriebsparameter der Bildröhre (beispielsweise infolge von Alterung oder wegen Temperaturauswirkungen) nachteilig beeinflußt werden.

Ein AKB-System arbeitet typischerweise während Bildaustastintervallen, wo jedes Strahlsystem der Bildröhre einen kleinen, ein schwarzes Bild darstellenden Austaststrom in Abhängigkeit von einer Bezugsspannung leitet/ welche repräsentativ für die Schwarzbildsignalinformation ist. Dieser Strom wird von dem AKB-System verarbeitet, welches ein Signal erzeugt, das ein Maß für die während der Austastintervalle fließenden Ströme ist und welches zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstrompegels benutzt wird.

Bei einem Typ von AKB-Systemen reagieren Rege!schaltungen auf ein periodisch abgeleitetes Impulssignal, dessen Größe ein Maß für den Kathodenschwarzstrompegel ist. Dieses abgeleitete Signal wird von Regelschaltungen verarbeitet, die Klemm- und Abtastschaltungen zur Ableitung eines Vorspannungskorrektursignals für die Bildröhre enthalten, und dieses Korrektursignal, welches seine Größe verringert oder erhöht, wird der Bildröhre zur Aufrechterhaltung des richtigen Schwarzstrompegels zugeführt. Die Klemmschaltung enthält einen Klemmkondensator zur Einstellung eines Bezugszustandes für die abzutastende Signalinformation. Der Bezugszustand wird dadurch hergestellt, daß dem Klemmkondensator, der während des Klemmintervalls mit der Klemmschaltung gekoppelt ist, eine Bezugsspannung zugeführt wird. Ein AKB-System dieser Art ist in der US-PS 4,331,981 beispielsweise beschrieben.

Bei dem hier erläuterten automatischen Regelsystem wird ein eine Vorspannung darstellendes Signal während der Austastintervalle des Videosignals an einem Fühlpunkt abgeleitet, und an diesem Punkt entstehen SpannungsSchwankungen, die in Beziehung zu Amplitudenschwankungen des Videosignals während der Bildsignalintervalle stehen, wenn die Signal-Verarbeitungsschaltungen des Regelsystems nicht aktiv sind.

Es wird hier festgestellt, daß das Vorhandensein von Video-

Signalen mit großer Amplitude am Abfühlpunkt störende Auswirkungen auf den Betrieb der Signalverarbeitungsschaltungen des Regelsystems haben kann/ insbesondere dann, wenn diese Schaltungen in Form einer integrierten Schaltung ausgebildet sind. Demgemäß enthält die hier beschriebene Regelschaltung eine Einrichtung zur Dämpfung von Videosignalkomponenten großer Amplitude, wie sie am Abfühlpunkt des Regelsystems während der Bildintervalle des Videosignals auftreten können, wenn die Signalverarbeitungsschaltungen der Regelschaltung inaktiv sind.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit einem automatischen Regelsystem für "die Bildröhrenvorspannung, welches einen Abfühlpunkt enthält, gemäß der Erfindung; und

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

Gemäß Fig. 1 liefern die Fernsehsignalverarbeitungsschaltungen 10 getrennte Leuchtdichtekomponenten (Y) und Farbkomponenten (C) eines Farbfernsehsignalgemisches an eine Leuchtdichte/Farbsignalverarbeitungsschaltung 12, die Regelschaltungen für die Leuchtdichte- und Farbsignalverstärkung, Schaltungen für die Gleichspannungspegeleinstellung (beispielsweise mit getasteten Schwarzpegelklemmschaltungen), Farbdemodulatoren zur Erzeugung von Farbdifferenzsignalen r-y, g-y und b-y und Matrixverstärker zur Matrizierung dieser Signale mit den verarbeiteten Leuchtdichtesignalen zur Lieferung von Farbbilder darstellenden Signalen r, g und d niedrigen Pegels enthält. Diese Signale werden durch Schaltungen innerhalb der Videoausgangssignalverarbeitungsschaltungen 14a, 14b bzw. 14c verstärkt und anderweitig verarbeitet, so daß schließlich verstärkte Farbbildsignale R, G und B hohen Pegels an die jeweiligen Intensitätssteuerelektroden, die Kathoden 16a, 16b bzw. 16c

einer Farbbildröhre 15 geliefert werden. Die Schaltungen 14a, 14b und 14c führen auch mit der automatischen Vorspannungsregelung für die Bildröhre (AKB) zusammenhängende Funktionen aus, wie noch erläutert wird. Die Bildröhre 15 ist eine selbstkonvergierende Röhre mit einem Inline-Strahlsystem, bei dem jedem der Einzelelektronenstrahlsysteme mit den Kathoden 16a, 16b und 16c ein gemeinsam angesteuertes Steuergitter 18 zugeordnet ist.

Da die Ausgangssignalverarbeitungsschaltungen 14a, 14b und 14c bei dieser Ausführungsform gleich sind, bezieht sich die folgende Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung 14a ebenso auf die Schaltungen 14b und 14c.

Die Signalverarbeitungsschaltung 14a "enthält eine Bildröhrentreiberstufe mit einem als Verstärker in Emittergrundschaltung betriebenen Eingangstransistor 20, dem das Videosignal r von der Schaltung 12 über einen Eingangswiderstand 21 zugeführt wird, und mit einem in Basisgrundschaltung betriebenen Hochspannungs-Ausgangstransistor 22, der zusammen mit dem Transistor 20 einen Kaskoden-Videotreiberverstärker bildet. Das Videosignal R hohen Pegels, das sich zur Ansteuerung der Bildröhrenkathode 16a eignet, entsteht an einem Lastwiderstand 24 im Kollektorausgangskreis des Transistors 22. Ein Widerstand 25 bildet einen Gleichstromgegenkopplungszweig für den Treiberverstärker 20, 22. Die Signalverstärkung des Kaskodeverstärkers 20, 22 wird hauptsächlich durch das Verhältnis der Werte des Rückkopplungswiderstandes 25 und des Eingangswiderstandes 21 bestimmt.

In Reihe mit den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 20 und 22 liegt ein Fühlwiderstand 30, der zur Ableitung einer Spannung an einem Fühlknoten A relativ niedriger Spannung dient, und diese Spannung ist ein Maß für den Kathodenschwarzstrom, den die Bildröhre während der Austastintervalle führt, über den Widerstand 30 ist eine normaler-

— ΟΙ weise nichtleitende Zenerdiode 40 geschaltet, die mit dem Widerstand 30 zusammen mit dem AKB-System des Empfängers arbeitet, wie noch erläutert wird.

Ein Zeitsteuersignalgenerator 40, der Logiksteuerschaltungen für Kombination und Abfolge sowie Pegelverschiebungsschaltungen enthält, reagiert auf periodische horizontalsynchronfrequente Signale H und periodische vertikalsynchronfrequente Signale V, die beide von den Ablenkschaltungen des Empfängers abgeleitet werden, zur Erzeugung von Zeitsteuersignalen V_n, V , V₁ V und V^,, welche die AKB-Funktionen während periodischer AKB-Intervalle 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 derer keine Videosignalbildinformation vorhanden ist. Diese Zeitsteuersignale sind durch die Signalformen in Fig. 2 veranschaulicht.

Betrachten wir nun Fig. 2: Das Zeitsteuersignal V , das als Videoaustastsignal verwendet wird, umfaßt einen positiven Impuls, der bald nach dem Ende des Vertikalrücklauf-Intervalls zum Zeitpunkt T₁ erzeugt wird, wie bei der Signalform V angegeben ist. Das Austastsignal V ist während der Dauer des AKB-Intervalls vorhanden und wird einem Eingangsanschluß für die Austaststeuerung der Leuchtdichte/Farbsignalverarbeitungsschaltung 12 zugeführt, so daß deren Ausgangssignale r, g und b einen ein schwarzes Bild darstellenden Gleichspannungsbezugspegel haben. Das Zeitsteuersignal V , das als positiver Gitteransteuerimpuls verwendet wird, umfaßt drei Horizontalzeilenintervalle innerhalb des Vertikalaustastintervalls. Das Zeitsteuersignal V_ wird zur Steuerung des Betriebs der Klemmschaltung benutzt, die bei der Signalabtastfunktion des AKB-Systems beteiligt ist. Das Zeitsteuersignal V_c, das als Klemmsteuersignal verwendet wird, tritt nach dem Signal V auf und dient der zeit-

-ΙΟΙ lichen Steuerung des Betriebs der Abtast- und Halteschaltung, welche ein Steuersignal für die Gleichvorspannung zur Steuerung des Kathodenschwarzstrompegels der Bildröhre ableitet. Das Signal V_q umfaßt ein Abtastintervall, dessen Beginn gegenüber dem Ende des vom Signal V_r umfaßten Klemmintervalls leicht verzögert ist und dessen Ende im wesentlichen mit dem Ende des AKB-Intervalls zusammenfällt. Ein negativ gerichteter Hilfsimpuls V fällt mit dem Abtastintervall zusammen. Die in Fig. 2 angedeutete Verzögerung T bei der zeitlichen Abs-Größenordnung von 200 ns.

T bei der zeitlichen Abstimmung der Signale liegt in der

Kehren wir zurück zur Fig. 1: Während des AKB-Intervalls spannt ein positiver Impuls V_ (beispielsweise in der Größen-Ordnung von +10 V) das Gitter 18 der Bildröhre vor, so daß das Elektronenstrahlsystem mit der Kathode 16a und dem Gitter 18 zu leiten beginnt. Zu anderen Zeiten als den AKB-Intervallen liefert das Signal V„, eine normale weniger pOSitive Vorspannung für das Gitter 18. Infolge des positiven Gitterimpulses V„ erscheint an der Kathode 16a während des Gitterimpulsintervalls ein gleichphasiger positiver Stromimpuls. Die Amplitude des so erzeugten Kathodenausgangs-Stromimpulses ist proportional zum Pegel des fließenden Kathodenschwarzstroms (typischerweise einige Mikroampere).

Der induzierte positive Kathodenausgangsimpuls erscheint am Kollektor des Transistors 22 und wird über den Rückkopplungswiderstand 25 zum Basiseingang des Transistors 20 gekoppelt, so daß dessen Stromfluß proportional ansteigt, solange der Kathodenimpuls vorhanden ist» Der vom Transistor 20 geleitete höhere Strom führt zur Ableitung einer zugehörigen Spannung am Fühlwiderstand 30. Diese Spannung hat die Form einer negativ gerichteten Spannungsänderung, die am Fühlknotenpunkt A erscheint und deren Größe proportional 5 zur Größe des den Schwarzstrom darstellenden Kathodenausgangsimpulses ist. Die Größe der Spannungsstörung am Knotenpunkt A wird bestimmt durch das Produkt des Wertes des

Widerstandes 30 mit der Größe des durch den Widerstand 30 fließenden Störungestromes. Wie der Fühlwiderstand 30 mit dem Bildröhrentreiber 20, 22 zusammenarbeitet/ ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Ser. No. 394,422 (Erfinder

R. P. Parker, Titel "Kinescope Black Level Current Sensing Apparatus") beschrieben. Die Spannungsänderung am Knotenpunkt A wird über einen kleinen Widerstand 31 zum Knotenpunkt B gekoppelt, an dem 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 Signalklemm- und Abtastfunktionen aus. Die Klemmfunktion erfolgt während eines Klemmintervalls innerhalb jedes AKB-Intervalls mit Hilfe einer Rückkopplungsklemmschaltung, die einen Eingangswechselspannungskoppelkondensator 51, einen Verstärker 52 und einen elektronischen Schalter 56 enthält. Die Abtastfunktion erfolgt während eines Abtastintervalls, das dem Klemmintervall während jedes AKB-Intervalls folgt, mit Hilfe einer Schaltung, die einen Verstärker 52, einen elektronischen Schalter 57 und einen Ladungsspeicherkondensator 58 für Mittelwerte enthält.

Am Kondensator 58 entsteht eine Vorspannungskorrekturspannung für die Bildröhre, die über eine Übertragungsschaltung mit einer Widerstandsschaltung 60, 62, 64 zum Bildröhrentreiber über einen Vorspannungsregeleingang an der Basis des Transistors 20 gekoppelt wird. Die am Kondensator 58 entstehende Korrekturspannung dient der automatischen Aufrechterhaltung eines gewünschten Korrekturpegels für den in der Bildröhre fließenden Schwarzstrom. Die Vorspannungskorrekturspannung, die am Speicherkondensator 58 entsteht, hängt sowohl von der Spannungsänderung V₁ am Knoten B während des Klemmintervalls als auch von der Spannungsänderung V₂ am Knoten B während des nachfolgenden Abtastintervalls

ab, wie nachfolgend anhand der in Fig. 2 gezeigten Signalformen im einzelnen noch erläutert wird.

Während des Klemmeinstellbezugsintervalles wird der Schalter 56 auf das Klemmregelsignal V_c hin leitend gemacht. Zu dieser Zeit ist der Schalter 57 nichtleitend, so daß die Ladung auf dem Speicherkondensator 58 während des Klemmintervalls unbeeinflußt bleibt. Als Folge der Rückkopplungswirkung während des Klemmintervalls wird der negative An-Schluß (-) des Kondensators 51 auf eine Bezugsspannung V bezogen (also auf sie geklemmt). Die Spannung V₀ hängt von

einer festen Bezugsspannung V„_ ab, die einem Eingang des Verstärkers 52 zugeführt wird, um einen Eingangsbezugsvorspannungszustand an einem Signaleingang des Verstärkers am Knotenpunkt C herzustellen. Die Spannung V-, über dem Eingangskondensator 51 hängt dann vom Pegel der Spannungsänderung V₁ am Knotenpunkt B und von der über die Rückkopplungswirkung entstandenen Klemmbezugsspannung V ab.

Während des folgenden Klemmintervalls, wenn die Spannungsänderung V₂ am Knotenpunkt B auftritt, wird der Schalter nichtleitend gemacht. Der Schalter 57 wird auf das Klemmsteuersignal ν_ς hin leitend gemacht. Die Größe der Spannungsänderung V₂ ist ein Maß für die Größe des Schwarzstrompegels 5 der Bildröhre und wird mit Hilfe des Verstärkers 52 (gegenüber der Bezugsspannung V_x,) abgetastet, um eine entsprechen-

Ja.

de Spannung über dem Speicherkondensator 58 entstehen zu lassen. Die Schaltung 50 kann Schaltungen enthalten, wie sie in der US-PS 4,331,981 (Erfinder R.P. Parker) und einer gleichlaufenden U.S.Patentanmeldung Ser. No. 437,827 (Erfinder P. Filliman, Titel "Signal Sampling Network with Reduced Offset Error" teeschrieben sind. Der Verstärker 82 wird vorzugsweise während der Bildintervalle, wo die AKB-Klemm- und Abtastfunktionen nicht ausgeführt werden, gesperrt. Dies läßt sich durch Unterbrechung der Betriebsstromquelle des Verstärkers 52 auf ein mit den Bildintervallen koinzidentes Tastsignal erreichen.

Die Zenerdiode 40 dient der Dämpfung von Videosignalkomponenten großer Amplitude, insbesondere von Videosignalüberhöhungskomponenten, die andernfalls mit erheblicher Größe am Fühlknotenpunkt A während der Halbbildinformationsabtastintervalle auftreten. Würde nicht für die Dämpfung durch die Zenerdiode 14 gesorgt, dann könnten Videosignale großer Amplitude, die am Fühlknotenpunkt A auftauchen, letztlich die AKB-Signalverarbeitungsfunktion unterbinden. Dies gilt insbesondere für die Ableitung der Klemmbezugsspannung V , wenn die AKB-Signalverarbeitungsschaltung mit dem Verstärker 52 in Form einer integrierten Schaltung mit einem Eingang am Knotenpunkt C ausgebildet wird.

Der Fühlknotenpunkt A und der Knotenpunkt B weisen eine nominale Gleichspannung (V_n_) von etwa +8,8 V für Schwarzvideosignalzustände während der Bildintervalle auf, ebenso wie während der AKB-Intervalle (außer wenn die Spannungsänderung V₂ während der AKB-Abtastintervalle erzeugt wird, wie noch erläutert wird). Am Ende des AKB-Klemmbezugsintervalls ist die Spannung V~ über dem Klemmkondensator 51 gleich V_nr, - V₀, wobei V_~ die nominale Schwarzpegelspannung (+8,8 V) und V die Bezugsspannung (beispielsweise +6 V) ist, die am negativen Anschluß des Kondensators 51 während des Klemmintervalls auftritt.

Während des Halbbildabtastintervalls, das am Ende des Vertikalaustastintervalls beginnt, können dem Bildröhrentreiber 20, 22 zugeführte Videosignale die Erzeugung großer Spannungsüberschwingungen am Kollektorausgang des Treibertransistors 22 und an der Bildröhrenkathode zur Folge haben. Ein großes Videoeingangssignal r (beispielsweise ein Spitzenweißsignal von 100 IRE) kann dazu führen, daß die Kollektorausgangsspannung des Treibertransistors 22 um etwa 130 V abfällt. Ein stark überhöhtes Videosignal mit akzentuierten Amplitudenüberschwingungen in Weißrichtung kann den effektiven Videosignal-Spitzenweißpegel um 20% überhöhen, so daß die Kollektorausgangsspannung des

Treibertransistor 22 um zusätzliche 20% absinkt. Der effektive Spitzenweißpegel des Videosignals kann um mehr als 20% in Empfängern anwachsen, welche keine Schaltungen zur automatischen Begrenzung der im Videosignal vorhandenen Überhöhungen (peaking) enthalten.

Eine Version solcher Spitzen-Weiß-Amplitudenüberschwingungen entsteht am AKB-Fühlschaltungspunkt A und kann einen erheblichen und möglicherweise schwerwiegenden negativ gerichteten Überschwingungsabfall der Spannung am Fühlschaltungspunkt A zur Folge haben. Dieser übergangsspannungs-Abfall kann bis zu 7,28 V groß werden (oder sogar noch größer bei Empfängern ohne überhöhungsbegrenzungsschaltungen) gemäß dem Ausdruck

R

wobei

Δν dem Übergangsspannungs-Absinken am Fühlschaltungspunkt A entspricht,

R- und R . die Werte der Widerstände 30 bzw. 24 sind und

Δ V dem Betrag entspricht, um den die Kathodenspannung der Bildröhre absinkt bei großen weißgerichteten Videosignalamplitudenübergängen einschließlich der Anhebungseffekte (beispielsweise 130 V χ 1,2).

Die Spannung am Eingangsknotenpunkt C der AKB-Signalverarbeitungsschaltung ist gegeben durch V₇. -V^, wobei V die Spannung am Fühlpunkt A und V^ die Spannung am Kondensator 51 ist. Genauer gesagt ist die Spannung am Eingangsknotenpunkt C gegeben durch

<^VDC * *V - ^(VDC - V ' wobei

ν die nominale Schwarzpegelspannung am Fühlpunkt A ist (+8,8 V),

AV. die Überschwingspannung am Fühlpunkt A und

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V die Klemmbezugsspannung, die am negativen Anschluß des Kondensators 51 entsteht und gespeichert wird (+6,0 V).

Somit können in diesem Fall große weißgerichtete Videosignalamplitudenübergänge eine negative Spannung von -1,28V am Eingangsknotenpunkt C der AKB-Signalverarbeitungsschaltung verursachen.

Diese negative Spannung am Knotenpunkt C ist groß genug, um die Halbleitersperrschicht zwischen Substrat und Masse der integrierten Schaltung am Eingang der AKB-Signalverarbeitungsschaltung in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Diese Substrat-Masse-Halbleitersperrschicht wird durch eine Diode D veranschaulicht und wird in den Leitungszustand vorgespannt, da der negative Spannungsübergang von -1,28 V am Knotenpunkt C den Schwellwertleitungspegel (0,7V) der Substratdiode D_ überschreitet. Wenn dies auftreten würde, dann würde die Spannung am Knotenpunkt C auf -0,7 V geklemmt, und der negative Anschluß des Klemmkondensators 51 würde sich rasch auf einen falschen Bezugspegel entladen, der die folgenden AKB-Klemm- und Abtastfunktionen stören würde. Von diesem Zustand würde man während der nachfolgenden AKB-Arbeitsintervalle nur schwer wegkommen, und der gestörte Bezugspegel würde für eine lange Zeit andauern.

Je nach Art der .Videosignalbildinformation, sowie Inhalt und Dauer der Überhöhung. Demzufolge könnte die richtige AKB-Betriebsweise gestört werden, so daß ein unnormal hoher Schwärζstrompegel des Bildschirmes mit einem unerwünschten sichtbaren Anheben der Bildhelligkeit auftreten würde.

Die Zenerdiode 40 verhindert die beschriebenen störenden Auswirkungen, die durch Videosignale großer Amplitude während des Bildintervalles verursacht werden. Speziell wird durch die Wirkung der Diode 40 verhindert, daß die Klemmbezugsspannung V₀ von einem AKB-Intervall zum anderen verfälscht wird, indem verhindert wird, daß im Bildintervall Videosignalamplitudenwerte beträchtlicher Größe am AKB-

Abfühlpunkt A entstehen. Die Emitterspannung des Treibertransistors 22 ist im wesentlichen konstant (+10,5 V) und ist gleich der festen Basisvorspannung des Transistors 22 (+11,2 V) abzüglich des Basis-Emitter-Spannungsabfalls am Transistor 22 (+0,7 V). Während der AKB-IntervalIe ändert sich die Kollektorspannung des Transistors 20 und damit die Spannung am Fühlschaltungspunkt A in Abhängigkeit von dem Störungsstrom, der zur Basis des Videosignalverstärkertransistors 20 über den Rückkopplungswiderstand 25 fließt als Funktion des induzierten Ausgangsstromimpulses der Bildröhre, der in der bereits erläuterten Weise entsteht. Die Spannung über dem Fühlwiderstand 30 ändert sich mit Änderungen der Stromleitung des Transistors 20 sowohl während der AKB-Intervalle als auch während der Videoinformationsbildintervalle.

Die Zenerdiode 40 ist normalerweise gesperrt, jedoch leitet sie immer dann, wenn infolge des Leitens des Transistors die Spannung über dem Fühlwiderstand 30 die Zener-Schwellleitungsspannung der Diode 40 übersteigt. Wenn die Zenerdiode 40 leitet, dann fließt der Kollektorstrom des Transistors 20 durch die Zenerdiode AO anstatt durch den Fühlwiderstand 30. Dann wird die Spannung am Widerstand 30 auf die feste Spannung geklemmt, die über der leitenden Zenerdiode 40 entsteht, so daß die Spannung am Widerstand 30 und die Spannung am Fühlschaltungspunkt A sich nicht verändern. Dementsprechend wird die Größe, um welche die Spannung am Fühlschaltungspunkt A infolge eines weißgerichteten Videosignals großer Amplitude absinken kann, in Abhängigkeit von der über der Zenerdiode 40, wenn diese leitet, abfallenden Spannung begrenzt.

Die niedrigste Spannung, die am Fühlschaltungspunkt A entstehen kann, ist gleich der praktisch festen Emitterspannung des Transistors 22 (+1o,5 V) abzüglich des im wesentlichen festen Zenerspannungsabfalls an der Diode 40. Wenn die Zenerspannung der Diode 40 +6,2 V beträgt, dann wird

das maximale Absinken der Spannung am Punkt A (also die am weitesten in negative Richtung gehende Übergangsspannung AV^) auf +4,3 V begrenzt. In diesem Fall hat die Spannung am Eingangsknotenpunkt C der AKB-Signalverarbeitungsschaltung einen entsprechenden Minimalwert von + 1,7 V, so daß die Sperrschicht zwischen Substrat und Masse, welche durch die Diode D_g veranschaulicht wird, nicht in Durchlaßrichtung vorgespannt werden kann. Daher bleiben die Bezugsspannung V_R und die AKB-Signalverarbeitungsfunktion bei während der Bildintervalle auftretenden starken Spitzenvideosignalamplitudenübergängen in Weißrichtung ungestört.

Das am Ausgang des Treibertransistors 22 entstehende Videoausgangssignal, welches zur Bildröhre gekoppelt wird, wird vorteilhafterweise nicht beeinflußt, wenn die Zenerdiode 40 während der Bildintervalle leitet, weil sich der Emitterstrom des Treibertransistors 22 bei leitender Diode 40 nicht ändern kann. Leitet die Diode 40, dann fließt der Signalstrom, der andernfalls durch den Widerstand 30 fließen würde, stattdessen durch die leitende Diode 40.

Es lassen sich auch andere Ausfuhrungsformen der beschriebenen Erfindung herstellen, beispielsweise kann über den Widerstand 30 ein elektronischer Schalter gekoppelt werden, welcher so getastet wird, daß er während der Bildintervalle leitet und während der AKB-Intervalle sperrt.

Es folgt nun eine genauere Erläuterung der Klemm- und Abtastfunktion der Schaltung 50 im Zusammenhang mit den Signalformen gemäß Fig. 2.

Das Hilfssignal V wird dem Schaltungsknotenpunkt B in Fig. 1 über eine Diode 35 und eine Spannungsübertragungsimpedanzschaltung mit den Widerständen 32 und 34 zugeführt. Das Signal V hat immer einen vorgegebenen positiven Gleichspannungspegel außer während des AKB-Abtastintervalls, um die Diode 35 leitend zu halten, so daß eine Gleichvorspan-

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nung am Knotenpunkt B entsteht. Wenn die positive Gleichspannungskomponente des Signals V vorhanden ist, dann wird der Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 auf eine Spannung geklemmt, die gleich der positiven Spannungskomponente des Signals V abzüglich des Spannungsabfalls über der Diode 35 ist. Das Signal V stellt während des AKB-Abtastintervalls eine negativ gerichtete weniger positive Impulskomponente fester Amplitude dar. Die Diode 35 wird infolge des negativen Impulses V gesperrt, so daß der Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 nicht mehr geklemmt wird. Der Widerstand 31 hat nur eine unbedeutende Dämpfung der Spannungsänderung (V₁) am Knotenpunkt B zur Folge, da der Widerstand 31 gegenüber den Widerständen 32 und 34 einen kleinen Wert hat.

Vor dem Klemmintervall, aber während des AKB-Intervalls, lädt die vorher vorhandene nominale Gleichspannung (V_n-J am Knotenpunkt B den positiven Anschluß des Kondensators 51 auf. Während des Klemmintervalls, wenn der Gitteransteuerimpuls V entsteht, sinkt die Spannung am Knotenpunkt A infolge des Impulses V um einen Betrag ab, der den Schwarzstrompegel darstellt. Dadurch wird die Spannung am Knotenpunkt B um einen Pegel zum Absinken gebracht, der im wesentlichen gleich V_nr, - V₁ ist. Während des Klemmintervalls macht auch das ZeitSteuersignal V_ den Klemmschalter 56 leitend, so daß über die Rückkopplungswirkung am negativen Anschluß des Klemmkondensators 51 die Bezugsspannung V₀

entsteht. Während des Klemmintervalls hängt die Spannung V, am Kondensator 51 ab von der Bezugseinstellspannung V_n am negativen Anschluß des Kondensators 51 und einer Spannung am positiven Anschluß des Kondensators 51 entsprechend der Differenz zwischen dem bereits erwähnten vorher bestehenden Nominalgleichspannungspegel (V_n(-J am Knotenpunkt B und der Spannungsänderung V. am Knotenpunkt B während des Klemm-Intervalls. Damit hängt die Spannung V₃ am Kondensator 51 während des Klemmbezugsintervalles vom Pegel der den Schwarzstrom darstellenden Spannungsänderung V₁ ab, welche

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— ΙΟΙ sich verändern kann. Die Spannung V-, läßt sich ausdrücken durch (V_DC - V₁) - V_R.

Während des unmittelbar folgenden Abtastintervalls ist der positive Gitteransteuerimpuls V_ nicht vorhanden und die Spannung am Knotenpunkt B wächst in positiver Richtung auf den vorher herrschenden Nominalgleichspannungspegel V__c an, der vor dem Klemmintervall vorhanden war. Gleichzeitig tritt der negative Impuls V_p auf, der die Diode 35 in Sperrichtung vorspannt und die normale Spannungsübertragung und Koppelwirkung der Widerstände 32 und 34 stört (also kurzzeitig verändert), so daß die Spannung am Knotenpunkt B um einen Betrag V„ verringert wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Zur gleichen Zeit wird der Klemmschalter 76 am Ende des Klemmimpulses V gesperrt. Der Schalter 57 leitet auf das Signal V₀ hin.

Während des Abtastintervalls ist die dem Signaleingang des Verstärkers 52 zugeführte Spannung gleich der Differenz zwischen der Spannung am Knotenpunkt B und der Spannung V-. über dem Eingangskondensator 51 . Die dem Verstärker 52 zugeführte Spannung hängt von der Größe der Spannungsänderung V. ab, die sich mit dem Schwarzstrompegel in der Bildröhre ändern kann.

Die Spannung am Ausgangsspeicherkondensator 58 bleibt während des Abtastintervalls unverändert, wenn die Größe der während des Klemmintervalls auftretenden Spannungsänderung V. gleich der Amplitude der während des Abtastintervalls auftretenden Spannungsänderung V„ ist, womit angezeigt wird, daß der Schwarzstrompegel der Bildröhre stimmt. Der Grund liegt darin, daß während des Abtastintervalls die Spannungsänderung V₁ am Knoten B in positiver Richtung erfolgt (vom Klemmeinstellbezugspegel gerechnet), wenn der Gitteransteuerimpuls verschwindet, und die Spannungsänderung V„ gleichzeitig eine negative Spannungsstörung am Knotenpunkt B zur Folge hat. Wenn die Bildröhrenvorspannung

stimmt, dann haben die positiv gerichtete Spannungsänderung V₁ und die negativ gerichtete Spannungsänderung V„ gleiche Größen, so daß sich diese Spannungsänderungen während des Abtastintervalls gegenseitig aufheben und die Spannung am Knotenpunkt B unverändert bleibt.

Ist die Größe der Spannungsänderung V₁ kleiner als die Größe der Spannungsänderung V_?, dann lädt der Verstärker 52 den Speicherkondensator 58 über den Schalter 57 positiv auf in einer Richtung, daß die Kathodenschwarzstromleitung stärker wird. Umgekehrt entlädt der Verstärker 52 den Speicherkondensator 58 über den Schalter 57, um den durch die Kathode fließenden Schwarzstrom zu verringern, wenn die Spannungsänderung V₁ größer als die Spannungsänderung V~ ist.

Wie die Signalformen gemäß Fig. 2 im einzelnen zeigen, wird 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 Kathodenschwarzstrompegel bei Änderungen der Charakteristika der Bildröhre gegenüber dem richtigen Pegel vergrößert oder verkleinert wird. Damit variiert die Klemmintervall-Einstellbezugsspannung am Kondensator 51 mit Änderungen der Größe der Spannungen V₁, wenn sich der Kathodenschwarzstrompegel ändert. Die Spannungsänderung Vj am Knoten B hat eine Amplitude "A" von etwa 3 mV und entspricht der zur Spannungsänderung V₁ gehörigen Amplitude "A", wenn der Schwarzstrompegel stimmt.

Wie die Signalform V in Fig. 2 zeigt, bleibt beim richtigen Zustand der Bildröhrenvorspannung die Spannung am Signaleingang des Verstärkers 52 während des Abtastintervalls unverändert, wenn die Spannungen V₁ und V₂ beide die 5 Amplitude "A" haben. Jedoch zeigt die Signalform V„, daß

die Signaleingangsspannung des Verstärkers 52 um einen Betrag Δ anwächst, wenn die Spannungsänderung V₁ die Ampli-

tude "A +Δ" hat, entsprechend einem hohen Schwarzstrompegel. In diesem Fall wird der Ausgangsspeicherkondensator 58 entladen, so daß die der Basis des Transistors 20 zugeführte Vorspannungsregelschaltung die Kollektorspannung des Transistors 22 ansteigen läßt und demzufolge der Kathodenschwarzstrom in Richtung auf den korrekten Wert absinkt.

Umgekehrt zeigt die Signalform V , daß die Signaleingangs-

Xj

spannung des Verstärkers 22 während des Abtastintervalls um einen Betrag Δ absinkt, wenn die Spannungsänderung V₁ die Amplitude "A - Δ" hat, entsprechend einem niedrigen Schwärζstrompegel. In diesem Fall lädt sich der Ausgangsspeicherkondensator 58 auf und läßt die Kollektorspannung des Transistors 22 absinken, so daß der Kathodenschwärζ-strom in Richtung auf den richtigen Wert ansteigt. In beiden Fällen können mehrere Abtastintervalle benötigt werden, um den richtigen Schwarzstrompegel zu erreichen.

Die vorbeschriebene Abtasttechnik mit kombinierten Impulsen, die mit Spannungsänderungen V₁ und V„ arbeitet, ist mehr ins einzelne gehende in der US-Patentanmeldung Ser. No. 434,314 (Erfinder R.P. Parker, Titel "Signal Processing Network For An Automatic Kinescope Bias Control System") beschrieben. Dort werden auch weitere Erläuterungen der Schaltungen einschließlich hinsichtlich des Hilfssteuersignals V und der Schaltungsweise für den Zeitsteuersignalgenerator 40 gegeben.

Claims (12)

1. DR. DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

   MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86O2 60

   D-8OOO MUENCHEN 86

   OO kl) I Z

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   RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

   Automatisches Vorspannungsregelsystem mit kompensiertem Fühlpunkt

   Patentansprüche

   System mit einem Videosignalkanal zur Verarbeitung von Bild- und Austastintervalle enthaltenden Videosignalen, gekennzeichnet durch

   eine mit einem Abfühlpunkt (A) im Videokanal gekoppelte Signalableitungsschaltung (30) zur Ableitung eines Signals, welches ein Betriebscharakteristikum des Videokanals während der Bildaustastintervalle darstellt, eine Videosignalverarbeitungsschaltung (50), welche aufgrund des abgeleiteten Signals ein Regelsignal für den Videokanal zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Zu-Standes des Betrxebscharakteristikums liefert, und eine Dämpfungsschaltung (40) zur Dämpfung von einen vorbestimmten Schwellwert überschreitenden Amplitudenaus-

   lenkungen, die durch die Videosignale am Abfühlpunkt während der Bildintervalle hervorgerufen werden.
2. 2) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignalamplitudenauslenkungen, welche den Schwellwert überschreiten, innerhalb eines Bereiches normalerweise erwarteter Videosignalamplitudenauslenkungen liegen.
3. 3) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschaltung einen Schalter (40) enthält, welcher die Videos'ignalamplitudenauslenkungen am Fühlpunkt während der Bildintervalle selektiv dämpft.
4. 4) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Signal ableitende Schaltung eine mit dem Videosignalkanal gekoppelte Impedanz (30) aufweist, an welcher eine Spannung herrscht, die in Beziehung zu den Amplitudenauslenkungen des Videosignals während der Bildintervalle steht und die in Beziehung zu dem Betriebscharakteristikum des Videokanals während der Bildaustastintervalle steht, und daß die Dämpfungsschaltung (40) die an der Impedanz auftretende Spannung dämpft, wenn die Videosignalamplitudenaus lenkungen den Schwellwert während der Bildintervalle übersteigen.
5. 5) System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsschaltung (40) einen mit der Impedanz gekoppelten Schalter aufweist.
6. 6) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (40) über die Impedanz (30) gekoppelt ist.
7. 7) System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (40) eine normalerweise nichtleitende Diode 5 aufweist, die in Abhängigkeit von den während der Bildintervalle auftretenden Videosignalamplitudenauslenkungen leitend wird.
8. 8) System nach Anspruch 4, mit einer Bildwiedergabeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Videosignalkanal einen Videosignalverstärker (20,22) enthält, welcher BiId- und Austastintervalle enthaltende Videosignale an die BiId-Wiedergabeeinrichtung (15) liefert,

   daß die Signalableitungsschaltung (30) ein Signal ableitet, welches ein Maß für die Größe des Schwarzbildstromes ist, der während der Bildaustastintervalle in der Bildwiedergabeeinrichtung (15) fließt, und daß das Regelsignal ein Vorspannungsregelsignal für die Bildwxedergabeeinrxchtung zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstrompegels ist.
9. 9) System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz (30) in einem Signalleitungsweg des Videoverstärkers enthalten ist.
10. 10) System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoverstärker (20,22) einem Treiberverstärker zur Lieferung von Videoausgangssignalen an die Bildwxedergabeeinrxchtung entspricht.
11. 11) System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoverstärker (20,22) einem Treiberverstärker zur Lieferung von Videoausgangssignalen an die Bildwxedergabeeinrxchtung entspricht,

    und daß ein erster Anschluß (Basis des Transistors 20) zur Zuführung von zu verstärkenden Videosignalen, ein zweiter Anschluß (Kollektor des Transistors 22), der mit der Intensitätssteuerelektrode der Bildwxedergabeeinrxchtung zur Lieferung verstärkter Videosignale an diese gekoppelt ist, und ein dritter Anschluß (Emitter des Transistors 20), der mit einem Bezugspotential (Masse) gekoppelt ist und mit dem zweiten Anschluß eine Hauptstromstrecke des Video-Verstärkers bildet, vorgesehen ist

    sowie eine vom zweiten Anschluß zum ersten Anschluß des Videoverstärkers geführte Rückkopplungsschaltung (15),

    und daß die Impedanz (30) eine Fühlimpedanz enthält, der über die Rückkopplungsschaltung Stromänderungen zugeführt werden, die ein Maß für Schwarzstromänderungen, welche sich am zweiten Anschluß des Verstärkers äußern, sind, derart, daß über der Impedanz eine Schwarzstromänderungen darstellende Spannung entsteht.
12. 12) System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Videoverstärker einen Kaskodeverstärker aufweist, der enthält

    einen ersten Transistor (20) mit einer ersten Elektrode zur Zuführung der zu verstärkenden Videosignale, mit einer zweiten Elektrode und mit einer an ein Bezugspotential gekoppelten dritten Elektrode, einen zweiten Transistor (22) , dem an einer ersten Elektrode eine Vorspannung zugeführt wird, der mit einer zweiten Elektrode über eine Lastimpedanz an eine Betriebsspannung und mit der zweiten Elektrode ferner an eine Intensitätssteuerelektrode der Bildwiedergabeeinrichtung zur Zuführung verstärkter Videosignale und schließlich mit einer dritten Elektrode an die zweite Elektrode des ersten Transistors gekoppelt ist,

    und daß die Rückkopplungsschaltung von der zweiten Elektrode des zweiten Transistors zur ersten Elektrode des ersten Transistors geführt ist,

    und daß die Fühlimpedanz zwischen die zweite Elektrode des ersten Transistors und die dritte Elektrode des zweiten Transistors geschaltet ist.