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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Bildwiedergabeanordnung mit einer Bildröhre mit einer Kaltkathode, insbesondere einem PN-Emitter.
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Bildwiedergaberöhren mit einem PN-Emitter sind beknnnt. Ein PN-
Emitter, der ein Beispiel einer "Kaltkathode" ist, ist insbesondere eine spezielle Art
einer in Lawinendurchbruch betriebenen Halbleiterdiode, wobei die entwichenen
"heißen" Elektronen einen Emissionsstrom erzeugen. Die Verwendung einer solchen
Schaltungsanordnung verringert die Antriebsspannung auf typisch zwischen 5 und 10
Volt, während "heiße Kathoden" 120 bis 150 V brauchen. Dieser Vorteil von PN-
Emittern ermöglicht es, die Entwicklung eines Niederspannungstreibers (IC) für den
PN-Emitter zu entwickeln. Wenn aber Bildwiedergaberöhren mit PN-Emittern auf
dieselbe Art und Weise betrieben werden wie Wiedergaberöhren mit "heißen
Kathoden", treten mehrere Probleme auf. Die Spannung-Strom-Kennlinie oder
Antriebskennlinie von PN-Emittern ist sehr steil und ziemlich verschieden im Vergleich
zu Kennlinien der heutigen Röhren. Eine heutige Treiberschaltung wäre deswegen
unpraktisch, und zwar durch die extrem hohe Verstärkung in der Spannung-Strom-
Kennlinie. Ein weiteres Problem bildet die Diodeneffizienz eines PN-Emitters, d.h. der
Emissionsstrom des PN-Emitters geteilt durch den Strom durch die Diode. Typische
Werte der Diodeneffizienz liegt zwischen 1% und 5%. Die Efiizienz schwankt nicht
nur als Funktion der Zeit, sondern auch von Schaltungsanordnung zu
Schaltungsanordnung. In manchen Fällen soll das erlaubt sein.
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Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Bildwiedergabeanordnung mit einer geeigneten Treiberschaltung für eine Wiedergaberöhre mit
einer Kaltkathode zu schaffen. Dazu schafft ein Aspekt der Erfindung eine
Bildwiedergabeanordnung, wie diese in dem Hauptanspruch beschrieben ist.
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In Kurzem schafft die Erfindung eine Bildwiedergabeanordnung mit
einer Bildwiedergaberöhre mit einer Kaltkathode, deren Anschlüsse zwischen ersten
Klemmen eines ersten und eines zweiten Zwischenverstärkers vorgesehen sind, auch
als Stromspiegel bezeichnet. Der erste Stromzwischenverstärker ist mit einem
Ausgang
eines Verstärkers gekoppelt, dessen Rückkopllungseingang mit zweiten
Klemmen des ersten und zweiten Zwischenverstärkers gekoppelt ist. Bei diesen
Stromspiegeln kann die Differenz in dem Diodenstrom zwischen den beiden Klemmen der
Kaltkathode, die im wesentlichen der Emissionsstrom der Kaltkathode ist, zu dem
Treiberverstärker zurückgeführt werden. Diese strukur gewährleistet, daß der
Emissionsstrom betrieben wird, während keine einzelne DC-Einstellung erforderlich ist und die
Effizienz automatisch korrigiert wird. Eine IC mit dem Verstärker und den
Stromspiegeln läßt sich in einem Niederspannungs-IC-Prozeß verwirklichen. Für DC-
Korrekturen kann die Verstärkung des Verstärkers (Kontrastregelung) eingestellt
werden. Frequenzausgleich kann dadurch erzielt werden, daß eine zusätzliche
Versteilerungsschaltung verwendet wird. Gammakorrektur kann ebenfalls einzeln angewandt
werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform wird in Anspruch 2 erläutert. Bei
dieser Ausführungsform hat die Verbindung an beiden Enden der Kaltkathode eine
niedrige Impedanz und ist folglich wenig empfindlich für Streuimpedanzen an dem
Kollektor des ersten Zwischenverstärkertransistors, der mit dem ersten Ende der
Kaltkathode vorbunden ist. Eine alternative Ausführungsform ist in Anspruch 3 erläutert.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Darstellung einer Ausführungsform eines PN-Emittertreibers
nach der Erfindung; und
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Fig. 2 eine zweite Ausführungsform eines PN-Emittertreibers nach der
Erfindung.
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In Fig. 1 ist von einer Video-Quelle VS eine erste Klemme nach Erde
Gnd verbunden und eine zweite Klemme ist über einen Eingangswiderstand Rin mit
einem Signaleingang SI eines Niederspannungs-Differenzverstärkers AMP verbunden.
Ein Ausgang des Verstärkers AMP ist mit den Emitterklemmen von PNP-Transistoren
Tr1 und Tr2 verbunden, die einen ersten Stromzwischenverstärker CR1 bilden.
Selbstverständlich können auch vergleichbare Feldeffekttransistoren verwendet
werden. Die Basis-Elektrode und die Kollektor-Elektrode des Transistors Tr1 sind mit der
Kathode eines PN-Emitters PNE verbunden, dessen Anode mit dem Kollektor und der
Basis eines NPN-Transistors Tr3 verbunden ist. Der Transistor Tr3 ist der
Eingangstransistor eines zweiten Stromzwischenverstärkers CR2, dessen Ausgangstransistor
durch den NPN-Transistor Tr4 gebildet ist. Die Emitter-Elektroden der Transistoren
Tr3 und Tr4 sind nach Erde Gnd verbunden. Die Kollektor-Elektroden der
Transistoren Tr2 und Tr4 sind miteinander verbunden und sind mit einem
Rückkopplungseingang F1 des Verstärkers AMP verbunden. Der Signaleingang SI und der
Rückkopplungseingang FI sind mit einem nicht-invertierenden Eingang des
Differenzverstärkers AMP verbunden. Der invertierende Eingang des Differenzverstärkers AMP ist mit
einer Mittenverbindung eines Widerstandsteilers verbunden, der aus der
Reihenschaltung aus zwei Widerständen R zwischen dem Ausgang des Verstärkers AMP und Erde
Gnd besteht.
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Die Schaltungsanordnung fünktioniert wie folgt. Die gesamtverstärkung
wird durch den Eingangswiderstand Rin bestimmt. Wenn beispielsweise vorausgesetzt
wird, daß ein Spitzenstrahlstrom von 4 mA erforderlich ist, dann ist Rin 175 Ohm. Die
Ausgangsspannung Vdrive des Verstärkers AMP bestimmt effektiv die Spannung am
PN-Emitter PNE, weil die Anode eine virtuelle Erdung von etwa 0,7 V ist, während
der Spannungsabfall an Tr1 ebenfalls etwa 0,7 V beträgt. Die Ströme an den beiden
Enden des PN-Emitters PNE gegenüber denen durch die Transistoren Tr1 und Tr3 sind
an den Kollektor-Elektroden von Tr2 bzw. Tr4 gespiegelt. Der Differenzstrom ist im
wesentlichen der Emissionsstrom. Für eine zunehmende Spannung am PN-Emitter
PNE, was verursacht wird durch ein zunehmendes Video-Signal, nimmt der in Tr4
strömende Differenzstrom ebenfalls zu - also weg von dem positiven Knotenpunkt des
Verstärkers AMP - wodurch eine negative Differenzstromrückkopplung entsteht. Der
Widerstandsteiler mit den zwei Widerständen R legt auf effektive Weise das
Kollektorpotential der Transistoren Tr2 und Tr4 auf 0,5 * Vdrive + 0,7 fest, wobei ein
ausreichender dynamischer Bereich für die Anordnungen möglich wird. Wenn einer der
Widerstände R variabel ist, oder wenn ein kleiner variabler Reihenwiderstand
eingefügt wird, können etwaige Fehler in dem Stromzwischenverstärker CR1 (d.h. der
Kollektorstrom in Tr1 und Tr2) erwartet werden. Der einzige Fehler liegt dann
zwischen dem Stromzwischenverstärker CR1 und dem Stromzwischenverstärker Cr2.
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Durch Verwendung dieses Stromspiegelkonzepts werden Streuströme,
verursacht durch Streukapazitäten, automatisch ausgeglichen.
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Die Video-Quelle VS liefert ein Ausgangssignal, das die Summe eines
Video-Signals und einer Offset-Spannung ist. Diese Offset-Spannung dient für die
Schwarzpegeleinstellung und zur Gestattung etwaiger Differenzen zwischen
verschiedenen Emitterkennlinien. Die Offset-Spannung verbessert auch die Geschwindigkeit
der Schaltungsanordnung dadurch, daß die Kapazitäten der Schaltungsanordnung
immer in dem geladenen Zustand gehalten werden. Typischerweise wird die Offset-
Spannung eine relativ kleine Spannung sein.
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Fig. 2 zeigt einen alternativen Treiber für den PN-Emitter PNE. In
dieser Schaltungsanordnung werden wieder Stromspiegel verwendet, aber statt einer
Spannung von dem Differenzverstärker, wird dem ersten Stromzwischenverstärker
CR1' ein Differenzstrom zugeführt. In Fig. 2 enthält der Differenzverstärker AMP
zwei NPN-Transistoren Tr5 und Tr6, deren miteinander verbundene Emitter-
Elektroden über eine Vorstromquelle BCS nach Erde Gnd verbunden sind. Ein dritter
Stromzwischenverstärker CR3 enthält zwei PNP-Transistoren Tr7 und Tr8. Die Basis-
Elektrode und die Kollektor-Elektrode des Eingangstransistors Tr7 sind mit der
Kollektor-Elektrode des Transistors Tr5 verbunden. Die Kollektor-Elektrode des
Ausgangstransistors Tr8 des dritten Stromzwischenverstärkers CR3 ist mit der Kollektor-
Elektrodedes Transistors Tr6 verbunden, sowie mit der Kollektor-Elektrode und der
Basis-Elektrode eines Eingangstransistors Tr9 des ersten Stromzwischenverstärkers
CR1' verbunden. Ein erster Ausgangstransistor Tr1' des ersten
Stromzwischenverstärkers CR1' ist mit der Kathode des PN-Emitters PNE verbunden. Die Emitter-
Elektroden der Stromzwischenverstärkertransistoren Tr7, Tr8, Tr9, Tr1' und Tr2 sind
mit einer Speisespannung Vs verbunden.
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Die Basis-Elektroden der Differenzverstärkertransistoren Tr5 und Tr6
sind mit Mittenklemmen betreffender Widerstandsteiler verbunden. Jeder Teiler hat
zwei gleiche Widerstände R. Der Widerstandsteiler an der Basis-Elektrode des
Transistors Tr5 liegt zwischen der Speisespannung Vs und Erde Gnd. Von der Video-
Quelle VS ist eine Klemme nach Erde Gnd verbunden und eine andere Klemme ist
über einen der Widerstände R mit dem Signaleingang S1 des Differenzverstärkers
AMP, d.h. mit der Basis-Elektrode des Transistors Tr6, verbunden.
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Es dürfte einleuchten, daß andere Ausführungsformen durchaus
möglich sind. Der wichtigste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Anwendung von
Differenzstrom- (d.h. Emissionsstrom-) Rückkopplung unter Verwendung von
Stromzwischenverstärkern.