DE886608C - Schaltungsanordnung fuer Roehrenverstaerker, insbesondere fuer die Fernuebertragung von Filmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Stromkreisanordnungen mit Röhrenverstärkern und bezieht sich insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, auf Verstärker für Fernsehvorrichtungen zur Übertragung von Filmen.

Es ist bekannt, daß, wenn die Helligkeit der Bildpunkte auf der Kinoleinwand unmittelbar der der Gegenstandspunkte, von welchen sie herrühren, proportional ist, das gesehene Bild flach und glanzlos erscheint. Deshalb müssen Filme in solcher Weise entwickelt werden, daß die Kontrastwirkung bei den helleren oder weniger dunklen Teilen des Positivs gegenüber der Kontrastwirkung in den dunkleren oder undurchsichtigen Teilen angehoben wird. Ein in dieser Art entwickelter Film muß mit einem y-Wert oder Intensitätskontrastfaktor entwickelt werden, der größer ist als 1, so daß die von einem solchermaßen entwickelten Film herrührenden Bilder auf der Leinwand größeren Glanz und mehr Einzelheiten besitzen als Bilder, die von einem Film herrühren, dessen Intensitätskontrastfaktor gleich 1 ist. Der üblicherweise verwendete y-Wert oder Intensitätskontrastfaktor liegt zwischen 1 und 2.

Wenn Gegenstände unmittelbar fernsehmäßig übertragen werden, werden die Bildsignale, obgleich die Bilder normalerweise einen y-Wert zwischen 1,5 und 2 erfordern, wenn eine befriedigende Wirkung hervorgerufen werden soll, gewöhnlich mit einem y-Wert, der ungefähr gleich 1 ist, gesendet, und die erforder-

liehe Korrektur wird üblicherweise am Empfänger unter Ausnutzung der gekrümmten Charakteristik der Empfangskathodenstrahlröhre bewirkt.

Wenn ein Film mit einer Ikonoskopröhre gesendet wird, neigt die Senderöhre infolge der großen benutzten Lichtintensität dazu, den y-Wert auf einen Wert, der kleiner ist als i, zu vermindern, so daß vor der Übertragung keine Korrektur erforderlich ist. Wenn ein mechanisches System oder ein anderes ίο linear arbeitendes System, wie z. B. eine Kathodehstrahlabtaströhre und eine Photozelle, verwendet wird, hat der Ausgang der Abtastvorrichtung denselben y-Wert wie der abgetastete Film. Da bei den meisten handelsüblichen Filmen der y-Wert zwischen 1,5 und 2 liegt, muß, wenn nicht Spezialfilme verwendet werden, eine y-Korrektur durchgeführt werden. Die erforderliche Korrektur bedeutet, daß zwischen Eingang und Ausgang eine Umwandlungsbeziehung mit echtem Bruch als Exponenten eingeführt werden muß. Die bekannten Stromkreisanordnungen zur y-Korrektur ermöglichen es nicht, auf einfache Weise eine solche Umwandlungsbeziehung zu schaffen. Die Krümmung der normalen Röhrenkennlinie verläuft gegenüber der geforderten entgegengesetzt, nämlich mit einem Exponenten zwischen 1,5 und 2, so daß es daher der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine abgeänderte Stromkreisanordnung zu schaffen, die eine Umwandlungsbeziehung, angenähert mit echtem Bruch als Exponenten, zwischen Eingang -30 und Ausgang herzustellen gestattet.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Röhrenverstärker, insbesondere für die Fernübertragung von Filmen, bei der zur Herstellung eines Ausgangspotentials, das in nichtlinearer Beziehung zu einem Eingangspotential steht, eine Eingangsröhre, an die die zu verändernden Signale angelegt werden, und eine zweite Röhre, die die Signale verändert, vorgesehen sind, wobei die Eingangsröhre eine hohe Anodenimpedanz hat und die zweite Röhre auf einem nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet und mit einer Gegenkopplung versehen ist oder als Stromnebenschlußgegenkopplung wirkt, so daß sie gegenüber der Eingangsröhre eine niedrige Impedanz darstellt, wodurch die Eingangsröhre an die zweite Röhre einen Strom liefert, der proportional den Eingangssignalen ist, so daß die Amplitude der zwischen dem Gitter und der Kathode der zweiten Röhre abgenommenen Ausgangssignale zwar mit der Amplitude der Eingangssignale ansteigt, jedoch um einen bei ansteigender Amplitude· der Eingangssignale abnehmenden Betrag.

In einer ein Ausführungsbeispiel der Erfindung

darstellenden Stromkreisanordnung ist die Kathode der zweiten Röhre mit der Anode der Eingangsröhre verbunden und dient als Anodenimpedanz der Eingangsröhre.

Die Erfindung wird nun als Beispiel an Hand der Zeichnung mit den Fig. 1 und 2 erläutert.

In Fig. ι der Zeichnung ist 1 der zum Steuergitter einer Pentode 2 führende Eingang. Die Anode der Röhre 2 ist mit der Kathode einer Röhre 3 verbunden.

Die Gitterspannungs - Anodenstrom - Kennlinie der Röhre 3 verläuft nach einer Funktion mit einem Exponenten, der größer als 1 ist, und zwar wird diese Exponentialfunktion verwendet, um an der Zuleitung 4 eine Ausgangsspannung zu erzielen, die im Vergleich zur Eingangsspannung eine Funktion mit echtem Bruch als Exponenten darstellt. Die Anodenzuleitung der Röhre 3 und die Schirmgitterzuleitung der Röhre 2 liegen an geeigneten Quellen hoher Spannung, und die Zuleitung zum Steuergitter der Röhre 3 ist mit einer passenden Vorspannungsquelle verbunden. Es ist angenommen, daß das Ruhepotential des Steuergitters der Röhre 2 durch eine Gleichstromkopplung von der Eingangsquelle oder durch eine Wiedereinführung der Gleichstromkomponente am Gitter auf einem passenden Wert gehalten wird.

Die Röhre 2, an die die Eingangssignale angelegt werden, ist so geschaltet, daß sie linear arbeitet, wobei dies z. B. durch Einfügung eines Widerstandes (nicht dargestellt) in die Kathodenleitung geschehen kann. Infolge der großen Impedanz der Pentode 2 ist der Strom durch die Röhre 3 der Eingangsspannung proportional, und da die Beziehung der Abweichung des Gitter-Kathoden-Potentials der Röhre 3 vom Sperrwert zum Anodenstrom einer Funktion mit echtem Bruch als Exponenten entspricht, steht der Ausgang an der Zuleitung 4 zum Eingang in einer Beziehung, die sich durch einen Exponenten mit echtem Bruch ausdrücken läßt.

Die Wirkung der Schaltung kann auch wie folgt dargestellt werden:

Die Röhre 2 bildet die Kathodenimpedanz für die Röhre 3. Da die letztere mit einer Steuerelektrode versehen ist, so arbeitet die Röhre 3 als kathodengekoppelte Röhre. Das an die Steuerelektrode der Röhre 3 angelegte Potential ist konstant und so gewählt, daß die Röhre in einem gekrümmten Teil ihrer Charakteristik arbeitet. Die Impedanz an der Kathode der Röhre 3 ist infolgedessen proportional ^x/g der Röhre, wobei g die Steilheit ist. Der Ausgang der Röhre ist infolgedessen proportional dem Produkt aus Signalstrom und ¹Ig. Die Röhre 2 ist so gewählt, daß sie eine lineare Verstärkung der Signale, die an ihre Steuerelektrode angelegt werden, liefert und infolgedessen durch die Röhre 3 einen Strom treibt, der den Signalen linear und proportional ist. Indessen ändert sich die Steilheit g der Röhre mit der Signalamplitude, und infolgedessen kann das gewünschte nichtlineare Verhältnis erhalten werden. Da die Röhre 3 in ihrer Arbeitsweise eine kathodengekoppelte Röhre ist, so ist eine Gegenkopplung vorhanden. Die Steuerelektrode der Röhre 3 ist mit einem Punkt festen Vorspannungspotentials verbunden, der geerdet ist. Die Ausgangssignale, die aus der Leitung 4 entnommen werden, sind die Ausgangsspannungen zwischen der Kathode und dem Gitter der Röhre 3.

Bei der Anordnung in Fig. 1 entspricht Bildschwarz einem geringen Strom aus der Röhre 2 und Bildweiß einem großen Strom. Um den ganzen Exponentialverlauf zu nehmen, ist es nötig, das an die Röhre 3 angelegte Vorspannungspotential so einzuregeln, daß der Arbeitspunkt an der Grenze des Anodenstromsperrwertes liegt, bei dem bei Bildschwarz entsprechenden Signalen der AnodenstrQm gerade gesperrt wird.

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Eine solche Einregelung erfordert jedoch, daß an einem Punkt der Charakteristik gearbeitet wird, entsprechend Bildschwarz mit einer sehr hohen Impedanz gegenüber der Ausgangsleitung 4, woraus ein großer Verlust des Frequenzverlaufs bei hohen Frequenzen folgt. In der Praxis ist es deshalb nötig, die Röhre 3 so zu betreiben, daß sie für Bildsignale, die dem Bildschwarz entsprechen, noch einen kleinen Strom führt. Der Arbeitsbereich der Röhre 3 ist so ausgewählt, daß er sich über einen Teil der Röhrenkennlinie erstreckt, in dem in bezug auf die Gitterspannung gegenüber dem gelieferten Anodenstrom, die nötige Krümmung enthalten ist. Eine starke Krümmung im anfänglichen Teil der Kurve kann dadurch erzielt werden, daß die Röhre 3 mit einer Anodenspannung betrieben wird,-die so niedrig wie möglich ist, wobei auf die Übertragung der notwendigen Signale Rücksicht genommen ist, ohne unerwünschte Wärmeeffekte infolge des fließenden Gitterstromes zu erhalten. In der Praxis ist es ebenfalls unmöglich, die Röhre 2 bei einem Ruhestrom 0 linear zu betreiben, und es ist deshalb erforderlich, entweder eine anfängliche Arbeitsbedingung mit geringem Ruhestrom zu haben oder zwischen den Ausgang 4 und einen ausreichend hochliegenden positiven Punkt einer Quelle hoher Spannung einen Widerstand zu schalten, um einen ausreichenden Ruhestrom zu bewirken, der den Ausgang der Röhre 2 linear macht.
Fig. 2 zeigt eine Stromkreisanordnung, bei der der Strom aus der Anode der Röhre 11, welche der Röhre 3 in Fig. ι entspricht, mit ihrem Steuergitter gegengekoppelt wird. Die mit den Röhren 2 bzw. 11 verbundenen Anodenwiderstände 12 und 13 und der Rückkopplungswiderstand 14 sind im gleichen Verhältnis aus entkoppelten und nichtentkoppelten Widerständen zusammengesetzt, und die Kondensatoren 15, 16 und 19 haben mit ihren Parallelwiderständen die gleiche Zeitkonstante. Diese Anodenverbindungen ermöglichen eine. Gleichstromkopplung bekannter Art, welche zwischen der Anode der Eingangsröhre 2 und dem Steuergitter der Röhre 11 angelegt wird. Die Röhre 11 wird so betrieben, daß bei einem Eingangssignalpegel, der Bildschwarz entspricht, der Ruhestrom angenähert Null ist. Die Eingangssignale werden an .die Zuführung 1 angelegt. Die Weiß darstellenden Signalamplituden haben ein negatives Vorzeichen und in der Röhre 2 wird eine lineare Stromänderung infolge des Gegenkopplungswiderstandes 17 in der Kathodenleitung bewirkt.

Eine Verminderung des zur Anode der Röhre 2 fließenden Stromes infolge der an ihr Gitter angelegten ansteigenden Bildweiß-Signal-Amplitude erzeugt eine Potentialerhöhung an der Anode der Röhre 2 und in entsprechender Weise führt eine ■ positive Potentialzunähme am Gitter der Röhre 11 dazu, den Strom in dieser Röhre zu erhöhen. Eine solche Stromerhöhung arbeitet infolge der Gegenkopplung gegen die am Gitter der Röhre 11 anliegende Spannung an. Da die Röhre 11 in einem gekrümmten Teil ihrer

fio Kennlinie arbeitet, erhöht sich ihre Verstärkung bei einer Erhöhung des an ihr Gitter angelegten positiven Potentials, so daß daraus folgend noch eine größere Tendenz vorhanden ist, der am Gitter anliegenden Potentialerhöhung entgegenzuwirken. So entsteht zwischen dem Gitter der Röhre 11 und dem Gitter der Röhre 2 eine fallende Kennlinie. Es ist unmittelbar zu ersehen, daß der Anodenstrom der Röhre 11 in eine lineare Beziehung zum Eingangspotential der Röhre 2 kommt, da, während die Signalübertragungscharakteristik zwischen den Gittern der zwei Röhren abfällt, die Nichtlinearität der Röhre 11 diesem Abfall entgegenwirkt. Die lineare Beziehung wird in der Tat in hohem Maße erreicht.

Wenn man den Betrieb der Schaltungsanordnung von einem anderen Standpunkt aus betrachtet, erkennt man, daß die Schaltung in Wirklichkeit eine Stromnebenschlußgegenkopplungsschaltung ist. Bei solchen Schaltungen ist bekannt, daß der Strom durch die zweite Röhre zum Eingangspotential der ersten Röhre in linearer Beziehung steht. Da Ströme, die im wesentlichen zum Eingangspotential am Gitter der Röhre 2 in linearer Beziehung stehen, in dem Belastungswiderstand der Röhre 11 erzeugt werden und diese Röhre nichtlinear ist, so ergibt sich, daß an ihrem Gitter angelegte Signale einer nichtlinearen Verzerrung unterworfen sein müssen, welche im wesentlichen der von der Röhre 11 bewirkten Verzerrung entgegengerichtet ist. Diese Verzerrung an dem Gitter der Röhre 11 wird durch die Gegenkopplungsschaltung, die an der Röhre 11 angebracht ist, und die Nichtlinearität der Röhre hervorgerufen.

Bei einer Schaltungsanordnung ist z. B. der Anodenwiderstand 13 unendlich und der Widerstand 14 gleich Null gemacht, so daß der gesamte Strom von der Röhre 11 gegengekoppelt wird. Bei einer solchen An-Ordnung ist die Einstellung des genauen Arbeitspunktes auf der Kennlinie der Röhre 11 ziemlich kritisch. Bei einer abgeänderten Anordnung sind deshalb die Widerstände 13 und 14, die vorzugsweise groß sind, ungefähr gleichgemacht, so daß die Hälfte des Stromes aus der Röhre 11 zur Anode der Röhre 2 gegengekoppelt wird.

Die Wirkungsweise der Schaltung kann auch wie folgt dargestellt werden.

Infolge der Gegenkopplung der Anode und der Steuerelektrode der Röhre 11 liegt an der Anode der Röhre 2 eine niedrige Impedanz. Stromänderungen in der Röhre 2 fließen infolgedessen in diese Impedanz. Diese Stromänderungen können dann nur durch die Anodenbelastungsimpedanz der Röhre 11 fließen, da die Röhre selbst eine hohe Anodenimpedanz darstellt. Infolgedessen ändert sich das Anodenpotential der Röhre 11 linear mit den Signalen, die an die Steuerelektrode der Röhre 2 angelegt werden. Da die Röhre 11 auf einem nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet, so folgt daraus, daß Schwankungen an der Steuerelektrode der Röhre 11 in einem nichtlinearen Verhältnis zu Schwankungen an der Steuerelektrode der Röhre 2 stehen. Die Anordnung der Fig. 2 ist so das Spannungsanalogon zu Fig. 1.

Das Potential am unteren Ende des Gitterableitungswiderstandes 18 kann so ausgewählt werden, daß der Ruhestrom in der Röhre 11 bei Bildschwarz entsprechenden Signalen in der Nähe des Sperrwertes liegt. Die Neigung, den y-Wert zu verkleinern, kann dadurch vermindert werden, daß die Röhre 11 so

betrieben wird, daß bei einem Schwarzsignalpegel mehr Strom durch die Röhre geht, und dadurch, daß man zwischen ihrer Kathode und Erde einen Widerstand einfügt, um denselben Äusgangsbereich für Bildschwarzsignale zu erhalten, wie der Eingangsbereich der Bildweißsignale bei i.

Claims (2)

1. P ATENTAN S P BUCH E:

   i. Schaltungsanordnung für Röhrenverstärker, insbesondere für die Fernübertragung von Filmen, bei der .zur Herstellung eines Ausgangspotentials, das in nichtlinearer Beziehung zu einem Eingangspotential steht, eine Eingangsröhre, an die die zu verändernden Signale angelegt werden, und eine zweite Röhre, die die Signale verändert, vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsröhre eine hohe Anodenimpedanz hat und die zweite Röhre auf einem nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet und mit einer Gegenkopplung versehen ist oder als Stromnebenschlußgegenkopplung wirkt, so daß sie gegenüber der Eingangsröhre eine niedrige Impedanz darstellt, wodurch die Eingangsröhre an die zweite Röhre einen Strom liefert, der proportional den Eingangssignalen ist, ag so daß die Amplitude der zwischen dem Gitter und der Kathode der zweiten Röhre abgenommenen Ausgangssignale zwar mit der Amplitude der Eingangssignale ansteigt, jedoch um einen bei ansteigender Amplitude der Eingangssignale abnehmenden Betrag.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der zweiten Röhre mit der Anode der Eingangsröhre verbunden ist, so daß die zweite Röhre als Anodenimpedanz der Eingangsröhre dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen