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