DE888263C - Elektrische Steuerschaltung - Google Patents

Description

(WiGBL S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. AUGUST 1953

E 3468 VIIIaJ21 ο*

(Großbritannien)

Elektrische Steuerschaltung

Patenterteilung bekanntgemacht am 16. Juli 1953

ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft elektrische Steuerschaltern,-gen, die beim Anlegen von Signalen an die Schaltungdie Signale verändern, so daß Signale entnommen werden können, wobei der Augenblickspegel in einer nichtlinearen Beziehung zu dem Augenblickspegel der angelegten Signale steht. Derartige Steuerschaltungen werden in Fernsehgeräten für Zwecke der Gammasteuerung verwendet. Es ist gewöhnlich erwünscht, in der Fernsehtechnik ein Gamma herzustellen, das kleiner als 1 ist und sehr häufig ein Gamma von 0,33. Eine derartige Gammacharakteristik macht es notwendig, daß die Steuerschaltung eine im wesentlichen unendliche Verstärkung für Bildsignale, die Schwarz darstellen, liefert, wobei die Verstärkung für Bildsignale, die Weiß darstellen, geringer wird. Während! es möglich ist, mit Gammasteuerschaltungen, wie oben vorgeschlagen, eine passende Charakteristik für Signale, die Weiß darstellen, zu erhalten, so ist es schwer, eine im wesentlichen unendliche Verstärkung für Signale zu erreichen, die Schwarz darstellen. Einer der Zwecke der vorliegenden, Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Steuerschaltung herzustellen, in der für Signale kleiner Amplitude die Verstärkung der Schaltung im wesentlichen erhöht ist im Vergleich zu der Verstärkung der Schaltung für Signale von größerer Amplitude.

Erfindungsgemäß ist eine elektrische Steuerschaltung vorgesehen, um angelegte Signale zu

verändern, wobei der Augenblickspegel der Signale, die aus der Schaltung entnommen werden, in einer nichtlinearen Beziehung zu dem Augenblickspegel der angelegten .Signale steht, enthaltend eine thermionische Röhre, die in nichtlinearer Weise in einer Rückkopplungsschaltung arbeitet, wobei die Rückkopplung verschiedene Grade von Rückkopplung herstellt entsprechend¹ den verschiedenen Amplituden der angelegten Signale. Es ist möglich, mit ίο einer derartigen Schaltung zu erreichen, daß, wenn die Signalamplitude verkleinert wird, d. h. beim Fernsehen, wenn Signale, die Schwarz darstellen, an die Schaltung¹ angelegt werden, die Verstärkung der Schaltung erhöht wird im Vergleich zu der Ver-Stärkung der Schaltung, wenn Signale, die Weiß entsprechen, angelegt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden, die zu verändernden Signale an, eine Verstärkerröhre angelegt und! obige nichtlineare Röhre ist mit einer Kathodenimpedanz der Verstärkerröhre verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die obige nichtlineare Röhre mit der Anodenimpedanz der Verstärkerröhre verbunden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. ι stellt eine Schaltung gemäß der Erfindung dar;

Fig. 2 gibt eine mehr praktische Form der Schaltung gemäß der Erfindung¹ wieder;

Fig. 3 gibt eine Abänderung der Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wieder, und'

Fig. 4 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar.

Die Erfindung wird im einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen in ihrer Anwendung auf eine Gammasteuerungsschaltung zur Verwendung beim Fernsehen beschrieben. Für eine derartige Schaltung soll ein Gamma von· 0,33 hergestellt werden. Eine derartige Gammacharakteristik ist schematisch durch Kurve 1 in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. Die Signale, die an die Schaltung angelegt werden, erstrecken sich von Schwarz bis Weiß und stehen zueinander in einem linearen Verhältnis, wie durch die Kurve 2 dargestellt. Wenn derartige Signale durch die Schaltung nach Fig. 1 geleitet werden, so werden sie so verändert, daß die Beziehung zwischen Schwarz- und Weißsignalen so ist, wie in, der Kurve 1 dargestellt. Die dargestellte Schaltung enthält eine Verstärkerröhre 3 und eine Verstärkerröhre 4, deren Kathoden über einen Widerstand 5 miteinander gekoppelt sind, der vorzugsweise mehrfach so· groß wie der reziproke Wert der Steilheit der Röhre 3 ist. Die Anode der Röhre 3 ist mit der positiven Klemme einer Anodenstromquelle über einen Widerstand 6 verbunden und ebenfalls mit der Steuerelektrode der Röhre 4 über einen Kondensator 7. Die Anode der Röhre 4 ist direkt mit der positiven Klemme obiger Anodienstromquelle verbündten, während die Steuerelektrode der Röhre über einen Widerstand 9 ihre Gitter-. vorspannung erhält, der mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden ist. Signale, die durch die Schaltung nach Fig. i verändert werden sollen, werden an die Eingangsklemmen· 10 gelegt und veränderte Signale den Ausgangsklemmen 11 entnommen. Im Betrieb mit der in Fig. 1 dargestellten Schaltung arbeitet die Röhre 3 auf einen im wesentlichen linearen Teil ihrer Charakteristik bei Signalen, die Weiß darstellen und positiv um ihre Steuerelektrode schwingen. Die Röhre4 arbeitet auf einem nichtlinearen Teil der Charakteristik. Wenn Signale, die Weiß darstellen, an die Steuerelektrode der Röhre 3 angelegt werden, so geht das Anodenpotential der Röhre 3 herunter, so daß die Steuerelektrode der Röhre 4 negativ wird, und für ansteigend positive Signale, die an die Röhre 3 angelegt werden, wird die Röhre 4 ansteigend weniger ■leitend. Für Signale, die Bild-Weiß darstellen, ist die Verstärkung der Röhre 3 das Verhältnis des Widerstandes 6 zum Widerstand 5 zusammen mit dem reziproken Wert der Steilheit der Röhre 3. Wenn die Signale, die an die Röhre 3 angelegt werden, in der Amplitude abfallen, d. h.. wenn Signale, die sich dem Schwarz nähern, dort angelegt werden, steigt das Potential der Röhre 3 und läßt das Potential der Steuerelektrode der Röhre 4 ebenfalls steigen, und da die Röhre 4 als Kathodenverstärker arbeitet, steigt das Kathodenpotential der Röhre 4 ebenfalls, wobei der Potentialanstieg mit der Kathode der Röhre 3 verbunden ist und so eine Rückkopplung hergestellt wi'rd, da das Anodenpotential der Röhre 3 hierbei weiter steigt. Wenn ferner Bild-Schwarz, kommt, so steigt der Betrag der Rückkopplung. Auf diese Weise steigt diie Ver-Stärkung der Schaltung im wesentlichen für Bildsignale, die Schwarz darstellen, und durch passende Auswahl der Schaltungsbestandteile ist es möglich, eine praktische unendliche Verstärkung für Signale von kleinster Amplitude zu erhalten. So ist die nichtlineare Röhre 4 in der in Fig. 1 dargestellten Schaltung mit einer Rückkopplung so· angeordnet, daß verschiedene Grade von Rückkopplung für verschiedene Amplituden von angelegten Signalen erhalten werden. Indem der Grad der Rückkopplung gesteuert wird und die Gittervorspannung an der Steuerelektrode der Röhre 4, kann ein Gamma von 0,33 oder ein größeres oder ein kleines Gamma, je nach Wunsch, erhalten werden.

Da die Signale, die von der Anodte der Röhre 3 n° an die Steuerelektrode der Röhre 4 laufen, durch den Kondensator 7 gehen, verlieren die Signale natürlich ihre Gleichstromkomponente, und infolgedessen ist es wünschenswert, derartige Gleichstromkomponenten wieder einzuführen, bevor die Signale an die Steuerelektrode der Röhre 4 angelegt werden. Die Schaltung in Fig. 2 stellt dar, wie eine derartige Gleichstromkomponente wieder eingeführt werden kann. In dieser Figur haben Teile, die denen in Fig. ι entsprechen, dieselbe Bezugsnummer. Während in Fig. 1 die Röhren 3 und 4 Trioden sind, so sind sie in dieser Figur Pentoden.. Die Schirmelektroden dieser Röhren sind mit der Anodenstromquelle über einen Widerstand 12 verbunden, der durch einen Kondensator 13 entkoppelt ist. Die Kathoden der Röhren 3. und 4 gehen zu

einem Widerstand 14, der mit einer passenden Quelle negativer Spannung verbunden ist. Die Anode der Röhre 3 in Fig. 2 ist mit einer Anodenspannungsquelle über den Widerstand 6 und einen Entkopplungswiderstand 15 verbunden· und ein Entkopplungskondensator 16, wie dargestellt, angeordnet. Signale, die durch die Schaltung verändert werden sollen, werden an die Eingangsklemmen 10 gelegt und zu der Steuerelektrode der Röhre 3 über einen Koppelkondensator 17 geführt. Durch den Kondensator 17 verlieren die angelegten Signale ihre Gleichstromkomponente. Um die Gleichstromkomponente wieder einzuführen, kann irgendeine geeignete Form einer Gleichstrom-Wiedereinführungsschaltung verwendet werden. Die Gleichstromwiedereinführungsschaltung ist durch den Block 19 angedeutet. Der Pegel, auf dem die angelegten. Signale stabilisiert werden, wird: dlurch die Stellung eines Abgriffpunktes an einem Spannungsteiler 20 bestimmt. Die Anode¹ der Röhre 3 ist an, Stelle einer direkten Verbindung mit der Steuerelektrode der Röhre 4, mit dier Steuerelektrode einer weiteren Röhre 21 über einen Koppelkondenisator 22 verbunden. Um die Gleichstromkomponente bei Signalen, nachdem sie durch den Kondensator 22 gelaufen sind, wieder einzuführen, ist eine weitere Gleichstromwiedereinführungsschaltu'ng vorgesehen, die wiederum durch einen Block 24 angedeutet ist und wobei der Pegel, auf dem die Signale stabilisiert werden, wieder durch einen Abgriffpunkt an einem Spannungsteiler 25 bestimmt wird. Die Röhre 21 ist als Pentode dargestellt. Ihre Anode und Schirmelektroden; sind direkt mit der Anodenstromquelle verbunden. Sie arbeitet als Kathodtenverstärker durch Anordnung eines Kathodenwiderstandes 26. Die Kathode der Röhre 21 ist über einen Widerstand 27 mit einer geeigneten negativen. Spannungsquelle verbunden. Ein Abgriffpunkt am Widerstand 26 wird über einen Spannungsteiler aus denWiderständen28 und 29 mit der Steuerelektrode der Röhre 4 verbunden. Da der Spannungsteiler 28 und 29 einen hohen Widerstand besitzt, so ist der Widerstand 28 durch einen Kondensator 31 überbrückt, um den Frequenzverlauf der Schaltung aufrechtzuerhalten. Die Steuerelektrode der Röhre 4 wird in geeigneter Form von einem Abgriffpunkt auf einem Spannungsteiler 32 mit Gittervorspannung versehen. Die Schaltung in Fig. 2 kann so eingerichtet werden, daß dier Pegel Schwarz an den Ausgangsklemmen 11 Erdpotential hat, und der Abgriffpunkt an dem Widerstand 26 kann so eingestellt werden, daß ein gewünschter Betrag· von Rückkopplung erreicht wird, um eine gewünschte Amplitudencharakteristik zu erhalten.

In einigen' Fällen kann es wünschenswert sein, die Verstärkung der Schaltung von Signalen kleinster Amplitude so· herabzusetzen,, daß die Verstärkung über einen kleinen Bereich von Schwarzsignalen ungefähr gleich der Verstärkung für Weißsignale ist. Das ist z. B. von Vorteil bei einem Fernsehfilmabtaster, wo Schwarzsignale vorhanden sind, die bestimmte Geräuschsignale übertragen sollen. Um die Verstärkung für derartige Signale mit kleinem Pegel herabzusetzen, kann ein Gleichrichter zwischen die Kathode der Röhre 21 und den Widerstand 26 eingeschaltet werden, wie bei 2i^a durch punktierte Linien angedeutet ist. Ein derartiger Gleichrichter wird so eingerichtet, daß er nichtleitend für Signale von kleinster Amplitude ist, aber leitend wird für Signale, die diese Amplitude überschreiten. Die Verwendung des Gleichrichters 2i^a ist ebenfalls vorteilhaft im dem Fall, wo· die angelegten. Signale Bildsignale enthalten mit eingestreuten schwärzer als schwarz Gleichlaufimpulsen. "In diesem Fall kann die Schaltung bei Fehlen des Gleichrichters 21" die Amplitude der Gleichlaufzeichen vergrößern, und zwar zu einem solchen Betrage, daß Instabilität der Schaltung eintritt. Wenn indessen; ein Gleichrichter verwendet wird, kann der Gleichrichter dazu dienen, die Amplitude der Gleichlaufzeichen zu begrenzen, wobei der Begrenzungspegel durch Einstellung des Spannungsteilers 25 bestimmt wird oder indem man eine unabhängige Gittervorspanniungsquelle für den Gleichrichter 2i^a vorsieht.

Das Gamma der Schaltung kann passend von: einem vorbestimmten Werte bis auf 1 durch Einregehing des Spannungsteilers 32 eingestellt werden. Da die Steuerelektrode der Röhre 5 stärker negativ ■gemacht ist, so- nähert sich das Gamma der Schaltung i, und die effektive Verstärkung der Schaltung wird herabgesetzt infolge Verlust an Rückkopplung. Die Abzweigpunkte am Spannungsteiler 32 können, falls gewünscht, mit einer Steuerung versehen werden, um die Amplitude des Eingangssignals derart einzustellen, daß-eine Emregelung davon keine Veränderung im Ausgang der Schaltung hervorruft.

Wahlweise kann· zur Einstellung des Gammas der Schaltung die Anordnung gemäß Fig. 3 verwendet werden. In dieser Figur tragen die Teile, die denen in der Fig. 2 dargestellten entsprechen, dieselbe Bezugsniummer. Indessen ist zwecks Vereinfachung der Teil der Schaltung, der in Fig. 2 mit dem Röhren 3, 4 und 21 dargestellt ist, durch den Block 33 wiedergegeben. Der Ausgang des Blockes 33 wird zu einem Spannungsteiler 34 geführt, und ein Abzweigpunkt hierauf ist mit der Steuerelektrode einer Verstärkerröhre 35 verbunden, deren Kathode mit der Kathode einer anderen Verstärkerröhre 36 über einen gemeinsamen Widerstand 37 gekoppelt ist, der groß ist im Vergleich mit dem reziproken Wert der Steilheit der Röhren 35 und 36 und durch den die Röhren mit einer geeigneten negativen Spanniungsquelle verbunden sind. Die Anode der X15 Röhre 35 ist über einen Widerstand 38 mit der positiven Klemme einer Anodenstromquelle verbunden, während die Anode der Röhre 36 mit dieser Stromquelle über einen Widerstand 39 verbunden ist. Die Eingangssignale nach Gleichstromwiedereinführung werden ebenfalls zu der Steuerelektrode einer Verstärkerröhre 40 geführt, deren Anode mit der obigen Anodenstromquelle verbunden ist, während die Kathode mit Erde über einen Spannungsteiler 41 verbunden ist. Ein Abgriffpunkt auf dem Spannungsteiler 41 ist mit der Steuerelektrode der

Röhre 36 verbunden, und die Abgriffpunkte der Spannungsteiler 34 und 41 sind derart zusammengeführt, daß die Signale, nachdem sie an die Röhren 35 und 36 gelegt sind, infolge der Tatsache, daß die Signale, die an die Spannungsteiler 34 und 41 gelegt werden, entgegengesetzten Sinn haben, am Ausgang im wesentlichen konstant sind. Durch Regelung der gemeinsamen. Steuerung wird das Gamma der Schaltung veränderlich, wie durch die Kurven 42 angegeben. Zusätzlich zu den Ausgangsklemmen 11 ist eine weitere Klemme 43 vorgesehen,, die mit der Anode der Röhre 35 verbunden ist. Durch diese Ausgangsklemme kann entweder ein positiver, negativer oder Gegentaktausgang erhalten werden.

Es mag darauf hingewiesen werden, daß die nichtlinearen Röhren 4, die in den Fig. 1 und 2 dargestellt sind, mit der Kathodenimpedianz der Röhren 3 in Verbindung stehen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 steht die nichtlineare Röhre in Verbindung mit der Anodenimpedanz der Verstärkerröhre. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß, während bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen es notwendig ist, daß die Gleichstromkomponente der Signale bei den Steuerelektroden der Rohren 3 und bei den Steuerelektrode!).· der Röhren 4 vorhanden ist, es nicht notwendig ist mit der Anordnung nach Fig. 4, daß die Gleichstromkomponente an der Steuerelektrode der Verstärkerröhre 3 vorhandien ist. In Fig. 4 ist dem Teilen, die mit den Teilen gemäß Fig. 2 übereinstimmen, dieselbe Bezugsnummer gegeben. Wie in Fig. 4 dargestellt, werden die Signale, die verändert werden sollen, an die Verstärkerröhre 3 über einen Koppelkondenr sator 17 angelegt, und die Steuerelektrode der Röhre 3 mit einer geeigneten Gittervorspannung über einen Widerstand 44 versehen. Die Kathode der Röhre 3 ist mit einem Hochfrequenzzusatzkreis versehen aus einem Widerstand 45 mit einem Parallelkonidensator 46, um Hochfrequenzverluste im Anodenkreis der Röhre 3 auszugleichen, die infolge vom Streukapazitäten auftreten·. Der Ausgang der Röhre 3 ist mit der Röhre 21 in ähnlicher Weise verbunden, wie in Verbindung mit Fig¹. 2

beschrieben. Ein Abgriffpunkt am Kathodenwiderstand 26 ist mit der Steuerelektrode der Röhre 4 gekoppelt. Die Röhre 4 ist mit einer anderen Röhre 47 durch einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 5 ■gekoppelt. Die Anode der Röhre 47 ist mit der

Anode der Röhre 3 verbunden. Die Röhre 4 kann in einem nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik arbeiten, während die Röhre 47 in einem linearen; Teil ihrer Charakteristik arbeiten kann; die beiden Rohren 4 und 47 bilden einen nichtlinearen Verstärker ohne Phasenumkehrung in einer Rückkopplung, wobei verschiedene Grade von Rückkopplung entsprechend den verschiedenen Amplituden! der an*- gelegten Signale vorgesehen sind. Die Steuerung der Gammacharakteristik wird durch Einstellung des Abgriffpunktes auf dem Kathodenwiderstand 26 durchgeführt, obwohl, falls gewünscht, die Teilschaltung aus 28, 29, 31 und 32 gemäß Fig. 2 in die Verbindung zwischen dem Kathodenwiderstand und der Steuerelektrode der Röhre 4 eingeschlossen werden kann. Falls verlangt, kann die Schaltung gemäß Fig. 4 mit Bild-Weiß-Signalen arbeiten, die negativ an der Steuerelektrode der Röhre 3 schwingen und positiv an den Klemmen 11, indem man. die entsprechende Gittervorspannung zwischen den Steuerelektroden der Röhren 4 und 47 einstellt, so·, dlaß die Röhre 4 auf einem linearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet und die Rohre 47 auf einem nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik. Bei einer solchen Anordnung wäre der Gleichrichter 2i^a umzukehren.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektrische Steuerschaltung· zur Veränderung angelegter Signale, wobei der Augienblickspegel der Signale, die¹ aus der Schaltung entnommen werden, in einer nichtlinearen Beziehung zu dem Augenblickspegel der angelegten Signale steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die in nichtlinearer Weise in einer Rückkopplungsschaltung arbeitet, wodurch die Verstärkung der Rückkopplung sich ändert gemäß den verschiedenen Amplituden der angelegten Signale.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerröhre vorgesehen ist, der die angelegten Signale zugeführt werden und die nichtlineare Röhre mit einer Kathodenimpedanz der obigen Röhre verbunden ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerröhre und die nichtlineare Röhre eine gemeinsame Kathodenimped'anz haben und eine Ausgangselektrode der Verstärkerröhre mit der Steuerelektrode der nichtlinearen Röhre gekoppelt ist. -

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerröhre, an die die angelegten Signale geführt werden, vorgesehen und die nichtlineare Röhre mit einer Anodenimpedanz der Verstärkerröhre verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerröhre, an die die angelegten Signale geführt sind, vorhanden ist und der Ausgang der Röhre zum Ein- no gang einer Röhre eines Paares geführt ist, wobei die Anode der zweiten Röhre des Paares mit der Anode der Verstärkerröhre verbunden ist und das Röhrenpaar eine gemeinsame Kathodenimpedanz hat, und eine dieser Röhren auf einem 115. nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet.

Hierzu t Blatt Zeichnungen .

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