DE946349C - Verfahren zur Verstaerkungsregelung eines Video-Verstaerkers - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 2. AUGUST 1956

F 13746 VIII α/2i a*

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verstärkungsregelung eines Video-Verstärkers, der zur Übertragung impulsförmiger Signale, beispielsweise zur Übertragung von Fernsehsignalen, dient, und hat eine verbesserte Art der Regelspannungszuführung zur geregelten Röhre zum Ziel.

Um Übersteuerungen eines Fernsehsenders zu vermeiden, wird gewöhnlich im Modulationsverstärker ein Begrenzer angewendet, der zur Vermeldung von zu großen Ausgangspegeln dient. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die impulsförmigen Spannungen auf einen bestimmten Wert begrenzt werden, d. h., die Gradation in den Lichtern des Bildes geht verloren.

Es besteht deshalb der Wunsch, bei Überschreiten eines gewissen, jeweils festzusetzenden Maximalpegels für Weiß eine Verstärkungsregelung einsetzen zu lassen, die den Video-Verstärker in seiner Verstärkung bei weiter anwachsendem Pegel so weit steil herunterregelt, daß der Ausgangspegel nur noch unwesentlich zunehmen kann, also praktisch konstant bleibt. Bei dieser Anordnung bleibt die Gradation in den Lichtern des Bildes erhalten.

Es sind Regelanordnungen bekannt, welche zu diesem Zwecke dienen und bei denen die Regelspannung an. einem Zeitkonstantenglied entsteht. Dabei ist die Wahl der richtigen Zeitkonstanten

ein besonders schwieriges Problem. Die Aufladezeitkonstante, welche für das Entstehen der Regelspannung maßgebend ist, soll so klein wie möglich sein, und die Entladezeitkonstante, welche für das Abklingen der Regelspannung maßgebend ist, soll so groß sein, daß ein konstanter Spannungswert während einer Teilbilddauer um nicht mehr als z. B. 5?/o absinkt. Der Grund für diese Bemessung ist der, daß man im Fernsehbild den Regelvorgang ίο möglichst nicht sehen soll. Der Aufladekondensator der Regelanordnung ist so zu bemessen, daß die Aufladezeitkonstante, die durch den Generatorwiderstand der Regelanordnung und die Größe des Kondensators gegeben ist, möglichst klein wird, beispielsweise in der Größenordnung 1 m/sec liegt. Der dem Kondensator der Regelanordnung parallel liegende Widerstand und der Kondensator selbst müssen andererseits so groß sein, daß eine genügend große Entladezeitkonstante erreicht wird. Diese soll beispielsweise in der Größenordnung von ι Sekunde liegen.

Die Regelspannung wurde bisher üblicherweise über den Gitterableitwiderstand dem Steuergitter der Regel'röhre zugeführt. Dabei ergeben sich jedoch hinsichtlich der Dimensionierung der Zeit-' konstanten -insofern Schwierigkeiten, als die Koppelkapazifät, die zur Ankopplung der RegelrÖhre an den vorhergehenden Verstärker dient, mit Rücksicht auf den Frequenzgang bei tiefen Frequenzen genügend groß sein muß. Damit erscheint in der Regelleitung eine Aufladezeitkonstante von etwa Vio see, die gleich ist dem Produkt aus der Koppelkapäzität und der Summe des vor dem Verstärker liegenden Generatorwiderstandes und des Gitterableitwiderstandes. Diese Aufladezeitkonstante ist jedoch zu groß.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es, diesen Mangel zu beseitigen. Es wird eine Anordnung angegeben, bei der die Regelspannung über dem 'Zeitkonstantenglied einer Regelanordnung entsteht und unter Zwischenschaltung eines niederohmigen Generators, beispielsweise einer Kathodenverstärkerstufe, der geregelten Elektrode der geregelten Röhre" zugeführt wird. Erfindungsgemäß ist dabei die Anordnung so gewählt, daß in die Regelleitung zwischen den Dioden der Regelanordnung und der darauffolgenden Kathodenverstärkerstufe ein Siebglied eingebaut ist, dessen Zeitkonstante in der Größenordnung der Dauer einer Zeile liegt, während hinter der Kathodenverstärkerstufe in der Regelleitung nur Schaltelemente auftreter deren Zeitkonstante klein ist im Vergleich zur Dauer einer Zeile.'

Gemäß, einer Ausführungsform der Erfindung 5,5 wird vorgeschlagen, die Regelspannung von der Kathodenverstärkerstufe dem Gitter der geregelten Röhre über eine getastete Vierdiodenschaltung zuzuführen. Diese besteht aus zwei mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschalteten Paaren von jeweils zwei gegensinnig in Reihe geschalteten Dioden. Dem Verbindungspunkt der Kathoden bzw. der Anoden werden Impulse entgegengesetzter Polarität mit Zeilenfrequenz zugeführt, welche ein Leitendwerden der Vierdiodenschaltung während der Dauer der Synchronimpulse bewirken. Durch die Verwendung dieser getasteten Vierdiodenschaltung wird die Koppelzeitkonstante auf ein sehr geringes .und genügend kleines Maß reduziert, da der Innenwiderstand dieser Schaltung im leitenden Zustand sehr klein ist und ein Koppelkondensator von 1000 pF verwendet werden kann. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die Regelspannung von der KathoHenverstärkerstufe direkt der Kathode der geregelten Röhre zugeführt. In diesem Fall müssen die Dioden zur Erzeugung der Regelspannung so gepolt sein, daß mit wachsendem Bildsignal eine zunehmende positive Regelspannung entsteht, da das Kathodenpotential der Regelröhre angehoben werden muß. Die in dieser Schaltung auftretende Gegenkopplung bewirkt eine weitere Linearisierung des Frequenzganges des Verstärkers.

Die Größe des Bildsignals kann innerhalb einer Teilbilddauer ansteigen, wobei die mögliche Geschwindigkeit dieses Anstieges durch -die Ver-Stärkerbandbreite gegeben ist. Der zulässige Maximalpegel wird infolgedessen unter Umständen sehr plötzlich überschritten. Die Entstehung der Regelspannung erfordert jedoch eine gewisse Zeit· entsprechend der Aufladezeitkonstanten der Regelan-Ordnung. Der Verstärker, wird daher nicht in so kurzer Zeit heruntergeregelt, wie es notwendig wäre, um ein kurzzeitiges starkes Ansteigen der Größe des Bildsignals zu verhindern. Das Bildsignal kann innerhalb einer sehr kurzen Zeit auf beispielsweise den doppelten Betrag ansteigen. Dies hat einen starken Stromstoß in den Dioden der Regelanordnung zur Folge, wodurch momentan eine zu große Regelspannung entsteht. Dadurch wird der Verstärker im ersten Augenblick zu stark heruntergeregelt. Die auf dem Kondensator der Regelanordnung befindliche Ladung fällt nunmehr erst langsam über den paralleljiegenden Widerstand ab, und der Verstärkungsgrad steigt langsam auf den erforderlichen Endwert an. ^lc>5

Das anfängliche Überschreiten des Maximalpegels ist im Bild als Aufblitzen zu sehen und wird bei starkem Überschreiten des Maximalpegels unangenehm empfunden. Ebenso unangenehm ist der auf das Aufblitzen folgende Ausgleichvorgang, ω der zunächst eine zu geringe Verstärkung zur Folge hat, die dann langsam auf den Sollwert ansteigt.

Um das Entstehen einer zu großen Regelspannung und damit den darauffolgenden Ausgleich- "5 Vorgang, der als Durchschwingen der Regelspan-"nung bezeichnet werden kann, zu vermeiden, wird gemäß einer Weiterführung der Erfindung vorgeschlagen, auch in die Anodenleitung der geregelten Röhre eine getastete-Vierdiodenschaltung ¹^o zu.legen und hinter einer auf die geregelte Röhre folgenden Verstärkerröhre einen Begrenzer vorzusehen, dessen Vorspannung vorzugsweise so eingestellt wird, daß der Ausgangspegel des Verstärkers maximal um 20% überschritten werden kann. Es ist zweckmäßig, die zur Erzeugung der Regel-

spannung benutzte Bildsignalspannung über einen Verstärker zu verstärken, dessen Bandbreite kleiner ist als die zur Übertragung des Bildsignals notwendige Bandbreite.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren näher beschrieben. Dabei sind alle nicht unbedingt zum Verständnis der Schaltung notwendigen Einzelheiten weggelassen. Es zeigt

ίο Fig. ι die erfindungsgemäße Anordnung zur Zuführung der Regelspannung an das Steuergitter der geregelten Röhre,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Anordnung zur Zuführung der Regelspannung an die Kathode der geregelten Röhre.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird dem Gitter 15 der Röhre 16 das Video-Signal zugeführt. Dieses wird in den Röhren 16, 17 und 25 verstärkt und kann am Kathodenwiderstand 26 ab-

ao genommen werden. In dem dargestellten Verstärker soll eine Verstärkungsregelung vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird das Video-Signal vom Kathodenwiderstand 23 der Röhre 22 über die Diode 27, den Verstärker 30 und den Kondensator 32 von 0,2 ,itF der Regelanordnung zugeführt. Diese besteht aus den beiden Dioden 1 und 2, und die Regelspannung entsteht über dem aus dem Kondensator 3 (von 0,5 ,mF) und dem Widerstand 4 (von jMß) bestehenden Zeitkonstantenglied. Sie wird über die Siebglieder 5 (von 200 kQ) und 6 (von 500 pF), deren Zeitkonstante in der Größenordnung der Dauer einer Zeile liegt, der Kathodenverstärkerröhre 7 (vom Typ EL 803) zugeführt und gelangt von da aus über die Leitung 8 zu der aus den Dioden 9, 10, 11 und 12 bestehenden getasteten Vierdiodenschaltung. Der Kathodenwiderstand 34 der Röhre 7 hat eine Größe von 300 Ω. Um zu vermeiden, daß dem Steuergitter 15 der Röhre 16 eine positive Spannung, zugeführt wird, wenn durch den Widerstand 34 Strom fließt, wird die Kathode 31 mittels der Spannungsquelle 33 positiv gegen Chassis vorgespannt. Dem Verbindungspunkt 13 der Kathoden der Dioden 11 und 12 werden über nicht dargestellte Zuleitungen Impulse negativer Polarität zugeführt, während dem Verbindungspunkt 14 der Anoden der Dioden 9 und 10 Impulse positiver Polarität zugeführt werden. Diese Impulse haben Zeilenfrequenz und bewirken ein Leitendwerden der Vierdiodenschaltung während der Dauer der Synchronimpulse. Dadurch gelangt die Regelspannung auf das Steuergitter 15 der geregelten Röhre 16 (vom Typ EF 43). Am Gitter der Röhre 17 (vom Typ EF 80) liegt eine weitere getastete Vierdiodenschaltung 18, die ebenso wie die oben beschriebene geschaltet ist. Die Vorspannung der Diode 19 wird mittels des veränderlichen Widerstandes 20 und des festen Widerstandes 21 so eingestellt, daß dem Steuergitter der Röhre 22 (vom Typ EL 41), die als Kathodenverstärker geschaltet ist, bei Überschreiten des Weiß-Pegels am Anodenwiderstand der Röhre 17 um beispielsweise mehr als 20% keine weiter ansteigende Spannung zugeführt wird.

Bei der dem Weiß-Pegel entsprechenden Spannung tritt also eine scharfe Begrenzung der von der Röhre 22 am Kathodenwiderstand 23 abgegebenen Modulationsspannung ein. Am Steuergitter der Röhre 22 liegt ebenfalls eine Vierdiodenschaltung 24, die zur Wiedereinführung der Gleichstromkomponente dient. Dem Steuergitter der Röhre 22 liegt das Steuergitter der Kathodenverstärkerstufe 25 (vom Typ EL 41) parallel. Am Kathodenwiderstand 26 wird das geregelte Bildsignal abgenommen.

An die Kathode der Röhre 22 ist eine weitere vorgespannte Germaniumdiode 27 geschaltet. Deren Vorspannung wird mittels des Spannungsteilers 28 und 29 so eingestellt, daß das Bildsignal am Regelverstärker 30 erst wirksam wird, wenn der Weißwert des Bildsignals beispielsweise zu 95% erreicht ist. Erst bei Überschreiten dieses Wertes entsteht darin mittels der Dioden r und' 2 eine Regelspannung am Zeitkonstantenglied 3, 4.

Der Verstärker 30 kann eine geringere Bandbreite als der übrige zur Verstärkung des Bildsignals dienende Verstärker haben, da die Regelung nicht auf einzelne feine Weißspitzen der Modulation ansprechen soll! Auch ist es zweckmäßig, das Frequenzband dieses Verstärkers nach unten zu beschränken, um Regelschwingungen go leichter vermeiden zu können.

Das über den Pegel von 95 % des Schwarzweißsprunges noch hinausgehende Bildsignal wird im Verstärker 30 auf einen solchen Wert verstärkt, daß eine genügend große Regelspannung und damit genügend große Regelsteilheit erreicht wird.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens. Dabei wird die Regelspannung - der Kathodenverstärkerstufe 7 entnommen und über die Leitung 8 direkt der Kathode 31 der geregelten Röhre 16 zugeführt. Bei dieser Anordnung müssen die Dioden i_a und 2_a der Regelanordnung umgekehrt gepolt sein als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, da bei Zuführung der Regelspannung an die Kathode der geregelten' Röhre mit wachsendem Bildsignal eine zunehmende positive Regelspannung entstehen muß. Diese positive Regelspannung hebt das Kathodenpotential der geregelten Röhre 16 an, was einem Sinken der Steuergitterspannung entspricht. Die übrige An-Ordnung ist die gleiche wie in Fig. 1, wobei einander entsprechende Schaltelemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind.

Die beschriebene Anordnung wird besonders vorteilhaft in Studioanlagen verwendet. Gegenüber bekannten Anordnungen ergibt sich hierbei der Vorteil, daß eine sehr große Regelsteilheit erzielt werden kann und Regelschwingungen vollständig unterdrückt werden, die sich sonst in allen Empfängern störend bemerkbar machen würden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Verstärkungsregelung eines V"ideo-Verstärkers zur Übertragung impulsförmiger Signale, beispielsweise von Fernseh-

   Signalen, bei denen die Regelspannung über dem Zeitkonstantenglied einer Regelanordnung entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung unter Zwischenschaltung eines niederohmigeri Generators, beispielsweise einer Käthodenverstärkerstufe, der geregelten Elektrode der geregelten Röhre zugeführt wird, derart, ,daß in der Regelleitung zwischen der Kathodenverstärkerstufe (7) und der geregelten Elektrode (15 bzw. 31) nur Schaltelemente auftreten, deren Zeitkonstante klein ist-im -Vergleich zur Dauer einer Zeile, vorzugsweise kleiner als ein Zehntel der Zeilendauer.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der Amplitudenanteil des Bildsignals zur Erzeugung der Regelspannung benutzt wird, der oberhalb 95% des Schwarzweißsprunges liegt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, daao durch gekennzeichnet, daß der oberhalb 95 °/o liegende Anteil des Bildsignals einem Verstärker (30) zugeführt wird, dessen Bandbreite kleiner ist als die zur Übertragung des Bildsignals notwendige Bandbreite.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Regelleitung zwischen den Dioden (1,2 bzw. i_ai2_a) der Regelanordnung und der darauffolgenden Kathodenverstärkerstufe (7) ein Siebglied (5,6) eingebaut ist, dessen Zeitkonstante in der Größenordnung der Dauer einer Zeile liegt.
5. 5". Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung von der Kathodenverstärkerstufe (7) dem Gitter der geregelten Röhre (16) über eine getastete Vierdiodenschaltung (9, 10, 11, 12) zugeführt wird, die aus zwei mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschalteten Paaren von jeweils zwei gegensinnig in Reihe geschalteten Dioden besteht, wobei dem Verbindungspunkt der Kathoden bzw. der Anoden Impulse entgegengesetzter Polarität mit Zeilenfrequenz zugeführt werden, welche ein Leitendwerden der Vierdiodenschaltung während der Dauer der Synchronimpulse bewirken.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch- gekennzeichnet, daß die Regelspannung von der Kathodenverstärkerstufe (7) direkt der Kathode der geregelten Röhre (16) zugeführt wird.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß .am. Gitter der auf die geregelte Röhre (16) folgenden Verstärkerröhre (17) eine getastete Vierdiodenschaltung (18) liegt.

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