DE3323601C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Videosignalverarbeitungs­ schaltung mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Fernsehempfänger haben manchmal eine automatische Vorspan­ nungsregelschaltung für die Bildröhre, welche automatisch die richtigen Strompegel für die Wiedergabe eines schwarzen Bildes für jedes der Strahlsysteme der Bildröhre einstellt. Dadurch wird verhindert, daß das Wiedergabebild durch Schwan­ kungen der Bildröhrenvorspannung von einem gewünschten Pegel (beispielsweise durch Alterungs- oder Temperatureffekte) nachteilig beeinflußt wird. Derartige Regelsysteme sind etwa in den US-PS 42 63 622 und 42 77 798 beschrieben.

Ein Schwarzstromregelsystem arbeitet typischerweise während der Rücklaufaustastintervalle des Bildes, wo die Bildröhre einen geringen Austaststrom führt, der einen Schwarzpegel darstellt. Dieser Strom wird von dem Schwarzstromregelsystem überwacht und zur Erzeugung einer Korrekturspannung herange­ zogen, welche ein Maß für die Differenz zwischen dem abge­ fühlten und dem gewünschten Schwarzstrompegel ist. Die Kor­ rekturspannung wird Videosignalverarbeitungsschaltungen, wel­ che der Bildröhre vorangehen, im Sinne einer Reduzierung dieser Differenz zugeführt.

Zum Abfühlen des in der Bildröhre fließenden Pegels eines Schwarzstroms sind verschiedene Techniken bekannt. So kann man einen Hochspannungs-PNP-Transistor verwenden, der mit einem Signalweg zur Kathode der Bildröhre gekoppelt ist und unmittelbar den während der Bildröhrenaustastintervalle fließenden Kathodenschwarzpegelstrom abfühlt. Bei einem ande­ ren System wird der Kathodenschwarzstrompegel durch Abfühlen der Spannung bestimmt, die über einer Ausgangsimpedanz ab­ fällt, welche einer aktiven Lastschaltung eines Bildröhren­ treiberverstärkers zugeordnet ist. Es ist auch üblich, eine den Schwarzpegelstrom darstellende Spannung mit Hilfe einer RC-Reihenschaltung abzuleiten, die vom Ausgang der Bildröhren­ treiberstufe zum Eingang eines Abtastverstärkers führt. Diese Methoden haben jedoch einen oder mehrere Nachteile hinsicht­ lich Kosten, Aufwand oder Betriebseigenschaften.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Regelsignal für die Schwarzwertregelung von einem Niederspannungs-Schaltungspunkt abzuleiten, um so eine bessere Kompatibilität mit anzuschließenden Regelschal­ tung zu erreichen.

Bei der hier beschriebenen Erfindung wird die Kathode der Bildröhre durch einen Videotreiberverstärker mit einem Gleichstromrückkopplungszweig vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers und mit einer im Hauptstromleitungsweg des Ver­ stärkers liegenden Fühlimpedanz angesteuert. Änderungen des Schwarzpegelkathodenstroms gelangen von der Fühlimpedanz über den Rückkopplungszweig, so daß über der Impedanz eine Spannung als Maß für solche Schwankungen entsteht. Aus die­ ser Spannung wird dann eine Regelspannung für die Vorspan­ nung abgeleitet, mit Hilfe derer ein gewünschter Kathoden­ schwarzstrompegel aufrechterhalten wird. Der Treiberverstär­ ker enthält einen Eingangstransistor, der mit einem in Basis­ grundschaltung arbeitenden Ausgangstransistor in Kaskode ge­ schaltet ist. Die Last für den Ausgangstransistor enthält die von den Videosignalen anzusteuernde Bildröhrenkathode und eine mit einer Hochspannungsversorgungsschaltung gekoppelte Ausgangsimpedanz. Vom Ausgang des Ausgangstransistors ist eine Gleichstromrückführung zum Eingang des Eingangstransi­ stors vorgesehen. Die Fühlimpedanz ist an einen Niederspan­ nungspunkt zwischen Eingangs- und Ausgangstransistor ange­ schlossen.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit einem Regelsystem für den Schwarzpegelstrom und zugehöriger Fühlschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die Fernsehsignalverarbeitungsschaltung 10 liefert getrenn­ te Leuchtdichte- und Farbkomponenten (Y bzw. C) des Farb­ fernsehsignalgemisches an eine Leuchtdichte-Farbsignal- Verarbeitungsschaltung 12. Die Schaltung 12 enthält Regel­ schaltungen für die Verstärkung der Leuchtdichte- und Farb­ signale, Einstellschaltungen für den Gleichspannungspegel (beispielsweise mit getasteten Klemmschaltungen), Farb­ demodulatoren zur Ableitung von Farbdifferenzsignalen r-y, g-y und b-y, und Matrixverstärker zur Kombinierung der letztgenannten Signale mit den verarbeiteten Leuchtdichte­ signalen zu niederpegeligen Farbsignalen r, g und b. Diese Signale werden von den innerhalb der Videoausgangssignal­ verarbeitungsschaltung 14 a, 14 b und 14 c enthaltenen Schal­ tungen verstärkt und anderweitig verarbeitet und als ver­ stärkte Farbbildsignale R, G und B hohen Pegels an die jeweiligen Kathoden 16 a, 16 b und 16 c als Intensitätssteuer­ elektroden einer Farbbildröhre 15 geliefert. Die Schaltun­ gen 14 a, 14 b und 14 c üben auch Funktionen aus, die mit der Schwarzstromregelung zusammenhängen, wie noch erläutert wird. Beim hier beschriebenen Beispiel ist die Bildröhre 15 eine selbstkonvergierende Inline-Röhre mit einem gemeinsam angesteuerten Gitter 18 für alle drei Elektronenstrahl­ systeme, welche die Kathoden 16 a, 16 b und 16 c umfassen.

Da bei der hier beschriebenen Ausführungsform die Ausgangs­ signalverarbeitungsschaltungen 14 a, 14 b und 14 c gleich sind, gilt die folgende Beschreibung der Betriebsweise der Schal­ tung 14 a ebenso für die Schaltungen 14 b und 14 c.

Die Signalverarbeitungsschaltung 14 a enthält eine Bild­ röhrentreiberstufe mit einem in Emittergrundschaltung ar­ beitenden Eingangstransistor 20, dem ein Videosignal von der Schaltung 12 über eine Eingangsimpedanz 21 zugeführt wird, sowie einen in Basisgrundschaltung arbeitenden Hoch­ spannungs-Ausgangstransistor 22, der mit dem Transistor 20 eine Kaskodesignalverstärkerstufe bildet. Das Videosignal R hohen Pegels, mit welchem die Bildröhrenkathode 16 a an­ gesteuert werden kann, entsteht über einem Lastwiderstand 24 im Kollektorausgangskreis des Transistors 22. Eine Quelle positiver Gleichspannung B+ (beispielsweise +230 V) liefert eine hohe Betriebsspannung für den Treiber 20, 22. Vom Kollektorausgang des Transistors 22 verläuft eine Gleichstromgegenkopplung über einen Widerstand 25 zum Basiseingang des Transistors 20. Die Signalverstärkung des Kaskodeverstärkers 20, 22 wird in erster Linie durch das Verhältnis der Werte vom Gegenkopplungswiderstand 25 zur Eingangsimpedanz des Treibers 20, 22 mit einem Widerstand 21 bestimmt. Die Gegenkopplungsschaltung sorgt für eine geeignete niedrige Ausgangsimpedanz des Verstärkers und trägt zur Stabilisierung des Betriebsgleichspannungspegels am Verstärkerausgang bei.

Der bis hier beschriebene Kaskodevideotreiberverstärker 20, 22 ist üblicher Bauart. Gemäß der Erfindung ist jedoch ein Fühlwiderstand 30 gleichspannungsmäßig in Reihe zwischen die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 20, 22 ge­ schaltet. Der Widerstand 30 dient zur Ableitung einer Span­ nung an einem Knoten A am Kollektor des Transistors 20, welche den Pegel des während der Austastintervalle durch die Bildröhre fließenden Schwarzpegel-Kathodenstroms dar­ gestellt. Der Widerstand 30 arbeitet im Zusammenhang mit dem Regelsystem des Empfängers für den Schwarzpegelstrom, wie nun beschrieben wird.

Eine Steuerlogikschaltung 40 reagiert auf ein horizontal­ synchronfrequentes Signal H und ein vertikalsynchronfrequen­ tes Signal V, die beide von den Ablenkschaltungen des Empfän­ gers abgeleitet werden, und sie erzeugt periodische Zeit­ steuersignale V _B , V _S und V _G , welche den Betrieb des Regel­ systems für den Schwarzpegelstrom während periodischer AKB- Intervalle steuern (AKB gleich automatische Bildröhrenvor­ spannung). Das AKB-Intervall beginnt kurz nach dem Ende jedes Vertikalrücklaufintervalles des Videosignals inner­ halb des Vertikalaustastintervalles und umfaßt sieben Hori­ zontalzeilenintervalle ebenfalls innerhalb des Vertikal­ austastintervalles, während deren keine Videosignalbild­ information vorliegt, wie es beispielsweise in den US-PS 42 63 622 und 42 77 798 beschrieben ist.

Kurz nach dem Ende des Vertikalrücklaufintervalls wird ein Zeitsteuersignal V _B erzeugt, das für die Dauer des AKB- Intervalles vorhanden ist. Dieses Signal wird einem Austast­ steuer-Eingangsanschluß einer Leuchtdichte-Farbsignal-Ver­ arbeitungsschaltung 12 zugeführt, damit die Ausgangssignale r, g und b der Signalverarbeitungsschaltung 12 eine Bezugs­ gleichspannung haben, die der Schwarzbildsignalinformation entspricht. Dies wird erreicht durch Herabsetzung der Signal­ verstärkung der Schaltung 12 auf im wesentlich 0 über die Verstärkungsregelschaltungen der Signalverarbeitungsschal­ tung 12 unter Steuerung durch das Signal V _B , und durch Ver­ änderung des Gleichspannungspegels in den Videosignalver­ arbeitungswegen über die Gleichspannungspegelregelschaltun­ gen der Signalverarbeitungsschaltung 12 im Sinne der Erzeu­ gung einer Schwarz darstellenden Bezugsspannung an den Aus­ gängen der Schaltung 12.

Das Zeitsteuersignal V _G , ein positiver Gittertreiberimpuls, wird während eines vorbestimmten Teils des AKB-Intervalls abgeleitet (welches beispielsweise zwei Horizontalzeilen­ intervalle innerhalb des Vertikalaustastintervalls umfaßt).

Während jedes AKB-Intervalls spannt ein positiver Impuls V _G das Gitter 18 der Bildröhre in Durchlaßrichtung vor, so daß das Strahlsystem, welches die Kathode 16 a und das Git­ ter 18 umfaßt, stärker leitet. Infolge des Gitterimpulses V _G erscheint an der Kathode 16 a während des Gitterimpuls­ intervalls ein gleichphasiger positiver Stromimpuls, dessen Amplitude proportional dem Pegel des Kathodenschwarzstromes (typischerweise wenige Mikroampere) ist.

Das Zeitsteuersignal V _S erscheint während des AKB-Inter­ valls mit dem Zeitsteuersignal V _G und aktiviert Abtast­ schaltungen innerhalb der Signalverarbeitungsschaltungen 14 a, 14 b und 14 c, so daß sie ein Ausgangs-Vorspannungs­ regelsignal als Maß für den Schwarzstrom der Bildröhre erzeugen.

Der induzierte positive Kathodenausgangsimpuls erscheint am Kollektor des Transistors 22 und wird über den Wider­ stand 25 zum Basiseingang des Transistors 20 zurückgekop­ pelt, so daß der Transistor 20 proportional stärker leitet, solange der Kathodenimpuls vorhanden ist. Der durch den Transistor 20 fließende stärkere Strom läßt über dem Fühl­ widerstand 30 eine Spannung entstehen, welche die Form eines negativ gerichteten Spannungsimpulses hat, der an einem Schaltungsknoten A auftritt und in seiner Größe pro­ portional zur Größe des den Schwarzpegel darstellenden Kathodenausgangsimpulses ist. Die Größe dieses Spannungs­ impulses wird bestimmt durch das Produkt aus dem Wert des Widerstandes 30 mit der Größe des durch den Widerstand 30 fließenden Stromes. Durch die Gegenkopplungswirkung wird der den Schwarzpegel darstellende Kathodenausgangsimpuls auf einen Niederspannungs-Schaltungspunkt am Kollektor des Transistors 20 übertragen, von wo er leicht für nachfolgen­ de Vorspannungsregelschaltungen benutzt werden kann. Ein über den Fühlwiderstand 30 gekoppelter Kondensator 32 kompensiert die parasitäre Kollektor-Basis-Kapazität des Transistors 20, um das gewünschte Hochfrequenzverhalten des Verstärkers 20, 22 für die normale Videosignalverarbei­ tung zu erhalten.

Der Wert des Widerstandes 30 ist nicht kritisch. Größere Werte für den Widerstand 30 können vorteilhafterweise zur Erzeugung von Impulsen größerer Amplitude am Knoten A füh­ ren. Jedoch sollte der Widerstand 30 nicht zu groß sein, damit der Eingangstransistor 20 bei normalen Signalverarbei­ tungsbedindungen nicht in die Sättigung gerät, wenn er bei zu großen Videosignalen stark leitet.

Der den Schwarzstrom darstellende wiedergewonnene Span­ nungsimpuls wird vom Knoten A über einen Wechselspannungs­ koppelkondensator 34 zu einer Abtast- und Regel-Signalver­ arbeitungsschaltung 36 gekoppelt, innerhalb deren getastete Abtast- und Halteschaltungen durch das Abtast-Zeitsteuer­ signal V _S zur Erzeugung einer Gleichvorspannungs-Regel­ spannung, die proportional zum Spannungspunkt am Knoten A ist, aktiviert. Die Regelspannung für die Vorspannung wird gespeichert und über einen Widerstand 38 zu einem Vorspan­ nungsregeleingang an der Basis des Transistors 20 geführt, um eine gewünschte Kathodenvorspannung entsprechend einem gewünschten Schwarzpegelkathodenstrom aufrecht zu erhalten. Wenn beispielsweise die Größe des induzierten Kathoden­ ausgangsimpulses einem Zustand übermäßigen Schwarzpegel­ stroms entspricht, dann nimmt die Regelspannung für die Vorspannung ab, so daß die Vorspannung der Kathode 16 a am Kollektor des Transistors 22 ansteigt. Dadurch wird der Schwarzstrompegel auf den korrekten Pegel verringert.

Die Schaltung 36 kann Abtast- und Halteschaltungen verwen­ den, wie sie in der US-PS 43 31 981 (Titel "Linear High Gain Sampling Amplifier") und in der US-PS 43 31 982 (Titel "Sample and Hold Circuit Particularly for Small Signals") beschrieben sind. Die Schaltung 36 kann auch Abtast- und Regelspannungsverarbeitungsschaltungen der Art enthalten, wie sie in der US-PS 42 77 798 (Erfindung Werner Hinn, Titel "Automatic Kinescope Biasing System with Increased Inter­ ference Immunity") beschrieben sind.

Die beschriebene Fühlschaltung hat den Vorteil, daß sie eine wirtschaftliche Technik zur Ableitung eines den Katho­ denschwarzstrom darstellenden Signals an einem Niederspan­ nungspunkt, von dem dieses Signal bequem abgefühlt werden kann, bildet. Ein Abfühlpunkt niedriger Spannung ist wün­ schenswert, da er mit den typischen Niederspannungsein­ gangserfordernissen nachfolgender Signalverarbeitungsschal­ tungen kompatibel ist (wie sie beispielsweise in der Ab­ tastschaltung 36 enthalten sind), die als integrierte Schal­ tung ausgeführt sein können.

Die Prinzipien der Erfindung lassen sich auch auf andere Bildröhren-Treiberverstärker anwenden (beispielsweise keine Kaskodenverstärker). So kann etwa der Bildröhrentreiber einen einzigen Transistor in Emittergrundschaltung mit Basiseingang für das Videosignal und Kollektorausgang zur Ankopplung an die Kathode der Bildröhre und mit einer Hoch­ spannungsversorgung über eine Lastimpedanz, sowie einer Emitterschaltung und einer Gleichstromgegenkopplung vom Kollektor zur Basis enthalten. In einem solchen Fall kann der Fühlwiderstand (entsprechend dem Widerstand 30) in den Emitterkreis zwischen den Emitter des Transistors und einem Bezugspotentialpunkt eingefügt werden, so daß der den Schwarzpegel darstellende Spannungsimpuls vom Niederspan­ nungs-Emitterkreis abgefühlt werden kann.

Claims (7)

1. Videosignalverarbeitungsschaltung mit einer Bildwieder­ gabeeinrichtung, deren Intensitätssteuerelektrode über einen Videosignalweg Videosignale, die in ihr vorspannungsabhängige Bildströme fließen lassen, und während Austastintervallen Schwarzpegelsignale zuführbar sind, ferner mit einem im Video­ signalweg liegenden Treiberverstärker, dem an einem ersten Anschluß die zu verstärkenden Videosignale zugeführt werden, der mit einem zweiten Anschluß an die Intensitätssteuerelek­ trode angeschlossen ist und zwischen dem zweiten Anschluß und einem mit einem Bezugsspannungspotential gekoppelten dritten Anschluß eine Hauptstromstrecke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß über einen vom zweiten Anschluß (Kollektor 22) auf den ersten Anschluß (Basis 20) des Treiberverstärkers (14 a) verlaufenden Rückfüh­ rungszweig (25) einer Fühlimpedanz (30) Stromänderungen zuführ­ bar sind, die ein Maß für Änderungen des Schwarzpegelstroms am zweiten Anschluß des Verstärkers sind und an der Fühl­ impedanz ein Signal erzeugen, dessen Größe ein Maß für den während der Bildaustastintervalle durch die Intensitäts­ steuerelektrode bei angelegtem Schwarzpegelsignal fließenden Strom ist und das über eine Koppelschaltung (34) einer Vor­ spannungsregelschaltung (36, 40) zur Erzeugung einer Regelspan­ nung zugeführt wird, die dem Videosignalweg zur automatischen Regelung der Vorspannung im Sinne einer Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstrompegels zuführbar ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschluß (Kollektor 22) des Treiberverstärkers und die Intensitätssteuerelektrode über eine Lastimpedanz (24) mit einer Hochspannungsversorgungsquelle (B+) gekoppelt sind und daß die Fühlimpedanz (30) mit einem Punkt (Knoten A) rela­ tiv niedriger Spannung des Treiberverstärkers gekoppelt ist, wel­ cher der Hochspannungsversorgungsquelle abgewandt ist.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlimpedanz (30) einen in der Hauptstromstrecke des Treiberverstärkers liegenden Widerstand aufweist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Treiberverstärker einen Kaskodeverstärker aufweist mit einem ersten Transistor (20), dem an einer ersten Elektrode (Basis) zu verstärkende Videosignale zugeführt werden und der mit einer dritten Elektrode (Emitter) an ein Bezugspotential gekoppelt ist, und einen zweiten Transistor (22), der mit einer ersten Elektrode (Basis) an eine Vorspannung (+V), mit einer zweiten Elektrode (Kollektor) über eine Lastimpedanz (24) an eine Hochspannungsversorgungsquelle (B+) und an die Intensitätssteuerelektrode (16 a) zur Zuführung verstärkter Videosignale gekoppelt ist und der mit einer dritten Elek­ trode (Emitter) an die zweite Elektrode (Kollektor) des ersten Transi­ stors angeschlossen ist, und daß ein Rückführungszweig (25) von der zweiten Elektrode des zweiten Transistors zur ersten Elektrode des ersten Transistors geführt ist und die Fühl­ impedanz (30) zwischen die zweite Elektrode des ersten Tran­ sistors und die dritte Elektrode des zweiten Transistors geschaltet ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Transistor (20, 22) vom gleichen Leitungstyp sind, daß die erste, zweite und dritte Elektro­ de des ersten und zweiten Transistors deren Basis, Kollek­ tor bzw. Emitter sind, daß die Fühlimpedanz einen Wider­ stand (30) umfaßt und daß der Rückkopplungszweig einen gleichspannungsgekoppelten Widerstand (25) enthält.

6. Schaltung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bildwiedergabeeinrichtung eine Bildröhre (15) mit einem Elektronenstrahlsystem ist, dessen Kathode (16 a) als Intensitäts­ steuerelektrode geschaltet ist,
daß die Vorspannungsregelschaltung (36, 40) eine Vorspannungs­ schaltung (40) zur Vorspannung des Elektronenstrahlsystems während der Bildaustastintervalle zur Erzeugung eines Kathodenausgangssignals enthält, dessen Größe pro­ portional dem Pegel des Kathodenschwarzstroms ist, und
daß dieses Kathodenausgangssignal über den Rückkopplungszweig (25) der Fühlimpedanz (30) derart zugeführt wird, daß diese das den Schwarzpegelstrom dar­ stellende Signal proportional zu dem erzeugten Kathoden­ ausgangssignal erzeugt.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (40) an die Gitterelektrode der Bildröhre zur Erzeugung des Kathodenausgangssignals ein Durchlaßsignal liefert.