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Amplitudensieb
Die Erfindung betrifft eine zur Amplitudentrennung dienende Übertragungsstufe, die besonders un- empfindlich gegenüber das Eingangssignal begleitende Störungen ist, insbesondere eine transistorisier- te Stufe zur Verstärkung der Bildspannung und Abtrennung der Synchronzeichen eines Fernsehsignals.
Beim üblichen negativ modulierten Fernsehsignal entspricht die grösste Amplitude der Trägerwelle den Spitzen der Synchronimpulse. Die einem Anwachsen der Trägeramplitude entsprechende Richtung wird im folgenden willkürlich als "positiv" bezeichnet, obwohl sie infolge einer Phasenumkehrung an einem bestimmten Punkt der Schaltung tatsächlich einem Abnehmen des Potentials entsprechen kann.
Die Störungsunempfindlichkeit der vorliegenden Schaltung ist von besonderer Bedeutung beim Fern- sehempfang. Die Erfindung lässt sich auf den Synchronzeichenabtrenner anwenden, wodurch dieser als ein- fache Transistorschaltung ausgebildet sein kann, und man kann dabei auf die früher verwendeten teueren und komplizierten Anordnungen zur Störungsunterdrückung verzichten.,
Das Amplitudensieb nach der vorliegenden Erfindung besitzt zwei Transistoren, denen das Eingangssignal zugeführt wird, und von denen der eine unterhalb eines vorbestimmten Spannungspegels das Eingangssignal überträgt und oberhalb des genannten Pegels gesättigt wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der andere Transistor mit dem ersten Transistor in einer elektrischen Verbindung steht,
durch die der andere Transistor bei Sättigung des ersten in einen das Eingangssignal übertragenden Zustand versetzt und im Übertragungszustand des ersten Transistors undurchlässig gemacht wird, wodurch vom ersten Transistor im wesentlichen nur der unterhalb des Spannungspegels und vom zweiten Transistor nur der oberhalb des Spannungspegels liegende Teil des Eingangssignals übertragen wird.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung erläutert werden. Es stellen dar : Fig. l ein Schaltbild des Videofrequenzteiles eines Fernsehempfängers, und Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise.
Der in der Fig. 1 dargestellte Teil des Fernsehempfängers besitzt eine Eingangsklemme 41, der ein Videosignal wohlbekannter Art zugeführt wird, wie durch die Kurve a der Fig. 2 dargestellt. Die Hochfrequenzteile des Empfängers sind bekannter Ausbildung und bedürfen nicht der Erörterung. Das Videosignal umfasst einen Bild- oder Videofrequenzteil V und das impulsförmige Synchronzeichen S, das sich vom Schwarzpegel 0 aus in den Ultraschwarzbereich hinein erstreckt. Der Schwarzwert stellt einen Bezugspegel für das Videosignal dar, und ein zusätzlicher Bezugspegel ergibt sich daraus, dass die Synchronimpulse ein vorbestimmtes Mass haben, so dass deren Spitzenamplitude auch in festem Abstand vom Schwarzwert liegen soll.
Die Schaltung 19 ist gemäss der Erfindung als Verstärker und Synchronzeichenabtrenner ausgebildet und wird in ihren Einzelheiten unten näher erläutert. Die verstärkte Videospannung erscheint an einer Ausgangsklemme 21 und gelangt zur Eingangsklemme 23 eines Bildwiedergabegerätes 25, auf dessen Bildschirm 27 das übertragene Bild erscheint. Die Schaltung 19 besitzt weiter eine Ausgangsklemme 29 für das Synchronzeichen, das sowohl Bild-wieZeilenimpulse umfasst und dem 2 ; eilen- sowie dem Bildablenkungsgenerator 31 bzw. 33 zugefuhrt wird. Die Generatoren speisen entsprechende Wicklungen 35 bzw. 37 für die horizontale bzw. vertikale Ablenkung und sprechen in bekannter Weise nur auf die eine der beiden Impulsarten an.
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Die durchschnittliche Helligkeit am Bildschirm 27 kann so eingestellt werden, dass der Schwarzwert des an der Klemme 23 auftretenden Fernsehsignals genau schwarz ergibt. Die richtige durchschnittliche
Helligkeit wird dann so lange beibehalten, als die Gleichstromkomponente des Videosignals mit über- tragen wird. Findet diese Übertragung nicht statt, kann die Gleichstromkomponente an einer späteren
Stelle eingesetzt werden, jedoch ist dies im allgemeinen weniger vorteilhaft, weil die hiefür erforderlichen Kreise auf die Synchronimpulsspitzen ansprechen und somit für denselben überlagerte Störungen empfindlich sind.
Die Schaltung 19 besitzt zwei Transistoren mit je einer Basiselektrode, einem Emitter und einem
Kollektor. Der erste Transistor 43 ist derart vorgespannt, dass der unterhalb des Bezugspegels befindliche
Bereich des an der Klemme 41 vorhandenen Videosignals ein verstärktes Ausgangssignal erzeugt, während er für positivere Werte des. Signals gesättigt wird. Der Transistor 43 verstärkt daher den Videoteil des
Empfangssignals. Dagegen findet keine Übertragung des Synchronzeichens statt, da dieses sich oberhalb des Bezugspegels befindet. Zur Erzeugung der Vorspannung dient die negative Klemme einer Spannungs- quelle El, die über einen Widerstand 47 mit der Basiselektrode verbunden ist. Zur Vorspannungserzeu- gung dienen auch Widerstände 49 und 51, über die die Basiselektrode bzw. der Emitter an Masse liegen.
Der Widerstand 51 muss klein sein, da er im wesentlichen nur zur Stabilisierung der Temperatur dient, und der Emitter liegt daher praktisch an Massenpotential. Die Widerstände 47 und 49 bilden einen Span- nungsteiler, über den ein Bruchteil der Spannung E1 der Basiselektrode zugeführt wird, wodurch diese ne- gativ mit Bezug auf den Emitter gehalten wird. Da es sich um einen PNP-Transistor handelt, ist diese
Vorspannung positiv, d. h. sie wirkt in. der Durchlassrichtung des Transistors. Die negative Klemme der
Spannungsquelle E steht auch über einen Belastungswiderstand 53 mit dem Kollektor in Verbindung.
Für einen beliebigen bestimmten Wert des Eingangssignals an der Basiselektrode kann die Vorspannung zwi- schen dieser und dem Emitter so eingestellt werden, dass die resultierende positive Spannung zwischen den Elektroden eine Sättigung des Transistors herbeiführt. Die Spannung zwischen Kollektor und Emitter fällt dann auf den Wert Null herab und behält diesen Wert im wesentlichen bei. Da der Emitter immer das Potential von ungefähr Null hat, ergibt sich auch dieses Potential am Kollektor, und eine positive Vorspannung wird zwischen Kollektor und Basiselektrode wirksam. In diesem gesättigten Zustand bleibt die Kollektorspannung im wesentlichen unabhängig von der Spannung an der Basiselektrode und der Transistor 43 überträgt kein Signal.
Die Vorspannung wird so eingestellt, dass sich dieser Zustand ergibt, wenn das Empfangssignal an der Basiselektrode den Schwarzpegel erreicht.
Der zweite Transistor 45 ist derart vorgespannt, dass er nur das Synchronzeichen überträgt. Zu diesem Zweck steht die Basiselektrode über einen Leiter 55 in direkter Verbindung mit der des ersten Transistors 43. Ausserdem ist sine Direktverbindung zwischen dem Kollektor des ersten und dem Emitter des zweiten Transistors in der Form eines Leiters 57 vorhanden. Da der Kollektor des Transistors 43 mit Bezug auf die Basiselektrode im ungesättigten Zustand des Transistors negativ vorgespannt ist, hat auch der Emitter des Transistors 45 dann eine negative Vorspannung mit Bezug auf die Basiselektrode und es findet keine Übertragung statt.
Anderseits ergibt die positive Kollektorvorspannung des Transistors 43 im Sättigungszustand eine positive Vorspannung am Emitter des Transistors 45 mit Bezug auf dessen Basiselektrode, so dass dieser Transistor sich dann im Übertragungszustand befindet.
Der Transistor 45 kann ausserdem so vorgespannt sein, dass er gesättigt wird, wenn das demselben zugeführte Signal den zusätzlichen Bezugspegel übertrifft, der den Synchronimpulsspitzen entspricht. Zu diesem Zweck kann eine Gleichspannungsquelle E, mit ihrer negativen Klemme über einen Belastungswiderstand 59 am Kollektor des Transistors 45 liegen.
Die an der Eingangsklemme 41 auftretende Spannung gelangt über den Leiter 61 zur Basiselektrode des ersten Transistors und weiter über den Leiter 55 zur Basiselektrode des zweiten Transistors. Unter der Voraussetzung, dass das demodulierte Signal die Gleichstromkomponente enthält, wird somit diese an beide Transistoren mit übertragen.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung wird auf die Fig. 2 Bezug genommen. Das Eingangssignal an der Klemme 41 stimmt mit der Kurve a überein. Das Potential der Schwarzschulter kann in den vorhergehenden Demodulierkreisen beliebig eingestellt werden. Hier sei davon ausgegangen, dass die Schwarzschulter Nullpotential hat. Von diesem Bezugspegel aus erstreckt sich der Videoteil an der Klemme 41 in der positiven und das Synchronzeichen in der negativen Richtung. Die positive Vorspannung zwischenBasiselektrode und Emitter des Transistors 43 muss daher so gewählt werden, dass die Sättigung dann eintritt, wenn die Basiselektrode Nullpotential annimmt. Da der Transistor 43 vom PNP-Typ ist, bleibt er während des Synchronzeichens gesättigt.
Während des Videoteils wird aber die resultierende positive Spannung zwischen Basiselektrode und Emitter kleiner als die für die Sättigung erforderliche Spannung,
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und der Transistor arbeitet als Verstärker und erzeugt am Kollektor ein verstärktes Ausgangssignal. Da der Kollektor in Gleichstromverbindung mit der Ausgangsklemme 21 steht, wird das verstärkte Ausgangs- signal dem Bildwiedergabegerät zugeführt. Die Kurve B zeigt den in dieser Weise abgetrennten Video- teil, der an der Klemme 21 erscheint.
Die beiden Direktverbindungen 55 und 57 bewirken eine Vorspannung des Transistors 45, durch die dieser im nichtgesättigten Zustand des Transistors 43 undurchlässig bleibt. Dies rührt daher, dass der Kol- lektor des Transistors 43 dann mit Bezug auf die Basiselektrode negativ vorgespannt ist, so dass der Emit- ter des Transistors 45 eine negative Vorspannung mit Bezug auf seiner Basiselektrode erhält. Dies setzt voraus, dass die beiden Transistoren vom selben Typ sind. Selbstverständlich könnten auch beide vom
NPN-Typ sein, wobei die Vorspannungen entsprechend umgepolt werden müssen.
Nahe am Schwarzpegel des empfangenen Signals wird der Transistor 43 gesättigt und die Kollek- tqrspannung nimmt einen höheren Wert als die Basisspannung an. Der Transistor 45 wird durchlässig und verstärkt das Synchronzeichen, das an der Ausgangsklemme 29 mit dem Verlauf gemäss der Kurve c der
Fig. 2 erscheint. Es ist von Bedeutung, dass die Spannung an der Ausgangsklemme 29 während des Video- teils den konstanten Wert-E hat, so dass während dieser Zeit auftretende unerwünschte Störspannungon die Abtastung nicht beeinflussen können.
Es wurde erwähnt, dass die Kollektorvorspannung des Transistors 45 mittels des Widerstandes 59 und der Spannung-E so eingestellt werden kann, dass der Transistor durch den Spitzenwert des Synchronzei- chens gesättigt wird. Die Kollektorspannung hat dann im wesentlichen den Wert Null, der auch wegen der Sättigung des Transistors 43 am Emitter vorhanden ist. Die Ausgangsspannung wird hiedurch von et- waigen Störimpulsen unabhängig, die den Synchronzeichenspitzen überlagert sind.
Auf der andern Seite wird der Transistor 45 erst dann durchlässig, wenn der Transistor 43 gesättigt wird, und da dies nur dann eintrifft, wenn das Eingangssignal den Schwarzpegel erreicht, behält die Spannung-E, von der aus sich jeder Synchronimpuls erstreckt, einen festen Wert bei, unabhängig davon, ob etwa eintreffende Störungen danach streben, die Lage des Schwarzpegels in der positiven Richtung von Null aus zu verschieben. Diese Festlegung sowohl des Spitzen- wie auch das Fussteils der Synchronimpulse auf bestimmte Spannungswerte ergibt eine ausserordentlich herabgesetzte Empfindlichkeit für Störungen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Amplitudensieb mit zwei Transistoren, denen das Eingangssignal zugeführt wird, und von denen der eine unterhalb eines vorbestimmten Spannungspegels das Eingangssignal überträgt und oberhalb des genannten Pegels gesättigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Transistor mit dem ersten Transistor in einer elektrischen Verbindung steht, durch die der andere Transistor bei Sättigung des ersten in einen das Eingangssignal übertragenden Zustand versetzt und im Übertragungszustand des ersten Transistors undurchlässig gemacht wird, wodurch vom ersten Transistor im wesentlichen nur der unterhalb des Spannungspegels und vom zweiten Transistor nur der oberhalb des Spannungspegels liegende Teil des Eingangssignals übertragen wird.
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Amplitude sieve
The invention relates to a transmission stage serving for amplitude separation, which is particularly insensitive to interference accompanying the input signal, in particular a transistorized stage for amplifying the video voltage and separating the synchronous characters of a television signal.
In the usual negatively modulated television signal, the greatest amplitude of the carrier wave corresponds to the peaks of the sync pulses. The direction corresponding to an increase in the carrier amplitude is hereinafter arbitrarily referred to as "positive", although it may actually correspond to a decrease in potential as a result of a phase reversal at a certain point in the circuit.
The insensitivity of the circuit in question to interference is of particular importance for television reception. The invention can be applied to the synchronous character separator, whereby it can be designed as a simple transistor circuit, and the expensive and complicated arrangements for interference suppression used earlier can be dispensed with.
The amplitude filter according to the present invention has two transistors to which the input signal is applied, one of which transmits the input signal below a predetermined voltage level and is saturated above said level, and is characterized in that the other transistor is connected to the first transistor there is an electrical connection,
by means of which the other transistor is placed in a state transmitting the input signal when the first transistor is saturated and is made impermeable in the transmission state of the first transistor, whereby essentially only the part of the input signal lying below the voltage level of the first transistor and only the part of the input signal lying above the voltage level of the second transistor is transmitted.
An embodiment of the invention will now be explained with reference to the drawing. The figures show: FIG. 1 a circuit diagram of the video frequency component of a television receiver, and FIG. 2 curves for explaining the mode of operation.
The part of the television receiver shown in FIG. 1 has an input terminal 41 to which a video signal of a well-known type is applied, as shown by curve a in FIG. The high frequency parts of the receiver are well known and do not need to be discussed. The video signal comprises an image or video frequency part V and the pulse-shaped synchronizing symbol S, which extends from black level 0 into the ultra-black area. The black level represents a reference level for the video signal, and an additional reference level results from the fact that the sync pulses have a predetermined level, so that their peak amplitude should also be at a fixed distance from the black level.
The circuit 19 is designed according to the invention as an amplifier and sync separator and is explained in more detail below. The amplified video voltage appears at an output terminal 21 and arrives at the input terminal 23 of an image display device 25, on whose screen 27 the transmitted image appears. The circuit 19 also has an output terminal 29 for the synchronous character, which includes both picture and line pulses and the 2; rush as well as the image deflection generator 31 and 33 is fed. The generators feed corresponding windings 35 and 37 for the horizontal or vertical deflection and respond in a known manner only to one of the two types of pulse.
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The average brightness on the screen 27 can be set so that the black level of the television signal appearing on the terminal 23 is exactly black. The right average
Brightness is then maintained as long as the direct current component of the video signal is also transmitted. If this transfer does not take place, the direct current component can be transferred to a later
Place are used, but this is generally less advantageous because the circuits required for this respond to the sync pulse peaks and are therefore sensitive to interference superimposed on the same.
The circuit 19 has two transistors, each with a base electrode, an emitter and one
Collector. The first transistor 43 is biased so that the one below the reference level
Area of the video signal present at terminal 41 generates an amplified output signal, while it is saturated for more positive values of the signal. The transistor 43 therefore amplifies the video portion of the
Received signal. On the other hand, there is no transmission of the synchro-sign because it is above the reference level. The negative terminal of a voltage source E1, which is connected to the base electrode via a resistor 47, is used to generate the bias voltage. Resistors 49 and 51, via which the base electrode and the emitter are connected to ground, are also used to generate the bias voltage.
The resistor 51 must be small, since it essentially only serves to stabilize the temperature, and the emitter is therefore practically at ground potential. The resistors 47 and 49 form a voltage divider, via which a fraction of the voltage E1 is fed to the base electrode, as a result of which the base electrode is kept negative with respect to the emitter. Since it is a PNP transistor, this is it
Bias positive, d. H. it acts in the forward direction of the transistor. The negative terminal of the
Voltage source E is also connected to the collector via a load resistor 53.
For any specific value of the input signal at the base electrode, the bias voltage between this and the emitter can be set so that the resulting positive voltage between the electrodes brings about saturation of the transistor. The voltage between collector and emitter then drops to the value zero and essentially maintains this value. Since the emitter always has the potential of approximately zero, this potential also results at the collector, and a positive bias voltage is effective between the collector and the base electrode. In this saturated state, the collector voltage remains essentially independent of the voltage at the base electrode and the transistor 43 does not transmit any signal.
The bias voltage is set in such a way that this state results when the received signal at the base electrode reaches the black level.
The second transistor 45 is biased to transmit only the sync symbol. For this purpose, the base electrode is in direct connection with that of the first transistor 43 via a conductor 55. In addition, its direct connection in the form of a conductor 57 is present between the collector of the first and the emitter of the second transistor. Since the collector of transistor 43 is negatively biased with respect to the base electrode in the unsaturated state of the transistor, the emitter of transistor 45 then also has a negative bias with respect to the base electrode and no transmission takes place.
On the other hand, the positive collector bias of transistor 43 in the saturation state results in a positive bias voltage at the emitter of transistor 45 with respect to its base electrode, so that this transistor is then in the transmission state.
The transistor 45 can also be biased so that it becomes saturated when the signal applied to it exceeds the additional reference level corresponding to the sync pulse peaks. For this purpose, a DC voltage source E can be connected with its negative terminal via a load resistor 59 to the collector of the transistor 45.
The voltage appearing at the input terminal 41 reaches the base electrode of the first transistor via the conductor 61 and continues via the conductor 55 to the base electrode of the second transistor. Assuming that the demodulated signal contains the direct current component, this is also transmitted to both transistors.
Reference is made to FIG. 2 to explain the mode of operation of the circuit. The input signal at terminal 41 corresponds to curve a. The potential of the black shoulder can be set as desired in the preceding demodulation circles. It is assumed here that the black shoulder has zero potential. From this reference level, the video part at terminal 41 extends in the positive direction and the sync symbol extends in the negative direction. The positive bias voltage between the base electrode and the emitter of the transistor 43 must therefore be selected in such a way that saturation occurs when the base electrode assumes zero potential. Since transistor 43 is of the PNP type, it remains saturated during the sync symbol.
During the video part, however, the resulting positive voltage between the base electrode and the emitter is lower than the voltage required for saturation,
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and the transistor works as an amplifier and generates an amplified output signal at the collector. Since the collector is in direct current connection with the output terminal 21, the amplified output signal is fed to the picture display device. Curve B shows the video part which has been separated off in this way and which appears at terminal 21.
The two direct connections 55 and 57 cause the transistor 45 to bias so that it remains impermeable in the non-saturated state of the transistor 43. This is because the collector of transistor 43 is then biased negatively with respect to the base electrode so that the emitter of transistor 45 receives a negative bias voltage with respect to its base electrode. This assumes that the two transistors are of the same type. Of course, both of the
Be NPN type, whereby the polarity of the bias voltages must be reversed accordingly.
The transistor 43 is saturated close to the black level of the received signal and the collector voltage assumes a higher value than the base voltage. The transistor 45 becomes permeable and amplifies the synchro-signal that is present at the output terminal 29 with the curve according to the curve c of
Fig. 2 appears. It is important that the voltage at the output terminal 29 has the constant value -E during the video part, so that undesired interference voltages occurring during this time cannot influence the scanning.
It was mentioned that the collector bias of the transistor 45 can be adjusted by means of the resistor 59 and the voltage-E so that the transistor is saturated by the peak value of the sync symbol. The collector voltage then has essentially the value zero, which is also present because of the saturation of the transistor 43 at the emitter. This makes the output voltage independent of any interference pulses that are superimposed on the synchro-character peaks.
On the other hand, the transistor 45 only becomes conductive when the transistor 43 becomes saturated, and since this only occurs when the input signal reaches the black level, the voltage-E from which each sync pulse extends remains a fixed value at, regardless of whether any incoming disturbances tend to shift the position of the black level in the positive direction from zero. This fixing of both the top and the bottom of the sync pulses to specific voltage values results in an extremely reduced sensitivity to interference.
PATENT CLAIMS:
1. Amplitude filter with two transistors to which the input signal is fed, and of which one transmits the input signal below a predetermined voltage level and is saturated above said level, characterized in that the other transistor is electrically connected to the first transistor, by means of which the other transistor is placed in a state transmitting the input signal when the first transistor is saturated and is made impermeable in the transmission state of the first transistor, whereby essentially only the part of the input signal lying below the voltage level of the first transistor and only the part of the input signal lying above the voltage level of the second transistor is transmitted.