DE2819775C3 - Schaltungsanordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung einer Bildröhre - Google Patents
Schaltungsanordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung einer BildröhreInfo
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Description
h'i
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angeführt ist.
Übermäßige Strahlströme können dazu führen, daß die Bildröhre eines Fernsehempfängers ein schlechtes
Bild liefert, indem sie beispielsweise die Funktionsfähigkeit der Ablenkschaltungen beeinträchtigen, den Elektronenstrahl
defokussieren und Überstrahlungserscheinungen verursachen. Übermäßige Strahlströme können
aber auch die zulässige Strorabelastbarkeit der Bildröhre übersteigen und möglicherweise die Bildröhre
und die zugeordneten Schaltungskomponenten beschädigen.
Automatische Strahlstrom- oder Helligkeitsbegrenzungsschaltungen mit einem aktiven Steuerelement sind
bekannt. Zum Beispiel sind derartige Strahlstrombegrenzungsschaltungen
in den US-PS 36 74 932 und 40 67 048 beschrieben. Insbesondere erläutert die DE-OS 28 05 151 eine Schaltungsanordnung zur automatischen
Strahlstrombegrenzung einer Bildröhre, mit der eine Stromquelle gekoppelt ist, weiche einen
bestimmten Strom entsprechend einem Grenzwert des Strahlstromes, von dem ab die Begrenzung erfolgen soll,
liefert und aus welcher der Strahlstrom, solange er unter diesem Grenzwert liegt, entnommen wird, und mit einer
Steuerschaltung zur Ableitung eines der Größe des Strahlstromes bei Überschreitung des Grenzwertes
entsprechenden Steuersignals, die ein aktives Stromleitungselement enthält, dessen Eingangselektrode mit der
Stromquelle gekoppelt ist und das an seiner Ausgangselektrode das Steuersignal für die Strahlstrombegrenzung
liefert Diese Schaltungsanordnung befaßt sich mit der Begrenzung kurzzeitiger Strahlstromüberhöhungen,
die zu selektiven Überstrahlungen auf dem Bildschirm führen, und die Begrenzung erfolgt unmittelbar
über die Steuergitter der Bildröhre, deren Strahlstrom dann durch Herabsetzung der Gitterspannungen
vermindert wird.
Ein aktives Element (beispielsweise ein Transistor) das als Steuerelement in einer Schaltung zur automatischen
Strahlstrombegrenzung verwendet wird, liefert bei übermäßigem Strahlstrom typischerweise ein
Regelsignal, das ein Maß für den erhöhten Strahlstrom ist. Das Regelsignal wird beispielsweise den Videosignalverarbeitungsschaltungen
des Empfängers zur Beeinflussung des Gleichspannungspegels oder der Spitzenamplitude des Videosignals in einer Richtung
zugeführt, welche dem durch das Videosignal hervorgerufenen übermäßigen Strahlstrom entgegenwirkt.
Beim Entwurf und beim Betrieb automatischer Strahlstrombegrenzungsschaltungen mit einem aktiven
Steuerelement sind typischerweise zwei Parameter von Bedeutung. Der eine ist ein vorbestimmter dynamischer
Regelbereich für den Strahlbegrenzungsvorgang, während der andere ein vorbestimmter Schwellwert für den
Strahlstrom ist, oberhalb dessen der Strahlstrom begrenzt werden soll.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Strahlstrombegrenzungsschaltung, bei welcher
sich der Schwellwert für den Einsatz der Strahlstrombegrenzung einerseits und der dynamische Regelbereich
der Strahlstrombegrenzungsschaltung andererseits weitgehend unabhängig voneinander bestimmen
lassen.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Infolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen lassen
<'h der Regeleinsatzpunkt für die automatische
Mrahlstrombegrenzung und der dynamische Regelbereich der Regelschaltung ohne gegenseitige Beeinflussung
den jeweiligen Erfordernissen eines bestimm-
ten Bildwiedergabesystems anpassen. Ferner kann die erfindungsgemäße Schaltung mit relativ niedrigen
Betriebsspannungen arbeiten, und weil sich derartige Spannungen relativ genau festlegen lassen, lassen sich
auch die Betriebsparameter der erfindungsgemäßen Regelschaltung noch genauer einhalten.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der
Zeichnung teilweise in Blockform dargestellt ist und einen Farbfernsehempfänger mit einer Strahlstrombegrenzungsschaltung
gemäß der Erfindung darstellt
Von einer Antenne 10 empfangene hochfrequente Schwingungen, die ein Videosignalgemisch enthalten,
werden einer Videosignalverarbeitungsschaltung 20 zugeführt, die mit Hilfe von Zwischenfrequenz- und
Demodulatorschaltungen ein Bildsignalgemirch ableitet
welches Färb-, Leuchtdichte-, Ton- und Synchronsignalkomponenten enthält und einem Farbkanal 30, einem
Leuchtdichtekanal 40 und einer Synchronsignaltrennschaltung 50 zugeführt wird. Der Farbkanal 30 enthält
eine Frequenzselektionsschaltung 31, mit Hilfe deren die Farbkomponenten einer Farbsignalverarbeitungsschaltung
34 zur Ableitung von R-Y, B-Y und G-V Farbdifferenzsignalen zugeführt werden. Diese werden
in einem Treiber 38 für die Bildröhre mit einem vom Leuchtdichtekanal 40 gelief---ten Leuchtdichtesignal Y
zu R-, B- und G-Farbsignalen matriziert, die dann entsprechenden Steuerelektroden einer Bildröhre 41
zugeführt werden. Eine Leuchtdichte-Signalverarbeitungsschaltung 45 des Leuchtdichtekanals 40 dient der
Verstärkung und anderweitigen Verarbeitung der Leuchtdichtekomponenten des Videosignalgemisches.
Ihr sind Kontrast- und Helligkeitsregler 130 bzw. 150 zugeordnet, die noch näher erläutert werden.
Die Synchronsignaltrennschaltung 50 trennt vom Videosignal periodische Synchronsignale für das Bild ab
und koppelt sie zur Ablenkschaltung 60. Eine Hochspannungsquelle 70 (beispielsweise ein Spannungsvervielfächer)
erzeugt aus den positiven periodischen Horizontalrücklaufimpulsen der Ablenkschaltung 60 Betriebshochspannungen für die Bildröhre 41. Ein Gleichspannungseingang
der Hochspannungsquelle 70 ist über einen Widerstand 74 mit einer Quelle 71 im wesentlichen
konstanten Stromes gekoppelt, welche einen strombestimmendon Widerstand 72 und eine Quelle
geregelter positiver Gleichspannung Vs ( + 2/ V) enthält.
In den Gleichspannungseingang der Hochspannungsquelle 70 fließt ein Strom Ib, der ein Abbild des
Strombedarfs der Bildröhre 41 ist.
Ferner ist eine automatische Strahlstrombegrenzungsschaltung mit einer dynamischen Steuerstufe i 10
vorgesehen, welche über den Kontrastregler 130 und den Helligkeitsregler 150 auf die Leuchtdichte-Signal-Verarbeitungsschaltung
45 einwirkt. Die Steuerstufe 110 enthält einen normalerweise gesättigten, in Emittergrundschaltung
betriebenen NPN-Transistor 120 hoher Stromverstärkung (Beta größer gleich 100). Der als
Ausgang geschaltete Kollektor des Transistors 120 ist bo
mit einem Steuereingang des Kontrastreglers 130 und über einen Widerstand 124 mit einem Steuereingang des
Helligkeitsreglers 150 verbunden. Der Widerstand 124 und ein Widerstand 119 bilden eine Kollektorlast für
den Transistor 120 und sind mit einer geregelten Quelle b5
positiver Gleichspannung Ke ( + 22 V) gekoppelt. Eine
die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 120 überbrückende Diode 118 verhindert einen Durchbruch des
Transistors 120 in Sperrichtung. Die Verstärkung des Transistors 120 wird durch eine vom Kcllektor zur Basis
dieses Transistors geführte Wechselspannungsgegenkopplungsschleife stabilisiert welche einen Widerstand
114 und einen Kondensator 115 enthält Ein zwischen Kollektor und Basis des Transistors 120 geschalteter
Widerstand 117 bewirkt eine Gleichspajinungsgegenkopplung
für den Transistor 120.
Die Quelle 71 liefert einen im wesentlichen konstanten Strom Is von 1,64 mA, der durch die Spannung
Vs, den Basis-Emitter-Spannungsabfall Vbe des Transistors
120 und den Widerstand 72 (R12) nach der
folgenden Gleichung bestimmt wird:
Vx- Vnr
R-,
Dieser Strom stellt einen vorbestimmten maximal zulässigen Strahlstrom der Bildröhre unter normalen
Betriebsbedingungen dar. Der Wert des Widerstandes 112 ist sehr klein gegenüber demjenigen des Widerstandes
72.
Unter normalen Betriebsbedingungen, wenn der Strahlstrombedarf (dargestellt durch den in den
Gleichstromeingang der Hochspannungsquelle 70 fließenden Stroir. Ib) kleiner als der Strom /5 ist, teilt sich
der Strom Is so auf, daß der über dem Widerstand 112 in
die Basis des Transistors 120 fließende Stromanteil den Transistor 120 gesättigt hält In diesem Zustand liegt die
Kollektorspannung Vc des Transistors 120 dicht beim Massepotential (also 0 Volt), und der Kontrastregler 130
und der Helligkeitsregler 150 arbeiten normal, ohne die Stufe UO zu beeinflussen.
Im Falle einer Strahlstrombegrenzung, wenn der von der Hochspannungsquelle 70 aufgenommene Strom Ib
praktisch gleich dem Strom Is oder größer als dieser ist, dann wird der Basistreiberstrom des Transistors 120
kleiner: der Transistor 120 kommt aus der Sättigung und arbeitet im linearen Bereich, wo er eine Strahlstromsteuerung
bewirkt. Die Kollektorspannung Vr des Transistors 20 steigt dann proportional in dem Maße an,
wie der Transistor 120 weniger leitet und bewirkt einen Stromfluß Ib vom Kollektor zur Basis des Transistors
120 über dem Widerstand 117.
Dieser bei Strahlstrombegrenzung fließende Strom h
teilt sich in zwei Anteile auf: ein erster Anteil fließt zur Basis des Transistors 120 und bewirkt eine Vorspannung,
welche den Transistor 120 in seinem Steuerbereich leitend hält. Wegen der hohen Stromverstärkung
des Transistors 120 kann dieser Basisstromanteil des Stromes Ib vernachlässigt werden. Ein zweiter
Anteil des Stromes Ib fließt über die Widerstände 112
und 74 in den Gleichspannungseingang der Hochspannungsquelle 70. Dieser Stromanteil ist ein Maß für den
übermäßigen Strahlstrombedarf oberhalb des Schwellwertes im Begrenzungsbetrieb, weil die Stromquelle 71
dann keinen zusätzlichen Strom liefert.
Der Strom h ändert sich umgekehrt proportional zum
Leitwert des Transistors 120 in dessen Aussteuerbereich, und die Größe des Stromes h entspricht dem
Wert des Strahlstrombedarfs über dem vorbestimmten Wert (also dem Strom Is) Die Ausgangsspannung Vc ist
proportional dem Strom lb und gleich der Summe des
Spannungsabfalls am Widerstand 117 und des Basis-Emitter-Spannungsabfalls
des Transistors 120. der im wesentlichen konstant ist, weil der Transistor 120 in
seinem aktiven Bereich leitet.
Die am Kollektor des Transistors 120 auftretende
Regelspannung Vc ist wegen der den Kondensator 115
enthaltenden Wechselspannungsgegenkopplung ein Maß für den mittleren Strahlstrombedarf, und nicht für
den Momentanwert oder den Spitzenwert. Da der Kondensator 115 eine niedrige Impedanz für eine ■>
Momentankomponente darstellt, welche am Kollektor des Transistors 120 auftreten kann, gelangt eine solche
Wechselkompon nte über diesen Kondensator zur Basis des Transistors 120. Diese zunächst auftretende
wechselspannungsgekoppelte Momentankomponente in erscheint in verstärkter Form am Kollektor des
Transistors 120 und löscht die ursprünglich aufgetretene Momentankomponente aus.
Der Schwellwert Is, bei welchem die Strahlstrombegrenzung
beginnt, kann verändert werden, um den ι > Erfordernissen eines speziellen Systems angepaßt zu
werden, indem für den Widerstand 72 ein passender
Wert gewählt wird. Auch kann die Größe des dynamischen Regelbereichs für die Strahlbegrenzung
und die Gleichstromverstärkung des Transistors 120 innerhalb des Regelbereichs durch entsprechende
Bemessung des Widerstandes 117 abgewandelt werden. Die Werte der Widerstände 72 und 117 und damit der
Schwellwert und der Regelbereich können vorteilhafterweise unabhängig voneinander gewählt werden.
Bei der beschriebenen Anordnung kann die der Stromquelle 71 zugeordnete Spannung Vs relativ
niedrig sein und sich daher gut regeln lassen, was einem genau bestimmten Schwellwertstrom /5 zugute kommt.
Die Grenze des dynamischen Regelbereichs des Transistors 120 wird durch den Maximalwert der
Spannung Vc bestimmt, der seinerseits vom Maximalwert
der Stromes 4 abhängt. Der Maximalwert des Stromes Ib hängt ab von den Werten der Spannungsquelle Vs, des Widerstandes 119 (Rw9), des Wider-
Standes 117 (Ru7), des Widerstandes 124 (R\2A) und des
Basis-Emitter-Spannungsabfalls des Transistors 120 (Vbe , näherungsweise 0,6 V) gemäß der Gleichung
Vn-Vn
40
1VAMXl'
RU
und ist in diesem Beispiel gleich 0.53 mA. Die
Steuerstufe 110 wirkt somit dem Strahlstrombedarf entgegen, welcher den vorbestimmten Wert des
Stromes ls um einen Betrag bis zu 0,53 mA überschreitet.
Die Steuerstufe 110 wirkt im vorliegenden Bereich also einem Strom entgegen, der von der Hochspannungsschaltung
70 innerhalb eines Bereichs von etwa 1,64 bis 2,17 mA verlangt wird.
Die am Kollektor des Transistors 120 bei der Strombegrenzung erscheinende Regelspannung Vr und
die entsprechende Regelspannung, die am Verbindungspunkt der Widerstände 119 und 124 dann erscheint,
beeinflussen den Kontrast- und den Helligkeitsregler 110 und 115 so, daß einem Anwachsen des Strahlstromes
über den vorbestimmten Wert entgegengewirkt wird.
Wenn der Strahlstrombedarf einen vorbestimmten Wcri urn einen innerhalb eines ersten Sirahlsirombereichs
liegenden Betrag übersteigt, dann beeinflußt die Regelspannung Vr den Kontrastregler 130 zur
Veränderung der Spitzenamplitude des von der Leuchtdichte-Signalverarbeitungsschaltung 45 verarbeiteten
Videosignals, um einem Strahlstromanstieg über den vorbestimmten Wert entgegenzuwirken. Die
entsprechende Regelspannung, die dann am Verbindungspunkt der Widerstände 119 und 124 auftritt,
beeinflußt dann jedoch noch nicht den normalen Betrieb des Helligkeitsreglers 150. Wenn jedoch der Strahlstrombedarf
einen vorbestimmten Wert um einen innerhalb eines zweiten Strahlstrombereichs liegenden
relativ größeren Betrag übersteigt, dann verändert die Regelspannung Vc auch die Spitzenamplitude des
Videosignals, wie bereits erwähnt, und die dann am Verbindungspunkt der Widerstände 119 und 124
auftretende Regelspannung beeinflußt den Helligkeitsregler 150 so, daß der Gleichspanniingswert des durch
die Schaltung 45 verarbeiteten Videosignals ebenfalls so verändert wird, daß einem Anwachsen des Strahlstroms
über den vorbestimmten Wert entgegengewirkt wird. So verändert im letztgenannten Falle die vom
Transistor 120 gelieferte Regelspannung sowohl die Spitzenamplitude, welche dem Bildkontrast entspricht,
als auch den Gleichspannungspegel, welcher der Bildhelligkeit entspricht, im Leuchtdichtesignal im Sinne
einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung einer Bildröhre, mit der eine
Stromquelle gekoppelt ist, welche einen bestimmten Strom entsprechend einem Grenzwert des Strahlstromes,
von dem ab die Begrenzung erfolgen soll, liefert und aus welcher der Strahlstrom, solange er
unter diesem Grenzwert liegt, entnommen wird, und mit einer Steuerschaltung zur Ableitung eines der
Größe des Strahlstromes bei Überschreitung des Grenzwertes entsprechenden Steuersignals, die ein
aktives Stromleitungselement enthält, dessen Eingangselektrode mit der Stromquelle gekoppelt ist
und das an seiner Ausgangselektrode das Steuersignal für die Strahlstrombegrenzung liefert, dadurch
gekennzeichnet, daß von der Ausgangselektrode des aktiven Stromleitungselements (Transistor 120) zu seiner Eingangselektrode ein
Gleichstromgegenkopplungszweig (Widerstand 117) geführt ist, welcher derart bemessen ist, daß er
bei Überschreitung des Grenzwertes den dynamischen Aussteuerbereich des aktiven Stromleitungselements
bestimmt und einen Gegenkopplungsstrom liefert, welcher dem über den Grenzwert
hinausgehenden zusätzlichen Strahlstrombedarf proportional ist und der Eingangselektrode des
aktiven Stromleitungselements zur Bestimmung von dessen Arbeitspunkt innerhalb des dynamischen
Aussteuerbereichs sowie der Bildröhre als zusätzlicher Strahlstrom zugeführt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Stromleitungselement
einen Transistor (120) umfaßt und daß der Gleichstromgegenkopplungskreis eine erste Impedanz
(Widerstand 117) vorbestimmter Größe enthält.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgangselektrode
und die Eingangselektrode des Transistors (120) eine Wechselstromkoppelschaltung (115)
eingefügt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromkoppelschaltung
eine Kapazität (Kondensator 115) enthält.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der
Eingangselektrode des Transistors (120) und der Bildröhre gekoppelte Stromquelle (Vs, 72) einen
praktisch konstanten Strom (Is) liefert, der sich auf die Eingangselektrode des Transistors (120) und die
Bildröhre (als Strom h) verzweigt entsprechend
dem Strombedarf der Bildröhre bei Überschreitung des Schwellwertes.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (Vs, 72) eine
Spannungsquelle (Vs) und eine strombestimmende zweite Impedanz (Widerstand 72) vorbestimmter
Größe zur Festlegung des Schwellwertes enthält. e.o
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite
Impedanz jeweils einen Widerstand aufweisen.
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