DE3202396C2 - Anordnung zur automatischen Regelung der Vorspannung einer Bildröhre - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine in einem Videosignale verarbeitenden System verwendete Anordnung zur automatischen Überwachung und Regelung des Austaststroms (Schwarz wert-Strom) einer Bildwiedergaberöhre. Während periodischer Überwachungsintervalle, in denen keine Bild signale erscheinen, wird an der Kathode der Bildröhre ein Ausgangssignal erzeugt, welches proportional dem Schwarz wert des Kathodenstroms ist. Dieses Kathodensignal wird als Reaktion eines während der Überwachungsintervalle angelegten Gitter-Ansteuerimpulses hervorgerufen. Das hervorgerufene Kathodensignal wird in einer Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung (70, 76, 77) verarbeitet, um eine sich schrittweise ändernde Steuerspannung zu erzeugen, welche die Kathodenvorspannung, falls notwendig, in einer solchen Richtung ändert, daß sich ein gewünschter Wert für den Schwarz wert-Kathodenstrom einstellt. Um zu verhindern, daß das System in der Nähe der richtigen Kathodenvorspannung ins "Pendeln" gerät, wird in besonderer Ausgestaltung der Erfindung den Gitter-Ansteuerimpulsen (GP ↓2) eine besondere Form gegeben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Regelung der Vorspannung einer Bildröhre, um für den oder die Strahlerzeuger der Röhre den richtigen Äustastweri des 'Kathodenstroms einzustellen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs !. Eine Anordnung dieser Gattung ist z. B. in der US-Patentschrift 42 63 622 beschrieben.

Eine Farbbild-Wiedcrgaberöhre in einem Farbfernsehempfänger enthält mehrere Elekironenstrahlerzcuger. die durch Farbsignaie angesteuert werden, welche für die Farben ro¹., grün und blau charakteristisch sind und aus einem zusammengesetzten Farbfernsehsignal abgeleitet werden. Zur optimalen Wiedergabe eines Farbbildes ist es erforderlich, daß die Anteile der Farbsignale bei allen i;^;ldröhren-Ansteuerpegeln von weiß über grau bis schwarz im richtigen Verhältnis zueinander stehen, wobei beim Anlegen des Schwarzpegels die drei Strahlerzeuger eine wesentlich verminderte Leitfähigkeit haben bzw. gesperrt sein sollten.

Die Wiedergabe eines Farbbildes und die Einhaltung der Grauskala der Bildröhre sind nicht mehr optimal,

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gewünschten Werten abweichen und dadurch Fehler im Austastpegel (Schwarzpegel) der Bildröhre auftreten. Diese Fehler äußern sich bei einem wiedergegebenen Schwarzweißbild als sichtbare Farbtönung, während sie bei einem wiedergegebenen Farbbild die Farbtreue verfälschen. Solche Fehler können viele verschiedene Ursachen haben, beispielsweise Änderungen in den Betriebskennlinien der Bildröhre und zugeordneten Schaltungen (z. B. infolge Alterung), Temperatureinflüsse und momentane Überschläge an der Bildröhre.

Da sichergestellt werden sollte, daß die relative Zuteilung der Farbsignale an die Bildröhre bei allen Hellig- so keitspegeln des Bildes korrekt ist, sind in Farbfernsehempfängern gewöhnlich Maßnahmen getroffen, um die Bildröhre und die zugeordneten Schaltungen in einer sogenannten Einstell- oder Service-Betriebsart dem Empfängers mittels bekannter Verfahren zu justieren. Hierzu ist mit den Signalverarbeitungsschaltungen des Empfängers und mit der Bildröhre ein sogenannter Service-Schalter verbunden, der zwischen zwei Positionen »normal« und »Service« umgeschaltet werden kann. In der Position »Service« sind die Videosignale von der μ Bildröhre abgekoppelt und die Vertikalablenkung abgeschaltet. In diesem Zustand wird die Vorspannung jedes Elektronenstrahlerzeuger justiert, um für jeden Strahlerzeuger einen gewünschten Austaststrom (z. B. einige wenige Mikroampere) einzustellen. Diese Justierung stellt sicher, daß die Bildröhre beim Fehlen eines angelegten Videosignals oder bei einem Schwarz-Bezugspegel des Videosignals richtig ausgetastet wird und daß außerdem bei allen Helligkeitswerten die Farbsignale im richtigen Verhältnis stehen. Anschließend werden die Ansteuerschaltungen (Bildröhrentreiber), die den einzelnen Strahlerzeugern zugeordnet sind, auf jeweils eine gewünschte Verstärkung eingestellt (z. B. um Unterschiede in den Wirkungsgraden der Leuchtstoffe an der Bildröhre auszugleichen), derart, daß die Rot-, die Grün- und die Blau-Anstcucrung im richtigen Verhältnis zueinander stehen, wenn der Empfänger im Noriiinlbctrieb läuft.

Die Justierung der Bildröhren-Austastung ist zeitraubend und umständlich und muß typischerweisc mehrere Male während der Lebensdauer der Bildröhre durchgeführt werden. Außerdem beeinflussen sich die Auslast justierung und die Verstiirkungsjustierung oft gegenseitig, so daß man diese Justierungen mehrmals hintereinander durchführen muß. Ks ist daher vorteilhaft, wenn man auf solche Justierungen verzichten kann. /.. B. indem man innerhalb des Empfängers Schaltungen vorsieht, weiche die erforderlichen Nachstellungen automatisch übernehmen.

Es sind verschiedene Regelsystcmc zur automatischen Steuerung der Bildröhren-Vorspannung unter Anwendung analoger Signalverarbeitungsmethodcn bekannt. Bei den bekannten Systemen wird beispielsweise der Wert eines sehr kleinen Kathoden-Austast-Stroms periodisch während eines gegebenen Intervalls gemessen (?.. B. innerhalb eines Vertikalaustastintervalls des FetTisehsignals, in welchem keine Bildinformation enthalten ist), wenn ein Signal mit einem geeigneten Bezugspegel (Schwarzwert) an fine Intensitälsstcucrelektrode der Bildröhre angelegt wird. Eine aus dieser Messung abgeleitete Steuerspannung wird dazu verwendet, die Vorspannung eines Bildröhren-Treiberverstärkers zu korrigieren, um einen gewünschten Wert des Kathoden-Austasistroms zu erhalten.

Bekannte S\ sterne, die wie z. B. die Anordnung nach

um analoger Signalverarbeitungstechnik arbeiten, führen typischerweise folgende Funktionen durch: Während der Austastintervalle des Kathodenstroms wird der Austastpegel des Kathodenstroms (Kathoden-Austastpegel) gefühlt, und ein proportionales Kathodcnsignal wird abgeleitet. Das Kathodensignal wird dann gefiltert, um eine dcir Betrag des Kathodcnsignals proportionale Spannung abzuleiten. Durch zusätzliche Filterung wird eine Vorspannungs-Steuerspannung erhalten, und diese Steuerspannung wird dem Bildröhren-Treiberverstärker über eine Rückkopplungsschleife angelegt, um jeden Fehler der Bildröhren-Vorspannung und den damit verbundenen Fehler des Schwarzpegcls des Kathidenstroms zu korrigieren. Die Rückkopplungs- oder Regelschleife dient dazu, den Schwarzpegel des Kathodenstroms auf einen gewünschten richtigen Wert zu stabilisieren. Die Genauigkeit dieser Regelung hängt von der Verstärkung der Regelschleife ab, die bei typischen Anaiogsystemen in der Größenordnung von 70 db liegt. Eine sehr genaue Regelung der Vorspannung erfordert eine hohe Schleifenverstärkung. Eine hohe Schleifenversiärkung kann jedoch zu Instabilitäten führen (/, B. zu unregelmäßigen Fluktuationen oder Schwingungen des Vorspannungspegels an der Kathode), die größtenteils auf die einmalige oder mehrmalige Filterung zurückzuführen sind, welche zur Erzeugung der Steuergleichspannung durchgeführt wird. Die hierzu verwendeten Filter oder Siebscha.liungen enthalten jeweils RC-Netzwerke mit Zeitkonstanten, die Signalverarbeitungsverzögerungen und Phasenverschiebungen in die

Regclschleife einbringen, wodurch die Stabilität der Schleife beeinträchtigt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung derart auszubilden, daß auch bei hoher Schleifcnverstärkung ein stabiler Betrieb garantiert wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kcnn/.cichnung.slcil des Patentanspruchs I gegebenen !»fcikmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Gemäß der Erfindung wird für die Erzeugung der Vorspanniings-Steuerspannung eine digitale Signalverarbeitungseinrichtung verwendet. Ein mit einer solchen Einrichtung ausgestattetes automatisches Steuersystem 'ür die Bildröhren-Vorspannung bewirkt eine präzise Vorspannungsregelung, ist stabil bei sehr hohen Verstärkungen der Regelschleife (z. B. in der Größenordnung von 150db bis 200 db) und tendiert nicht zur Erzeugung unregelmäßiger Fluktuationen oder Schwingungen des Wertes der Kathodenvorspannung. Ein solches digitales System erfordert keine integrierenden oder Speicherkondensatoren (z. B. zur Filterung) und kann leicht als integrierte Schaltung hergestellt werden. Außerdem benötigt die digitale Verarbeitungseinrichtung nur billige, mit geringer Leistung und langsamer Geschwindigkeit arbeilende logische Schaltungen.

Die Verwendung digitaler Signalverarbeitungseinrichtungen in Regelkreisen ist an sich bekannt, auch in der Fernsehtechnik. So offenbart beispielsweise die US-Patentschrift 36 70 100 eine mit Digitalschaltungen arbeitende Anordnung zur automatischen Einstellung der oberen und unteren Referenzpegel in den Videosignalen einer Fernsehkamera. Hierbei wird während eines mehr oder weniger langen Zeitfensters innerhalb des Vcrtikalhinlaufintervalls der Istwert eines Referenzpegcls im Videoausgangssignal gemessen, und dieser MeßVersetzung einschließendes Maß unterscheiden, um zu verhindern, daß das System im Umgebungsbereich nahe der richtigen Vorspannung pendelt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild eines Teils eines Fernsehempfängers, der eine Anordnung zur Videosigniil-Anstcuerung und zur Verarbeitung von Kalhocleiiimpulsen in einem erfindungsgemäßen Steuersystem zur automatischen Vorspannung der Bildröhre enthält;

Fig. 2 zeigt Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild der Video-Ansteuerschaltung und zugeordneter Netzwerke für die Anordnung nach Fig. 1;

Fig.4 zeigt Schaltungseinzelheiten eines Teils der Kathodenimpuls-Verarbeitungsschaltung in der Anordnung nach Fi g. I;

Fig.5 zeigt Schaltungseinzelheiten einer in der Kathodenimpuls-Verarbeitungsschaltung enthaltenen Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung;

Fig.6 zeigt zusätzliche Einzelheiten der Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung nach F i g. 5;

F i g. 7 zeigt in Blockform eine andere Ausführung der Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung in der Kathodenimpuis-Verarbeitungsschaitungnach Fig. I;

F i g. 8 zeigt Takt- bzw. Zeitsignale zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 7;

Fig. 9 bis I! zeigen alternative Ausführungsformen eines Teils der Einrichtung nach F i g. 7;

Fig. 12 und 13 zeigen alternative Ausführungsformen eines anderen Teils der Einrichtung nach Fig. 7;

Fig. 14 und 15 bis 17 zeigen Signalschwellenformen zur Erläuterung eines Merkmals der Erfindung;

Fig. 18 zeigt eine Schaltung zur Erzeugung einer speziellen Form eines erfindungsgemäßen verwendeten Erregungssignals;

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glichen, der bei zu hohem Istwert ein bestimmtes Binärsignal und bei zu niedrigem Istwert das komplementäre Binärsignal liefert. Diese Binärsignale steuern über ein Speicherflipflop die Zählrichtung eines umkehrbaren Digitalzählers, so daß der Zählwert eine Größe ist, die nach Digital/Analog-Umwandlung als Korrektursignal zur Nachstellung des Ist-Referenzpegels im Videoausgangssignal verwendet werden kann. In dieser bekannten Anordnung sind hingegen keine Vorrichtungen vorgesehen, die eine Bezugsvorspannung an eine Kathode legen bzw. Signale, die proportional zum Pegel des Kaihodcnstroms sind, erzeugen. Die zugehörige US-Patcntschrift gibt auch keinen Hinweis auf eine Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung, die wie die erfindungsgcmäQc Einrichtung eine Folge von NSignalproben als Eingangssignalkonfiguration verarbeitet. Sie gibt schließlich auch keinen Hinweis auf einen Steuerspannungsgenerator, der auf diese Eingangssignalkonfiguration entsprechend der Ist-Abweichung des Austaststroms anspricht.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung entspricht das abgeleitete Signal periodisch erscheinenden Kathodenimpulsen, die während Signalaustastintcrvallcn als Antwort auf periodische Gittererrcgungsimpuise auftreten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird den abgeleiteten Signalen eine vorgeschriebene Arnpiitudenverseizung mitgeteilt, so daß sich benachbarte abgeleitete Signale innerhalb einer Folge abgeleiteter Signale voneinander in ihrer Amplitude um ein die Betrieb der Schaltung nach Fig. 18;

Fig. 20 zeigt eine Schaltung zur Erzeugung von Signalen, die von der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet werden;

Fig. 21 zeigt Wellenformen von Signalen an der Schaltung nach F i g. 20.

In der Fig. 1 ist links oben ein Fernsehsignale verarbeitender Empfangsteil 10 dargestellt, der z. B. Videodetektor-Verstärker- und Filterstufen enthält und voneinander getrennte Leuchtdichtekomponenten (Y) und Farbartkomponenten (C) eines zusammengesetzten Farbfernschsignals an eine Demodulator/Matrix-Schaltung 12 liefert. Die Schaltung 12 erzeugt an ihren Ausgängen Signale, welche den roten, grünen und blauen Farbanteil des Bildinhalts des Farbfernsehsignal darstellen. Diese im folgenden kurz als »Farbsignale« bezeichneten Signale erscheinen an den Ausgängen der Schaltung 12 mit niedrigem Pegel und sind mit r (für rot), ^(für grün) und b (für blau) bezeichnet Sie werden durch Schaltungen innerhalb zugeordneter Kathodensignal-Verarbeitungsnetzwerke 14a, 14Z> und 14c verstärkt und in weiterer Weise behandelt, um von dort als Farbsignale mit hohem Pegel, die mit R, G und B bezeichnet sind, auf zugehörige Kathoden-Intensitätssteuerelektroden 16a, 166 und 16c einer Farbbildröhre 15 zu gelangen. Beim vorliegenden Beispiel ist die Bildröhre ein Gerät mit selbstkonvergierender Eigenschaft und nebeneinandcrücgcndcn ElektroncRstrahlcrzcugcrn (»Inline-Anordnung) und mit einem gemeinsam erregten Gitter 18, das gleichzeitig allen drei die Kathoden-

elektroden 16a, 16/? und 16c enthaltenden Strahlerzeugern zugeordnet ist.

Die Kathodensignal-Verarbeitungsnetzwerke 14a. 140» und 14c sind bei der hier beschriebenen Ausführungsform einander gleich. Die nachstehende Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise des Netzwerks 14a gilt also gleichermaßen auch für die Netzwerke 146 und 14c.

Im Netzwerk I4a ist eine Schwarzwert-Einfügungsschaltung 20 (z. B. ein elektronischer Schalter) enthalten, die unter dem Einfluß eines Taktsignals BLK das r-Farbsignal von der Matrixschaltung 12 auf einen Videosignaleingang einer Bildröhren-Ansteuerschaltung (Bildröhrentreiber) 21 koppelt bzw. davon abkoppelt. Der Treiber 21 enthält eine Signalverstärkungsschaltung zur Erzeugung des mit hohem Pegel erscheinenden Ausgangssignals R, das an die Bildröhrenkaihodc 16;) gelegt wird. Ein anderer Ausgang des Treibers 21 ist mit einem Eingang einer Kathodenimpuls-Verarbeitungsschäliürig 22 gekoppelt. Dieser Ausgang des Treibers 21 liefert entstehende »Kathodenimpulse« (CP) während bestimmter Kathodenstrom-Clberwachungsintervalle, wie es weiter unten noch erläutert wird. Die Verarbeitungsschaltung 22 wird durch Takt- bzw. Zeitsignale C. SR, CLP gesteuert, um an ihrem Ausgang ein V^rspannungs-Steucrsignal V_flzu erzeugen, das einem Vorspannungs-Steuereingang des Treibers 21 angelegt wird, um die Vorspannung der Verstärkerschaltungen innerhalb des Treibers 21 zu modifizieren und dadurch den Austastpegel (Schwarzwert) des von der Kathode 16a geleiteten Strom einzustellen, wie es ebenfalls weiter unten noch erläutert wird.

Ein Impulsgenerator 28 spricht auf Vertikalrücklauf-Austastsignale V an, die von den Vertikalablenkschaltungen des Empfängers abgeleitet werden, um Taktoder Zeitsignale BLK. C, SR und CLPzu erzeugen. Das Signal V erscheint mit einer Wiederholfrequenz von 60 Hz im Faüe eines Fernsehempfängers, der entsprechend der in den USA geltenden NTSC-Norm für Fcrnsehrundfunk ausgelegt ist, und mit einer Wiederholfrequenz von 50 Hz im Falle eines nach der PAL-Fernsehnorm ausgelegten Empfängers. Der Impulsgenerator 28 erzeugt ferner an einem Ausgang einen Oitteransteuerungs-Spannungsimpuls Gewährend eines Intervalls, in welchem der Austastwert des Kathodenstroms (Kathoden-Austaststrom) der Bildröhre 15 überwacht wird. Derjenige Ausgang des Impulsgenerators 28. an dem das Signal GP erscheint, liefert in Zeiten außerhalb des Gitterimpulsintervalls eine geeignete Vorspannung für das Gitter 18 (beim vorliegenden Beispiel im wesentlichen 0 Volt).

Das Intervall der Überwachung des Kathodenstroms der Bildröhre liegt nach dem Ende der Vertikalrücklauf-Austastung, jedoch vor dem Bildintervall, in welchem das Fernsehsignal die wiederzugebende Bildinformation enthält. Das Überwachungsintervall geht über einen Teil eines größeren Zeitintervalls, welches mehrere Horizontalzeilen umfaßt, während welcher keine Bildinformation erscheint. Der Vorgang der Überwachung des Kathoden-Austaststroms hat jedoch keinen sichtbaren Einfluß auf ein wiedergegebenes Bild, weil die Bildröhre zu dieser Zeit »über-abgetastet« wird (d. h. der - Elektronenstrahl der Bildröhre ist dann so weit abgelenkt, daß er die Front der Bildröhre oberhalb der Biidwiedergjtbefläche trifft).

Das Uberwacbungsintervall kann z. B. die ersten beiden Horizontalzeilen nach dem Ende der Verükalrücklauf-Austastung umfassen, wie es die Wellenform a in F i g. 2 veranschaulicht, welche die periodischen, mit der Zeilenfrequen; erscheinenden positiven Horizomalaiistastimpulse zeigt.
Der das Vertikalrücklauf- und das Überwachungsir,-tervall umfassende Impuls BLK ist mit der Wellenform Δ» in Fig. 2 dargestellt. Der Gitterimpuls CP, der die Zeilen 1 und 2 innerhalb des Überwachungsintervalls nach dem Ende des Vcrtikalrücklaufs umfaßt, ist mil der Wellenform c dargestellt. Dieser Gitterimpuls hat vorzugsweise eine feste positive Amplitude, die je nach den Erfordernissen des speziell verwendeten Systems irgendwo innerhalb eines Bereichs von +5 bis +15 Voll liegt, und zwar gemessen gegenüber einem niedrigeren Sockelwert, welcher dem normalen Giuervorspannungspegel (beim vorliegenden Beispiel 0 Voll) enispricht.

In der Anordnung mich F i g. I wird eine in ilcr Schwarzwerl-Einfügungsschaltung 20 enthaltene Torschaltung als Antwort auf das Signal BLK während des Vertikalrücklauf-und Überwachungsintervalls (Fi g. 2) gesperrt, um die Weitergabe des Signals r von der Matrixschaltung 12 zum Treiber 21 zu verhindern und statt dessen eine Schwarzwertspannung in den r-Signalweg einzugeben. Hierdurch wird am Videosignaiausgang des die Büdröhrenkathode 16a ansteuernden Treibers 21 ein gegebener Schwarz-Bezugspegel eingestellt, womit auch ein Ruhe-Bezugswert für die Kathode 16a während des ßLK-lntervalls eingestellt wird. Die Bildröhre funktioniert für den Gitterimpuls CPaIs Kathodenfolger, so daß während des Gitterimpulsintervalls eine gleichphasige Version ocs Gitterimpulses an der Büdröhrenkathode erscheint. Die Amplitude des so entstehenden Kathodenimpulses CP ist proportional dem Pegel des geleiteten Kathodenstroms, jedoch ist sie gegenüber dem Gitterimpuls etwas gedämpft infolge der relativ niedrigen Vorwärts-Transkonduktanz des von Strahlerzeuger und Gitter gebildeten Systems. Der Betrüg des Kainuucnimpuises wird durch Schaltungen innerhalb der Verarbeitungsschaltung 22 gefühlt, um fcsizustellen, ob der vom Strahlerzeuger geleitete Strom den für den Schwarzwert gewünschten Betrag hat oder demgegenüber zu hoch oder zu niedrig ist.

Die vom Ausgang der Verarbeitungsschaltung 22 kommende Vorspannungs-Steuerspannung V₁₁ wird dem Vorspannungs-Steuereingang des Treibers 21 angelegt, um dessen Gleichspannungs-Arbeitspunkt (Vorspannungs-Arbeitspunkt) notwendigerweise in solchem Sinne zu ändern, daß am Signalausgang des Treibers 21 ein Vorspannungspegel erscheint, der den gewünschten

so Kathoden-Austaststrompegel zur Folge hat. Dies ist ein geschlossener Regelkreis. Die Torschaltung innerhalb der Schaltung 20 wird nach dem Ende des Überwachungsintervalls wieder durchgeschaltet, so daß Farbsignale vom Ausgang der Matrixschaltung 12 zum Signaleingang des Treibers 21 gelangen.

Die F i g. 3 zeigt Einzelheiten der Schwarzwert-Einfügungsschaitung 20 und des Bildröhrentreibers 21 nach Fig. 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig.3 enthält die Schwarzwert-Einfügungsschaltung 20 einen einpoligen Umschalter 30 und eine zugeordnete Bezugsspannungsquelle 33. Die Quelle 33 enthält eine Zenerdiode 34 in Verbindung mit einem veränderbaren Spannungsteiler, der ein Potentiometer 35 aufweist Der Bildröhrentreiber 21 besteht aus einem Kaskodeverstärker mit Transistoren 40 und 42. Das die Bildröhre ansteuernde Farbsignal R wird vom Emitter des Transistors 42 über einen Widerstand 43 auf die Kathode der Bildröhre gekoppelt.

Der während des Überwachungsintervalls entstehende Kaihodenimpuls CP wird vom Kollektor des Transistors 42 über einen Schutzwiderstand 44 abgeleitet. Wenn während des Vcriikalrücklauf- und Überwa-Juingsintcrvulls der Schalter 30 in der geöffneten Stellung ist (wie in Fig.3 dargestellt), dann ist das Farbsignal r vom Treiber 21 abgekoppelt, und über die Schalterkontakte a und b wird eine Schwarzwertspannung vom Schleifer des Potentiometers 35 auf den Basiskreis des Transistors 40 gekoppelt. Dadurch erscheint am Emitter des Transistors 42 ein Bezugs-Ruhepegel, der über eine Gleichstromkopplung auf die Kathode der Bildröhre gegeben wird. Zu allen anderen Zeiten ist der Umschalter 30 in der anderen Stellung, in welcher er das Farbsignal r Ober seine Kontakte c und b auf den Basiskreis des Transistors 40 koppelt, damit es vom Treiber 21 verstärkt wird. Die vom Ausgang der Kathodenimpuis-Verarbeitungsschaltung 22 (F ig. 1) gelieferte Vorspanr.-jngs-Steucrspannung Vn wird über eine Gleichmit Hilfe des geschlossenen Schalters 60 in Verbindung mit dem Eingangskondensator 62 bewirkt. Während des Kathodenimpulsintcrvalls T_n wird der Schalter 60 nichtleitend gemacht (d. h. geöffnet, wie in F i g. 4 dargestellt),

^r, so daü eine verstärkte, inveriierte Version des Kaihodcnimpulscs am Ausgang des Verstärkers 52 'irschcint. Dieser Kathodenimpuls vom Ausgang des Verstärkers 52 hat eine (veränderliche) Spitze-Spitze-Amplitude gegenüber einem stabilen Bezugswert, der durch den

ίο Klemmvorgang hergestellt wird. Die Amplitude des vom Verstärker 52 abgegebenen Kathodenimpulses wird durch den Vergleicher 65 gefühlt.

Der Vergleicher 65 besteht a!s einem Funktionsverstärker mit einem an den Ausgang des Verstärkers 52 angeschlossenen invertierenden Eingang ( — )und einem nicht-invertierenden Eingang ( + ), der an einer Bezugsspannung V_r2 liegt, die ebenfalls von dem aus den Widerständen 53 und 54 und der Diode 56 bestehenden Spannungsteiler gebildet wird. Der Vcrgleicher erzeugt

SiFOinköppiürig 3üi uiC u55iS uCä VcfaiarriCrirafiSiSiGPS 20 ΟΐΠΟΓι AuSgaPigSpCgC! dC5 οΐΠαΓ- vyuCr LogifiWCftS :·>!«,

40 gegeben. Ansteigende (d. h. positiver werdende) Werte der Sieuerspunnung V₁₁ bewirken eine proportionale Abnahme der am Emitter des Transistors 42 erzeugten Vorspannung für die Bildröhrenkathode, was seinerseits zu einer Zunahme des über die Bildröhrenkathodc geleiteten Schwarzwertstroms führt. Umgekehrt bewirkt eine Abnahme der Steuerspannung Ve eine pro-' potionale Abnahme des Kathodenstroms.

Der Kathodenimpuls CPkann auch auf andere Weise wie z. B. mittels einer Spannungsumschaltung abgeleitet werden, wie sie in der US-Patentschrift 42 63 622 beschrieben ist. Jedoch ist die Ableitung des Kathodenimpulses vom Kollektorausgang des eine aktive Last darstellenden Transistors 42 gemäß der Fig.3 besonders vorteilhaft, weil man hiermit eine höhere Amplitude des Kathodenimpulses bei einer niedrigeren Ausgangsimpedanz erhält.

Die F i g. 4 zeigt die Eingangsschaltung der Verarbeitungsschaltung 22. Diese Eingangsschaltung besteht aus : ■ einem Klemmverstärker 50 und einem Vergleicher 65.

Der Klcmmverstärker 50 enthält einen signalinvertierenden Funktionsverstärker 52 mit einem invertierenden Signaleingang (—) und einem nicht-invertierenden Bezugscingang ( + ). Ein aus Widerständen 53 und 54 und einer Diode 56 bestehender Spannungsteiler bildet gemeinsam mit einem Widerstand 55 und einem Kondensator 62 den Eingangskreis der Verstärkerschaltung 50. Eine am Spannungsteiler entwickelte Bezugsspannung V_r ι wird dem Bezugseingang des Verstärkers 52 angelegt. Damit das Ausgangssignal des Verstärkers 52 ■: genau die Änderungen in der Spitzenamplitude des Ka- - thodenimpulses CP wiedergibt, ist es notwendig, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 52 auf einen vorhersagbaren Pegel bezogen wird. Dies geschieht mittels ^:-; einer rückkoppelnden Kiemmschaltung, die einen eleki^: ironischen einpoligen Ein/Aus-Schalter 60 (in der geöffs\ noten Stellung dargestellt) und einen Klemmkondensa- ·.· tor 62 am Eingang umfaßt.

k; Die Verstärkerschaltung 50 arbeitet auf folgende

:, Weise. Zu allen Zeiten mil Ausnahme während des Ka- ;i' thodcnimpulsintervalls ist der Schalter 60 durch Wir- ;i kung des Klemmungs-Zeitsteuersignals CLP leitend .;'.; (d. h. geschlossen). Dies ist der Fall während Zeiten Tc ;^r; vor und nach dem Kathodenimpulsintervall Tp, Durch ' Rückkopplung wird der invertierende Eingang des Verjstärkers 52 auf den am Ausgang dieses Verstärkers P herrschenden Pegel geklemmt, der zu dieser Zeit gleich :/| dem Bezugspotential V_r\ ist. Diese Rückkopplung wird wenn die Amplitude des von der Schaltung 50 kommenden negativ gerichteten Kathodcnimpulscs einen Wert V_ri — V_r j übersteigt. Dies ist dann der Fall, wenn der Schwarzwert des Kathodenstroms höher ist als der gcwünschte Wert, was einem Zustand niedriger Kathodenvorspannung entspricht. Der Vergleicher liefert den Binärweri »0« am Ausgang, wenn die Amplitude des von der Schaltung 50 kommenden Kathodenimpulses kleiner ist als V_r! — V_ri. Dies ist dann der Fall, wenn der Schwarzwert des Kathodenstroms kleiner ist als gewünscht, was einem Zustand hoher Kathodenvorspannung entspricht. Die Kathodenvorspannung ist richtig, wenn die Spitzeamplitude des Kathodenimpulses praktisch gleich V_r ι — V_r2ist.

Im Falle richtiger Kathodenvorspannung liefert der Vergleicher als Antwort auf eine Folge von Kathodenimpulsen eine Folge unregelmäßig wechselnder Binärwerte »1« und »0« wegen des unvermeidlichen Zufaüsrauschens, das jedem Kathodenimpuls überlagert ist.

Dieses Rauschen hat seinen ' Irsprung in der 3ildröhre und im Verstärker 52 und anderen Teilen im Empfänger und bewirkt, daß die Amplitude einzelner Kathodenimpulse in unregelmäßiger oder statistischer Weise etwas sc'.iwankt und dabei leicht über und unter den Ums ~haltpegel des Vergleichers gerät. Die vom Ausgang des Vergleichers 65 gelieferten Logiksignale werden im folgenden als Signale CP' bezeichnet und eignen sich für eine weitere Verarbeitung in einer Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung, wie sie in F i g. 5 dargestellt ist.

Der Wert der an den Verstärker 52 gelegten Bezugsspannung Vri übersteigt den Wert der an den Vergleicher 65 gelegten Bezugsspannung Vr? um ein Maß, das gleich der Offsetspannung der Diode 56 ist. Die Spannungsdifferenz zwischen V_r\ und V_r2 in Verbindung mit der Verstärkung des Verstärkers 52 bestimmt das Maß, über welches die Amplitude des Kathodenimpulses von der geschlossenen Regelschleife gesteuert werden kann. Je nach den Erfordernissen des speziell verwendeten Systems kann diese Spannungsdifferenz irgendeinen Wert im Bereich von einigen Millivolt bis einigen Volt haben. Eine bessere Regelung des Schwarzwertes des Kathodenstroms in der Nähe des Ausschaltpunkts der Bildröhre erreicht man jedoch bei kleineren Werten dieser Spannungsdifferenz.

Die in Fig.5 dargestellte Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung enthält ein 16-Bit-Schieberegister 70, ein logisches Steuernetzwerk 76 mit einem UND-Glied 71, einem ersten und einem zweiten NOR-Glied 72 und 73

und einem Inverter 75, sowie einen Zähler 77, der durch Ausgangssignale des Steuernetzwerks 76 gesteuert wird. Die Verknüpfungsglieder 71, 72 und 73 sind so angeordnet, daß sie eine Exklusiv-ODER-Verknüpfung durchführen.

Die Signale CP" werden dem Serieneingang des Schieberegister* 70 zugeführt, das während jedes Kathodenimpulsintervalls durch die triggernde Flanke (d. h. die Vorderflanke) eines Taktimpulses SR taktgesteuert wird, der während des Kathodenimpulsintervalls auftritt. Jeder Impuls SR erlaubt, daß entweder ein Signal des Binärwerts »1« oder ein Signal des Binärwerts »0« (je nach den Logikpegeln der Eingangsimpulse CP') in sequentieller Weise in die Speicherzellen des Schieberegisters geschoben werden, die einzelnen Ausgängen Qi—(Pie entsprechen. Die Verschiebung erfolgt von links nach rechts. Das Steuernetzwerk 76 prüft die sechszehn parallelen Ausgänge (Q\ — Q\f) des Schieberegisters 70 mittels des UND-Gliedes 71 und des NOR-Gliedes 72, die beide jeweils sechszehn Eingänge haben, und liefert am Ausgang des NOR-Gliedes 73 ein Steuersignal, welches den Betrieb des Zählers 77 über einen Steuereingang »Sperrung« entweder ein- oder ausschaltet Im vorliegenden Fall spricht ein Invent/75 auf den Signalpegel am φ-Ausgang des Schieberegisters an, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches entweder für Vorwärtszählung oder für Rückwärtszählung des Zählers 77 sorgt. Der Inverter 75 kann jedoch auch so angeordnet werden, daß er andere Ausgänge des Schieberegisters fühlt.

Der Zähler 77 ist ein 8-Bk Zähler, der durch ein mit Vertikalablenkfrequenz (Teilbildfrequenz) auftretendes Taktimpulssignal C angesteuert wird. Die triggernde Flanke dieses Signals darf nicht während des Kathodenimpulsintervalls auftreten, um zu verhindern, daß sich die Kathodenvorspannung der Bildröhre während des Kathodenimpulsintervalls ändert. Daher kann die triggernde Flanke dieses Signals mit dem Ende des Kathodenimpulsintervalls oder kurz danach auftreten. Die acht Ausgänge des Zählers 77, die mit Qi-Qg bezeichnet sind, führen zu einem Digitai-Analog-Wandler 78, der aus einer /?/2/?-Widerstandslciter besteht.

Dieses Widerstandsnetzwerk erzeugt am Ausgang eine Gleichspannung, die sich im Bereich von 0 Volt bis + 12 Volt bewegt, je nach dem Zustand der Zählerausgänge. Da der Zähler 77 insgesamt 256 Ausgangszustände (d. h. 2⁸ Zustände) annehmen kann, ist die Auflösung der Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers (d. h. die Höhe der einzelnen Abstufungen in der Spannung) gleich +46,875 Millivolt (d. h. + 12 Volt/256). Die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers wird über einen Spannungsfolger 79 auf den Bildröhrentreiber 21 gekoppelt. Dies ist die Spannung Ve, die zur Steuerung der Kathodenvorspannung der Bildröhre verwendet wird. In der Praxis ist für die Schwarzwert-Vorspannung an der Bildröhrenkathode ein Regelbereich von etwa 40 Volt erforderlich (z. B. von + 140 Volt bis -I-180 Volt). Beim vorliegenden Beispiel erlaubt der 8-Bit-Zähler eine Vorspannungsrcgelung über diesen Bereich in Stufen von jeweils 156,26 Millivolt (d.h. 40 Volt geteilt durch 256).

Das logische Steuernetzwerk 76 isi so ausgelegt, daß es zwischen drei Bedingungen der Kathodenvorspannung und drei entsprechenden Bitmustern am Ausgang des Schieberegisters 70 unterscheidet. Wenn der Wert des Kathodenstroms zu hoch ist (d. h. die Kathodenvorspannung ist zu niedrig), drnn wird der Schaltpegel des Vergleichers 65 (Fig.4) überschritten, und das Signal Cf bekommt für jeden Kathcdenimpuls den Binärwer »1« (d. h. ein positiver Impuls). Angenommen, diese Be dingung ändert sich nicht, dann sind nach sechzehn Ver tikal- oder Teilbildintervallen die Ausgänge des Schie beregisters 70 alle auf dem Binärwert »1«. Dieser Zu stand wird vom UND-Glied 71 und dem NOR-Glied T. der Schaltung 76 gefühlt und bewirkt den Binärwert »0< am Ausgang des Gliedes 73. Außerdem wird am Aus gang des Inverters 75 der Binärwert »0« erzeugt, da dei

ίο Qt-Ausgang des Schieberegisters 70 dsn Binärwert »t< führt. Dies veranlaßt den Zähler 77, rückwärts zu zählen Infolgedessen nimmt die Vorspannungs-Steucrspan nung Vb in Schritten von 156,25 Millivolt von Teilbild zi Teilbild ab. und die Kathodenvorspannung steigt pro portiona! im Sinne einer Reduzierung des Kathoden Stroms an, bis die richtige Vorspannungsbedingung er reicht ist

Wenn umgekehrt der Wert des Kathodenstroms zi niedrig ist (d. h. eine zu hohe Kathodenvorspannung) dann bekommt das Signal CP' den Binärwert »0« füi jeden Kathodenimpuls, und nach sechszehn Vertikal- oder Teübüdimervaüen sind die Ausgänge des Schieberegisters alle auf dem Binärwert »0«. In diesem Fall wire der Zähler 77 zur Vorwärtszähfung veranlaßt Infolgedessen erhöht sich die Steuerspannung V_n von Teilbilc zu Teilbild um jeweils 156,25 Millivolt, bis die korrekte Vorspannung eingestellt ist

Wenn die Kathodenvorspannung richtig ist, dann bildet das Signal Cf eine unregelmäßige Folge von Signalen der Binärwerte »1« und »0«. Die Ausgänge des Schieberegisters 70 bilden daher nicht mehr eine gleichmäßige Folge mit dem Binärwert »1« oder dem Binärwert »0«. Das Fühlen dieses Zustandes in der Schallung 76 bewirkt, daß das Glied 73 eine »1« abgibt, um den Zähler 77 zu sperren und daher den Vorgang der Vorspannungskorrektur anzuhalten. Dies geschieht, sobald einer der Schieberegisterausgänge einen komplementären Binärwert im Vergleich zu den anderen Ausgängen hat (d. h. nur wenn die Schieberegisterausgänge nicht alle den gleichen Binärwert haben).

Die logische Steuerschaltung 76 kann modifiziert werden, um den Zähler 77 nur dann zu sperren, wenn ein bestimmter Anteil (z. B. die Hälfte) der Sehicbercgistcrausgänge einen gegebenen Binärwert hat. Um den Korrekturvorgang unter Beibehaltung einer guten Auflösung zu beschleunigen, kann es außerdem vorteilhaft sein, während jeder Teilbildperiode mehr als einen Taktimpuls an den Zähler zu legen, wenn die Vorspannung weit von ihrem richtigen Wert entfernt ist. und dem Zähler dann, wenn die Vorspannung dem richtigen Wert nähergekommen ist. zur Sicherstellung einer guten Auflösung jeweils nur einen Taktimpuls anzulegen.

Die F i g. 6 zeigt in ausführlicherer Darstellung eine modifizierte Version der Anordnung nach F i g. 5, wobei entsprechende Elemente mit den gleichen bc/ugs/ahlcn bezeichnet sind. Aufbau und Arbeitsweise der Anordnung nach Fig.6 sind praktisch gleich wie bei der Anordnung nach Fig. 5, nur daß besondere Maßnahmen getroffen sind, um nach dem anfänglichen Einschulten

ho des Empfängers die korrekte Kathodenvorspannung schneller zu erreichen.

Gemäß F i g. 5 enthält der Zähler 77 einen ersten und einen zweiten voreinstellbaren Zähler 80 und 82. und das Schieberegister 70 enthält ein erstes und ein zweites rücksetzbares Schieberegister 84 und 86. Ein elektronischer »Versorgung ein«-Schalter 90 (der z. B. einen monostabilen Multivibrator enthält) wird in Verbindung mit dem die Leistungsversorgung einschaltenden

Hauptschalter des Empfängers und ist mit den Voreinstcll-Eingängen (P) der Zähler 80 und 82 und mit den Rücksetzeingängen (R) der Schieberegister 84 und 86 gekoppelt Wenn der Empfänger anfänglich eingeschaltet wird, erzeugt der Schalter 90 einen negativ gerichteten Impuls, durch den die Schieberegister 84 und 86 zurückgesetzt werden und die Zähler 80 und 82 auf die Mitte ihres Zählbereiches eingestellt werden. Zu diesem Zweck sind Anschlüsse 4,12,13 und 3 (die sc<g. Einstelleingänge) der Zähler 80 und 82 in der dargestellten Weise mit Masse bzw. der positiven Versorgungsspannung (+12 Volt) verbunden, so daß beim Anlegen des negativ gerichteten Impulses an die Voreinstell-Eingänge (P) der Zähler 80 und 82 die Ausgänge dieser Zähler Binärzustände entsprechend der Mitte des Zählbereichs annehmen. Dies führt zu einer Vorspannurigs-Steuerspannung Vp in der Mitte des Steuerbereicris, entsprechend einem Spannungswert, welcher mit gewisser Wahrscheinlichkeit in der Nähe des zur Enfielung der richtigen Vorspannung erforderlichen Wertes liegt.

Das bis hierher beschriebene digitale automatische Steuersystem für die Vorspannung der Bildröhre hat eine beträchtlich höhere Stabilität als analoge Systeme, und zwar aus folgenden Gründen:

Immer wenn die Kathodenvorspannung der Bildröhre einer Korrektur bedarf, wird für jede Teilbildperiode ein konstantes MaB an Korrekturspannung (156,25 Millivolt) angelegt, unabhängig von der Regelschleifenverstärkung und unabhängig von der Größe des zu korrigierenden Fehlers. Daher wird zur Korrektur eines großen Fehlers mehr Zeit benötigt als zur Korrektur eines kleinen Fehlers, und es besteht praktisch keine Gefahr eines »Überschwingens« der Korrektur und einer damit verbundenen Instabilität der Regelschleife.

Wie obenerwähnt, dauert der Korrekturvorgang so lange, wie die Schieberegisterausgänge alle den jeweils gleichen Binärwert haben (entweder »1« oder »0«). Sobald der Wert des Kathodenimpulses gleich oder praktisch gleich einem der richtigen Kathodenvorspannung entsprechenden Wert ist und der CV'-lmpuls einen anderen Pegel als den vorangehenden Pegel bekommt (d. h. komplementär gegenüber dem vorangegangenen Impuls wird), sind die Inhalte der Zellen des Schieberegisters 70 nicht mehr alle gleich. Infolgedessen wird der Korrekturvorgang praktisch sofort ohne Verzögerung angehalten. Der Zustand des Zählers und der Vorspannungs-Steuerspannung sind dann fest, und die Regelschleife wird gleichsam »offen«, was den Vorteil hat, daß Fluktuationen der Kathodenvorspannung verhindert werden. Die logische Steuerschaltung 76 überwacht jedoch weiterhin die Schieberegisterausgänge während der folgenden Teilbildiniervalle. Ein ständig weitergehendes unregelmäßiges Musler komplementärer Binärwerte an den Schiebcrcgislcrausgängen bestätigt, daß die Kathodenvorspannung korrekt ist. und der Korreklurvorgang bleibt gesperrt.

l'iills durch einen zufälligen Störimpuls während des kiiihodcnimpulsinlcrvalls ein einzelnes komplementäres Hingangssignal erzeugt wird, dann ist das Auftreten eines weiteren solchen komplementären Eingangssignals im Verlauf einer relativ großen Anzahl von Meßiniervallen (/. IV Ib Intervalle beim vorliegenden Beispiel) unwahrscheinlich. Daher beginnt der Korrekturvorgang wieder nach sechszchn Tcilbildperioden, nachdem das vom Störimpuls hervorgerufene komplementäre Signal den Zähler und den Korrekturvorgang angehalten hat. und dauert an. bis ein wirklich unregelmäßiges Bitmuster an den Schieberegisterausgängen gefühlt wird. Daher läuft der Regelvorgang in stabilem Betrieb ab, auch im Falle zufälliger Störungen, die ihren Ursprung im Regelsystem selbst oder in anderen Teilen des Empfängers haben können.

ϊ Das vorstehend beschriebene System und auch die nachstehend beschriebene alternative Ausführungsform haben eine sehr hohe Regelschleifenverstärkung in der Größenordnung von 150 bis 200 db. Diese Verstärkung wird durch den Verstärkungsfaktor des klemmenden

ίο Verstärkers 50 und des Vergleichers 65 nach F i g. 4 und durch die Verstärkung des Bildröhrentreibers 21 nach F i g. 3 bestimmt.

Die bis hierher beschriebene Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung arbeitet auf der Grundlage einer Analyse einer Anzahl von JV Abfragen, wobei N im vorliegenden Fall gleich 16 ist. Aus diesem Grund verwendet die Verarbeitungsschaltung ein 16-Bit-Schieberegister und eine Konfiguration von UND- und NOR-Gliedern mit sechszehn Eingängen, wie es in den F i g. 5 und 6 gezeigt ist. Für das beschriebene System sind für die Anzahl N Werte zwischen 4 und 16 geeignet. Ein Wert von 16 für N bringt einen stabilen Betrieb auch im Falle sehr störungsreicher Umstände, während ein Wert von 4 nur dann genügen mag. wenn das System in einer sehr störungs- oder rauscharmen Umgebung eingesetzt wird.

Die Fig.7 und 9 bis 13 zeigen vereinfachte Ausführungsformen der Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung, welche die gleiche Funktion wie die vorstehend beschriebene Verarbeitungsschaltung erfüllen, aber wesentlich weniger groß, kostspielig und kompliziert sind. Die zu beschreibenden vereinfachten Schaltungen ersetzen das Schieberegister 70 und die logische Steuerschaltung 76 in den Anordnungen nach den F i g. 5 und 6. Der umkehrbare Zähler 77, der Digital-Analog-Wandler 78 und der Spannungsfolgcr 79. von dem die Vorspannungs-Steuerspannung Kb geliefert wird, bleiben in einem die vereinfachte Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung verwendenden System unverändert. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Kombination des Zählers 77, des Digital-Analog-Wandlers 78 und des Spannungsfolgers 79 der Einfachheit halber als »(Vorspannungs-)Steuerspannungsgenerator« bezeichnet.

Gemäß der Fig.7 weist die vereinfachte Digitalsignal-Verarbeitungsschaltung einen Impulsfolge-Analysator 75 auf, der auf das Eingangssignal CP' anspricht (wie oben beschrieben). Der Analysator 95 spricht auf Zeitsteuersignale FF und GATE an, um am Ausgang Steuersignale UP und TRIGGER zu erzeugen. Das Signal TRIGGER wird einem Eingang eines Spcrrimpulsgenerators 96 angelegt, um ein Ausgangssignal INHI- BITzu erzeugen. Die Signale INHIBITund ^//'werden Steuereingängen des umkehrbaren Zählers (z. B. des Zählers /7 in den Fig.5 und 6) angelegt und dienen demselben Zweck wie diejenigen Signale, die bei der Anordnung nach F i g. 5 wie beschrieben den Zähler auf Vorwärtszählung einstellen bzw. sperren. Der Impulsgenerator 98 in der Anordnung nach F i g. 7 erzeugt ferner Signale BLK. C, GPund CLP, wie sie weiter oben bereits beschrieben wurden, und zusätzlich die Zeitsteu-

bo ersignale GATE und FF. Das Signal FF entspricht im wesentlichen dem in Verbindung mit der Anordnung nach Fig.5 beschriebenen Zeitsteuersignal SR und wird zur Steuerung des Betriebs einer Flipflop-Schaltung im Analysator 95 verwendet.

hi Die relative zeitliche Lage der Signale CP'. FF und GA TE ist durch die Wellenformen ,>. b und ein F i g. 8 gezeigt. Das Signal CP' ist ein Impuls, der entweder den Binärwert »I« (wie dargestellt) oder den Binärwert »0«

hat und während des Kathodenimpulsintervalls auftritt. Die ansteigende positive Ranke des Signals FF erscheint während des Kathodenimpulsintervalls, um den vom Signal CP¹ gerade dargestellten Bmärwert in Speicherschaltungen innerhalb des Analysator 95 einzugeben, wie es noch beschrieben wird. Der Impuls GATE, der nicht für alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erforderlich ist, erscheint am Ende des Kathodenimpulsintervalls oder kurz danach.

Die F ί g. 9,10 und 11 zeigen drei Schaltungen, die zur Realisierung des Impulsfolge-Analysators 95 geeignet sind. Jede dieser Schaltungen erzeugt einen positiven Impuls TRIGGER nur dann, wenn das Signal CP¹ während eines zweier aufeinanderfolgender Kathodenimpulsintervalle den Binärwert »1« hat Somit zeigt das Erscheinen eines Impulses TRIGGER die eine oder die andere von zwei Bedingungen an. Zum einen wird angezeigt, daß das Signal CP' den Binärwert »1« während des augenblicklichen Überwachungsintervalls hat (d. h. der Wert des Kathodenimpulses überschreite', den Schaltpegel des Vergleichers) aber den Binärwert »0« während des vorangegangenen Überwachungsintervalls hatte. Oder es wird angezeigt, daß das Signal CP' während des augenblicklichen Überwachungsintervalls den Binärwert »0« hat (d. h. der Wert des Kathodenimpulses ist niedriger als die Schaltschwelle des Vergleichers), aber während des vorangegangenen Überwachungsintervalls den Binärwert *}« hatte. Diese beiden Bedingungen besagen, daß die Vorspannung der Bildröhre wahrscheinlich korrekt ist. Es werden keine Impulse TRIGGER erzeugt, wenn das Signal CP'm aufeinanderfolgenden Meßintervallen wiederholt den Binärwert »I« oder wiederholt den Binärwert »0« hat, was einem Zustand unrichtiger Kathodenvorspannung entspricht In diesem Fail wild der umkehrbare Zähler in Betrieb gesetzt, und der Vorgang, der Vorspannungskorrektur läuft wie weiter oben beschrieben ab, bis die korrekte Vorspannung erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Impuls TRIGGER erzeugt, zusammen mit dem Zähler-Sperrsignal INHIBIT, und der Korrekturvorgang hört auf. Die vereinfachte Verarbeitungsschaltung entscheidet also über Richtigkeit oder Unrichtigkeit der Bildröhren-Vorspannung auf der Grundlage zweier Kathodenimpuls-Abfragen (CP'). Es können jedoch auch mehr als zwei Abfragen verwendet werden.

Jeder der in den F i g. 9 bis 11 dargestellten Impulsfolge-Analysatoren hat eingangsseitig ein D-FIipflop, das an seinem Eingang CK durch das Signal FFwährend des Kathodenimpulsintervalls taktgesteuert wird. Das Signal CP'wird dem D-Eingang augelegt. Der (^-Ausgang des Flipflops hat den Binärwert »1« oder »0« abhängig davon, ob zum Zeitpunkt der positiv gerichteten Flanke des Signals FFdas Signal CP'den Binärwert »I« bzw. den Binärwert »0« hat.

Die Schaltung nach F i g. 9 enthält ein durch zwei D-Flipflops 100 und 102 gebildetes 2-Bit-Schieberegister, ein exklusiv ODER-Glied 104 und ein ausgangsseitiges UND-Glied 106. Der Ausgang des Gliedes 104 hat nur dann den Binärwert »I«, wenn die Zustände der Flipflops 100 und 102 nicht einander gleich sind. Dies ist nur dann der Fall, wenn das Signal CP' nur während eines von zwei aufeinanderfolgenden Kathodenimpulsintcrvallcn den Binärwert »I« hat. Der positive Ausgangsimpuls TRIGGER wird erzeugt, wenn dieses Ausgangssignal des Gliedes 104 infolge eines positiven Impulses GATE über das UND-Glied 10 weitergegeben wird. Die Breite des Ausgangsimpulses TRIGGER entspricht der Breite des Signals GATE. Der Impuls GATE dient zur Durchgabe der Information vom Ausgang des Gliedes 104 zum Ausgang des Gliedes 106 nach dem Ende des Kathodenimpuls-Überwachungsintervalls. Somit erscheint eine positiv gerichtete Signalflanke am Ausgang des UND-Gliedes 106, wenn der Ausgang des Gliedes 104 den Binärwert »1« hat und das Signal GA TE erzeugt wird, wodurch der Sperrimpulsgenerator 96 getriggert wird. Das die Vorwärtszählung des Zählers einstellende Signal i/P kann vom <?-Ausgang entweder des Flipflops 100 oder des Flipflops 102 abgeleitet werden. Das Signal UP ist eine »1«, wenn das Signal CP' während zweier aufeinanderfolgender Kathodenimpulsintervalle den Binärwert »0« hat was anzeigt, daß in dieser Zeit keine C7"-lmpulse erschienen sind. Infolge des Signals UP zählt der Zähler vorwärts, um einen Zustand zu niedrigen Kathodensiroms zu korrigieren. Umgekehrt hat das Signal UPden Binärwert »0«. wenn das Signal CP' während zweier aufeinanderfolgender Kathodenimpulsintervalle den Binärwert »I« hat (vorhandene CP'-lmpulse), wodurch der Zähler rückwärts zählt um einen Zustand zu hohen Kathodenstroms zu korrigierea

In der Schaltung nach F i g. 10 erscheint immer dann, wenn die komplementären Ausgänge Q und Q eines Flipflops 110 infolge einer Zustandsänderung des Eingangssignals CP' ihren Zustand ändern, eine positive Ranke am ^-Ausgang oder am (^-Ausgang. Diese Ausgänge sind jeweils-rait einer gesonderten Differenzierschaltung 112a bzw. 1126 und einer nachgeschalteten Gleichrichterdiode ί 14a bzw. 1140 gekoppelt die dazu dient, negativ gerichtete Impulse zu unterdrücken, welche durch die Differenzierung negativ gerichteter Flanken an den Ausgängen Q und Q entstehen. Somit werden nur positive Impulse von der Differenzierschaltung auf die Eingänge eines ODER-Gliedes 118 gegeben, welches bei jeder Zustandsänderung der Flipflop-Ausgänge Q und Q einen positiven Impuls TRIGGER an seinem Ausgang erzeugt. Das Zähler-Steuersignal UP wird vom 0-Ausgang des Flipflops abgeleitet. Die RC-Zeitkonstante jeder der Dif/erenzcjnchaltungcn 112,7 und 1126 ist so gewählt, daß ein positiver Impuls genügend langer Dauer (z. B. in der Größenordnung von einer Mikrosekunde) erzeugt wird, um den den Sperrimpuls-Generator % zu triggcrn.

Die Fig. 11 zeigt eine andere Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 10. Wie im Falle der Fig. 10 enthält die Schaltung nach Fi g. 11 am Eingang ein D-Flipflop 120 und am Ausgang ein ODER-Glied 128, um die Signale UP und TRIGGER zu erzeugen. Zwischen die Ausgänge Q und <?des Flipflops 102 und die Eingänge des ODER-Gliedes 128 ist ein Netzwerk eingefügt, das zwei als nicht-invertierende Übertragungsglieder geschaltete und als Verzögerungselemente dienende UND-Glieder 122 und 123 und zwei UND-Glieder 124 und 125 enthält Diese Schaltung arbeitet genauso wie die Schaltung nach Fig. 10, sie erzeugt jedoch TRIG-G£7?-Impulse kürzerer Dauer als die Schaltung nach Fig. 10.

Der Vorspannungs-Steuerspannungsgenerator sollte für eine gegebene Anzahl (z. B. 8 oder 16) von Vcriik;ilodcr Teilbildintcrvallcn iibgcschullel werden, wenn ein Impuls TRIGGER erzeugt wird, denn das Vorhandensein eines solchen Impulses kann anzeigen, duü die Vorspannung der Bildröhre korrekt ist. Diese Abschaltung erfolgt durch den Impuls INHIBITder am Ausgang des Sperrimpuls-Generators % als Antwort auf den Impuls TRIGGER geliefert wird. Die Dauer des Sperrimpulses INHIBIT ist langer als die Dauer des Impulses TRIG-

GER und entspricht der Dauer der gegebenen Anzahl von Intervallen, während welcher der Steuerspannungsgenerator abgeschaltet sein soll.

Wenn die Vorspannung korrekt ist, ändert sich der Binärwert des Signals CP" unregelmäßig und ständig. Daher wird der Sperrimpuls-Generator ständig getriggcn. so daß ein kontinuierliches Signal INHIBIT erzeugt wird, um den Steuerspannungsgenerator abzuschalten. Andererseits sei dir Fall betrachtet, daß die Kathodenvorspannung falsch ist und daß der Steuerspannungsgenerator im Betrieb ist, um diesen Zustand zu korrigieren. Wenn ein falscher, durch Rauschen verursachter TRIGGER-lmpuk erzeugt wird, bevor die richtige Kathodenvorspannung erreicht ist, wird der Steuerspannungsgenerator für eine gegebene Anzahl von Vertikalintervallen abgeschaltet, nimmt jedoch sofort danach seinen richtigen Betrieb wieder aul'.

Die Fig. 12 und 13 zeigen zwei Ausführungsformen des Sperrimpuls-Generators 96. Gemäß der F i g. 12 besteht der Sperrimpuls-Generator aus einem monostabilcn Multivibrator 130 und einem zugeordneten RC-Netzwerk 135 mit bestimmter Zeitkons'ante. Beim vorliegenden Beispiel sind die zeitbestimmenden RC-Eicmenie des Netzwerks 135 so bemessen, daß der Sperrimpuls für den Zähler eine Breite entsprechend sechzehn Teilbildintervallen bekommt.

Die Anordnung nach Fig. 13 verwendet einen voreinstellbaren Zähler 140, der kein zeitbestimmendes RC-Netzwerk benötigt Jeder eingangsseitige TRIG-GFff-Impuls stellt den Zähler 140 auf einen Zustand ein, der durch bestimmte Vorspannung der Einstelleingänge programmiert ist Im vorliegenden Fall sind die Einstellcingänge auf Massepotential vorgespannt, um den Zähler so zu programmieren, daß er sich auf den Zählwert 0 (d.h. OCOO an den Ausgängen Qi-Q*) stellt, wenn ein Impuls TRIGGER an den Voreinstelleingang gelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt hat der Ausgang Q₄ den Binärwert »0«, und das Signal INHlBlTvom Ausgang des Inverters 142 ist eine »1«, um den Zähler zu sperren. Der Zähler zählt dann mit der Vertikalfrequenz des Taktsignals C vorwärts. Der Ausgang Q₄ bleibt auf »0« und der Ausgang des Inverters 142 auf «1«, bis der achte Zähler-Taklimpuls ankommt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ausgangssignal INHIBITdes Inverters 142 zu »0«, wodurch der Vorspannungs-Steuerspannungsgenerator eingeschaltet wird.

Bei der Konstruktion des hier beschriebenen Systems sind zwei Parameter besonders zu beachten, nämlich die sogenannte »Fühlschwelle« beim Fühlen des Schwarzwerts des Kathodenstroms und der sogenannte »St^uersprung« beim Erzeugen Her Steuerspannung zur Korrektur der Kathodenvorspannung.

Für die folgende Beschreibung sei mit dem Wert »Slcucrsprung« dasjenige Änderungsmaß der Kathodenspannung definiert, das bewirkt wird durch eine Änderung der Steuerspannung Vb um einen Schritt oder Sprung infolge einer Erhöhung oder Verminderung des Zühlwerts des umkehrbaren Zählers um einen Schritt. Bei den hier beschriebenen Beispielen beträgt der Steuersprung 156 Millivolt. Bei Systemen, die in der Digitalsignal-Vcrarbeitungsschaltung einen umkehrbaren b-IJit-Zühler verwenden, ist der Steuersprung gleich 625 Millivolt (d.h. der Kathodenspannungs-Steucrbereich von 40 Voll geteilt durch 64 Zählerzustände).

Als »l'iihlschwcllc« sei der Mindestwert einer Kathoclcnspannungsänderung (d. h. einer Ampliludenänderung des hervorgerufenen Kathodenimpulses CP) definiert, auf den das Systcn; ansprechen kann. Die Bemessung der Fühlschwelle hängt ab vom Bereich des Rauschmaßes des Kathodenimpules. Wenn die Amplitude des Kathodenimpulses in der Nähe und nahe genug bei der UmEchaltschwelle des Vergleichers 65 (F i g. 4) liegt, was eine korrekte oder praktisch richtige Kathodenvorspannung bedeutet, dann fällt die Umschaltschwelle in den Bereich des Rauschens des Kathodenimpulses, und das Ausgangssignal CP' des Vergleichers ist eine unregelmäßige Folge komplementärer Binärsigna-Ie. Der Vorspannungs-Korrekturvorgang wird angehalten, wenn diese Bedingung gefühlt wird Die »Fühlschweüe« ist genauer gesagt definiert als diejenige Kathodenvorspannungsänderung, die im Kathodenimpuls eine Amplitudenänderung gleich der Breite des Rauschbereichs (d.h. gleich dem Rauschbetrag) hervorruft Dies ist in F i g. 14 näher veranschaulicht

Die F i g. 14 zeigt Wellenformen a, b und c von Kathodenimpulsen CP für drei verschiedene Zustände des Schwarzwertes des Kathodenstroms. Der mit der WeI-lenform b dargestellte Kathodenimpuls CP entspricht einem Zustarri korrekter Kathodenvorspannung. In diesem Fall umgreift der »Rauschbereichr. des Kathodenimpulses die Schaltschwelle des Vergieicners, so daß das Rauschen bewirkt, daß die Amplituden einzelner Kathodenimpulse mal oberhalb und mal unterhalb dieser Schwelle liegen und dadurch eine unregelmäßige Folge von Binärjerten »1« und »0« am Ausgang des Vergleichers erzeugt wird. Die Kathodenimpulse CP der Wellenformen a und c entsprechen einem zu niedrigen bzw. einem zu hohen Kathodenstrom. Im Falle der Wellenform a liegt die Amplitude des Kathoderrimpulses und der zugehörige Rauschbereich unterhalb der SchaltschweHe des Vergleichers, so daß der Vergleicher am Ausgang eine gleichmäßige Folge von Binärwerten »0« liefert und die Vorspannungskorrektur eingeschaltet wird. Der Korrekturvorgang wird auch im Falle der Wellenform c eingeschaltet, wo die Amplitude des Kathodenimpulses und der zugehörige Rauschbereich über der Schaltschwelle des Vergleichers liegen und das Ausgangssignal des Vergleichers aus einer gleichmäßigen Folge von Binärwerten »1« besteht.

Bei einem Fernsehempfänger kann sich in der Praxis die Kathodenspannung der Bildröhre aufgrund verschiedener Ursachen ändern, z. B. durch thermisch bedingte Drift der Ruhespannung am Ausgang d°.s Bildröhrentreibers. Dies wiederum hat zur Folge, daß sich der Schwarzwert des Kathodenstroms und die Amplitude des hervorgerufenen Kathodenimpulses ändert. Um diesen Zustand zu korrigieren, muß der Rauschbereich der Amplitude des Kathodenimpulses vollständig über oder unter die Schaltschwelle des Vergleichers verschoben werden, damit die Vorspannungs-Korrekturschaltung ansprechen kann.
In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, das Syster: so auszulegen, daß der »Steuersprung« in der Größenordnung von 500 oder 625 Millivolt liegt (z. B. um den Vorgang der Vor Spannungskorrektur zu beschleunigen). Wenn jedoch der Steuersprung ausreichend groß im Vergleich zur Fühlschwelle ist, kann das System in unerwünschter Weise zu »pendeln« beginnen, was zur Folge hat, daß sich die Kathodenspannung ständig um einen Slcuersprung über und unter den gewünschten korrekten Wert ändert Das nachfolgende Be.spiel veranschaulicht diesen Zustand des »Pendeins«.

Es sei angenommen, daß der Steuersprung (d. h. die Höhe der Teilschritte hei der Kathodenspannungsänderung) mehr als wenig größer als die Fühlschwelle ist (d. h. als diejenige Kathodenspannungsänderung, die ei-

ne Amplitudenänderung des Kathodenimpulses gleich der Breite des Rauschbereichs bewirkt). Somit führt ein einzelner Steuersprung dazu, daß sich die Amplitude des Kathodenimpulses um ein Maß ändert, welches mehr als nur wenig größer als der Rauschbereich ist. Ferner sei angenommen, daß der Kathodenstrom und damit der hervorgerufene Kathodenimpuls soweit ansteigen (z. B. infolge thermischer Drift), daß der gesamte Rauschbereich des Kathodenimpulses etwas über der Schaltschwelle des Vergleichers liegt. Der Vorspannungs-Steuerspannungsgenerator bewirkt dann einen Steuersprung (Teilschrittänderung der Kathodenspannung) in einer Richtung, die dem Anstieg des Kathodenstroms entgegenwirkt. Da jedoch der Steuersprung mehr als nur wenig größer als die Fühlschwelle ist, vermindert er die Amplitude des Kathodenimpulses so weit, daß der gesamte Riiuschbereich des Kathodenimpulses nunmehr unterhalb der Schaltschwellc des Vergleichers liegt.

Analog wie gerade beschrieben bewirkt nun der nächste erzeugte Steuersprung eine erneute Erhöhung der Amplitude des Kathodenimpulses so weit, daß der gesamte Rauschbereich des Kathodenimpulses wiederum oberhalb der Schaltschwelle des Vergleichers liegt, und so setzt sich der »Pendel«-Vorgang fort.

Die beschriebene Erscheinung des »Pendeins« und die Maßnahmen zu ihrer Verhinderung seien nachstehend anhand der Impulsdiagramme nach den F i g. 15,16 und 17 erläutert. Jede dieser Figuren zeigt sieben Gruppen von Impulsen. Zum Zwecke der Erläuterungen sind in jeder Gruppe nominell vier Impulse dargestellt, welche Kathodenimpulsen entsprechen, wie sie dem Eingang des klemmenden Verstärkers 50 nach F i g. 4 angelegt werden. Die Zeit zwischen den einzelnen Impulsen innerhalb einer gegebenen Gruppe entspricht einem Vertikal- oder Teilbildintervall, jede Gruppe von vier Impulsen (Gruppe 1 bis Gruppe 7) ist typisch für eine bestimmte Kathodenvorspannung (von +150,624 Volt bis -t- i 49.08S Volt in Steuersprüngen von i 5ö Miiiivoh). Für eine gegebene Kathodenspannung kann erwartet werden, daß sich die Spitzenamplituden der zugehörigen Kathodenimpulse innerhalb eines Rauschbereichs NR ändern. Der Mittelwert der erwarteten Amplitudenänderungen innerhalb des Rauschbereichs ist als Pegel A VG eingetragen.

Im Falle der Fig. 15 ändern sich die Spitzenamplituden der Kathodenimpulse innerhalb eines ersten Rauschbereichs NRi. wie er bei einer sehr rausch- oder störungsbehafteten Schaltungsumgebung existieren kann. Die Impulse innerhalb der Gruppe 1 entsprechen einem Zustand hoher Kathodenspannung, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers eine gleichmäßige Folge von Binärwerten 0 (d. h. 0000) darstellt, da der Rauschbereich NRi der Impulse in dieser Gruppe unterhalb der Schaltschwelle des Vergleichers liegt. Umgekehrt entsprechen die Impulse innerhalb der Gruppe 7 einem Zustand niedriger Kathodenspannung, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers eine gleichmäßige Folge von Binärwerten 1 (d.h. 1111) darstellt, da der Rauschbereich NR\ der Impulse in dieser Gruppe vollständig oberhalb der Vergleicherschwelle liegt. Wenn einer dieser Zustände über eine vorgeschriebene Anzahl von Überwachungsintervallen (z. B. über sechszehn Teilbildintervalle) andauert, wird der Steuerspannungsgenerator eingeschaltet und erhöht oder vermindert schrittweise die Kathodenspannung in Steuersprüngen von jeweils Ί56 Miiiivoit, bis die korrekte Kathodenvorspannung erreicht ist Beim vorliegenden Beispiel stabi-

lisiert sich das System bei einer korrekten Vorspannung von + 150,156 Volt oder + 150,00 Volt (wobei /.. B. ein Schwarzwert-Kattiodensirom in der Größenordnung von 2 Mikroampere erzeugt wird). Zu diesem Zeitpunkt haben die zugehörigen Impulse der Gruppen 4 und 5 Spitzenamplituden innerhalb des Rauschbereichs NR,, so daß das Ausgangssignal des Vergleichers eine Kolgc unterschiedlicher Binärwerte »1« und »0« liefert und daher der Korrekturvorgang angehalten wird. Beim vorliegenden Beispiel sind die Größen des Sieucrsprungs und des Rauschbereichs NR₁ so, daß kein »Pendeln« erfolgt. Außerdem seien für diesen Fall die den Impulsgruppen 4 oder 5 zugeordneten Kalhodenspannungen als annehmbar angesehen, obwohl nötigenfalls auch eine größere Genauigkeit durch Verwendung eines kleinen Steuersprungs erzielt werden kann.

Die Fig. 16 zeigt einen Fall, wo die Größe des Sienersprungs (156 Millivolt wie im Falle der I'ig. 15) und eines Rauschbereichs NR; so sind, daß ein »Pendeln« erfolgt. In diesem Fall ist der Mittelwert A VG der Kathodenimpuisamplitude der gleiche wie im Falle der Fig. 15 für die gleiche Kathodenspannung, jedoch ist der Rauschbereich NR2 kleiner als der Rauschbereich NR₁ nach F i g. 15.

Im Falle der Fig. 16 erfolgt das an den Impulsgruppen 4 und 5 erkennbare »Pendeln«, weil in der Niihc des richtigen Werts der Kathodenvorspannung eine Änderung der Kathodenspannung um einen Sicucsprung dazu füh^rt, daß der Rauschbereich NRj entweder völlig über oder völlig unter die Schaltschwellc des Verglcichers gerät. Somit erzeugt der Vergleichcr keine unregelmäßige Folge von Binärwerten »1« und »0«, wie sie zur Abschaltung des Korrekturvorgangs und damit zur Verhinderung des »Pendeins« erforderlich ist. Statt dcssen wechselt oder »pendelt« das Ausgangssignal des Vergleichers ständig zwischen einer gleichmäßigen Folge von Binärwerten »0« (Impulsgruppe 4) und einer gleichmäßigen Folge von Binärwerten »I«(Impulsgruppe 5).

Das vorstehend beschriebene »Pendeln« kann toleriert werden, solange der Steuersprung zu klein ist, um eine sichtbare Änderung in der Farbbalance eines von der Bildröhre wiedergegebenen Bildes zu bewirken. Bei einem Steuersprung in der Größenordnung von 156 Millivolt ist dies gewöhnlich der Fall. Bei einer Steuersprung in der Größenordnung von 500 oder 625 Millivolt muß jedoch damit gerechnet werden, daß sich die Farbbalance in unerwünschter Weise sichtbar ändert.
Das beschriebene unerwünschte »Pendeln« kann durch Verwendung einer modifizierten Form des Gitter-Ansteuersignals GP eliminiert oder auf ein tolerierbares Mindestmaß reduziert werden, wie es nat!istehend erläutert wird.
Eine Version des modifizierten Gitter-Ansteuersignals GP2 ist mit der Wellenform d in Fig. 19 dargestellt. Das Signal GPz ist ein Signal aus positiven Impulsen, die mit Vertikal- oder Teilbildfrequenz aufeinanderfolgen und zwei mögliche Pegel annehmen können. Benachbarte Impulse haben jeweils unterschiedliche Pegel 1 und 2. Jedes Paar benachbarter Impulse wiederholt sich mit der halben Teilbildfrequenz. Der Unterschied zwischen den Amplitudenpegeln 1 und 2 ist fest und wird abhängig davon eingestellt, wie groß in einem gegebenen System der Steuersprung relativ zur Größe des Rauschbereichs isL

Wie anhand der Fig. 15 und 16 erkennbar, entsteht das »Pendein« dann, wenn die Größe des Rauschbereichs klein im Vergleich zur Größe des Steuersprungs

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ist (der eine proportionale Änderung in der Kathodenspannung und in der Amplitude des Kathodenimpulses bewirkt). Unter solchen Umständen kann das Pendeln dadurch verhindert werden, daß man den Amplitudenunterschied der Impulse im Signal GPi so bemißt, daß die Differenz /wischen den Amplitudenpegeln I und 2 /u einer effektiven Vergrößerung des Rauschbereichs führt. Dieses Ergebnis kann aus der Fig. 7 hergeleitet werden.

Die big. 17 zeigt Kathodenimpulse, bei denen den Spitzenamplituden der Kathodenimpulse ein »effektiver« Rauschbereich NR] zugeordnet ist. Es sei erwähnt, daß die Impulse nach Fig. 17 für ein System gelten, bei welchem der tatsächliche Rauschbereich, der existierendem statistischem Rauschen zuzuschreiben ist. genauso groß ist wie der relativ kleine Rauschbereich NR₂ nach Tig. 16. Der im Falle der Fig. 17 verwendete Steuersprung ist der gleiche wie im Falle der Fig. 15 und 16.

Im Falle der Fig. 17 entspricht der Rauschbereich NR) einem simulierten Rauschbereich, der größer ist als der Rauschbereich NRi und. beim vorliegenden Beispiel, im wesentlichen gleich dem Rauschbereich NR] ist. Der simulierte Rauschbereich wird durch Verwendung des Signals GPi mit seinen abwechselnd unterschiedlichen Pegeln 1 und 2 erzeugt, die ihrerseits eine Kiithodenimpulsfolge hervorrufen, bei welcher benachbarte Kathodenimpulse abwechselnd unterschiedliche Ampliludenwerte haben. Der Unterschied zwischen den Amplituden des Gitter-Anstcuersignals GP? ist so gewühlt, daß zwischen benachbarten Kathodenimpulsen ein Amplitudenunterschied besteht, der ausreicht, den tatsüch'^;chen Rauschbereich effektiv zu erhöhen. Somit enthält der simulierte Rauschbereich NRt eine auf das tatsächliche Rauschen zurückzuführende Komponente (im vorliegenden Fall im wesentlichen gleich NR₂) und eine simulierte Komponente (die im vorliegenden Fall zweckmäßigerweise gleich der Differenz zwischen den Rauschbereichen NR\ und NRi ist, um den Rauschbercich /ν') effektiv auf die Größe des Rauschbereirhs
zu bringen). Ein Ansprechverhalten des Systems, wie es in Fig. 17 veranschaulicht ist. entspricht daher effektiv einem Ansprcchverhalten. wie es in Fig. 15 dargestellt ist. und führt dazu, daß das »Pendeln« verhindert wird, wie es in Verbindung mit Fig. 15 beschrieben wurde. Das heißt mit anderen Worten, der simulierte Rauschbercich NR_t ist größer als die Änderung des Mittelwerts (A VG) der Kathodenimpulsamplitude innerhalb des Rauschbereichs, die sich aufgrund einer Änderung um einen Steuersprung ergibt.

Eine geeignete Schaltung zur Erzeugung des Signals GP₂ ist in Fig. 18 dargestellt und enthält ein als Frequenzteiler geschaltetes Flipflop 150, Transistoren 152 und 153 und Widerstände R] und Ri. Ein mit der Vertikalfrequenz fv auftretendes Signal V wird durch das Flipflop 150 in seiner Frequenz geteilt, um ein Signal V mit halber Vertikalfrequenz ('/2 /V) zu erzeugen, das auf die Basis des Transistors 152 gekoppelt wird (vgl. die WcHenformen a und b in F i g. 19). Die Basis des Transistors 153 empfängt ein Signal GP (Weilenform c in Fig. 19), das einer invertierten Version des Signals GP entspricht, welches durch die Wellenform c in Fig.2 dargestellt ist. Das Signal GP₂ (Wellenform din F i g. 19) wird vom Kollektor des Transistors 153 über einen Schutzwiderstand 155 abgeleitet. Das Verhältnis des Amplitudenwerts 1 zum Amplitudenwert 2 wird durch die Werte der Widerstände R\ und R2 eingestellt.

Die weiienformen eund /in Fi g. i9zeigen alternative Formen des modifizierten Gitter-Ansteuersignals, worin jeder Gitterimpuls selbst für sich zwischen den Werten 1 und 2 springt. Die Amplituden dieser Signale ändern sich während jedes Kathodenstrom-Überwachungsintervalls mehr als einmal, so daß das System während jedes Überwachungsintervalls mehr Information zur Vorspannungsstcuerung ableiten kann. Systeme, die modifizierte Gitter-Ansteuersignülc dieses Typs verwenden, können schneller regeln, und in derartigen Systemen ware das eingangsseitige digitale Schieberegister so taktzusteuern, daß es Information während derjenigen Zeiten empfängt, in denen die Gitterimpulspegel 1 und 2 vorhanden sind.

Die F i g. 20 zeigt eine Schaltung, die geeignet ist, als Antwort auf ein eingangs zugeführtes vertikalfrequentes Signal Vdie Signale CLP. BLK, C, SR und FFsowie das mit zwei unterschiedlichen Amplituden auftretende Gitter-Ansteuersignal Gp₂ zu erzeugen. Wellenformen der von dieser Schaltung erzeugten Signale sind in der Fig. 21 dargestellt. Das für die Schaltung nach Fig.9 erforderliche Signal GATE muß durch andere Mittel erzeugt werden, z. B. durch einen monostabilen Multivibrator, der durch die positive Flanke (Vorderflanke) des Signals CLPgetriggert wird.

Die beschriebene Verwendung eines Gitter-Ansteuersignals mit zwei unterschiedlichen Pegeln ist im Grunde eine Maßnahme, um den hervorgerufenen Kathodenimpulsen einen gegebenen »Amplitudcnoffset« aufzuerlegen. Die beschriebene »Pcndclung« kann jedoch auch durch andere Maßnahmen verhindert werden. So

jo kann z. B. für einen gegebenen Rauschbereich der Steuersprung verkleinert werden, so daß die Größe des Rauschbereichs relativ zum Steuersprung effektiv erhöht wird. Diese Alternative macht es notwendig, die Stellenzahl des Zählers im Vorspannungs-Steuerspannungsgenerator zu erhöhen, um kleinere Teilschritte bei der Änderung der Steuerspannung Vp zu bekommen. Dies führt dazu, daß die Zeit bis zur Erreichung der korrekten Vorspannung langer dauert. Eine andere Alternative besteht darin, die Sciiäiischwelie des v'ergieichers 65 und die Verstärkung des Verstärkers 50 (F i g. 4) zwischen zwei Werten umschaltbar zu machen. Die Anwendung eines Gitter-Ansteuersignals zweier unterschiedlicher Amplitudenwerte ist jedoch vorzuziehen für bestimmte Systeme, bei denen das Gitter-Ansteuersignal außerhalb der Kathodensignal-Verarbeitungsschaltung (die eine integrierte Schaltung sein kann) erzeugt wird, weil der »Amplitudenoffset« im Gitter-Ansteuersignal und dadurch der simulierte Rauschbereich in diesem Fall leicht eingestellt werden kann, um

so sich den Erfordernissen eines speziellen Systems anzupassen, je nach dem existierenden Pegel des statistischen Rauschens, den parasitären Signalen und der zur Ableitung des Kathodenimpulses angewandten Methode (weiche den Rauschabstand beeinflussen kann).

Die in den Fig.3, 4, 6, 9 bis 13 und 20 gezeigten integrierten Schaltungen des CA- und CD-Typs (z. B. die Typen CA 324 und CD 4029) sind von der Solid State Division der RCA Corporation, Somerville, New Jersey erhältlich.

Hierzu 15 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur automatischen Regelung des Austastwertes des Kathodenstroms einer Bildröhre, in einem System zur Verarbeitung eines bildcharakteristischen Videosignals, das periodisch wiederkehrende Bildwiedergabeintervalle und Bildaustastintervalle aufweist während welcher die wiederzugebende Bildinformation feht, wobei die Bildröhre ein Strahlerzeugungssystem mit Kathoden- und Gitterelektroden zur Intensitätssteuerung enthält und über eine Koppeleinrichtung das Videosignal empfängt und wobei die automatische Regelungsanordnung folgendes aufweist: Eine Einrichtung zum Anlegen einer Bezugsvorspannung an die Kathode während eines innerhalb des Austastintervalls liegenden Oberwachungsintcrvalls, in welchem der Kathodenaustaststrom überwacht werden soll; eine während des Überwachungsintervalls wirksame Einrichtung ;ura Ableiten eines Signals, das proportional dem Wert des während des Austastinicrva'ls geleiteten Kathodenstroms ist, eine auf das abgeleitete Signal ansprechende signalverarbeitende Einrichtung und einen Steuerspannungsgenerator, der auf ein Steuersignal anspricht, um eine Steuerspannung an die Koppeleinrichtung zu legen, g e k e η π zeichnetdadurch, daß eine Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung (70, 76; 95) den Zustand des Pegels einer Folge von N abgeleiteten Signalen fühlt, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist, ein erstes Sigriil entwickelt, wenn der gefühlte Zustand der Signalfolge dem Vorhandensein des gewünschten Wertes des Katnodenaustaststroms entspricht, und ein zweites Signal entwickelt, wenn der gefühlte Zustand der Signalfolge einer Abweichung des Kathodenaustaststroms vom gewünschten Wert entspricht; und daß der Steuerspannungsgenerator (77, 78) auf das /weite Signal anspricht, um die Stcuerspannung (V_H) an die Koppeleinrichtung (21) zu Iegen, welcne die Vorspannung der Kathode der Bildröhre in solchem Sinne modifiziert, daß der Kathodenaustaststrom in Richtung auf den gewünschten Wert geregelt wird.

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung folgendes aufweist:

eine Einrichtung (65), die den Betrag des abgeleiteten Signals fühlt, um ein Ausgangssignal zu liefern, das einen ersten Logikzustand hat, wenn das abgeleitete Signal einen Betrag hat, der einem über dem gewünschten Wert liegenden Kathodenstrom entspricht, und das einen gegenüber dem ersten Logikzustand komplementären Logikzustand hat, wenn der Betrag des abgeleiteten Signals einem unterhalb des gewünschten Wertes liegenden Kathodenstrom entspricht;

eine Einrichtung zum Anlegen der Ausgangssignale (CP') der Fühleinrichtung (65) an die Digitalsignal-Vcrarbeitungscinriehtung(70,76; 95). ho

3. Anordnung mich Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der .Stcucrspanniingsgencrator folgendes enthält:

einen Digitalzähler (77), der auf cingangsseiligc Taktsignale anspricht und mehrere Ausgänge hat und der einen Einschalt-Steuereingang aufweist, um den Zähler abhängig von an diesen Eingang gelegten Signalen einzuschalten oder auszuschalten, und der einen Richtungs-Steuereingang aufweist, um abhängig von daran angelegten Signalen die Zählrichtung des Zählers zu bestimmen:

einen Digital-Analog-Wandler (78). der auf die an den Zählerausgängen erscheinenden Signale anspricht, um die Steuerspannung in schrittweiser Änderung entsprechend den logischen Zuständen der Zählerausgänge gemäß der Taktsteuerung des Zählers zu liefern.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktsignale für den Zähler (77) mit der Wiederholfrequenz der Überwachungsintervalle erscheinen.

5. Anordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Digital-Analog-Wandler (78) ein ohmsches Spannungsteilernetzwerk mit mehreren Eingängen und einem Ausgang enthält, wobei die Eingänge individuell mit den Ausgängen des Zählers gekoppelt sind und der Ausgang mit der iCoppcIcinrichtung (21) gekoppelt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Digiiaisignai-Verarbeitungseinrichtung folgendes enthält:

ein serielles Schieberegister (70), welches so taktgesteuert ist, daß es während der Intervalle des Vorhandenseins des abgeleiteten Signals arbeitet, und welches einen Eingang zum Empfang der Ausgangssignale von der Fühleinrichtung und mehrere Ausgänge aufweist;

ein logisches Steuernetzwerk (76), das auf den Logikzustand der Ausgänge des Schieberegisters anspricht und einen mit dem Einschalt-Steuereingang des Zählers verbundenen ersten Steuerausgang sowie einen mit dem Richtungs-Steuereingang des Zählers verbundenen zweiten Steuerausgang aufweist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler ausgeschaltet wird, wenn der erste Steuerausgang des logischen Steucrnctzwerks einen bestimmten Logikr.Litand hat, wenn die Bedingung erfüllt ist, daß eine gegebene Anzahl der Schieberegisterausgänge einen bestimmten Logikzustand und eine gegebene Anzahl der Schieberegisterausgänge einen dazu komplementären Logikzustand hat, und daß der Zähler ausgeschaltet wird, wenn der erste Steucrausgang des logischen Stcucrnetzwerks einen komplementären Logikzusland hat, wenn die genannte Bedingung nicht erfüllt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (77) eingeschaltet wird, wenn die Schieberegisterau.gänge alle den gleichen Logikzustand haben.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuerausgang des logischen Steuernetzwerks (76) in einem bestimmten Logikzustand den Zähler (77) veranlaßt, in einer bestimmten Richtung zu zählen, bei welcher die Steuerspannung die Kathodenvorspannung der Bildröhre in einer bestimmten Richtung zum gewünschten Wert hin ändert, und daß der zweite Sieucrausgang des logischen Stcucrnctzwcrks in einem komplementären Logikzustand den Zähler veranlaßt, in der anderen Richtung zu zählen, bei welcher die Steuerspannung die Kathodenvorspannung der Bildröhre in der anderen Richtung zum gewünschten Wert hin ändert.

10. Anordnung nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungseinrichtung

folgendes enthält:

einen auf ein Referenzsignal und auf den Betrag des abgeleiteten Signals ansprechenden Signalvergleicher (75), der ein Ausgangssignal mit einem ersten oder einem zweiten Logikzustand erzeugt, wenn der Betrag des abgeleiteten Signals einem über dem gewünschten Wert liegenden Kathodenstrom bzw. einem unter dem gewünschten Wert liegenden Kathodenstrom entspricht;

einen ersten Digitalzähler (70), der auf das Ausgangssignal des Vergleichers anspricht und mehrere Ausgänge aufweist und so taktgesteuert wird, daß er während der Intervalle des Vorhandenseins des abgeleiteten Signals arbeitet;

ein logisches Steuernetzwerk (76), das auf den Logikzustand der Ausgänge des ersten Zählers anspricht, um ein erstes und zweites logisches Ausgangssignal zu liefern;

einen zweiten Digitalzähler (77), der einen auf das erste logische Ausgangssignal des logischen Steuernctzwerks ansprechenden Einschalt-Steuereingang und einen auf das zweite logische Ausgangssignai des logischen Steuernetzwerks ansprechenoen Richtungs-Steuereingang hat und mehrere Ausgänge aufweist; einen Digital-Analog-Wandler (70), der auf die Ausgänge des zweiten Zählers anspricht, um die Steuerspannung in schrittweiser Änderung je nach dem Logikzustand der Ausgänge des zweiten Zählers zu liefern, wobei der zweite Zähler durch das erste Ausgangssignal des logischen Steuernetzwerks eingeschaltet wird, wenn die Ausgänge des ersten Zählers einen ersten vorbestimmten Logikzustand haben, und wobei der zweite Zähler durch das zweite Ausgangssi- js gnal des logischen Steuernetzwerks zur Vorwärtszählung veranlaßt wird, wenn die Ausgänge des ersten Zählers einen zweiten vorbestimmten Logikzustand haben, und wobei der zweite Zähler durch das zweite Ausgangssignal des logischen Steuernetzwerks zur Rückwärtszählung veranlaßt wird, wenn die Ausgänge des ersten Zählers einen dritten vorbestimmten Logikzustand haben.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Augänge des ersien Zählers (70) gleich der ganzen Zahl N ist und daßA/großerals3ist.

12. Anordnung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (90), welche bei anfänglicher Einschaltung des Systems den zweiten Zähler (77) auf einen vorbestimmten Punkt seines Zählbereichs voranstellt.

IJ. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Zähler (77) auf die Mitte seines Zahlbereichs voreingestellt wird, so daß die Sieuerspannung am Anfang auf einen mittleren Wen eingestellt wird.

14. Anordnung nach Anspruch !.dadurch gekennzeichnet,

daß Signalverarbeitungseinrichtung eine Fühlein- bo richtung enthält, au: auf den Betrag des abgeleiteten Signals anspricht, um ein Ausgangssignal mit einem ersten oder einem zweiten Logikzustand zu erzeugen, abhängig davon, ob der gefühlte Betrag des abgeleiteten Signals einem über dem gewünschten Wert oder unter dem gewünschten Wert liegenden Kathodenstrom entspricht;
diiLS die Digitalsignal-\ erarbci'ungseinrichtung (95) auf das Ausgangssignal der Fülleinrichtung anspricht, um das für das Vorhandensein des richtigen Stromwertes charakteristische erste Signal zu liefern, wenn das Ausgangssignal der Fühleinrichtung während N aufeinanderfolgender Intervalle der Folge abgeleiteter Signale komplementäre Logikzustände annimmt, und um das für eine Abweichung vom gewünschten Stromwert charakteristische zweite Signal zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal der Fühleinrichtung während N aufeinanderfolgender Intervalle der Folge abgeleiteter Signale den gleichen Binärzustand hat.

15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die N aufeinanderfolgenden Intervalle zwei aufeinanderfolgende Intervalle sind.

16. Anordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet daß der Steuerspannungsgenerator folgendes enthält:

einen Digitalzähler (77), der auf Taktsignale anspricht und mehrere Ausgänge hat und der einen Einschalt-Steuereingang aufweist um den Zähler abhängig von an diesen Eingang gciey.ien Signalen einzuschalten oder auszuschalten, und der einen Richtungs-Steuereingang aufweist, um die Zählrichtung des Zählers abhängig von an diesen Eingang gelegen Signalen zu bestimmen;
einen Digital-Analog-Wandler (78), der auf die Zählerausgänge anspricht, um die Steuerspannung in schrittweiser Änderung je nach dem Logikzustand der Zählerausgänge und gemäß der Taktsteuerung des Zählers zu liefern.

17. Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Signal von der Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung dem Einschalt-Steuereingang des Zählers angelegt werden, um den Zähler mit dem ersten Signal einzuschalten und mit dem zweiten Signal auszuschalten, und daß die Digitalsignal-Verarbeitungseinrichtung ferner eine Einrichtung (96) enthält, welche den Zähler für eine längere Zeitspanne als die N Intervalle sperrt, wenn das Ausgangssignal der Fülleinrichtung während Λ/aufeinanderfolgender Intervalle der Folge abgeleiteter Signale komplementäre Logikzustände annimmt.

18. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitaisignal-Verarbeitungseinrichtung ein Richtungs-Steuersignal an den Richtungs-Steuereingang des Zählers liefert und daß dieses Richtungs-Steuersignal einen bestimmten Logikzustand zur Einstellung des Zählers auf Vorwärtszählung hat, wenn das zweite Signal während der N aufeinanderfolgenden Intervalle durchgehend einen bestimmten Logikzustand aufweist, und daß daß Richtungs-Steuersignal den Zähler auf Rückwärtszählung einstellt, wenn das zweite Signal während der N aufeinanderfolgenden Intervalle durchgehend einen komplementären Logikzustand aufweist.

19. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (150, 152, 153), welche den abgeleiteten Signalen eine vorgeschriebene Amplitudenversetzung mitteilt, derart daß benachbarte abgeleitete Signale innerhalb der Folge von N abgeleiteten Signalen eine diese Versetzung enthaltende Amplitudendifferenz voneinander haben.

20. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ableitung des proportionalen Signals mit einem Hilfssignal arbeitet, welches der Gitterelektrode während des Überwa-

chungsiniervalls im Sinne einer Vorspannung dieser Elektrode in Durchlaßrichtung angelegt wird und welches aus wiederholten Impulsen besteht, die eine vorbestirnmte Amplitudenversetztung haben, derart daß benachbarte Impulse einer Folge von N Impul- s sen eine dieser Versetzung entsprechende Amplitudendifferenz zueinander haben, und daß benachbarte abgeleitete Signale innerhalb der Folge von N abgeleiteten Signalen einen gegenseitigen Amplitudenunterschied haben, der eine Versetzung enthält, in die proportional der vorgeschriebenen Versetzung ist.