DE3237423C2 - Gleichstromgekoppelte Anordnung zur Regelung der Versteilerung in Videosignalen - Google Patents

Abstract

Eine gleichstromgekoppelte Anordnung zur automatischen Regelung des hochfrequenten Versteilerungsgehaltes eines Videosignals enthält einen Detektor (Spitzendetektor 94, 95), der eine Steuerspannung erzeugt, die repräsentativ für den Gehalt an hohen Frequenzen im Videosignal ist. Die Steuerspannung wird an einen Differential-Steuereingang einer einen Signalteiler bildenden Versteilerungssignal-Übertragungsschaltung gelegt, um gesteuerte Beträge komplementärphasiger Versteilerungssignale zu liefern, die in differentieller Weise mit komplementärphasigen Videosignalen kombiniert werden, um ein Videosignal mit steuerbarer Versteilerung zu erzeugen. Die Differential-Steuereingänge der Übertragungsschaltung empfangen symmetrische Vorspannung von symmetrischen Vorspannungs-Koppelnetzwerken (60, 70), deren eines die Detektorschaltung (74, 95) enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine gleichstromgekoppelte Anordnung zur automatischen Regelung des Maßes der Versteilerung in einem Videosignal, das von einem Fernsehempfänger verarbeitet wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Schaltung gilt als Sland der Technik (DE-OS 32 34 797). Mil der Erfindung soll dafür gesorgt werden, daß die gleichstromgckoppeltc Anordnung in vorhersagbarcr Weise vorgespannt wird, um die Wahrscheinlichkeit von Gieichstromfchlern zu vermindern, und daß die Anordnung zum Großteil als integrierte Schaltung hergestellt werden kann.

Ein wicdcrgegebencs Bild, das aufgrund von Videosignalen erzeugt wird, die in einem Fernsehempfänger verarbeitet werden, läßt sich wesentlich verbessern, indem man die »Steilheit« von Amplitudenübergängen des Videosignals erhöht. Eine solche Verbesserung, die gewöhnlich als »Signal-Vcrstcilerung« bezeichnet wird, bezieht sich typischerweise auf die hochfrequente Information des Videosignals. Eine horizontale Bildvcrsteilerung beispielsweise läßt sich dadurch erreichen, daß man unmittelbar vor einem Amplitudcnübergang einen »Vorschwinger« und unmittelbar mich einem Amplitudenübergang einen »Nachschwinper« (Überschwung) im Signal erzeugt, so daß Amplitudenübergänge des Videosignals von Schwarz nach Weiß und von Weiß nach Schwarz akzentuiert werden.

Das Maß der Versteilerung eines durch einen Fernsehempfänger verarbeiteten Videosignals kann sich von Kanal zu Kanal ändern und kann verschiedene Quellen haben. Eine Horizontalversteilerung kann auf der Seite des Fernsehsenders und du^rch Schaltungen innerhalb des Fernsehempfängers bewirkt werden, und zwar in festem oder regelbarem Maß. Eine Signalversteilerung oder ein gegenteiliger Effekt (Verflachung) ksnn auch die Folge einer »Fehlanpassung« des Signals (z. B. aufgrund einer Impedanz-Fehlanpassung) in einem das Videosigna! übertragenden Kabelnetz seia Da die Signalversteilerung die hohen Frequenzen eines Videosignals akzentuiert oder betont, muß auch das Vorhandensein hochfrequenten Rauschens in Betracht gezogen werden, wenn man das Maß der eir.em Videosignal mitzuteilenden Versteilerung fesliegen will. Es ist daher wünschenswert, das Maß der Versteilerung eines Videosignals automatisch zu regeln als Funktion des Hochfrequenzgehaltes des Videosignals einschließlich der von verschiedenen Quellen eingeführten Versteuerung, um für verschiedene Signalbedingungen das optionale Versteilerungsmaß zur Erzeugung eines Bildes mit guter Detailwiedergabe zu erhalten.

Es ist ferner erwünscht, eine Anordnung zur automatischen Regelung der Versteilerung eines Videosignals in Gleichstromkopplung auszulegen, so daß man keine teuren Kondensatoren zur Wechselstromkopplung braucht und daß es leichter möglich ist, die Anordnung als integrierte Schaltung zu bauen. Wechselstrom-Koppelkondensatoren sind in integrierten Schaltungen schlecht zu realisieren und würden übermäßig viel Platz auf der Oberfläche der integrierten Schaltung beanspruchen. Die Verwendung diskreter Koppelkondensatoren hat den Nachteil, daß man hierzu einen oder mehrere der äußeren Anschlüsse benötigt, deren Anzahl bei einer integrierten Schaltung begrenzt ist. In einer gleichstromgekoppellcn Anordnung ist es aber notwendig, eine vorhersagbarc Ruhevorspannung für die Anordnung auii'ccht/.uerhaltcn,damit die nachteiligen Folgen von Gleichstromfehlern vermindert werden, die z. B. durch Schwankungen der Versorgungsspannung oder durch Temperatureinflüsse entstehen und die Wirksamkeit der Regelungsanordnung beeinträchtigen können.

Die Aurgabe der Erfindung besteht darin, für eine solche vorhersagbare Gleichvorspannung der Anordnung zu sorgen. Diese Aufgabe wird erfindungstjemäß durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Eine criindungsgeinäße Anordnung zur automatischen Regelung der Versteilerung eines Videosignals kann zum Gioßtcil als integrierte Schaltung hergestellt werden. Die Anordnung ist gleichstromgekoppelt, und die vorhersagbarc Vorspannung winl erreicht durch komplcnicntärphasige Signa !kopplung (Gegcniaktkopplung), differcnlielle Vereinigung >inil Steuerung von Signalen und symmetrische Glcicnvorspannung. Im einzelnen werden in einer erfindungsgeniiiUen Anordnung Versteilerungssignale von einem Versleilerungsgenerator auf eine Vcrsleilerungssignal-Übcrtragung.sschaltung gekoppelt, die an einem Ausgang kornplemcntürphasige Vcrsteilerungssignale mit einem Betrag liefert, der von einer Stcuerspannung abhangt, die repräsentativ für den Gohalt an hochfrequenter Information einschließlich Versleilerungskomponenten im Videosignal ist. I?ic komplcmcntiirphiisigcn Versteilerunussiunalc werden in differcntieller Weis».· mit koniplementarphasigen Videosignalen kombiniert, um ,ein versteuertes Videosignal zu erzeugen. Die Versteiterungssignal-Obertragungsschaltung hat Differentialsteuereingänge, die auf die Steuerspannung ansprechen und symmetrische Ruhe-Gleichvorspannung über symmetrische Vorspannungs-Koppelnetzwerke empfangen. Eines dieser Koppelnetzwerke enthält einen Videosignaldetektor zur Bildung der Steuerspannung.

In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 teilweise in Blockform, einen Teil eines Fernsehempfängers, der ein Ausführungsbeispiel eitler erfindungsgemäßen Regelungsanordnung enthält;

F i g. 2 zeigt zusätzliche Einzelheiten von Teilen der Anordnung nach Fig. 1;

Fig.3 veranschaulicht das Ansprechverhalten der Anordnung nach Fig. 1.

Gemäß der Fig. I liefert eine Quelle 10 komplementärphasige Videosignale. Diese Signale werden unter anderem auch einem Versteilerungr.iinerator 12 zuge-

SSigc Y

2Ö ιϋιιΓί, ucF iCörnpicmcntäfpiiSSigc

entwickelt. Die Quelle 10 und der Versteilerungsgeneralor 12 werden ausführlicher in Verbindung mit Fig.2 beschrieben. Die komplementärphasigen Versteilerungssisnale werden gleichstrommäßig auf zugeordne-

te Eingänge einer differentiell gesteuerten Übertragungsschaltung 20 gekoppelt, die als Signalteiler arbeitet und emittergekoppelte Transistoren 15,16 und 17,18 aufweist. In dieser Schaltung empfangen die zusammengeschaltcten Emittereingänge der Transistoren 15 und

jo 16 das eine und die zusammengeschalteten Emittereingänge der Transistoren 17, 18 das andere der komplementärphasigen Versteilerungssignale. Die komplemcntärphasigcn Videosignale von der Quelle 10 werden gleichstrommäßig auf die Kollektorausgänge der Tran-

}■> sislorcn 15 und 17 der Schallung 20 gekoppelt, wo diese Videosignale mit den betreffenden Versteilerungssignalcn kombiniert werden, um kompiementäiphasiiie versteuerte Videosignale zu erzeugen. Diese Signale werden mittels eines Netzwerks 25. das Koppeltransistoren 26, 27 in Basisschaltung und einen mit Transistoren 28, 29 gebildeten Differenzverstärker enthält, in ein einphasiges versteuertes Videosignal umgewandeii. Im einzelnen werden die komplementärphasigen Videosignal über die Emiuereingänge der Transistoren 26 und 27 auf die Basiscingänge der in Differenzschaltung angeordneten Transistoren 28 und 29 gekoppelt. Das einphasige versteuerte Videosignal wird an einem Lastwiderstand .30 entwickelt und gleichstrommäßig über Emitterfolgertransistoren 35 und 38 auf eine das Videosignal

so nutzende Schaltung 40 gegeben. Die Nutzschaltung 40 enthält geeignete Signalverarbcitungsstufen zur Bildung .-ines Videosignals, das sich zur Ansteuerung einer Bildwiedergaberöhre des Empfängers eignet.

Die Versteilerui^ssignal-llbertragungsschaltung 20

Yy empfängt symmetrische Vorspannung, die von einer Refercn/vorspannung (eine Gleichspannung) Vhabgeleitet ist. Diese Referenzvorspannung wird von einem Vorspannungsgcncraior 50 erzeugt und über Koppelnetzwcrke 60 und 70 auf die Übertragungsschaltung 20 ge-

w) koppelt. Diese Vorspannungs-Koppclnetzwerk!" 60 und 70 sind funktionell symmetrisch und liefern symmetrische Ruhevorspannung für die diffcrenticllen Steuereingänge der Übertragungsschaltung 20. Das Netzwerk 60 weist einen Eingangstransistor 62 mit einem EmUter-

oj widerstand 61 und einem Kollcktorlastwiderstand 63 auf. gefolgt von Emittcrfolgertransistoren 64 und 66. F.inc Vorspannung (abgeleitet von der Spannung Vo) für den einen Diffcrenzeinaan« der Übertrauunt'sschaltuns

20 wird an einem Emitterwiderstand bS des Transistors 6b entwickelt. Das Netzwerk 70 weist einen Stromquellcntransistor 72 mit einem Emillerwiderstand 71 und einer aus einem Transistor 75 und einem Widerstand 7} bestehenden l.ustimpcdan/ auf, gefolgt von Emiiterfol- ί geriransisiorcn 74 und 76. Die Kollektor EintilcrMrckken der Transistoren 72 und 75 liegen in Reihe zueinander zwischen einem ersten und zweiten Betriebspotenti- ;il ( + 9,0 Voll und Masse). Eine Vorspannung (abgeleitet von der Spannung Vn) für ilen anderen Differen/.eingang der Übertragungsschaltung 20 wird an einem Emitterwiderstand 78 des Transistors 76 entwickelt und über einen Widerstand 79 an die Übertragungsschaltung 20 gelegt. Die Arbeitsweise der die Übertragungsschaltung 20 und die Vorspannungs-Koppclnctzwerke r> 60 und 70 enthaltenden Anordnung sowohl für Ruhe- als auch für Signalbcdingungen wird weiter unten ausführlich beschrieben.

Bevor der die Versteilerung regelnde Beirieb des Systems nach F i g. I erläutert wird, sei zunächst die F i g. 2 betrachtet, die zusätzliche Einzelheiten der Videosignalquelle 10 und des Versteilerungsgenerators 12 zeigt.

Gemäß der F i g. 2 wird ein Brcitband-Videosignal (z. B. ein Leuchtdichtcsignal) mit einer von Gleichstrom bis 4 MHz reichenden Bandbreite auf einen Eingang 2¹S einer Verzögerungsleitung gegeben und außerdem über Emitterfolgcrtransistoren 142, 144 und einen Widerstand 146 auf den einen Eingangeines Dilfcrcnzverstärkers gekoppelt, dci Transistoren 120 und 122 aufweist (innerhalb des Versteilerungsgenerators 12 nach jo Fig. I). Vom Ausgang der Verzögerungsleitung 128 wird eine verzögerte Version des Videosignals über Emitterfolgertransistoren 132, 134 und einen Widerstand 136 auf den anderen Differenzeingang des Differenzverstärkers 120, 122 gekoppelt. Die Verzögerungs- r> leitung Ϊ2» ist aiso zwischen die Dtfferen/eingringe (8asiseingänge) der Transistoren 120 und 122 geschaltet. Das verzögerte Videosignal vom Ausgang der Verzögerungsleitung 128 wird außerdem über den Emitierfolgertransistor 132 auf einen weiteren Differenzverstärker gekoppelt, der zwei Transistoren HO und 112 enthält (innerhalb der Videosignalqucllc 10 nach Fig. I). Der Differenzverstärker 110, 112 entwickelt komplcmentärphasige Versionen des seinem Eingang angelegten Breitband-Videosignals, die getrennt an den Kollektorausgängen der Transistoren 110 und 112 erscheinen und gleichstrommäßig auf die Emitter der in F i g. I dargestellten Transistoren 27 und 26 gekoppelt werden.

Die Verzögerungsleitung 128 ist ein breitbandigcs Bauelement mit linearer Phasencharakteristik über den Videosignal·Frequenzbereich von ungefähr 4.0MHz Bandbreite. Die Verzögerungsleitung 128 bringt eine Signalverzögerung in der Größenordnung von 140 Nanosekunden, so daß der Frequenzgang der Amplitude des Versteilerungsgenerators ein Maximum bei ungefähr 1.8 MHz hat. Genauer gesagt ähnelt der Frequenzgang des Versteilerungsgenerators einer sin³-Funktion, worin der Signalversteilerungs-Frequenrbereich Frequenzen von 03 bis 2,7 MHz(die —6 db-Punkte) umfaßt und das Maximum bei 1,8 MHz liegt. Da der Ausgang der Verzögerungsleitung 128 durch die hohe Eingangsimpedanz des Transistors 132 abgeschlossen ist. ist sie praktisch ohne Abschluß bezüglich ihres Wcllcnwidcrstandes, so daß sie in einer spannungsrefiekiirenden Betriebsart mit einem Rcficktionsfakior vor. ungefähr 1 μ arbeitet. Der Eingang der Verzögerungsleitung 128 ist mittels eines geeigneten Abschlußnetzwerks in einer an ihren Wellenwiderstand angepaßten Weise abgcschlos-Am Basiseingang des Transistors 120 erscheint die Summe des unverzögerlcM Videosignals und eines reflektierten und somit zweimal verzogenen Videosignais. Die an ilen Basiselektroden der Transistoren 120 und 122 einwickelten Signale veranlassen den Differenzverstärker 120, 122. in den komplcmentiirphasigen Kollekloikreisen der Transistoren 120 und 122 jeweils einen Vorschwinger und einen Nachschwinger als VersteileniMgskompoMcnle zu entwickeln, wie es durch die in I 11·,. 2 eingezeichneten Wellenformen veranschaulicht ist. Diese an den Kollektoren der Transistoren 120 und 122 erscheinenden komplementürphasigen Versteileningssignale werden auf die Transistoren 15, 16 bzw. auf die Transistoren 17,18 in Fig. I gekoppelt.

Nachstehend sei die Arbeitsweise der Anordnung zur automatischen Vcrsteilerungsrcgelung anhand der F i g. i criaut'-Ti.

Das am !-!irritier des Transistors 38 entwickelte, zur Nulzschallimg 40 gegebene versteuerte BreitbanilVideosignal enthalt hochfrequente Information einschließlich Versteilcrungskomponcnten. wofür verschiedene (Quellen und Ursachen verantwortlich sind. Bestimmend sind u.a. die Natur der gesendete!) Uüdinformation, die beim Sender bewirkte Versteilerung, die im Empfänger bewirkte Versteilerung (z. B. mittels des VcrsicÜLTungsgcnerators 12) und Rauscheinflüsse. Das Videosignal enthält außerdem eine Gleichstromkomponente, die sich mit dem Bildinformationsinhalt des Vidcosignals ändert. Hin Teil des Videosignals vom Transistor 38 wird glcichstrommäßig über einen Transistor 39 auf den Transistor 75 (Video-Verstärkertransistor) im Netzwerk 70 gekoppelt, um einen gleichstromgekoppelten Verstcilcrungs-Regelkrcis zu schließen, der das Netzwerk 70, die Verslcilerungssignal-Übertragungsschaltung 20. das Koppclncl'/wcrk 25 und die Transistoren 35,38 und 39 umfaßt.

Der Transistor 75 dient als frcquenzselektiver Signalverstärkcr zur Verstcilerungsrcgelung und hat cine Signalversiärkung. die durch das Verhältnis seiner Kollektorimpedanz zu seiner Emitterimpedanz bestimmt ist. Die Kollcktorimpcdanz des Transistors 75 ist hauptsächlich durch den Wert des Widerstandes 73 bestimmt. Der Emiuerkreis des Transistors 75 enthält den Tratisistör 72. einen Widerstand 80, ein an eine Klemme 1 angeschlossenes Bandfiltcr-Netzwerk 90 und ein vom Benutzer einstellbares Versteuernngs-Steuernd/.werk 85. das ebenfalls an die Klemme 1 angeschlossen ist. Das Netzwerk 85 ist ein verstellbarer Spannungsteiler, der ein Potentiometer 88 und hochohmige Spannungsteiler, der ein Potentiometer 88 und hochohmige Widerstände 86 und 87 enthält. Wie sich erkennen läßt, ist innerhalb eines gegebenen Bereichs hoher Frequenzen die Impedanz zwischen dem Emitter des Transistors 75 und Masse und somit die Verstärkung des Transistors 75 hauptsächlich bestimmt durch die Impedanz des Bandfilters 90 und durch der. Widerstand 80. und zwar für alle Einstellungen des Steuerpotentiometers 88.

Das Filter 90 ist ein aus einer Induktivität 92 und einem Kondensator 93 gebildeter Serienresonanzkreis, der zwischen den Emitter des Transistors 95 und Bezugspotential (Masse) geschaltet ist. Das Filter 90 hat eine Millenfrequcnz von ungefähr 2 MHz und eine Bandbreite von ungefähr ! MHz. Dieser Frequenzgang bestimmt den Frequenzgang des Transistors 75 und damit den Frequenzgang des Vcrslcilerungs-Rcgclkrciscs.

Das Filter 90 hat eine relativ kleine Imdepanz für Signalfrcqiicn/cn /wischen 1,5 MII/. und 2.5 MII/. und

eine minimale Impedanz (praktisch ein Kurzschluß) Für Signale bei der Resonanzfrequenz des Fillers 90 von 2 MIIz. Somit ist innerhalb der Bandbreite des Filters 90 die Emitterimpedany. des Transistors 75 wesentlich kleiner als die Kolle.'.torimpcdanz dieses Transistors. In diesem Fall entspricht die Impedanz am Emitter des Transistor. 75 der Summe der Impedanz des Filters 90 und des kleinen Widerstandswertes des Widerstandes 80, da der Transistor 72 und das Netzwerk 85 jeweils eine hohe Impedanz im Nebenschluß zum Emi'ter des Transistors 75 darstellen. Daher bringt Her Transistor 75 eine beträchtliche Verstärkung für Signalfreq'.'cnzcn zwischen 1.5 MIIz und 2.5 MHz, die denjenigen Frequenzen entsprechen, denen der größte Teil der die Vcrsteilerungskomponenten enthaltenden hochfrequenten Information des Videosignals zugeordnet ist. Der Transistor 75 hat eine maximale Verstärkung bei der Reso-"ür.i'frc"uer!/ de:. Filters 90 von 2 MK/ Die ί::;:χ::::::!ί· Verstärkung kann zweckmäUigerweise durch Wahl eines geeigneten Wertes für den Widerstand 80 eingestellt werden. Bei niedrigeren Videosignalfrequen/en einschließlich Gleichstrom ist die Impedanz des Filters 90 und somit die Emitlerimpcdanz des Transistors 75 vie! höher, so daß die Verstärkung des Transistors 75 hier entsprechend niedriger ist und niedrigfrequente Signale am Kollektorausgang des Transistors 75 stark gedämpft sind. Speziell bei Gleichstrom ist die Verstärkung des Verstärkers 75 sehr klein, da in diesem Fall das Filter 90 wegen der gleichstromsperrenden Eigenschaft des .'.ondensators 93 eine extrem hohe Impedanz hat (praktisch offener Stromkreis). Somit bildet die Anordnung des Transistors 75 und des Filters 90 einen vorteilhaften Mechanismus zur Unterdrückung von niedrigfrcquenten Videosignalkomponentcn und insbesondere Gleichstromkomponenten in der glcichstromgckoppellen Steuerstrecke. Hochfrequente Signalkomponenten oberhalb 3,0 MHz werden durch die Selektivität des Filters 90 ebenfalls gedämpft.

Die vom Transistor 75 durchgclasscncn hochfrequenten Signale werden durch einen Spilzcndetcktor demoduliert, der durch den Transistor 74 und eine einen Kondensator 96 und einen Widerstand 97 enthaltende Siebschaltung (Filter) 95 gebildet ist. Am Kondensator % wird eine Steuerglcichspannung entwickelt, die proportional dem Betrag hochfrequenter Komponenten einschließlich der Verstcilerungskomponentcn im Videosignal ist. Diese Si^uerspannung wird über den Emitterfolgertransistor 76 und den Widerstand 79 auf die Steuereingänge der Transistoren 16 und 18 in der Übertragungsschaltung 20 gegeben, um den Betrag des Versteilcrungssignals zu steuern, der vom Generator 12 zu dem aus der Quelle 10 kommenden Videosignal geleitet wird. Das Maß der dem Videosignal mitgeteilten Versteilerung wird dadurch innerhalb der gewünschten Grenzen gehalten, entsprechend der Einstellung des Versteilcrungs-Slcuerpotentiomcters 88 im Netzwerk 85. Wie noch beschrieben wird, kann das Maß der dem Videosignal mitgeteilten Versteilerung von Hand durch das Potentiometer 88 eingestellt werden, mit dem der Betrag des durch den Transistor 75 geleiteten Stroms gesteuert wird, wodurch die am Kondensator 96 cntwikkelte Steuerspannung modifizier! wird. In der Praxis sind der typische Gesamtfrcqueiizgang eines l-ernschcmprüngcrsyslcms und der Frcquen/gchall der normalerweise zu erwartenden Videosignale so, daß der beschriebene, durch das Filter 90 bestimmte Frequenzgang des Versteilerungs-Regelungssystems zu einer geeigneten Anzeige der die Versteilerungskornponenten enthaltenden hochfrequenten Information des Videosignals führt. Es sind jedoch auch andere Systcmfrcquenzgiinge möglich, je nach den Erfordernissen des jeweils verwendeten Systems.

^r) Die bis hierher beschriebene Anordnung zur Verstei-Icrungs-Regelung hat einige bedeutsame Merkmale, die es ermöglichen, die Anordnung zum großen Teil als integrierte Schaltung herzustellen. In einem solchen Fall entsprechen die Klemmen 1 und 2 äußeren Anschlüssen

ίο der integrierten Schaltung, und das verstellbare Versteilerungs-Steuernetzwerk 85, das Bandfilter 90 und das Filter 95 des Spitzendetektors entsprechen diskreten Schaltungen, die außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet sind.

r> Die Rcgelungsanordnung für die Versteilerung ist gleichslrorr.gekoppcll und durch Verwendung symmetrischer Vorspannungsnetzwerke und komplementär _nk...j„,._r Cj,.n.,lL,>_nn|,,n„ ... _v„rk,._r«....k..^.._r Wniio u,,r.

gespannt. Es worden komplementärphasige Versteile-

2(> rungssignale vom Generator 12 mit komplementärphasigcn Videosignalen von der Quelle 10 kombiniert, um komplementärphasige versteuerte Videosignale zu erzeugen, die im Differenzverstärker 28, 29 differenticll kombiniert werden, um ein einphasiges versteuertes Videosignal zu erhalten. Ferner sind Vorspannungs-Koppelnetzwerke 60 und 70 vorgesehen, um symmetrische Ruhevorspannung (abgeieitet von der Referenzvorspannung V_n) über die Emitter der Transistoren 66 und 76 auf die Versteilerungs-Übertragungsschaltung 20 zu geben, in diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bei nomineller Mitteneinstellung des Versteilerungs-Steuerpotentionieters 88 die an den Kollektoren der Transistoren 75 und 62 entwickelten Ruhespannungen im wesentlichen einander gleich sind und die Emitterruhc-

r> spannungen der Transistoren 66 und 76 ebenfalls im wesentlichen einander gleich sind. Diese Spannungen werden voneinander verschieden, wenn das Potentiometer 88 um seine Mittenposition verstellt wird, so daß die Übertragungsschaltung 20 an ihrem Ausgang das Vcrstcilcrungssignal mit einem entsprechend der Position des Potentiometers 88 gesteuerten Betrag liefert.

Die Vorspannungs-Koppelnctzwcrke 60 und 70 sind funktionell symmetrisch. Auch in struktureller Hinsicht besteht Symmetrie, abgesehen von zwei Ausnahmen,

4Ί die jedoch die angestrebte symmetrische Ruhevorspannungs-Kopplung dieser Netzwerke nicht stört. Die eine Abweichung von der strukturellen Symmetrie besteht darin, daß im Netzwerk 60 die Vorspannung V_H an einen Eingangstransistor 62 gelegt wird, während sie im Netzwerk 70 auf eine Kaskode-Schaltung gegeben wird, die aus dem Gleichstrom liefernden Transistor 72 und dem Transistor 75 besteht. Bei MitteneinsteUung des Potentiometers 88 jedoch sind die auf die Spannung V« ansprechenden Kollektorruhcspannungen der Transisto-

5ί ren 62 und 75 im wesentlichen einander gleich, da die von den Transistoren 72 und 75 geleiteten Kollektorruhcströme im wesentlichen einander gleich und gleich dem Kollekiorruhesirom des Transistors 62 im Netzwerk 60 sind. Die andere Abweichung von der struktu-

w) rcllen Symmetrie ist das Vorhandensein des Widerstandes 79 im Netzwerk 70. Dieser Widerstand 79 stört jedoch die gewünschte symmetrische Vorspannungs-Kopplung zu den differenticllc-n Steuereingängen der Übertragungsschaltung 20 nicht, da der Ruhespan-

h5 nungsabfal! am Widerstand 79 eine Funktion der vernachlässigbar kleinen Eingangsströme (Basisströme) der Eingangstransistoren der Übertragungsschaltung 20 ist. Der Widerstand 79 ist nicht in allen Fällen erforder-

lieh; er tragt dazu bei. eine vorhcrsagbaie Sicuerspannung für die Übertragungsschaltung in Verbindung mit dem Steuernetzwerk 85 zu erhalten, insbesondere wenn das zur Versteilerungs-Steuerstrccke gehörende Koppelnetzwerk 70 ils integrierte Schaltung ausgebildet ist und da^r. Netzwerk 85 außerhalb dieser integrierten Schaltung lieg..

Als Folge der beschriebenen symmetrischen Ruhevorspannung der Übertragungsschaltung 20 und als Folge der beschriebenen koinplementärphusigen Kopplung und differenticllen Vereinigung von Signalen ist die Anordnung der Übertragungsschaltung 20 und des Koppel- und Vercinigungsnctzwerkes 25 im wesentlichen unempfindlich gegenüber Gleichlaktcffekicn (/. H. gegenüber Schwankungen der Versorgungsspanniing, Änderungen im Pegel der Vorspannung Vn und Temperatureinflüssen), die den Betrieb des Systems ansonsten beeinträchtigen würden. Dieses F.rgchnix ist vorteilhaft, wenn wie im vorliegenden KaII die diffcrcnliell gesteuerte Übertragungsschaltung 20 durch eine diffcrentielle Steuerspannung zwischen den Basiselektroden der Transistoren 16 und 17 angesteuert wird, die sehr klein ist und im Bereich von etwa 200 Millivolt liegt. Somit ist es wichtig, einen auch noch so kleinen Ruhespannungs-Offsetfehler in der differeniicllcn Steiierspannung zu vermeiden, damit die gewünschte Fähigkeit der Übertragungsschaltung 20, die Versteilerung abhängig von der am Kondensator % entwickelten Steuerspannung zu beeinflussen, bewahrt bleibt.

Die gleichstromgekoppelte Anordnung des den Spitzendctektor-Transistor 74 enthaltenden Vorspannungs-Koppelnet/.werks 70 sorgt gleichzeitig für die richtige Runevorspannung des Transistors 74 und für die erwünschte symmetrische Vorspannung an den differenticllen Steuereingängen der Übertragungsschaltung 20 in Verbindung mit dem Vorspannungs-Koppelnet/wcrk 60. Mit dieser Anordnung wird die richtige Ruhevorspannung des Spit/.endeiektor-Transistoi's 74 in vorhersagbarer Weise und automatisch eingestellt, ohne die gewünschte symmetrische Ruhevorspannung für die differenticllen Steuereir?angc der Übertragungsschaltung 20 zu stören. Es ist daher nicht notwendig, die Ruhevorspannung des Spitzendetcktor-Transistors 74 durch andere Mittel wie z. B. durch ein unabhängiges Vorspannungsnetzwerk einzustellen, welches die Wahrscheinlichkeit vergrößern würde, daß die deniodulierte Ausgangsspannung des Transtistors 74 und damit die Steuerung der Übertragungsschaltung 20 in unerwünschter Weise durch Faktoren wie Unregelmäßigkeiten der Vorspannungsquelle und Temperatureffekte beeinflußt wird. Eine solche Beeinflussung ließe sich nur durch zusätzliche Kompensationsmaßnahmen vermeiden.

Die Kombination der in Kaskodeschaltur.g angeordneten Transistoren 72 und 75 mit dem Filter 90 stellt ein vorteilhaftes Mittel dar. um dem Frequenzgang des gleichstromgekoppelten Vcrsteilcrungs-Rcgclkreises eine gewünschte Form zu geben, insbesondere was die Unterdrückung der Gleichstromkomponcnten im Videosignal betrifft, das über den Transistor 75 auf den Spitzendetektor-Transistor 74 gekoppelt wird. Die Gleichstromkomponente des Videosignals ändert sich mit dem Bildinformationsinhalt und würde die am Kondensator % entwickelte Steuerspannung in unerwünschter Weise verzerren oder verdecken.

Der Transistor 72 bildet eine Quelle im wesentlichen konstanten Ruhestroms für den Verstärkertransistor75. Da die Kollektorimpedanz des Transistors 72 extrem hoch ist, hat duser Transistor keinen Einfluß auf die Wirkung des I illernelzwerks 90 oder auf die Wirkung des Versteuern.igs-Einslcllnetzwerks 85. Am Emittcreingang des Transistors 75 besteht kein Nebenschlußeffekt hinsichtlich der Arbeitsweise dieser beiden Netzwerke. Umgekehri wird der vom Transistor 72 gelieferte Ruhestrom weder durch das Filter 90 noch durch Verstellung des .Netzwerks 85 beeinflußt. Somit erlaubt die Anordnung der in Kaskodeschallung angeordneten

κι Transistoren 72 und 75 mit dem Filter 90, daß der Versiärkcrtraiisislor 75 für jede Einstellung des Steuerpotentiometcrs 88 eine vorhersagbare Vcrslärkiingsvariation von einem Maximum bei 2 Ml I/ bis /u einem Minimum bei Gleichstrom bringt.

ι", Die Verstärkung des Vcrstaikertransislors 75 ist sehr klein bei Gleichstrom, und /war wegen der stark gegenwirkenden hohen Impedanz, die sich dem Emitter dieser. Transistors darbietet. Um zu veian.cliauhchen. wie wirksam die Anordnung der Kaskodc-Transistoren 72, 75 und des Filters 90 für die Unterdrückung \on Gleichstromkomj.-oncntcn des Videosignals in der vor dem Spitzendetektor 74, 95 liegenden Steucrsireckc ist. sei darauf hingewiesen, daß beim Fehlen des Einstellnctzwcrks 85 die Verstärkung des Verstärkertransistors 75 bei Gleichstrom einen extrem kleinen Wert erreicht, da die Emitterimpedanz des Transistors 75 in diesem Fall bestimmt ist durch die extrem hohe Kollektorimpedanz des Transistors 72 (in der Größenordnung von einigen hundert Kiloohm bis zu einem Megohm) und durch die

ίο Stromkreisimpedanz des Filters 90. das bei Gleichstrom wegen der glcichstromblockierenden Wirkung des Kondensators 9.) einen offenen Stromkreis darstellt. In diesem Fall ist das die Verstärkung des Transistors 75 bestimmende Verhältnis von Kollektor- /u Enutterim-

li pcdanz des Transistors 75 eine extrem kleine Zahl.

Um dieses Prinzip der Unterdrückung der Gleichstromkomponente des Videosignals in der Stcuerstrekke weiter zu veranschaulichen, sei angenommen, daß die Videosignale von der Quelle 10 fehlen. Für das System gilt dann eine Gleichstrombedingung, bei welcher an der Basis des Transistors 75 eine Ruhcgleiehspannung erscheint und die differenticllen Steuereingange der Übertragungsschaltung 20 über die Vorspannungs-Koppelnetzwerke 60 und 70 passende Ruhcvorspannungen entsprechend der Einstellung des Potentiometers 88 empfangen. Nun sei angenommen, daß Videosignale mit einer Gleichstromkomponen:e vorhanden sind. Diese Gleichstromkomponente erscheint an der Basis des Versiärkertransistors 75 und modifiziert die Basisvorspannung dieses Transistors gegenüber ihrem Ruhewert. Durch die Gleichstromkomponente des Videosignals wird jedoch der vom Transistor 75 geleitete Strom praktisch nicht verändert, und zwar wegen der extrem hohen Kollcktorimpedanz des Konstantstromquellen-Tra.isistors 72 und wegen des für Gleichstrom offenen Stromkreises am Filter 90. Daher wird die Kollektorspannung des Verstärkers 75 und somit die Spannung am Kondensator 96 des Spitzendelektors durch die Gleichstromkomponente des Videosignals praktisch

μ nicht verändert. Die hohe Ersatzimpedanz, die das Versteilerungs-Einsi:eI!netzwerk 85 darstellt, vermindert die Unempfindlichkeit des Transistors 75 gegenüber der Gleichstromkomponente des Videosignals nur sehr wenig, beeinträchtigt die Wirksamkeit des Regelungssystems in der Praxis aber nicht.

Eine Verstellung des Steuerpotentiometers 88 verändert den vom Verstärkertransistor 75 geleiteten Gleichstrom durch Addition oder Substraktion eines Gleich-

Strombetrags zum bzw. vom Emit'erstrom des Transistors 75. Das Potentiometer 88 kann verstellt werden, ohne die Wirkung des Filters 90 auf Signale innerhalb seines Durchlaßbereichs zu beeinträchtigen, da die hohe Impedanz des Netzwerks 85 wesentlich größer ist als die Impedanz des Filters 90 bei hohen Krequenzen. Umgekehrt beeinflußt das Filter 90 nicht die veränderbare Versteilcrungs-Sieuerglcichspannung, die vom Netzwerk 85 über die Klemme 1 in die Steuerstrecke gegeben wird, da der Kondensator 93 des Filters 90 eine Gleichstromsperre ist, so daß dieses Filter für Gleichstrom eine sehr hohe Impedanz zwischen der Klemme 1 und Masse bildet. Das Filter 90 und das Einstellnelzwerk 98 wirken also voneinander unabhängig bei der Sieuerung des Verstärkers 75. obwohl das Filter 90 und das Netzwerk 85 an dieselbe einzige Klemme angeschlossen sind.

Die Tatsache, daß das Filter 90 und das Vcrsteilerungs-Einstellntizwerk 85 mit derselben einzigen Klemme verbunden sind, ist besonders vorteilhaft, wenn die Anordnung zur Versteilcrungsrcgclung als integrierte Schaltung ausgebildet ist und die Klemme 1 einem äußeren Anschluß dieser integrierten Schaltung entspricht. Durch die beschriebene Anschlußweisc des Filters 90 und des Netzwerks 85 kann an der begrenzten Anzahl äußerer Anschlüsse einer integrierten Schaltung gespart werden.

Im folgenden sei die Arbeitsweise der Rcgclungsanordnung weiter erläutert. Der Vcrsteilerungs-RegelkiCis wird geschlossen (d. h. wirkbam) abhängig vom Hochfrcqucnzgehalt im Videosignal und abhängig von der Einstellung des Potentiometers 88. Als Beispiel sei angenommen, daß der Hochfrcqucnzgehalt des Videosignals im wesentlichen konstant ist und daß das Vcrstcilerungs-Einstellpotentiometer 88 in einer mittleren Position steht. In dieseim Fall stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein zwischen der Spannung am Kondensator 96, der an die Versteilerungs-Übertragungsschaltung 20 gelieferten Steuerspannung und dem Betrag des Versteilerungssignals, das durch die Schaltung 20 vom Versteilerungsgencrator 12 zum Videosignal übertragen wird. Ändert sich der Hochfrequcnzgehalt des Videosignals, dann wirkt der geschlossene Regelkreis im Sinne einer Aufrechterhaltung des gewünschten Vcrslcilerungsmaßes entsprechend der Einstellung des Potentiomclcrs 88. welches die zugehörige Vorspannung auf den Transistor 75 gibt.

Eine Erhöhung des Hochfrcqucnzgehaltcs im Videosignal beispielsweise führt zu einer entsprechenden Erhöhung der Spannung am Kondensator 96 und am Emitter des Transistors 76, wodurch wiederum die Leitfähigkeit der Transistoren 16 und 18 in der Übertragungsschaltung 20 erhöht w^:rd. Diese Transistoren leiten also einen erhöhten Betrag des vom Generator 12 kommenden Versteilerungssignals. Wegen der signalteilenden Wirkung der Übertragungsschaltung 20 leiten die Transistoren 15 und 17 einen entsprechend verminderten Anteil des Versteilerungssignals, und somit wird dem Videosignal an den Kollektoren der Transistoren 15 und 17 weniger Versteilerungssignal hinzuaddiert. Der Versteilerungsgehalt des zur Nutzschaltung 40 gegebenen Videosignals wird dadurch wieder auf das gewünschte Maß reduziert. Gleichzeitig bekommt der Regelkreis einen neuen Gleichgewichtszustand, der so lange bleibt, bis der Regelkreis wiederum auf eine Änderung des Hoehfrequenzgchalies im Videosignal reagiert oder bis das Versleilerungs-SlcuerpotenMomeier 88 durch den Benutzer verstellt wird. Zur automatischen Erhöhung des Versteilerungsmaßes arbeitet der Regelkreis analog zu der vorstehend beschriebenen Weise.

Die Einstellung des Vcrsicilerungs-Steucrpotentiomcters 88 und der Hochfrequcnzgchall des Vidcosignals können in Kombination eine Bedingung ergeben, bsi welcher keine Versteilcrungssi.unuie vom Generator 12 zu dem von der Quelle 10 korn*,,enden Videosignal addiert werden. In einem solchen Fall ist die Steuerspannung am Emitter des Transistors 76 so groß (posi-

lu liv), daß die Transistoren 16 und 18 der Übertragungsschaltung 20 den gesamten Betrag des vom Generator 12 kommenden Versteilerungssignals leiten.

Die F i g. 3 veranschaulicht den Betrieb des Versteileidngs-Regelkreises abhängig von der Einstellung des Sieuerpotentiometers 88 und vom Hochfrequenzgehalt des Videosignals Zum Zwecke dieser Veranschaulichung sei angenommen, daß das Videosignal aus der Quelle 10 aus einem Signal der hohen Frequenz 2 MHz besteht.

Inder Fig. 3 ist auf der horizontalen Achse der wachsende Betrag des eingangsseitigen 2-MHz-Videosignals von der Quelle 10 aufgetragen, und zwar von 0% bis 100% der normalerweise erwarteten Amplitude des Videosignals. Die vertikale Achse stellt den entsprechenden Betrag des 2-MHz-Vidcosignals dar. nachdem zusätzliche Vcrsteüerungssignale aus dem Generator 12 selektiv zum Videosignal hinzuaddiert worden sind. Die fünf Kurven »a« bis »c« gelten für fünf verschiedene Einstellungen des Potentiometers 88, von einer Einstel-

Ji) lung für maximale Versteilerung bis zu einer Einstellung für minimale Versteilerung. Bei dem hier veranschaulichten System wirkt die Versteilerungsregelung über einen Bereich von Vidcosignalbeträgen, der von 0% bis ungefähr 55% der maximal zu erwartenden Video-

js signalamplitudc reicht.

Wenn das Potentiometer 88 in die Position »e« für minimale Versteuerung eingesteiii ist, wird kein Versieilerungssignal zum eingangsseitigen 2-MHz-Videosignal hinzuaddiert. Wenn das Potentiometer 88 in der Position »a« für maximale Versteilerung steht, werden Versteilerungssignale zum eingangsseitigen Videosignal über den gesamten Versteilerungsbereich hinzuaddiert. Steht das Potentiometer beispielsweise in ein^s" Zwischenposition »c«, dann ist der Betrag des zum Videosignal hinzuaddierten Versteilerungssignals im wesentlichen gleich dem Betrag des eingangsseitigen Videosignals, wenn letzterer zwischen 0% und 10% seines Maximums liegt. Bei dieser Einstellung wird dem Videosignal keine Versteilerung mitgeteilt, wenn sein Betrag

so ungefähr 35% des Maximums überschreitet.

Wie die Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 erkennen läßt, bilden die Transistoren 120 und 122 (Fig. 2), von denen die Vcrsteüerungssignale geliefert werden, mit den Transistoren 17,18 bzw. den Transistoren 15,16 der Übertragungsschaltung 20 (F i g. 1) jeweils eine Signalkoppelanordnung in Kaskodeschaltung. Diese Kaskodeschaltung bewirkt in Verbindung mit der stromteilenden Wirkung der Übertragungsschaltung 20, daß die Wahrscheinlichkeit von Verzerrungen und Phasenfehlern in den Versteilerungssignalen, die mit den Videosignalen von der Quellen 10 kombiniert werden, wesentlich geringer ist. Die Anordnung in Kaskodeschaltung trägt wesentlich zur Reduzierung der Hochfrequenz-Rückkopplung bei. die ansonsten zu Hochfrequenzverzerrung führen würde. Außerdem bilden die Emitter der Transistoren 15, 16 bzw. 17, 18 der Übertragungsschaltung 20 eine im wesentlichen konstante niederohmige Impedanz für die Kollcklorausgänge der Transistoren

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122 bzw. 120 des Verstcilerungsgenerslors. wenn die Übertragungsschaltung 20 gesteuert wird (d.h. wenn die Leitfähigkeit der Transistoren 15 bis 18 verändert wird). Infolgedessen werden Phasenverschiebungsfehler, die in den Versteilerungssignalen infolge parasitärer Kapazitäten auftreten können, wesentlich vermindert

Die automatische Versteilerungsregelung durch Beeinflussung des mit dem Breitband-Videosignal aus der Quelle 10 kombinierten Betrags des Vcrsteilerungssignals hat den Vorteil, daß durch diese Art der Regelung die Signaiverarbeitungsparamctcr für das Breitband-Videosignal in dem die Verzögerungsleitung 128 und den Differenzverstärker 110, 112 (Fig.2) enthaltenden Signalweg nicht gestört werden. Insbesondere wird die Phase der Breitband-Vidcosignale, die der Vcrsieilerung unterworfen werden, nicht beeinflußt, wenn das Maß der dem Videosignal milgcicillcn Versteilerung gesteuert wird.

Hierzu J Blatt Zeichnungen

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JO

J5

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Claims (5)

Palentansprüche:

1. Gleichstromgekoppeltc Anordnung zur Regelung des hochfrequenten Vcrsteilerungsgchaites ei- s nes Videosignals mit

einer Quelle (10) für kompIemcntäφh:lsige Videosignale;

einem auf die von der Quelle kommenden Videosignale ansprechenden Vcrstcilcrungsgencrator (12) to zur Erzeugung komplemcntärphasigcr Versteilcrungskomponenten für die Videosignale;
einer auf die Versteilerungskomponenlcn ansprechende Steuereinrichtung (20), welche Differcntial-Steuereingänge aufweist, um abhängig von einer an is diese Steuereingänge angelegten Stcuerspannung steuerbare Beträge der komplemenlärphasigen Verstcilcrungskomponcnlcn an einem Ausgang zu liefern:

einer VereisiguRgsschaitung {25} zur differentieüen Vereinigung der komplementärphasigen Videosignale mit den steuerbaren Beträgen der komplcmentärphasigcn Vcrstcilerungskomponentcn. um ein in steuerbarer Weise versteuertes Videosignal zu liefern; einer Quelle (50) für eine Ruhcgleichvorspannung;
einem ersten und einem zweiten Vorspannungs-Koppelnctzwerk (70 und 60), die zueinander symmetrisch sind und mit der Spannungsquellc (50) gekoppelt sind, urr von der Spannungsquclle abgeleitete m symmetrische Ruheglcichvorspannungcn an die Steucreingäugc der Steuereinrichtung zu liefern,
gekennzeichnet durch
eine Detektorschaltung (74, 95), welche die Stcuerspannung abhängig vom Gehalt an hohen Frcquen- js zen im. Videosignal erzeugt und ein im ersten Vorspannungs-Koppelnetzwerk eingefügtes Halbleiterbauelement (74) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (74, 95) auf das versteuerte Videosignal anspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Detektorschaltung (74, 95) einen Eingang zum Empfang von Videosignalen und einen mit dem Stcuereingang der Steuereinrichtung (20) gekoppelten Ausgang zur Lieferung einer für den Betrag des Hochfrequenzgehaltcs des Videosignals repräsentativen Steuerspannung hat;

daß mit dem ersten Vorspannungs-Koppelnetzwerk w an einer Stelle vor der Detektorschaltung eine frcquenzselektive Verstärkungseinrichtung (72, 75) gekoppelt ist, um an die Detektorschaltung hochfrequente Komponenten des Videosignals zu liefern, die einen gegebenen Frequenzbereich im wcscntli- v, chen unter Ausschluß von Glcichsiromkomponcnten belegen;

daß die frequenzselektive Verstärkungseinrichtung folgendes enthält:

einen Verstärkertransistor (75) und einen Strom- t>o qucllentransistor (72). die im ersten Vorspannungs-Koppelnetzwerk eingefügt und mit ihren Hauptstromstrecken in Reihe zueinander geschaltet sind, wobei der Verstärkertransistor auf das Videosignal anspricht und wobei der Stromqucllcntransistor auf b^r> die von der Spannungsquclle (50) gelieferte Ruhe-Gleichvorspannung anspricht und mit einem Vorspannungseingang des Vcrstärkei transistors gekoppelt ist, um EletriebsTuheströmc fur den Verstärkeriransislorzu liefern;

eine einen Kondensator (93) enthaltende Fiitcreinrichlung (9O]L die zwischen den Vorspannungseingang des Vcrstärkertransislors und ein Bezugspoleniial (Mas.se) geschaltet isi und für Gleichstrom eine erste Impedanz darstellt, so daß der Y crsiärkertransistor für Gleichstrom einen ersten Verstärkungsfaktor hat. und die für eine Frequenz innerhalb des gegebenen Frequenzbereichs eine zweite, wesentlich kleinere Impedanz darstellt, so daß der Verslärkcrtransistor dann einen zweiten Verstärkungsfaktor hat, der wesentlich größer als der erste Verstärkungsfaktor isL

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Verstärkertransistor (75) einen Signaleingang zum Empfang des Videosignals, einen niederohmigen Vorspannungseingang und einen mit einer 1 actimnpHan? ^73^ und mit der Detektorschaltung (74,95) gekoppelten Ausgang hat;
daß der Stromquellentransistor (72) auf die von der Spannungsquclle gelieferte Ruhe-GIcichvorspannung anspricht, um über den Vorspannungseingang des Vcrstärkcriransislors einen im wesentlichen konstanten Betriebsruhestrom an den Verslärkertransistorzu liefern:

daß die l'iltercinrichtung (90) ein Scrienrcsonanz-Bandfilicr enthält, welches eine Reihenschaltung einer Induktivität (92) mit dem Kondensator (93) aufweist, die zwischen den Vorspannungseingang des Verstärkertransistors und ein Bezugspotcniial (Masse) geschaltet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die frequenzselektive Verstärkungseinrichtung (72, 75) auf das versteuerte Videosignal anspricht.