DE3242127C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs.

Um bei der Ansteuerung von Bildröhren in Farbfernsehempfängern einerseits mit einer möglichst kleinen Betriebsspannung der Videoendstufe auskommen zu können und andererseits eine kathodenseitige Einstellmöglichkeit der sogenannten Cut-off-Spannung zu haben, ist es bekannt (s. beisp. DE 29 45 810 A1 bzw. US 43 28 514), nach einem die Kathode der Bildröhre und den Ausgang der Videoendstufe verbindenden Koppelkondensator eine Klemmstufe vorzusehen. Da jedoch im Gegensatz zu den üblichen Anwendungen von Klemmschaltungen im Zuge von Videoverstärkern, die auf die Klemmschaltung folgende Schaltung, also in diesem Fall die Bildröhre, einen relativ niedrigen Eingangswiderstand aufweist, also relativ viel Strom aufnimmt, ist es zur Vermeidung von sogenannten Dachschrägen erforderlich, einen sehr großen Koppelkondensator zu verwenden. Dieses wiederum bedeutet mehr Streukapazitäten in bezug auf Massepotential, also einen verschlechterten Videofrequenzgang und einen erhöhten Aufwand. Für die erforderliche Größe und Spannungsfestigkeit des Kondensators sind von wirtschaftlichen Gesichtspunkten nur Elektrolyt-Kondensatoren anwendbar, die wiederum für hohe Frequenzen ungeeignet sind und auch keine falschgepolte Spannung zulassen. Bei der bekannten Anordnung wird daher der Elektrolyt-Kondensator durch einen Kondensator mit festem Dielektrikum und eine Diode überbrückt.

Ferner ist bei der bekannten Schaltungsanordnung zu berücksichtigen, daß wegen des kleinen Tastverhältnisses des Klemmimpulses und wegen der großen Kapazität des Kondensators ein sehr großer Umladestrom erforderlich ist, welcher am Fußpunkt der Klemmschaltung die Quelle der einstellbaren Spannung kurzzeitig belastet, so daß dort Störungen auftreten.

Es sind ferner bereits andere Schaltungen zur Wiedergewinnung des Schwarzwertes von Fernsehsignalen - auch solche mit einer Einrichtung zur Helligkeitseinstellung - bekannt (Valvo-Berichte, Band 18, Heft 1/2, S. 53 u. 54). Diese ist jedoch zur Verwendung zwischen einer Videoendstufe und der Kathode einer Bildröhre nicht geeignet, da bei dem hohen Spannungspegel eine Addierstufe negative Auswirkungen auf den Frequenzgang hätte. Außerdem ist aus Valvo, Technische Information: TDA 3562 A, 5. Juli 1982; Seiten 1 bis 6, eine Farbdecoderschaltung mit Sperrpunktregelung bekannt, wobei für die Einrichtung zum Regeln des Strahlstroms eine Strommeßeinrichtung angewendet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung zum Betrieb einer Bildröhre in einem Fernsehgerät vorzuschlagen, bei welcher ohne die eingangs geschilderten Nachteile eine Wiedergewinnung des Schwarzwertes und eine Änderung der sogenannten Cut-off-Spannung im Signalweg zwischen der Videoendstufe und der Kathode der Bildröhre möglich ist.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß bei geringem Aufwand eine sehr gute Signalübertragung von der Videoendstufe zur Kathode erfolgt, wobei eine kapazitive Kopplung zwischen Videoendstufe und Kathode bei kleinem Koppelkondensator möglich ist. Weiterbildungen und Verbesserungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zu einer Strahlstrom-Regelschaltung erweitert werden. Schließlich ist vorteilhaft, daß das Gleichspannungspotential an der Kathode mit großem Hub unabhängig von der Betriebsspannung der Videoendstufe einstellbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine bekannte Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer zusätzlichen Strahlstromregelung und

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einer anderen Variante zur Strahlstromregelung.

Gleiche Teile sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die in Fig. 1 dargestellte bekannte Schaltung umfaßt eine Videoendstufe 1 bis 4, einen Koppelkondensator 5, welcher durch einen Transistor 8 zu einer Klemmschaltung ergänzt ist sowie eine Bildröhre 7. Weitere Teile eines Fernsehgerätes brauchen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht beschrieben zu werden und sind daher in der Figur nicht dargestellt.

Die Videoendstufe besteht aus einem Transistor 1, dessen Emitter über einen Gegenkopplungs-Widerstand 2 mit Massepotential und dessen Kollektor über einen Arbeitswiderstand 3 mit einem Pol 4 einer positiven Betriebsspannungsquelle von beispielsweise 150 V verbunden ist. Der Basis des Transistors 1 wird das zu verstärkende Videosignal zugeführt. Das Ausgangssignal wird vom Kollektor abgenommen, über den Kondensator 5 zur Kathode 6 der Bildröhre 7 geführt und steuert dort den Strahlstrom zur Erzeugung eines Bildes.

Zur Wiedergewinnung des Schwarzwertes ist die Kathode 6 mit dem Kollektor eines zweiten Transistors 8 verbunden, dessen Emitter mit einem einstellbaren Potential beaufschlagt ist. Hierzu ist der Emitter mit dem Schleifer eines Potentiometers 9 verbunden. Da der Innenwiderstand der durch das Potentiometer 9 gebildeten Spannungsquelle nicht beliebig klein ist, jedoch durch den Transistor 8 ein impulsförmiger Strom entnommen wird, ist ein Kondensator 10 vorgesehen. Der Basis des Transistors 8 wird ein horizontalfrequenter Klemmimpuls zugeführt, welcher bewirkt, daß der Transistor 8 während des horizontalfrequenten Rücklaufs - vorzugsweise während der hinteren Schwarzschulter - leitend wird.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung treten die eingangs geschilderten Probleme bezüglich des Kondensators 5, des Frequenzganges des Signals sowie des Impulsverhaltens auf.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist wiederum eine Videoendstufe 1, 2, 3, 4 vorgesehen, welche mit einem Koppelkondensator 11 an die Kathode 6 der Bildröhre 7 angeschlossen ist. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann der Kondensator 11 wesentlich kleiner als der Kondensator 5 in Fig. 1 sein. Ferner ist die impulsförmige Strombelastung der Endstufe bei weitem nicht so groß wie bei der bekannten Anordnung, so daß bei der erfindungsgemäßen Schaltung eine einfache Endstufen-Schaltung verwendet werden kann, während bei der bekannten Schaltung wegen des niedrigen Ausgangs-Widerstandes eine Gegentakt-Endstufe erforderlich ist.

Die Kathode 6 der Bildröhre 7 ist nun über einen Widerstand 12 mit einer positiven Betriebsspannung verbunden und gleichzeitig über einen weiteren Transistor 13 mit Massepotential. Ferner ist die Kathode 6 an einen aus den Widerständen 14 und 15 bestehenden Spannungsteiler angeschlossen, dessen von der Kathode 6 abgewandten Ende am Schaltungspunkt 16 mit negativem Potential verbunden ist. Die Anzapfung des Spannungsteilers ist an den nicht- invertierenden Eingang eines schaltbaren Operationsverstärkers 17 mit Stromausgang angeschlossen. Derartige Operationsverstärker sind unter der Bezeichnung OTA (operational transconductance amplifier) bekannt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 17 ist mit dem Schleifer eines zur Einstellung der sogenannten Cut- off-Spannung vorgesehenen Potentiometers 9 verbunden.

In diesem Zusammenhang sei kurz erläutert, daß die Erfindung mit besonderem Vorteil bei Farbfernsehgeräten angewendet werden kann, bei welchen innerhalb der Bildröhre die Elektroden der drei Strahlsysteme, ausgenommen die Kathoden, miteinander verbunden sind. Bei diesen Röhren kann zwar eine Helligkeitseinstellung über die Wehnelt-Elektrode vorgenommen werden. Es ist jedoch erforderlich, die Anpassung der Helligkeiten aneinander für die einzelnen Elektronenstrahlen an der jeweiligen Kathode vorzusehen. Da hierbei die Kathodenspannung derart eingestellt wird, daß bei Bildschwarz der Strahlstrom gerade zu fließen beginnt, und damit Signalpegel unterhalb von Schwarz abgeschnitten werden, nennt man diese Einstellung auch "Cut-off". Bei Farbfernsehgeräten mit den beschriebenen Bildröhren wird also mit Hilfe des Potentiometers 9 die Cut-off-Einstellung vorgenommen, während die gleiche Einrichtung bei Schwarz-Weiß-Geräten auch zur Einstellung der Helligkeit benutzt werden kann.

Dem Operationsverstärker 17 wird nun wie bei der Schaltung nach Fig. 1 ein Klemmimpuls zugeführt. Während der Dauer dieses Impulses wird die Differenz der den beiden Eingängen zugeführten Spannungen verstärkt und kann in Form eines Stromes dem Ausgang des Operationsverstärkers 17 entnommen werden. Zwischen den Impulsen ist der Ausgang des Operationsverstärkers 17 abgeschaltet und gibt keinen Strom ab - unabhängig davon, welche Signale am Eingang liegen.

Der Ausgangsstrom des Operationsverstärkers 17 fließt nun einerseits in die Basis-Emitterstrecke des Transistors 13 und lädt andererseits einen Kondensator 18 auf.

Wie bereits einleitend erwähnt, ist bei Schaltungen zur Wiedergewinnung des Schwarzwertes, welche in den Signalweg zwischen Videoendstufe und Bildröhre eingeschaltet sind, der Strahlstrom der Bildröhre zu berücksichtigen. Insbesondere, wenn während des zeilenfrequenten Hinlaufs kein Stromfluß durch den Transistor 8 (Fig. 1) erfolgt, treten bei der Nachladung des Kondensators 5 erhebliche Stromspitzen auf. So kann beispielsweise ein Strahlstrom von 0,3 mA während des zeilenfrequenten Hinlaufs, bei einer Klemmzeit von 2 µs, einen maximalen Umladestrom von 16 mA zur Folge haben. Die erfindungsgemäße Schaltung hat nun eine Zuführung des Strahlstromes während des gesamten Hinlaufs (und während des Rücklaufs) zur Folge, welcher jedoch während der Klemmzeit - also während einer Zeit innerhalb des Rücklaufs - durch Vergleich zwischen der mit Hilfe des Potentiometers 9 einstellbaren Spannung und dem während der Klemmzeit an der Kathode liegenden Potential nachgeregelt wird. Hierzu ist der Kondensator 18 derart bemessen, daß trotz des Basisstromes durch den Transistor 13 während des zeilenfrequenten Hinlaufs keine wesentliche Änderung der Spannung eintritt.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung nach Fig. 2, welche durch eine Einrichtung zur Regelung des Strahlstroms ergänzt wurde. Dazu ist bei der Anordnung nach Fig. 3 in Reihe mit der Basis-Emitterstrecke des Transistors 13 die Basis-Emitterstrecke eines weiteren zum Transistor 13 komplementären Transistors 20 geschaltet. Dessen Basis liegt auf Massepotential, und dessen Kollektor ist über einen Widerstand 21 mit einer negativen Betriebsspannung von beispielsweise -12 V verbunden. Der Strom durch den Widerstand 21 entspricht dem Strahlstrom, überlagert mit einem Strom, der sich aus I_R12 minus I_R14 bildet. Der Spannungsabfall am Widerstand 21 ist dann proportional zum Strahlstrom. Durch eine Abtast- und Halteschaltung, welche aus dem elektronischen Schalter 22 und dem Kondensator 23 besteht, wird dann während des vertikalfrequenten Rücklaufs eine kontinuierliche Spannung erzeugt, welche dem Strahlstrom während des vertikalfrequenten Rücklaufs proportional ist. Hierzu wird dem elektronischen Schalter bei 24 ein vertikalfrequenter Austastimpuls zugeführt. Über einen Impedanzwandler 25 gelangt diese Spannung dann an das der Kathode 6 entfernte Ende des aus den Widerständen 14 und 15 bestehenden Spannungsteilers. Dieses bewirkt, daß dem nicht- invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 17 zusätzlich eine zur Stabilisierung des Strahlstromes dienende Spannung überlagert wird.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 entsprechen die Teile 1 bis 4, 11 und 13 bis 19 den gleichlautend bezeichneten Teilen der Fig. 2. Der Widerstand 12 (Fig. 2) wurde bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 durch eine Konstantstromquelle ersetzt, welche vom Transistor 28, dem Emitter- Widerstand 29, den Dioden 30 und 31 sowie dem Widerstand 32 gebildet wird. An den Schaltungspunkt 33 kann die gleiche Spannung wie an den entsprechenden Anschluß der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 angelegt werden. Es ist jedoch durch die Verwendung der Konstantstromquelle auch möglich, eine niedrigere Spannung zu verwenden, ohne einen für die Funktion der übrigen Schaltung zu geringen Widerstand verwenden zu müssen.

Ferner sind in Reihe mit dem Transistor 13 ein Widerstand 34 und eine Z-Diode 35 geschaltet. Dadurch wird die Leistungsbelastung des Transistors 13 herabgesetzt.

Schließlich ist bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 17 und der Basis des Transistors 13 noch ein als Impedanzwandler geschalteter Feldeffekttransistor 36 vorgesehen, um den niedrigeren Eingangswiderstand der Transistorschaltung 13 an die vom Ausgang des Operationsverstärkers 17 und dem Kondensator 18 gebildete Integrationsschaltung anzupassen.

Als Arbeitswiderstand für den Feldeffekttransistor 36 ist ein Widerstand 37 vorgesehen. Außerdem ist zwischen dem Feldeffekttransistor 36 und der Basis des Transistors 13 ebenfalls zu Anpassungszwecken ein weiterer Widerstand 38 angeordnet.

Der bisher beschriebene Teil der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 weist die gleiche Funktion wie die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auf. Der weitere Teil der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 stellt eine Alternative zu der im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Strahlstromregelung dar. Hierzu ist vor die Kathode 6 der Bildröhre 7 die Basisstrecke eines Transistors 40 geschaltet.

Der im Kollektorkreis des Transistors 40 angeordnete Widerstand 41 ist derart dimensioniert, daß bei Strahlstromwerten, welche wesentlich oberhalb des für Bildschwarz einzustellenden Wertes liegen, die Kollektorspannung des Transistors 40 derart klein ist, daß er lediglich als eine im Kathodenkreis der Röhre befindliche Diode betrieben wird. Während der Austastzeit ist jedoch der Strahlstrom derart klein, daß der Spannungsabfall am Widerstand 41 genügend klein ist, um noch eine ausreichende Betriebsspannung für den Transistor 40 übrig zu lassen, so daß der Strahlstrom im wesentlichen über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 40 fließt und dann an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 42 gelangt, welcher durch den Widerstand 43 gegengekoppelt ist. Um zu vermeiden, daß während des Bildhinlaufs die Spannung am invertierenden Eingang größer als die Betriebsspannung des Operationsverstärkers wird, ist eine Diode 44 vorgesehen, welche mit ihrer Kathode auf einem konstanten Potential liegt, welches zwischen der Betriebsspannung des Operationsverstärkers und Masse liegt. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 42 ist mit Massepotential verbunden. Am Ausgang des Operationsverstärkers 42 steht somit eine Spannung an, welche dem Strahlstrom proportional ist.

Bevor auf die weiteren Schaltungseinzelheiten der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 eingegangen wird, werden im folgenden einige Erläuterungen zu der Strahlstromregelung als solcher gegeben:
Eine derartige Strahlstromregelung dient dem Zweck, eine einmal eingestellte Bildhelligkeit und insbesondere bei Farbfernsehempfängern die Helligkeiten der drei Elektronenstrahlen zueinander - konstant zu halten. So ist es erforderlich den Strahlstrom für einen Signalwert, welcher einerseits unabhängig vom Bildinhalt ist und andererseits nicht schwarz ist, zu messen. Letzteres ist deshalb notwendig, da bei einer Helligkeitseinstellung, bei welche die für Schwarz vorgesehenen Signalpegel auch tatsächlich als Schwarz wiedergegeben werden, kein Strahlstrom fließt. Es ist deshalb bei derartigen Schaltungen eine Eintastung eines von Schwarz abweichenden Grauwertes innerhalb der vertikalfrequenten Bildaustastung vorgesehen, welche kurz nach dem vertikalfrequenten Rücklauf des Elektronenstrahls liegt. Bei der im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Schaltungsanordnung wird also vorausgesetzt, daß im Signalweg vor der Endstufe 1 die Eintastung eines solchen Grauwertes für die Dauer von ein bis zwei Zeilen vorgenommen wurde.

Damit nun die Messung des Strahlstromes keinerlei Verfälschungen durch Störungen außerhalb der eigentlichen Meßzeit erfährt, ist bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 am Ausgang des Operationsverstärkers 42 ein Transistor 45 vorgesehen, dessen Basis am Schaltungspunkt 46 ein Impuls von etwa einer Zeilendauer zugeführt wird. Dieser Impuls hält den Transistor während der gesamten Bildperiode leitend bis auf eine Zeile, während der das obengenannte Grauwertsignal in das Videosignal eingeblendet wird.

Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 42 gelangt dann an einen weiteren Operationsverstärker 47, welcher wie der Operationsverstärker 17 ein schaltbarer Operationsverstärker mit Stromausgang (OTA) ist. Zusammen mit dem am Ausgang des OTA 47 angeordneten Kondensator 48 und dem Feldeffekttransistor 49 sowie dem Gegenkopplungswiderstand 50 wird eine Abtast- und Halteschaltung (Sample and Hold) gebildet. Diese wird von einem bei 51 zugeführten Impuls derart gesteuert, daß das am Ausgang des Operationsverstärkers 42 anstehende Signal während etwa einer halben Zeile innerhalb der genannten Fernsehzeile abgetastet und bis zur nächsten Abtastung gespeichert wird. Für den Feldeffekttransistor 49 ist dann noch ein Arbeitswiderstand 52 vorgesehen, welcher in Verbindung mit dem negativen Pol 53 einer Betriebsspannungsquelle steht. Schließlich ist der Ausgang der Abtast- und Halteschaltung über einen Koppelwiderstand 54 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 55 angeschlossen.

Dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 55 wird über ein Potentiometer 56 eine einstellbare den Sollwert für den Strahlstrom bildende Spannung zugeführt. Ferner ist der Operationsverstärker 55 mit Hilfe eines Kondensators 57 gegengekoppelt, so daß er als Integralregler wirkt. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 55 wird dann dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 17 zugeführt und bildet den Sollwert für das im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 erläuterte Regelsystem.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Bildröhre in einem Fernsehempfänger, bei welcher der Ausgang einer Videoendstufe über einen Kondensator (11) mit der Kathode (6) der Bildröhre (7) verbunden ist, wobei der kathodenseitige Belag des Kondensators (11) über einen ersten Zweig (12) eines Spannungsteilers mit einem Pol einer Betriebsspannungsquelle und über einen zweiten, einen Transistor (13) aufweisenden Zweig (13) mit konstantem Potential - vorzugsweise Massepotential - verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (13) derart ansteuerbar ist, daß ein durch Differenzbildung während des horizontalfrequenten Austastintervalls zwischen einem Sollwert und dem dann vorhandenen Wert der Kathodenspannung ermittelter Strom durch die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors (13) mit im wesentlichen gleicher Größe während der gesamten Zeilenperiode fließt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kathode (6) der Bildröhre (7) mit Hilfe eines weiteren Spannungsteilers (14, 15) mit dem nichtinvertierenden Eingang eines schaltbaren Operationsverstärkers (17) verbunden ist,
daß an dem invertierenden Eingang des schaltbaren Operationsverstärkers (17) eine einstellbare Spannung anlegbar ist,
daß an dem Stromausgang des schaltbaren Operationsverstärkers (17) einerseits die Basis des Transistors (13) und andererseits ein Belag eines Kondensators (18) angeschlossen ist, dessen anderer Belag mit konstantem Potential verbunden ist, und
daß einem Steuereingang (19) des schaltbaren Operationsverstärkers (17) ein horizontalfrequenter Impuls zugeführt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig des Spannungsteilers aus einem als Konstantstromquelle geschalteten weiteren Transistor (28) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis des Transistors (13) eine Strommeßeinrichtung (20, 21) eingeschaltet ist, welche über eine vertikalfrequent gesteuerte Abtast- und Halteschaltung (22, 23) mit dem einen Eingang eines weiteren Operationsverstärkers (25) verbunden ist, dessen Ausgang an den Fußpunkt des weiteren Spannungsteilers (14, 15) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (11) und der Kathode (6) der Bildröhre (7) eine Strommeßeinrichtung (40 bis 43) vorgesehen ist, daß der Ausgang der Strommeßeinrichtung (40 bis 43) über eine vertikalfrequente Austastschaltung (45), eine vertikalfrequent angesteuerte Abtast- und Halteschaltung (47 bis 53) und einen - vorzugsweise integralen - Regler (55 bis 57) mit dem invertierenden Eingang des schaltbaren Operationsverstärkers (17) verbunden ist.