DE3339194A1

DE3339194A1 - Signalabtastschaltung mit verrringertem offsetfehler und pegelverschiebungsschaltung fuer ein automatisches bildroehrenvorspannungs-abtastsystem

Info

Publication number: DE3339194A1
Application number: DE19833339194
Authority: DE
Inventors: Paul Dean 46256 Indianapolis Ind. Filliman
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1982-10-29
Filing date: 1983-10-28
Publication date: 1984-05-03
Also published as: ATA384383A; ES8407278A1; CA1212461A; FR2535550B1; FR2535550A1; IT1171781B; AU566266B2; IT8323435A0; GB2129247A; AU2046683A; GB8327415D0; AT388266B; MY8700389A; KR910006855B1; GB2129247B; DE3339194C2; KR840006585A; ES526656A0; HK18387A

Description

RCA 77495 Sch/Vu

USSN 437827 vom 29.10.82

USSN 437830 vom 29.10.82

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Signalabtastschaltung mit verringertem Offsetfehler und Pegelverschiebungsschaltung für ein automatisches Bildröhrenvorspannungs-Abtastsystem

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, welche sich insbesondere zur Abtastung eines Kennwertes eines elektrischen Signals niedrigen Pegels in der Weise eignet, daß Verzerrungen eines Ausgangsabtastwertes durch Abtast-Offsetfehler erheblich verringert werden. Die Erfindung eignet sich auch für ein System zur automatischen Regelung der Vorspannung einer Bildröhre in einem Fernsehempfänger.

In Signalverarbeitungssystemen, wie etwa einem Fernsehempfänger, besteht eine Notwendigkeit zur Abtastung von Informationen, die in den vom System verarbeiteten Signalen enthalten sind. Häufig ist es notwendig, beim Abtastprozeß eine erhebliche Verstärkung vorzusehen, um einen Informationsabtastwert mit einem Pegel zu erhalten, der groß genug ist, um von Schaltungen, die zur Verarbeitung der Informationsabtastwerte bestimmt sind, brauchbar verarbeitet werden zu können. Dieses Erfordernis liegt bei-

spielsweise auf der Hand bei einem automatischen Bildröhrenvorspannungs-Regelsystem (nachfolgend auch als AKB-System bezeichnet) zur automatischen Einstellung der richtigen Schwarzstromwerte für jedes Elektronenstrahlsystem einer Farbbildröhre eines Empfängers. Die Wirkung dieser Einstellung besteht darin, daß von der Bildröhre wiedergegebene Bilder durch Veränderungen von Betriebsparameters der Bildröhre (beispielsweise infolge von Alterung oder Temperatureffekten) nicht nachteilig beeinflußt werden.

Ein AKB-System arbeitet typischerweise während der Bildaus tastintervalle, wo jedes Elektronenstrahlsystem der Bildröhre einen kleinen, ein schwarzes Bild darstellenden Austaststrom bei einer Bezugsspannung führt, welche ein Maß für die Schwarzbild-Signalinformation ist. Dieser Strom wird von dem AKB-System zur Erzeugung eines Signals verarbeitet, welches ein Maß für die während des Austastintervalls fließenden Ströme ist und zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstrompegels benutzt wird.

Bei einem solchen System muß häufig die variable Amplitude eines kleinen Impulses abgetastet werden, der nur wenige Millivolt Spitze-Spitze-Amplitude hat, um ein Regelsignal abzuleiten, welches die Bildröhrenvorspannung über einen Bereich von mehreren Volt automatisch regeln kann. Ein System dieser Art ist beispielsweise in der US-PS 4,331,981 (Erfinder R. P. Parker) beschrieben.

Die Notwendigkeit einer Verstärkung von Signalen niedrigen Pegels beim Abtastprozeßt erfordert, daß beim Abtastprozeß auftretende Offsetfehler klein sind, da große Offsetfehler den erhaltenen Informationsabtastwert stören oder verfälschen können. Ferner ist eine lineare Betriebsweise der Abtastschaltung wünschenswert, um Verzerrungen des erhaltenen Abtastwertes zu vermeiden. Diese Forderungen werden erfüllt durch eine hochverstärkende Signalabtastschaltung gemäß den Prinzipien der Erfindung.

Bei einem Typ eines AKB-Systems reagieren Regelschaltungen auf ein periodisch abgeleitetes Impulssignal, dessen Größe den Kathoden-Schwarzstromwert darstellt. Das abgeleitete Signal hat dann, wenn der Schwarzstrompegel richtig ist, einen von Null verschiedenen Wert, und wenn der Schwarzstrompegel zu hoch oder zu niedrig ist, hat es verschiedene Werte (beispielsweise mehr oder weniger positiv). Das abgeleitete Signal wird von den Regelschaltungen verarbeitet, welche Klemm- und Abtastschaltungen zur Erzeugung eines Korrektursignals für die Bildröhrenvorspannung enthalten, welches sich in seiner Größe erhöht oder verringert und der Bildröhre zur Aufrechterhaltung eines richtigen Schwarzstrompegels zugeführt wird. Die Klemmschaltung enthält einen Klemmkondensator zur Bildung eines Bezugszu-Standes für die abzutastende Signali-nformation. Dieser Bezugszustand wird eingestellt durch Zuführung einer Bezugsspannung zum Klemmkondensator, der während des Klemmintervalles mit der Abtastschaltung gekoppelt ist.

Bei dem hier beschriebenen AKB-System wird das den Schwarzstrom darstellende Signal an einem Fühlpunkt abgeleitet, der während der Videosignalbildintervalle, wo das AKB-System nicht arbeitet, Spannungsänderungen zeigt, die in Beziehung zu Amplitudenänderungen des Videosignals stehen.

Die Größe der am Klemmkondensator am Eingang des AKB-Signalverarbeitungssystems erzeugten Bezugsspannung wird so gewählt, daß die normalerweise erwartete Größe des Videosignals während des aktiven Bildintervalls, und speziell die Größe von in Weißrichtung verlaufenden Video-Signalüberhöhungskomponenten, die beabsichtigte Betriebsweise der Eingangsschaltungen der AKB-Signalverarbeitungsschaltung nicht stören.

Es wird hierbei berücksichtigt, daß bei einem System der beschriebenen Art der Pegel der dem Abtastverstärker des AKB-System zugeführten Eingangssignale mit den Eingangserfordernissen des Abtastverstärkers kompatibel sein soll-

-ιοί te, an den die Forderung nach einem guten Dynamikbereich gestellt wird. Es wird ferner berücksichtigt, daß bei einem AKB-System, welches am Eingang ein Ladungsspeicherelement, wie etwa einen Klemmkondensator vor dem Abtastverstärker, verwendet, der Abtastkondensator sich während der Bildintervalle nicht nennenswert entladen darf. Diese letztgenannte Forderung ist besonders wichtig bei einem AKB-System, welches kleine Signalamplitudenänderungen abtastet (beispielsweise in der Größenordnung weniger Millivolt). Es ist von Bedeutung, daß bei einem solchen System sichergestellt ist, daß die Klemmschaltung eine zuverlässig genaue Referenz für die kleinen Signalamplitudenänderungen, die innerhalb eines kurzen Zeitintervalles abgetastet werden, liefert. Diese Ziele werden von einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung erfüllt.

Die erfindungsgemäße Signalabtastschaltung enthält eine Vorspannungsschaltung und eine Signalnutzschaltung sowie einen ersten und einen zweiten Verstärker, deren Eingänge mit der Vorspannungsschaltung gekoppelt sind und die jeweils Ausgänge haben. Der Ausgang des ersten Verstärkers und eine Bezugsspannungsquelle werden wahlweise während eines dem Abtastintervall vorausgehenden Bezugsintervalls an die Vorspannungsschaltung gekoppelt, um einen Bezugszustand für die Vorspannungsschaltung und einen dazu in Beziehung stehenden Bezugsvorspannungszustand für den ersten und zweiten Verstärker herzustellen. Der Ausgang des zweiten Verstärkers wird wahlweise oder selektiv während des Abtastintervalls mit der Signalnutzschaltung gekoppelt. Der erste und der zweite Verstärker liefern am Ende des Bezugsintervalls im wesentlichen das gleiche Ausgangssignal.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung entsprechen der erste und zweite Verstärker Transkonduktanzverstärkern.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Abtast-

schaltung einem System zur automatischen Regelung der Bildröhrenvorspannung in einem Fernsehempfänger zugeordnet, wobei die Abtastschaltung kleine Signale verarbeitet, welche die Bildröhrenvorspannung darstellen. 5

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die abzutastenden Signale von der Vorspannungsschaltung dem Abtastverstärker über eine Schaltung zugeführt, welche durch eine Pegelverschiebungsschaltung gebildet wird, damit die abzutastenden Signale den Eingangserfordernissen des Abtastverstärkers entsprechen. Die Pegelverschiebungsschaltung wird zu Zeiten, die sich von den Betriebsintervallen des AKB-Systems unterscheiden, gesperrt, so daß die Vorspannungsschaltung abgekoppelt wird und daher nicht nennenswert entladen werden kann.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Teil eines Farbfernsehempfängers mit einem automatischen Bildröhrenvorspannungs-Regelsystem einschließlich einer Signalabtastschaltung und einer Pegelverschiebungsschaltung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 Signalformen zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung nach Fig. 1;

Fig. 3 Einzelheiten der mit dem Betrieb der Pegelverschiebungsschaltung nach Fig. 1 zusammenhängenden Schaltung und

Fig. 4 Schaltungsdetails der Signalabtastschaltung nach Fig. 1.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung liefern Fernsehsignalverarbeitungsschaltungen 10 getrennte Leuchtdichtekomponenten (Y) und Farbkomponenten (C) eines Farbfernseh-Signalgemisches an eine Leuchtdichte-und Farbsignalverarbeitungsschaltung 12, die ihrerseits Verstärkungsregelschaltungen für die Leuchtdichte- und Farbsignale, Ein-

Stellschaltungen für Gleichspannungspegel (beispielsweise mit getasteten Schwarzpegelklemmschaltungen), Farbdemodulatoren zur Erzeugung von Farbdifferenzsignalen r-y, g-y und b-y und Matrixverstärker zur Matrizierung dieser Farbdifferenzsignale mit den verarbeiteten LeuchtdichteSignalen zu Farbbildsignalen r, g und b niedrigen Pegels enthält. Diese Signale werden verstärkt und anderweitig verarbeitet durch Schaltungen innerhalb der Videoausgangssignalverarbeitungsschaltungen 14a, 14b bzw. 14c, welche verstärkte Farbbildsignale R, G und B hohen Pegels an die jeweiligen Intensitätssteuerelektroden (Kathoden) 16a, 16b bzw. 16c einer Farbbildröhre 15 liefern. Die Schaltungen 14a, 14b und 14c führen auch die im Zusammenhang mit der automatischen Vorspannungsregelung für die Bildröhre (AKB) nötigen Funktionen aus, wie noch erläutert wird. Die Bildröhre 15 ist eine selbstkonvergierende Röhre mit Inline-Strahlsystem und gemeinsam angesteuertem Steuergitter 18 für jeweils die drei Strahlsysteme mit den Kathoden 16a, 16b und 16c.

Da die Ausgangssignalverarbeitungsschaltungen 14a, 14b und 14c bei dieser Ausführung gleich sind, gilt die folgende Beschreibung der Betriebsweise der Schaltung 14a gleichermaßen für die Schaltungen 14b und 14c.

Die Signalverarbeitungsschaltung 14a enthält eine Bildröhrentreiber stufe mit einem Eingangstransistor 20, der als Verstärker in Emittergrundschaltung arbeitet und dem von der Schaltung 12 über einen Eingangswiderstand 21 ein Videosignal r zugeführt wird, ferner einen Hochspannungsausgangstransistor 22, der als Verstärker in Basisgrundschaltung arbeitet und zusammen mit einem Transistor 20 einen Videotreiber-Kaskodeverstärker bildet. Das zur Ansteuerung der Bildröhrenkathode 16a geeignete Videosignal R hohen Pegels entsteht an einem Lastwiderstand 24 im Kollektorausgangskreis des Transistors 22. Ein Widerstand 25 bildet eine Gleichstromgegenkopplung für den Treiber-

Verstärker 20,22. Die Signalverstärkung dieses Kaskodeverstärkers 20, 22 wird hauptsächlich durch das Verhältnis des Gegenkopplungswiderstandes 25 zum Eingangswiderstand 21 bestimmt.

Ein galvanisch in Reihe zwischen die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 20 und 22 geschalteter Fühlwiderstand 30 dient der Ableitung einer Spannung an einem Fühlknotenpunkt A relativ niedriger Spannung, die ein Maß für den Pegel des BildröhrenschwarzStroms ist, der während der Austastintervalle der Bildröhre fließt. Der Widerstand 13 arbeitet mit dem AKB-System des Empfängers zusammen, wie noch erläutert wird.

Ein Zeitsteuersignalgenerator'40, der logische Steuerschaltungen für die Kombinierung und Abfolge ebenso wie Pegelverschiebungsschaltungen enthält, erzeugt aufgrund periodischer horizontalsynchronfrequenter Signale H und periodischer vertikalsynchronfrequenter Signale V, die beide von den Ablenkschaltungen des Empfängers abgeleitet werden, Zeitsteuersignale V , V_g, V_c, V_p und V"_G, welche die AKB-Funktionen während periodischer AKB-Intervalle steuern. Ein AKB-Intervall beginnt kurz nach dem Ende des Vertikalrücklaufintervalls innerhalb des Vertikalaustastintervalls und umfaßt mehrere Horizontalzeilenintervalle, die ebenfalls innerhalb des Vertikalaustastintervalls liegen und während deren keine Videosignalbildinformation vorliegt. Diese Zeitsteuersignale sind durch die Signalformen in Fig. 2 veranschaulicht.

Es sei für den Augenblick Fig. 2 betrachtet: Das Zeitsteuersignal V-., das als Videoaustastsignal benutzt wird, umfaßt einen positiven Impuls, der bald nach dem Ende des Vertikalrücklaufintervalls zum Zeitpunkt T. erzeugt wird, wie bei der Signalform V angegeben ist. Das Austastsignal V-, ist für die Dauer des AKB-Intervalls vorhanden und wird einem Austaststeuer-Eingangsanschluß der Leuchtdichte/Farb-

Signalverarbeitungsschaltung 12 zugeführt/ damit deren Ausgangssignale r, g und b einen Bezugsgleichspannungspegel, der für ein schwarzes Bild gilt, entsprechend dem Fehlen von Videosignalen, haben.
5

Dies läßt sich durch Verringerung der Signalverstärkung der Schaltung 12 auf praktisch Null über die Verstärkungsregelschaltungen der Signalverarbeitungsschaltung 12 unter Steuerung durch das Signal V_n erreichen und durch Veränderung des Gleichspannungspegels im Videosignalverarbeitungsweg über die Gleichspannungspegel-Regelschaltungen der Signalverarbeitungsschaltung 12, um an deren Signalausgängen einen Bezugspegel, der ein schwarzes Bild darstellt, zu erzeugen. Das Zeitsteuersignal V_G, welches als positiver Gitteransteuerimpuls verwendet wird, umfaßt drei Horizontalzeilenintervalle innerhalb des Vertikalaustastintervalles. Das Zeitsteuersignal V„ wird zur Steuerung des Betriebs der Klemmschaltung verwendet, die zur Signalabtastfunktion des AKB-Systems herangezogen wird. Das Zeitsteuersignal V , das als Abtaststeuersignal verwendet wird, tritt nach dem Signal V-, auf und dient der zeitlichen Steuerung des Betriebs einer Abtast/Halteschaltung, die ein Regelsignal für die Gleichvorspannung zur Regelung des Kathoden-Schwarzstrompegels der Bildröhre erzeugt. Das Signal V„ umfaßt ein Abtastintervall, dessen Beginn gegenüber dem Ende des vom Signal Vp umfaßten Klemmintervalls leicht verzögert ist und das im wesentlichen gleichzeitig mit dem AKB-Intervall endet. Mit dem Abtastintervall fällt ein negativ gerichteter Hilfsimpuls V_p zusammen. Die Verzögerungen T_ß der zeitlichen Abstimmung der Signale, wie sie in Fig.- 2 gezeigt sind, liegen in der Größenordnung von 200 ns.

Kehren wir nun zurück zu Fig. 1. Während des AKB-Intervalls spannt ein positiver Impuls V_Q (beispielsweise in der Größenordnung von +10 V) das Gitter 18 der Bildröhre in Durchlaßrichtung vor, so daß das Elektronenstrahlsystem

mit der Kathode 16a und dem Gitter 18 stärker leitet. In Zeiten, die nicht mit den AKB-Intervallen zusammenfallen, ergibt das Signal V_G die normale, weniger positive Vorspannung für das Gitter 18. Als Folge des positiven Gitterimpulses V„ entsteht während des Gitterimpulsintervalls ein gleichphasiger positiver Stromimpuls an der Kathode 16a. Die Amplitude des so entstehenden Kathodenausgangsstromimpulses ist proportional zum Pegel des fließenden Kathoden-Schwarz stromes (der typischerweise wenige Mikroampere beträgt).

Der induzierte positive Kathodenausgangsimpuls erscheint am Kollektor des Transistors 22 und wird über den Widerstand 25 zum Basiseingang des Transistors 20 gekoppelt, so daß der von diesem geführte Strom proportional ansteigt, solange der Kathodenimpuls vorhanden ist. Infolge des im Transistor 20 fließenden höheren Stromes entsteht über dem Fühlwiderstand 30 eine Spannung in Form einer negativ gerichteten Spannungsänderung, die am Fühlknotenpunkt A erscheint und proportional zur Größe des den Kathodenausgangsimpuls darstellenden Schwarzstromes ist. Die Größe dieser "Spannungsstörung" am Knotenpunkt A wird vom Produkt des Wertes des Widerstandes 30 mit der Größe des durch den Widerstand 30 fließenden "Störungsstromes" bestimmt.

Die Spannungsänderung am Knoten A wird über einen kleinen Widerstand 31 zu einem Knoten B gekoppelt, an dem eine Spannungsänderung V₁ auftritt, die praktisch der Spannungsänderung am Knotenpunkt A entspricht. Der Knotenpunkt B ist mit einer Signalverarbeitungsschaltung 50 für die Vorspannungsregelspannung gekoppelt.

Die Schaltung 50 führt Signalklemm- und Abtastfunktionen aus. Die Klemmfunktion erfolgt während eines Klemmintervalles innerhalb jedes AKB-Intervalles mit Hilfe einer Rückkopplungs-Klemmschaltung, die einen Eingangs-Wechselspannungskoppelkondensator 51, eine Pegelverschiebungsschaltung 55, einen Verstärker 52, einen getasteten Operations-Trans-

'"'"/-' ■"'-33*3-9 T94

konduktanzverstärker (OTA) 53, einen Filterkondensator 54 und einen getasteten Pufferverstärker (beispielsweise mit einer Emitterfolgerstufe), der als elektronischer Schalter wirkt, enthält. Die Abtastfunktion erfolgt während eines Abtastintervalles, das dem Klemmintervall während jedes AKB-Intervalles folgt, und zwar dient hierzu eine Schaltung, welche die Pegelverschiebungsschaltung 55, den Verstärker 52, einen getasteten Operations-Transkonduktanzverstärker (OTA) 57 und einen Mittelwertladungsspeicherkondensator 58 enthält. Die Pegelverschiebungsschaltung 55 und der Verstärker 52 arbeiten sowohl während des Klemmwie auch während des Äbtastintervalls.

Am Kondensator 58 entsteht eine Korrekturspannung für die Bildröhrenvorspannung, die über einen Pufferverstärker 59 niedriger Ausgangsimpedanz und eine Widerstandsschaltung 60, 62, 64 dem Bildröhrentreiber an der als Vorspannungsregeleingang dienenden Basis des Transistors 20 zugeführt wird. Die am Kondensator 58 erzeugte Korrekturspannung dient zur automatischen Aufrechterhaltung eines gewünschten richtigen Pegels für die Schwarzstromleitung der Bildröhre. Die am Speicherkondensator 58 entstehende Vorspannungskorrekturspannung hängt sowohl von der Spannung V-am Schaltungsknoten B während des Klemmintervalles als auch von einer am Knotenpunkt B während "des nachfolgenden Abtastintervalles auftretenden Spannungsänderung V2 ab, wie im einzelnen noch im Zusammenhang mit den in Fig. 2 gezeigten Signalformen erläutert werden wird.

Während des Bezugsintervalles für die Klemmeinstellung werden sowohl der OTA 53 als auch der Schalter 56 unter Steuerung durch das Klemmsteuersignal V_c leitend. Der OTA 57 leitet dann dagegen nicht, so daß die Ladung auf dem Speicherkondensator 58 während des Klemmintervalls unbeeinflußt bleibt. Als Folge der Rückkopplung während des Klemmintervalls wird der negative Anschluß (-) des Kondensators 51 auf eine Bezugsspannung V_R bezogen (also ge-

klemmt), die von einer festen Bezugsspannung V_REF abhängt, die ihrerseits einem Eingang des Verstärkers 52 zugeführt wird. Zu dieser Zeit hängt die Spannung V₃ über dem Eingangskondensator 51 vom Pegel der am Schaltungsknoten B auftretenden Spannungsänderung V_-. und von der durch die Rückkopplung bestimmten Bezugsspannung V₁, ab. Während des nachfolgenden Abtastintervalles, wenn am Knotenpunkt B die Spannungsänderung V₂ auftritt, werden der OTA 53 und der Schalter 56 gesperrt, und der OTA 57 wird infolge des Abtaststeuersignals V_g leitend. Die Größe der Spannungsänderung V„ ist ein Maß für die Größe des Schwarzstrompegels der Bildröhre und wird durch den Verstärker 52 und den OTA 57 abgetastet, so daß am Speicherkondensator 58 eine entsprechende Spannung entsteht.

Es sei nun die Funktionsweise der Pegelverschiebungsschaltung 55 betrachtet.

Hierbei sei zunächst bemerkt, daß an den Knotenpunkten eine nominale Gleichspannung (V-,,) von etwa +8,8 V für Schwarzpegelzustände während des AKB-Intervalles auftritt, außer wenn die Spannungsänderung V₂ während der AKB-Abtastintervalle erzeugt wird (wie noch besprochen werden wird). Dieser Spannungspegel tritt auch während aktiver BiIdintervalle auf, wenn die vom Treiberverstärker 20, 22 verarbeitete Videosignalinformation der Wiedergabe eines schwarzen Bildes entspricht. Die Spannung an den Knotenpunkten A und B wird weniger positiv, wenn der Treiberverstärker 20, 22 infolge von Videosignalen, welche zunehmend weiße Bildinformation darstellen, stärker leitet. Ein stark überhöhtes Videosignal enthält in Weißrichtung verlaufende Obergangs-Uberhöhungskomponenten, die entsprechende negativ gerichtete übergangs-überhöhungskomponenten erheblicher Amplitude an den Knotenpunkten A und B während der Bildintervalle hervorrufen. Solche negativ gerichteten Übergangsschwingungen werden während der Bildintervalle zum AKB-Eingangs-Klemmkondensator 51 gekoppelt

----- ^:-"-33'$9ϊ94

und können sich störend auf die Bezugsspannung am negativen Anschluß (-) des Klemmkondensators 51 auswirken, wenn man keine Kompensation vorsieht, was noch erläutert wird.

Der Eingang der AKB-Signalverarbeitungsschaltung ist mit einem Knotenpunkt C bezeichnet, an den der negative Anschluß des Klemmkondensators 51 gekoppelt ist. Die Eingangsspannung am Knotenpunkt C ist im wesentlichen gleich der Bezugsspannung V„ von +6,0 V außer während des Abtast-

Intervalls, wo die Eingangsspannung sich leicht (um einige Millivolt) ändert, wenn die Bildröhre nicht die richtige Vorspannung hat.

Die Bezugsspannung am Kondensator 51 sollte von einem AKB-Intervall zum anderen nicht nennenswert gestört werden. Jedoch wird diese Bezugsspannung unerwünschterweise stark verändert, wenn eine große, negativ gerichtete, Uberhöhungs-Ubergangsschwingung im Bildintervall auf den negativen Anschluß des Klemmkondensators 51 gekoppelt wird, insbesondere dann, wenn die die Schaltung 55 und den Verstärker 52 enthaltende Schaltung als integrierte Schaltung ausgebildet ist. In einem solchen Fall kann eine genügend starke negativ gerichtete Übergangsschwingung zur Folge haben, daß der Eingangsknotenpunkt C auf eine negative Spannung gebracht wird (also unterhalb Massepotential) , wenn die negative Überschwingung groß genug ist, um den Halbleiterübergang vom Substrat nach Masse am Knotenpunkt C in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Eine Diode Dg, die diesen Halbleiterübergang zwischen Substrat und Masse darstellt, wird in Durchlaßrichtung vorgespannt und leitet, wenn die negative überschwingung die positive Bezugsspannung V_D am negativen Anschluß des Kondensators 51 um etwa 0,7 V oder mehr überschreitet.

Bei diesem Beispiel ist die Bezugsspannung V_R (+6,0 V) so gewählt, um dies bei normalerweise zu erwartenden Größen negativ gerichteter Übergangsschwingungen während der Bild-

Intervalle zu verhindern. Würde man andernfalls eine Durchlaß vor spannung der Substxatsperrschicht erlauben, dann würde die Spannung am Eingangsknotenpunkt C auf -0,7 V geklemmt, und die Spannung am negativen Anschluß des Klemmkondensators 51 würde schnell entladen auf einen falschen Pegel, welcher die AKB-Klemmfunktion beeinträchtigen würde und eine Rekonstruktion aus nachfolgenden Klemmpegeln schwierig gestalten würde. Praktisch würde der gestörte falsche Bezugspegel je nach Art des Videoinformationssignals sowie dessen Überhöhungsgehalt und -dauer über eine relativ lange Zeit vorhanden sein. Als Folge davon würde der Graustufen-Bildinhalt (also die Grauwerte des Bildes zwischen Hell und Dunkel) sichtbar beeinträchtigt.

Die Spannung am negativen Anschluß des Kondensators 51 ist ein relativ konstanter Gleichspannungspegel von +6,0 V, der sich nur um wenige Millivolt ändert, wenn der Schwarzstromwert der Bildröhre falsch ist. Diese Spannung ist so groß, um direkt dem Signaleingang des Verstärkers 52 (an der Basis eines Transistors 80) zugeführt zu werden.

Demzufolge verschiebt die Pegelverschiebungsschaltung mit den Emitterfolgertransistoren 70, 71, 73 und einer Diode 72 den Gleichspannungspegel der am negativen Anschluß des Kondensators 51 entstehenden Spannung um +2,8 V nach unten, so daß eine Gleichspannung von etwa +3,2 V am Signaleingang des Verstärkers 52 entsteht. Diese Spannung ist besser geeignet, um den Verstärker 52 in einem guten Dynamikbereich arbeiten zu lassen. Zur Schaltung 55 gehören noch getastete Stromquellentransistoren 74, 75 und 76.

Der Verstärker 52 enthält Transistoren 80 und 82 in Differenzschaltung mit entsprechenden Lastwiderständen 84 und 86, die an eine Betriebsspannungsquelle (beispielsweise +11 V) angeschlossen sind,und mit Stromquellentransistoren 88 und 89. Der Basis des Transistors 82 wird eine feste

Bezugsspannung V_REp (+3,2 V) zugeführt,·und die gegenüber dem Klemmbezugspegel abzutastenden Signale werden der Basis eines Signaleingangstransistors 80 über einen Widerstand 73 zugeführt. Die Basisspannungen der Transistoren 80 und 82 sind gleich (also symmetrisch), wenn der Bildröhrenschwarz strompegel richtig ist, und dann leiten die Transistoren 80 und 82 gleiche Ausgangsströme, und an ihren Differenzausgangswiderständen 84 und 86 entstehen gleiche Ausgangsspannungen. Die Differenzausgangsspannungen werden beiden OTA¹s 53 und 57 zugeführt. Die Differenz eingangs- und Ausgangsspannungen des Verstärkers 52 sind um einige MilÜyolt unsymmetrisch, wenn die Spannung am negativen Anschluß des Kondensators 51 sich bei unkorrekter Bildröhrenvorspannung um einige Millivolt verändert.

Bei dieser Schaltung erfordert ein guter dynamischer Betriebsbereich des Verstärkers 52, daß an den Basiseingängen der Transistoren 80 und 82 die vorgeschriebenen Spannungen liegen (in diesem Fall +3,2 V), wenn die Bildröhrenvorspannung richtig ist. Die Pegelverschiebungsschaltung 55 stellt sicher, daß die am negativen Anschluß des Kondensators 51 entstehende Spannung zu den Signaleingangserfordernissen des Verstärkers 52 paßt, wie sie für einen guten Dynamikbereich dieses Verstärkers notwendig sind.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die von der Schaltung 55 bewirkte Gleichspannungspegelverschiebung mit Hilfe von Offset-Spannungen durchgeführt, die nur über Halbleitersperrschichten entstehen. Die Gleichspannungspegelverschiebung beruht auf den im wesentlichen festen Offset-Spannungen (+0,7 V), die an den Basis-Emitter-Sperrschichten der Transistoren 70, 71 und 73 entstehen, und der Offset-Spannung über der Diode 72, so daß zwischen der Basis des Transistors 70 und der Basis des 5 Verstärkertransistors 80 eine Offset-Spannung von +2,8 V entsteht. Widerstände werden im Offset-Spannungsweg der Schaltung 55 zur Ableitung einer Offset-Spannung nicht

benutzt, weil bei einer Einfügung von Widerständen im Pegelverschiebungsweg mit den Transistoren 70 bis 73 der gewünschte rauschunempfindliche Betrieb der Pegelverschiebungsschaltung 55 beeinträchtigt würde, wie noch erläutert wird. Die Schaltung 55 hat wegen der Emitterfolgerschaltung eine Wechselspannungsverstärkung von etwa 1 und;eine genügend große Stromverstärkung, um den Basistreiberstrom für den Verstärkertransistor 80 zu liefern. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß der Basisstrom des Transistors 70 extrem niedrig ist (in der Größenordnung von 250 Nanoampere), so daß eine nennenswerte Entladung der Spannung am negativen Anschluß des Kondensators 51 während der Klemm- und Abtastintervalle, wenn die Schaltung 55 leitet, vermieden wird. Zu diesem Zweck sind die Transistoren 70 und 71 als Darlington-Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz geschaltet.

Der Verstärker 52 wird während der AKB-Klemm- und Abtastintervalle leitend, wenn die Stromquellentransistoren und 89 auf ein Tastsignal V_R2 hin leiten. Während aller übrigen Zeiten, wo die Stromquellentransistoren 88, 89 infolge des Tastsignals ν,,« gesperrt sind, ist der Verstärker 52 nichtleitend. In gleicher Weise wird die Pegelverschiebungsschaltung 55 während der AKB-Klemm- und Abtastintervalle leitend und ist zu allen anderen Zeiten nichtleitend, wenn ein Tastsignal V₁ einem Stromquellentransistor 74 und das Tastsignal V_K2 dem Stromquellentransistor 75, 76 zugeführt wird. Die Tastsignale V„. und V„2 haben die gleiche Polarität und fallen zeitlich zusammen, jedoch unterscheiden sie sich wegen der unterschiedlichen Vorspannungsbedürfnisse der Transistoren 75, 76, und 89 gegenüber dem Transistor 74 in ihrer Amplitude.

Die Pegelverschiebungsschaltung 55 zeigt eine hohe Unempfindlichkeit gegen Schaltüberschwingungen, die entstehen, wenn die Schaltung 55 auf die Tastsignale V_Kl und V₀ hin leitend und nichtleitend wird, und sie zeichnet

BAD ORIGINAL

^: 3339Ί94

sich auch durch eine gute Unempfindlichkeit gegen Rauschen und horizontalablenkfreguente Störungen aus, die auftreten können, wenn die Schaltung 55 Strom führt. Solche zufälligen Übergangsspannungen, Rauschen und Störungen können über die Transistoren 74, '75 und 76, wenn diese leiten, gekoppelt werden und können wegen der von der Schaltung 55 und dem Verstärker 52 verarbeiteten kleinen Signaländerungen (nur wenige Millivolt) Probleme bereiten. Jedoch werden solche zufälligen Signale vorteilhafterweise behandelt ohne erhebliche Verstärkung durch die Schaltung 55_r weil die Kollektorausgänge der Stromquellentransistoren 74, 75 und 76 niedrige Impedanzen entsprechend den niedrigen Emitterimpedanzen der Transistoren 70 und 73 und der niedrigen Impedanzen der Diode 72 ansteuern. Jegliche solche zufälligen Signale, die über die Stromquellentransistoren 88 und 89 zum Verstärker 52 gekoppelt werden, erscheinen im Differenzausgangskreis des Verstärkers 52 als Gleichtaktkomponenten und werden infolge der Gleichtaktunterdrückung am Differenzeingang der Transkonduktanzverstär- ker 53 und 57 zum Verschwinden gebracht.

Es wurde bereits gesagt, daß die Pegelverschiebungsschaltung 55 während der AKB-Intervalle Strom führt und zu allen übrigen Zeiten keinen Strom führt. Aus diesem letztgenannten Zustand ergeben sich mehrere Vorteile, wie noch erläutert wird.

Wenn die Schaltung 52 keinen Strom führt, dann ist der negative Anschluß des Kondensators 51 leitungsmäßig abgekoppelt, so daß er praktisch keinen Entladungsweg findet (zu dieser Zeit ist der Schalter 56 nichtleitend), weil er ja nur während der Klemmintervalle in Abhängigkeit von dem Signal V_c leitat). Dies ist wichtig, weil dann, wenn die Schaltung 55 von einem AKB-Intervall zum nächsten leitend bliebe, über den negativen Anschluß des Kondensators 51 eine Entladung von mehr als 30 mV auftreten könnte. Eine derartige Entladungsgröße ist bei diesem System von

BAD ORIGINAL

Bedeutung und könnte die Wirksamkeit der Klemmfunktion beeinträchtigen, durch welche die Bezugsspannung am negativen Anschluß des Kondensators 51 eingestellt wird. Das bedeutet, daß das Klemmintervall sehr kurz ist (drei Horizontal-Zeilenintervalle), der Wert des Klemmkondensators 51 ist recht groß (0,12 ]xF) , und die Bezugsspannung, die für den Kondensator 51 eingestellt wird, muß genau innerhalb eines Bruchteils von einem Millivolt liegen.

Die Spannungsänderungen am Eingangsknotenpunkt C betragen während der AKB-Intervalle nur wenige Millivolt, wenn die Bildröhrenvorspannung nicht richtig ist, und diese kleinen Änderungen müssen zuverlässig zum Verstärker 52 übertragen werden. Wenn die Schaltung 55 nichtleitend wird, wird der einzige Entladungsstrom für den Kondensator 51 durch den vernachlässigbar kleinen Kollektor-Basis-Leckstrom des Transistors 70 gebildet. Dieser Leckstrom ist um mehrere Größenordnungen niedriger als der kleine Basisstrom, der bei leitendem Transistor 70 vorhanden ist. Der Schalter 56 kann von der in der US-Patentanmeldung Ser. No. 437,828 (Titel "Switching Network with Suppressed Switching Transients", vom 29. Oktober 1982) beschriebenen Art sein.

Der Verstärker 52 wird auch während anderer als der AKB-Intervalle nichtleitend, und damit entfällt ein Weg für zufällige Signale, die andernfalls die Vorspannungsregelspannung beeinträchtigen könnten, welche am Ausgangsspeicherkondensator 58 entsteht. Dadurch wird ferner sichergestellt, daß der Pegelverschiebungsweg mit den Transistoren 70 bis 73 nichtleitend bleibt. Ähnlich sind der Schalter 56 und die OTA's 53 und 57 während anderer als der AKB-Intervalle nichtleitend. Weil die Schaltungselemente 55, 52, 53, 56 und 57 während anderer Intervalle als der AKB-Intervalle nicht leiten, werden vorteilhafterweise Energieverbrauch und Wärmeentwicklung verringert, da ja das AKB-System nur während weniger Horizontalzeilen jeder Halbbildabtastung (die 256 horizontale Abtastzeilen umfaßt)

-'■■■ ^:-' 3339Ί94

arbeiten muß. Die Verringerung der Schaltungserwärmung verringert auch die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Weglaufens der Betriebsparameter der Schaltungselemente erheblich, und dies ist sehr wichtig, um bei einem Kleinsignal-Verarbeitungssystem eine vorherbestimmbare Signalverarbeitung sicherzustellen.

Die Entladung des Ausgangsspeicherkondensators 58 während Bildintervallen, wo das AKB-Regelsystem nicht aktiv ist, ist annehmbar gering wegen der hohen Eingangsimpedanz des Pufferverstärkers 59 und seinem entsprechend kleinen Eingangsstrom (etwa 175 Nanoampere). Außerdem ist der Ausgangskondensator 58 relativ groß (10 uF) , so daß jegliche Entladung über den Eingangsstrom des Pufferverstärkers 59 vernachlässigbar ist. Der Wert des Eingangsklemmkondensators 51 sollte genügend klein sein (also in der Größenordnung von 0,12 μΡ), damit Spannungsänderungen, welche ein Maß für den Schwarzstrompegel der Bildröhre sind, ohne nennenswerte Dämpfung zu den Schaltungen 55 und 52 gekoppelt werden können.

Fig. 3 zeigt eine zur Erzeugung der Tastsignale V .. und V„2 für das in Fig. 1 veranschaulichte System geeignete Schaltung. Einem Transistor 100 werden ein Eingangs-Zeitsteuersignal V_n' und ein invertiertes Signal V_n zur Steuerung des Leitungszustandes eines Transistors 101 zugeführt. Die Tastsignale V_K1 und V_K2 werden vom Emitterkreis des Transistors 101 abgeleitet, welche einen Widerstand 102 und eine Diode 104 enthalten, wie der Zeichnung zu entnehmen ist. Positiv gerichtete Tastsignale V«.. und V_R2 entstehen während der AKB-Intervalle aufgrund des negativ gerichteten Zeitsteuersignals V '.

Die Signalverstärkung bei dem mit offener Schleife erfolgenden Abtastvorgang ist sehr hoch und wird durch das Produkt der Spannungsverstärkung des Eingangsverstärkers (etwa 40) , mit der TranskonduktanzverStärkung¹ (g_m) des

^: 3339134

1 OTA 57 (etwa 0,1 mS) und der Impedanz am Ausgang des OTA 57 (etwa IMegohm) bestimmt. Es ist eine sehr hohe Abtastverstärkung nötig, weil die Spannungsänderungen V₁ und V^# welche ein Maß für den Schwarzstrompegel der Bildröhre sind, sehr klein sind (in der Größenordnung einiger Millivolt) .

Da diese repräsentativen Signale, die von der Schaltung 50 verarbeitet werden, sehr klein sind, muß sichergestellt werden, daß die Offsetfehler bei der Signalklemmung und -abtastung durch die Schaltung 50 kleingehalten werden, weil andernfalls die Vorspannungskorrekturregelspannung, die am Speicherkondensator 58 entsteht, gestört wird. Dies wird durch die dargestellte Schaltung der Operations-Transkonduktanzverstärker 53 und 57 erreicht.

Die OTA's 53 und 57, welche der Klemm- bzw. Abtastfunktion zugeordnet sind, wandeln Eingangsspannungsänderungen in Ausgangsstromänderungen um. Vorzugsweise sind beide gleich (also einander angepaßt). Wie bereits gesagt wurde, werden die Eingangssignale beider OTA's 53 und 57 gemeinsam vom Ausgang des Verstärkers 52 abgenommen.

Die während der Klemmintervalle auftretende Rückkopplungswirkung hat zur Folge, daß die Eingänge des Verstärkers 52 vor dem Ende des Klemmbezugsintervalls einen symmetrischen Zustand einnehmen, so daß die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 52 praktisch gleich der Bezugsspannung V_REF am nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers 52 gemacht wird. Diese Differenzeingangsspannung des Verstärkers 52 ist praktisch Null, so daß der Verstärker 52 für symmetrischen linearen Betrieb vorgespannt ist. Dieser Zustand entspricht dem Bezugszustand für den nachfolgenden Abtastvorgang.
35

Der Verstärker 52 liefert wegen der symmetrischen Eingangsvorspannung eine Ausgangsspannung von praktisch Null. Es

sei bemerkt, daß die Eingangsvorspannung für den OTA 53 von der Ausgangsspannung (O) des Verstärkers 52 abgeleitet wird. Daher ist der Ausgangsstrom des OTA 53 praktisch 0, und dies bedeutet, daß der OTA 53 für linearen Betrieb, in Übereinstimmung mit der Vorspannung des Verstärkers 52, richtig vorgespannt ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Eingangsvorspannung des OTA 57 ebenfalls vom Ausgang des Verstärkers 52 abgeleitet wird. Da die OTA¹s 53 und 57 hinsichtlich ihrer Betriebseigenschaften einander gut angepaßt sind, ist der OTA 57 ebenfalls richtig für linearen Betrieb in gleicher Weise wie der OTA 53 vorgespannt. Damit sind am Ende des Klemmintervalls, unmittelbar vor dem Abtastintervall, beide OTA's 53 und 57 so vorgespannt, daß sie virtuell identische Ausgangsströme von praktisch 0 haben. Die Eingangskreise des Pufferverstärkers 59 und des Schalters 56 sind ebenfalls vorzugsweise eng einander angepaßt.

Bei diesem System ändern sich die Spannung V₃ am Eingangskondensator 51 und die dem invertierenden Eingang des Verstärkers 52 zugeführte Spannung nicht, wenn die Spannungsänderungen V₁ und V- gleich sind, und damit stellen sie einen korrekten Schwarzstrompegel für die Bildröhre dar.

In diesem Falle bleibt die symmetrische Eingangsvorspannung des Verstärkers 52, wie sie während des Klemmintervalls eingestellt worden ist, während des Abtastintervalls unverändert, so daß der Ausgangsstrom von praktisch 0 des OTA 57 unverändert bleibt und ebenfalls die Regelspannung über dem Speicherkondensator 58 unverändert bleibt. Durch die beschriebene Anordnung mit den angepaßten OTA's 53 und 57 wird die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Offsetfehlers während des Abtastvorgangs gegenüber dem Klemmvorgang ganz erheblich verringert, weil die Ausgangsströme der OTA's 53 und 57 während der Kiemmund Abtastintervalle einander angepaßt sind. Dadurch wird auch die Wahrscheinlichkeit einer Störung der Ausgangsspan-

nung über dem Kondensator 58 wesentlich verringert. Wären der OTA 53 und der OTA 57 unterschiedlich, dann könnte der Ausgangsstrom des OTA 57 während des Abtastintervalles auch bei korrekter Bildröhrenvorspannung' einen anderen Wert als 0 annehmen, selbst wenn der Ausgangsstrom des OTA 53 am Ende des vorangehenden Klemmbezugsintervalles im wesentlichen 0 ist. Ein solcher von 0 verschiedener Ausgangsstrom des OTA 57 hätte zur Folge, daß die Spannung am Ausgangsspeicherkondensator sich ändert, und dies ist unerwünscht, weil die Spannung am Kondensator 58 sich bei korrekter Bildröhrenvorspannung nicht ändern sollte.

Liegt der Schwarzstrompegel der Bildröhre zu hoch oder zu niedrig, dann bewirken die dem Eingangskondensator 51 zugeführten Spannungen eine Unsymmetrie an den Eingängen des Verstärkers 52, so daß der Speicherkondensator 58 über den OTA 57 während des Abtastvorganges aufgeladen oder Entladen wird, um eine korrekte Bildröhrenvorspannung entsprechend dem gewünschten Schwarzstrompegel aufrechtzuerhalten.

Der Kondensator 54 stabilisiert die Klemm-Rückkopplungsschleife der Spannung 50 gegen Schwingungen und behält auch eine Restspannungsaufladung vom vorherigen Klemmintervall. Infolge dieser Eigenschaft kann der symmetrische Eingangszustand des Verstärkers 52 schneller durch die Rückkopplungswirkung hergestellt werden, weil die zur Änderung der Ladung auf dem Eingangskondensator 51 über den Schalter 57 benötigte Zeit kleiner wird.

Die Transkonduktanzverstärker des Abtast-OTA's 57 ist vorzugsweise erheblich geringer als die Spannungsverstärkung des Verstärkers 52, so daß die Signalverstärkung des vorwärts verlaufenden Abtastweges mit dem Spannungsverstärker 52 und dem OTA 57 vorzugsweise hauptsächlich durch die Verstärkung des Spannungsverstärkers 52 bestimmt wird. Da die OTA's 53 und 57 vorzugsweise aneinander angepaßt sind, haben sie praktisch gleiche Verstärkung. Relativ kleinere

Verstärkungen für die OTA¹s 53 und 57 sind zur Geringhaltung von Auswirkungen jeglicher Unterschiede in den Betriebseigenschaften der OTA's 53 und 57 wünschenswert.

Der Abtastweg umfaßt vorzugsweise einen Transkonduktanzverstärker (OTA 57) anstatt einen Spannungsverstärker, damit man eine zuverlässig genaue Regelspannung über dem Ausgangsspeicherkondensator 58 erhält und damit die Wahrscheinlichkeit statischer Systemfehler (im Ruhezustand der AKB-Regelschleife) verringert wird. Der OTA 57 lädt und entlädt den Kondensator 58 schrittweise infolge eines Quellen- und Senkenstromes zum und vom Kondensator 58 entsprechend schrittweisen Änderungen der Eingangsspannung des OTA's 57.

Der Rückkopplungsschalter 56 stellt dann, wenn er während des Abtastintervalls nicht leitet, sicher, daß sich der Kondensator 54 während des Abtastintervalls nur sehr wenig entlädt. Im Sperrzustand entkoppelt der Schalter 56 ferner den Rückkopplungsweg vom Eingangskondensator 51 und vom Eingang des Verstärkers 52, so daß Wechselwirkungen zwischen den Klemm- und Abtastsignalwegen während des Abtastintervalls vermieden werden.

Der getastete Pufferverstärker 56 ist ein Spannungsverstärker mit dem Verstärkungsfaktor 1 mit hoher Eingangsimpedanz und niedriger Ausgangsimpedanz, welcher einen vernünftig hohen Strom (bis zu etwa 10 inA) an den Eingangskondensator 51 (0,12 μΡ) während des Klemmbezugsintervalls liefern kann. Diese Ladestromeigenschaft ist notwendig, damit die Klemmbezugsspannung am Kondensator 51 vor dem Ende des Klemmintervalls eingestellt wird. Die getastete Schaltung 56 kann von der in der US-Patentanmeldung Ser. No. 437,828 (Titel "Switching Network with Suppressed Switching Transients", vom 29. Oktober 1982) beschriebenen Art sein.

Es folgt nun eine detailliertere Beschreibung des Kleinmund Abtastvorgangs der Schaltung 50 mit Bezug auf die in Fig. 2 dargestellten Signalformen.

Das Hilfssignal V_p wird dem Schaltungsknotenpunkt B in Fig. 1 über eine Diode 35 und eine Spannungsübertragungs-Impedanzschaltung mit Widerständen 32 und 34 (die beispielsweise Werte von 220 bzw. 270 kOhm haben können) zugeführt. Das Signal V_p hat außer während des AKB-Abtastintervalls immer einen positiven Gleichspannungspegel von etwa +8,0 V, um die Diode 35 leitend zu halten, so daß am Knotenpunkt B eine normale Gleichvorspannung entsteht. Wenn die positive Gleichspannungskomponente des Signals Vp vorhanden ist, dann wird der Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 auf eine Spannung geklemmt, die gleich der positiven Gleichspannungskomponente des Signals V abzüglich des Spannungsabfalls einer Diode 35 ist. Das Signal Vp stellt während des AKB-Abtastintervalls eine negativ gerichtete Impulskomponente mit weniger positiver fester Amplitude dar. Die Diode 35 wird auf den negativen Impuls Vp hin gesperrt, so daß der Verbindungspunkt der Widerstände 32 und 34 nicht mehr geklemmt wird. Der Widerstand 31 bewirkt nur eine unbedeutende Dämpfung der am Knotenpunkt A entstehenden Spannungsänderung gegenüber der am Knotenpunkt B auftretenden entsprechenden Spannungsänderung (V₁), weil der Widerstand 31 (in der Größenordnung von 200 0hm) einen relativ kleinen Wert gegenüber den Widerständen 32 und 34 hat.

Vor dem Klemmintervall, jedoch während des AKB-Intervalls, lädt die vorher vorhandene nominale Gleichspannung (DC) am Knoten B den positiven Anschluß des Kondensators 51 auf. Während des Klemmintervalls, wenn der Gitteransteuerimpuls V_r erzeugt wird, nimmt die Spannung am Knotenpunkt A infolge des ImpulsesV_Q um einen Betrag ab, der den Schwarzstrompegel darstellt. Dies hat zur Folge, daß die Spannung am Knotenpunkt B auf einen Pegel absinkt, der im

wesentlichen gleich V_DC - V ist. Während des Klemmintervalls bewirkt auch das Zeitsteuersignal V_c daß der Klemmschalter 56 geschlossen wird, so daß der invertierende Signaleingang (-) des Verstärkers 52 über den Verstärker 53 und den Schalter 56 auf seinen Eingang gekoppelt wird und dabei zu einem Spannungsfolgerverstärker wird. Demzufolge wird die feste Bezugsgleichspannung V_REF (beispielsweise +6 V), die dem nichtinvertierenden Eingang (+) des Verstärkers 52 zugeführt wird, durch die Rückkopplungswirkung zum invertierenden Signaleingang des Verstärkers 52 übertragen, so daß der bereits erwähnte symmetrische Eingangsvorspannungszustand entsteht. Wie ebenfalls bereits angedeutet wurde, hängt während des Klemmintervalls die Spannung V₃ am Kondensator 51 von einer Bezugseinstellspannung ab, die in Beziehung zur Spannung V„_EF am negativen Anschluß des Kondensators 51 und einer Spannung am positiven Anschluß des Kondensators 51 steht, die ihrerseits der Differenz zwischen dem erwähnten vorher bestehenden Nominalgleichspannungspegel (V_DC) am Knotenpunkt B und der Spannungsänderung V₁, die während des Klemmintervalls am Knotenpunkt B entsteht, entspricht. Auf diese Weise hängt die Spannung V- am Kondensator 51 während des KlemmbezugsIntervalls vom Pegel der den Schwarzstrom darstellenden Spannungsänderung V₁ ab, die variieren kann.

Die Spannung V₃ läßt sich ausdrücken durch (V_DC - V₁) ~

Während des unmittelbar folgenden Abtastintervalls ist der positive Gitteransteuerimpuls V_r nicht vorhanden, so daß die Spannung am Knotenpunkt B in positiver Richtung auf den vorher vorhandenen nominalen Gleichspannungspegel V₀^ ansteigt, der vor dem Klemmintervall vorhanden war. Gleich zeitig tritt der negative Impuls V_ auf und spannt die Diode 35 in Sperrichtung vor und beeinflußt (durch eine momentane Änderung) die normale Spannungsübertragungs- und Koppelwirkung der Widerstände 32 und 34, so daß die Spannung am Knotenpunkt B um einen Betrag V₂ verringert wird, wie Fig. 2 veranschaulicht. Zur gleichen Zeit werden

33391

der Klemmschalter 56 und der OTA 53 nichtleitend, und der OTA 57 führt infolge des Signals V_g Strom.

Während des Abtastintervalls ist also die dem invertierenden Signaleingang (-) des Verstärkers 52 zugeführte Spannung gleich der Differenz zwischen der Spannung am Knotenpunkt B und der Spannung V-. am Eingangskondensator 51. Die dem Verstärker 52 zugeführte Spannung hängt von der Größe der Spannungsänderung V. ab, die sich mit Änderungen des Bildröhren-Schwarzstrompegels ändern kann.

Die Spannung am Ausgang des Speicherkondensators 58 bleibt während des Abtastintervalls unverändert, wenn die Größe der während des Klemmintervalls auftretenden Spannungsänderung V₁ gleich groß wie die während des Abtastintervalls auftretende Spannungsänderung V₂ ist, womit der korrekte Schwarzstrompegel der Bildröhre angezeigt wird. Dies ist der Fall, weil während des Abtastintervalls die Spannungsänderung V₁ am Knotenpunkt B in positiver Richtung erfolgt (vom Klemmeinstell-Bezugspegel gesehen), wenn der Gitteransteuerimpuls verschwindet, und die Spannungsänderung V₂ hat eine gleichzeitige negativ gerichtete Spannungsänderung am Knotenpunkt B zur Folge. Hat die Bildröhre die richtige Vorspannung, dann ist die positiv gerichtete Spannungsänderung V- gleich groß wie die negativ gerichtete Spannungsänderung V„ und diese beiden Spannungsänderungen löschen sich während des Abtastintervalls gegenseitig aus, so daß die Spannung am Knotenpunkt B unverändert bleibt.

Wenn die Größe der Spannungsänderung V₁ kleiner als die Größe der Spannungsänderung V^ ist, dann lädt der· Verstärker 52 den Speicherkondensator 58 über den OTA 57 proportional in einer Richtung auf, bei welcher der in der Kathode fließende Schwarzstrom größer wird. Umgekehrt entlädt der Verstärker 52 den Speicherkondensator 58 über den OTA 57 proportional, um den von der Kathode geführten Schwarzstrom zu verringern, wenn die Spannungsänderung V₁

-32-größer als die Spannungsänderung V₂ ist.

Wie aus den in Fig. 2 dargestellten Signalformen genauer zu ersehen ist, wird angenommen/ daß die Amplitude "A" der Spannungsänderung V₁ etwa 3 mV betragen soll, wenn der Kathoden-Schwarzstrompegel korrekt ist, und sich über einen Bereich von wenigen Millivolt (^Δ) ändert, wenn der Kathoden-Schwarzstrompegel gegenüber dem korrekten Wert bei Änderungen der Betriebseigenschaften der Bildröhre ansteigt oder absinkt. Damit ändert sich die Klemmintervalleinstell-Bezugsspannung am Kondensator V₃ mit Änderungen der Größe der Spannung V₁, wenn sich der Kathoden-Schwarzstrompegel ändert. Die Spannungsänderung V₂ am Knotenpunkt B hat eine Amplitude "A" von etwa 3 mV und entspricht damit der Amplitude "A" der 'Spannungsänderung V-j , wenn der Schwarzstrompegel richtig ist.

Wie die Signalform V_C0R in Fig. 2, entsprechend einem Zustand korrekter Bildröhrenvorspannung, zeigt, bleibt die Spannung am invertierenden Eingang des Verstärkers 52 während des Abtastintervalls unverändert, wenn die Spannungen V₁ und V₂ beide die Amplitude "A" haben. Die Signalform V„ zeigt jedoch, daß die Eingangsspannung des Verstärkers 52 um einen Betrag Δ ansteigt, wenn die Spannungsänderung V₁ die Amplitude "A + Δ" hat, entsprechend einem hohen Schwärζstrompegel. In diesem Fall entlädt der Verstärker 52 den Ausgangsspeicherkondensator 58 über den OTA 57, so daß die der Basis des Transistors 20 zugeführte Vorspannungsregelspannung ein Anwachsen der Kollektorspannung des Transistors 22 bewirkt, so daß der Kathoden-Schwarzstrom in Richtung auf den korrekten Wert abnimmt.

Umgekehrt, und wie durch die Signalform V angedeutet, nimmt die Eingangsspannung des Verstärkers 52 um einen Wert Δ während des Abtastintervalls ab, wenn die Spannungsänderung V₁ eine Amplitude "A - Δ", entsprechend einem niedrigen Schwarzstrompegel hat. In diesem Falle lädt der Ver-

stärker 52 den Ausgangsspeicherkondensator 58 über den OTA 57 auf, so daß die Kollektorspannung des Transistors 22 abnimmt und der Kathoden-Schwarzstrom in Richtung auf den korrekten Wert ansteigt. In beiden Fällen können mehrere Abtastintervalle nötig sein, um den richtigen Schwarzstrompegel einzustellen.

Die beschriebene Abtasttechnik mit kombinierten Impulsen ist in größeren Einzelheiten in der US-Patentanmeldung Ser. No. 434,314 vom 14. Oktober 1982 (Titel "Signal Processing Network For an Automatic Kinescope Bias Control System", Erfinder R.P. Parker) beschrieben. Diese Anmeldung enthält auch zusätzliche Ausführungen bezüglich der Schaltung auch im Hinblick auf das Hilfssteuersignal V_p

und den Zeitsteuersignalgenerator 40.

Fig. 4 zeigt Schaltungsdetails der Operations-Transkonduktanzverstärker 53 und 57. Der OTA 53 enthält Transistoren 90 und 91, die jeweils auf vom Verstärker 52 über Anschlüsse T. und T~ zugeführte Signale reagieren, und einen getasteten Stromquellentransistor 92. Die Differenz-Kollektor-Ausgangsströme der Transistoren 90 und 91 werden mit Hilfe einer Gegentakt/Eintakt-Konverterschaltung mit Transistoren 93 und 94 in einen erdunsymmetrischen Ausgangsstrom umgewandelt, der an einem Anschluß T-. erscheint. Der OTA 57 enthält Transistoren 100 und 101, die ebenfalls auf vom Verstärker 52 über Anschlüsse T- und T„ zugeführte Signale reagieren, sowie einen getasteten Stromquellentransistor 102. Die Differenz-Kollektorausgangssignale der Transistoren 100 und 101 werden mit Hilfe eines Gegentakt/Eintakt-Konverters mit Transistoren 103 bis 105 in einen erdunsymmetrischen Ausgangsstrom am Anschluß T. umgewandelt.

Claims

ΡΑΐΚΝ-Τ-ΑΝWALTE "" " ο O O Q

DR. DIETER V. BEZOLD O 0 0 ϋ

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. ¹WOLFGANG HEUSLER

MAiUA-THERESlA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60

D-8OOO MUENCHEN 86

RCA 77495 Sch/Vu

USSN 437827 vom 29.10.82

USSN 437830 vom 29.10.82

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

.Patentansprüche

Qp Signalabtastschaltung, welche während eines Bezugsintervalls und eines nachfolgenden Signalabtastintervalls arbeitet, gekennzeichnet durch eine Bezugsspannungsquelle (V_REF), eine Vorspannungsquelle (51), eine Signalnutζschaltung (58),

einen ersten Verstärker (53) , der mit einem Eingang an die Vorspannungsquelle angekoppelt ist, einen zweiten Verstärker (57) , der mit einem Eingang an die Vorspannungsquelle angeschlossen ist,

einer ersten Schalteranordnung (40,V^) zur wahlweisen Ankopplung des Ausgangs des ersten Verstärkers und der Be-

zugsspannungsquelle an die Vorspannungsquelle während des Bezugsintervalls zur Einstellung eines Bezugszustandes für die Vorspannungsschaltung, und

eine zweite Schalteranordnung (40,V„) zur wahlweisen Ankopplung des Ausgangs des zweiten Verstärkers an die Signalnutzschaltung während des Abtastintervalls, wobei der erste und der zweite Verstärker am Ende des Bezugsintervalls im wesentlichen dasselbe Ausgangssignal liefert.
2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalnutzschaltung (58) eine Ausgangskapazität umfaßt und daß die Vorspannungsschaltung (51) eine Eingangskapazität umfaßt.
3) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (51) eine Eingangssignalkoppelkapazität aufweist.
4) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verstärker (53,57) Transkonduktanzverstärker aufweisen, welche Ausgangsströme unter Steuerung durch Eingangsspannungen liefern.
5) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Verstärker (53,57) aneinander angepaßt sind und praktisch die gleichen Betriebseigenschaften haben.
6) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Eingangsverstärker (52) zur Ankopplung der Vorspannungsschaltung an die Eingänge des ersten und zweiten Verstärkers vorgesehen ist, der mit einem Signaleingang (Basis des Transistors 80) an die Vorspannungsschaltung, mit einem Bezugseingang ( + ) an die Bezugsspannungsquelle (V^gp) ^unc^

mit einem Ausgang gemeinsam an die Eingänge des ersten und zweiten Verstärkers angeschlossen ist und daß der Bezugszustand der Vorspannungsschaltung Eingangs- und Ausgangs-

bezugsvorspannungszustände für den Eingangsverstärker einstellt.
7) Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Eingangsverstärker (52) eine größere Verstärkung als die Einzelverstärkungen des ersten und zweiten Verstärkers aufweist.
8) Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (51) eine Kapazität zur Wechselspannungsankopplung des Eingangssignals an den Eingangsverstärker aufweist.
9) Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ausgang des Eingangsverstärkers (52) eine Differenzausgangsschaltung (80,81) aufweist, die gemeinsam an die Eingänge des ersten und zweiten Verstärkers angeschlossen ist.
10) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker (53) während des Bezugsintervalls leitend und während des Abtastintervalls nichtleitend wird und daß der zweite Verstärker (57) während des Bezugsintervalls nichtleitend und während des Abtastintervalls leitend gemacht wird.
11) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung eine Eingangskapazität (51) aufweist, daß eine Pufferschaltung (56) mit einem hochohmigen Eingang an den Ausgang des ersten Verstärkers und mit einem niederohmigen Ausgang an die Eingangskapazität zur Stromzuführung zur Eingangskapazität während des Bezugsintervalls gekoppelt ist und daß ein Tiefpaßfilter (54) zwischen den Ausgang des ersten Verstärkers und den Eingang der Pufferschaltung eingefügt ist.
12) Signalabtastschaltung nach Anspruch 1 in Kombination mit einem System zur automatischen Regelung des Schwarz-Bildstromes, der in einer zu einem Signalverarbeitungssystem gehörigen Bildwiedergabeeinrichtung fließt, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverarbeitungssystem eine während der Videobild-Schwarzintervalle arbeitende Schaltung zur Ableitung eines Signals enthält, welches ein Maß für die Größe des Schwarzbild-Stromes ist und das während eines ein Bezugsintervall und ein nachfolgendes Abtastintervall umfassenden Regelintervalls verarbeitet wird,

daß ferner der Vorspannungsschaltung (51) das abgeleitete Signal zugeführt wird,

daß die Signalnutzschaltung (58) eine an das Signalverarbeitungssystem angekoppelte Ausgangskapazität ist,

und daß die zweite Schalteranordnung (40,ν_ς) wahlweise den Ausgang des zweiten Verstärkers während des Abtastintervalls an die Ausgangskapazität ankoppelt, um eine Vorspannungsregelspannung an der Ausgangskapazität entsprechend der Größe des abgeleiteten Signals zu erzeugen, derart, daß ein gewünschter Schwarzstrompegel aufrechterhalten wird.
13) Signalabtastschaltung nach Anspruch 1 in Kombination mit einem System zur automatischen Regelung des Pegels des Schwarzbild-Stromes, der durch eine Bildwiedergabeeinrichtung in einem Videosignalkanal eines Videinformation wiedergebenden Systems fließt, wobei das Regelsystem während Regelintervallen innerhalb von Bildaustastintervallen arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem System die Vorspannungsschaltung (31) mit einer Einrichtung (30) zur Ableitung eines Ausgangssignals gekoppelt ist, welches ein Maß für die Größe des Schwarzbild-Stromes ist, daß ein dritter Verstärker (52) mit einem Signaleingang vorgesehen ist, der an seinem Ausgang ein Vorspannungsregelsignal für die Bildwiedergabeeinrichtung zur Aufrechterhaltung eines gewünschten Schwarzstrompegels

liefert, daß eine Pegelverschiebungsschaltung (55) zur Kopplung der Vorspannungsschaltung (51) an den Signaleingar-g
des dritten Verstärkers (52) vorgesehen ist, um den Signaleingang mit den Eingangsvorspannungserfordernissen des

dritten Verstärkers kompatibel zu machen, und daß eine dritte Schalteranordnung (40,V_) vorgesehen ist, welche die
Pegelverschiebungsschaltung während der Regelintervalle
leitend macht und anschließend Eingangsströme der Pegelverschiebungsschaltung während anderer als der Regelinterval-Ie unterdrückt.
14) Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die das ein Maß für die Größe des Schwarzbild-Stromes
darstellende Signal erzeugende Schaltung (30) an den Videokanal angekoppelt ist und daß der Ausgang der dieses Signal ableitenden Schaltung SignalSchwankungen entsprechend Schwan kungen der Videosignalamplitude während der Videosignalbildintervalle aufweist und daß der Bezugszustand für die
Vorspannungsschaltung so gewählt wird, daß er in Beziehung zu normalerweise erwarteten maximalen Amplitudenübergängen steht, die das Videosignal während der Bildintervalle aufweist.
15) Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelverschiebungsschaltung (55) während der anderen Intervalle nichtleitend gemacht wird.
16) Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsschaltung (51) einen Wechselspannungskopplungskondensator zur Kopplung des die Größe des Schwarzbild-Stromes darstellenden Signals zu dem dritten Verstärker (52) über die Pegelverschiebungsschaltung (55) aufweist und daß der Kondensator mit einem ersten Anschluß
(+) an den Ausgang der das Signal erzeugenden Schaltung mit einem zweiten Anschluß (-) an die Pegelverschiebungsschaltung angekoppelt ist, und daß der Bezugszustand am zweiten Anschluß des Kondensators eingestellt wird.

—ο—

1
17) Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Verstärker (52) einen Differenzeingangsverstärker (80,82) mit Differenzausgängen umfaßt und gleichzeitig mit der Pegelverschiebungsschaltung während der ande-

5 ren Intervalle nichtleitend gemacht wird.
18) Schaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Pegelverschiebungsschaltung (55) einen Signalkoppelweg (70,71,72) von der Vorspannungsschaltung zum dritten 10 Verstärker bildet, der durch eine Halbleiterschaltung gebildet wird.