DE756555C

DE756555C - Kopplungskreis zwischen Signalquelle und Belastungskreis

Info

Publication number: DE756555C
Application number: DEE51843D
Authority: DE
Inventors: Noel Arkinson; Charles Leslie Faudell
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1937-11-13
Filing date: 1938-11-15
Publication date: 1952-02-28
Also published as: GB505899A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kupplungsmittel für Röhrenkreise zur Übertragung von Schwingungen eines weiten Frequenzbandes einschließlich der Gleichstromkomponente.

Bekanntlich werden bei Fernsehsystemen die Veränderungen der Bildhelligkeit durch einen sich langsam ändernden Gleichstrom dargestellt. Um ein genaues Arbeiten eines Fernsehempfängers sicherzustellen, ist es nötig, daß man der Wiedergabeeinrichtung, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, die Bildsignale innerhalb eines weiten Frequenzbereiches mit Einschluß der Gleichstromkomponente zuführt, damit man bei Änderungen der mittleren Helligkeit einer Szene am Sender eine entsprechende Änderung im Bild erhält.

Man hat nun bei Fernsehempfängern manchmal beobachtet, daß, wenn die Bildhelligkeit vom Mittelwert abweicht und entweder sehr hell oder sehr dunkel wird, eine Kontrastverzerrung auftritt. Diese Verzerrung ist neben anderem darauf zurückzuführen, daß die Bildwiedergabeeinrichtung

im maximalen Dunkel- bzw. Hellbereich nichtlineare Teile der •Wiedergabecharakteristik besitzt. Außerdem ändern, wenn beispielsweise die Gleichrichterröhre direkt init einer Fernsehsignalverstärkerröhre verbunden ist, die ihrerseits direkt an der Bildwiedergabeeinrichtung Hegt, alle - Schwankungen der Betriebsspannung dieser Röhre das mittlere Gleichstrompotential der Steuerelektrode der Bildwiedergabeeinrichtung und damit die mittlere Bildhelligkeit.

Es ist bereits bekannt, einer Braunschen Röhre die Gleichstromkomponente und die Wechselstromkomponenten über ein Potentiometer zuzuführen und dieses Potentiometer gleichzeitig mit der Vorspannung für die Helligkeitssteuerelektrode der Braunscheu ■ Röhre zu verstellen. Diese Verstellung ist beispielsweise derart vorgenommen worden, daß der Schwarzwert der Bildhelligkeitssignale stets auf dem unteren Knick der ■Helligkeitssteuerkennlinie lag, unabhängig von dem Helligkeitswert, mit dem die hellsten Bildstellen wiedergegeben wurden. Die Ver- | stellung des Potentiometers kanu auch derart ■ geschehen, daß gleichzeitig die Vorspannung der Kathodenstrahlröhre so verändert wird, daß zwischen der Summe von höchstem und geringstem Helligkeitswert und der Differenz dieser beiden Helligkeitswerte eine bestimmte Beziehung eingehalten wird. In allen Fällen ist jedoch das Verhältnis der Gleichstromkomponente zur Wechselstromkomponente au der Braunschen Röhre genau dasselbe wie an der Signalquelle.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kopplungskreis zwischen Signalquelle und Belastungskreis für die Übertragung von Schwingungen innerhalb eines breiten Frequenzbandes unter Einschluß der Gleichstromkomponente, insbesondere für Fernsehzwecke, und hat das Kennzeichen, daß der Kopplungskreis neben Ohmschen Widerständen frequenzabhängige Schaltelemente enthält, derart, daß das Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkomponente, welches auf den Belastungskreis übertragen wird, unabhängig von den Schwankungen der Gleichstromkomponente ist, die am Ausgang der Signalquelle auftreten und einen fest einstellbaren größeren oder kleineren Wert besitzt als an der Signalquelle.

Die Signalquelle kann ein Bildsignalgleichrichter, beispielsweise ein Anodengleichrichter oder auch eine Fernsehverstärkerröhre sein, der Belastungskreis eine Kathodenstrahlröhre oder eine Verstärkerstufe.

In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht dieses Kopplungsnetzwerk aus einer Reihenschaltung eines Widerstandes R._Ä und eines Kondensators 15 zwischen der Anode und Kathode einer Verstärker- oder Gleichrichterröhre. Parallel zum Kondensator liegt ein weiterer Widerstand R₂: der gemeinsame Verbindungspunkt beider Widerstände liegt unmittelbar an der Eingangselektrode einer Kathodenstrahl- oder Glühelektrodenröhre. Der Wert dieser Widerstände wird so gewählt, daß angenähert folgende Gleichung" gilt:

Gleichstromkomponente IGK\ R_s

Wechselstromkomponente \WK) R₂ — R_:i'

Bei einem weiteren Kreis gemäß der Erfindung liegt in der Anodenleitung der Verstärker- oder Gleichrichterröhre ein Anodenwiderstand R_A und ein Entkopplungswiderstand R₁; mit einem Kondensator, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß folgende Gleichung gilt:

GK R₁₁ -r Ra

Ra

R, -

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen genauer beschriel>en werden.

In Abb. ι stellt die Röhre 1 eine gewöhnliche Zweipolgleichrichterröhre dar. deren Kathode 3 geerdet ist, während die Anode 2 über die Sekundärwicklung 5 eines Hochfrequenztransformators mit dem Gitter 10 einer Verstärkerröhre 8 in Verbindung steht. Dieses Gitter 10 ist über einen Widerstand 7 und einen kleinen Kondensator 6 mit Erde verbunden. Hochfrequenzsignale gelangen über die Primärwicklung 4 des Hochfrequenztransformators an die Sekundärwicklung 5. Das Schirmgitter 11 der Röhre 8 ist mit einem positiven Potentialpunkt 14, an welchem auch der Anodenwiderstand 13 liegt, verbunden. Die Kathode 9 der Röhre 8 ist geerdet. Das Steuergitter 20 der Kathodenstrahlröhre 18 liegt über dem Widerstand i6 mit dem Parallelkondensator 15 an der Anode 12 der Röhre 8. Außerdem ist das Gitter der Kathodenstrahlröhre über einen Widerstand 17 geerdet. Eine Batterie 21 liefert eine geeignete Vorspannung für die Kathodenstrahlröhre. Der negative Pol 22 der Hochspannungsquelle ist geerdet. Man kann die Vorspannung für die Röhre auch durch andere bekannte Mittel, beispielsweise durch einen Abgriff an einem Potentiometer, parallel zur Hochspannungsquelle erhalten.

Die demodulierteu Fernsehsignale entstehen am Widerstand 7 und gelangen so an das Gitter der Röhre 8, daß die Spitzenweißwerte des Bildes negative Impulsspitzen am Röhrengitter erzeugen. Die Signale werden dann durch die Röhre verstärkt, in ihrer Phase umgekehrt und an das Steuergitter der

Kathodenstrahlröhre geliefert. Gemäß der

GK

Erfindung wird das Verhältnis

WK

durch

entsprechende Wahl der Werte für Kondensator 15 und die Widerstände 16 und 17 so bestimmt, daß für das Verhältnis von Gleichstromkomponente und Wechselstromkomponente folgende Gleichung gilt:

GK

wobei

WK Z₁ + R_s

R₃ = I₇,

τ> . γ

₃ 7

(R₂ = i6, C₁ = 15) ist. Bei dieser Anordnung ist die Gleichstromkomponente geringer - als die Wechselstromkomponente und das

C¹ IC

Verhältnis ™=. angenähert gleich dem Wert

des Widerstandes 17, geteilt durch die Summe der Werte der Widerstände 17 und 16, wobei angenommen ist, daß für Wechselstromfrequenzen der Widerstand 16 mit dem Parallelkondensator 15 vernachlässigt werden kann.

Bei der Anordnung nach Abb. 2 ist ein Entkopplungswiderstand 23 mit einem Entkopplungskondensator 24 im Anodenkreis der Röhre 8 vorgesehen. Außer der Entkopplung der Hochspannungsquelle bedeutet dieser Widerstand eine Verbesserung der Frequenzcharakteristik der Kopplung für die Weehselstromkomponente. Jeder Frequenzverlust in der Nähe der Zeilenfrequenz, der durch das Anwachsen des Widerstandes der Kopplung 16, 15 bedingt ist, wird durch den Verstärkungsgewinn infolge des Ansteigens des Widerstandes des Kreises 13, 23, 24 ausgeglichen.

Man erkennt, daß das Verhalten der Schaltung von sehr hohen Frequenzen bis herab zu Frequenzen in der Nähe der Bildfrequenz in erster Linie durch die Zeitkonstanten von Widerstand 13 und Kondensator 24 für den Anodenkreis und durch die Zeitkonstanten von Kondensator 15 und Widerstand 17 für den Gitterkreis bestimmt wird. Macht man diese Zeitkonstanten gleich, so kann das Verhalten der Schaltung von hohen Frequenzen bis herab zu einer bestimmten Frequenz, die unterhalb der durch die Werte der beiden Zeitkonstanten bestimmten Frequenzen¹ liegt, gleichgemacht werden. Bei noch niedrigeren Frequenzen wird das Verhalten durch die Zeitkonstanten des Widerstandes 23 und des Kondensators 24 für den Anodenkreis und des Kondensators 15 und des Widerstandes 16 für den Gitterkreis bestimmt. 'Um das Verhältnis zwischen Gleichstrom-, und Wechsel-Stromkomponente größer oder kleiner als 1 zu machen, ist es daher nötig, dafür zu sorgen, daß die Zeitkonstanten von 23 und 24 und von 15 und 16 voneinander verschieden sind,. Als Annäherung gilt unter der Annahme, daß die Scheinwiderstände der Kondensatoren 15 und 24 für Wechselstrom vernachlässigt werden können:

Cr K

R-

17

Bei einer Anordnung nach Abb. 2 ergibt sich für die Gleichstromkomponente ein Wert von 50%, wenn die einzelnen Kopplungselemente folgenden Wert besitzen:

Widerstand 13 1000 Ohm,

Widerstand 23 4000 Ohm,

Kondensator 24 2,0 Mikrofarad,

Kondensator 15 0,02 Mikrofarad,

Widerstand 16 0,9 Megohm,

Widerstand 17 0,1 Megohm.

In Abb. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welcher der Anodengleichrichter direkt mit der Kathodenstrahlröhre gekoppelt ist. Das Gitter 27 der Vierpolröhre 25 ist über die Sekundärwicklung 30 eines Hochfrequenztransformators mit dem geerdeten negativen Pol 53 der Hochspannungsquelle verbunden. Die Hochfrequenzsignale von vorausgehenden Verstärkerstufen mögen durch die Primärwicklung 31 des Hochfrequenztransformators zugeführt werden. Die Kathode 26 der Gleichrichterröhre 25 ist durch die Widerstände 32, 34 und 35, die parallel zur Hochspannungsquelle 53, 54 liegen, positiv vorgespannt. Das Schirmgitter 28 erhält ein geeignetes positives Potential vom Verbindungspunkt der Widerstände 34 und 35, wobei Kondensatoren 33 und 36 zur Entkopplung der Kathode bzw. des Schirmgitters vorgesehen sind. Die Anode 29 der Gleichrichterröhre ist mit dem positiven Pol 54 der Hochspannungsquelle über die Filterspüle 37 (die durch den Dämpfungswiderstand 38 überbrückt ist) und die Widerstände 39, 40 und 44 verbunden. Der Widerstand 42 und der Kondensator 43 dient zur Kopplung der Ablenkgeneratoren (nicht gezeichnet) mit der Gleichrichterröhre. Die Wechselstromkomponenten des·Fernsehsignals wer'den der Kathode 48 der Kathodenstrahlröhre 49 über den Kondensator 41 zugeführt, der an den Verbindungspunkt der Anodenwiderstände 39 und 40 angeschlossen ist. Die Kathode 48 der Röhre ist unmittelbar mit dem Anodenkreiswiderstand 44 über den Widerstand 45 und mit Erde über den Widerstand 47 verbunden. Der Gleichstromweg zwischen der Anode der Röhre 25 und der Kathode48 der Kathodenstrahlröhre wird durch die Drosselspule 37 und die Widerstände 39, 40 und 45 hergestellt. Der Kon-

densator φ besitzt genügend große Kapazität, um jede Wechselstromkomponente im, Verbindungspunkt der Widerstände 40 und 44 hindurchzulassen. Das tatsächliche positive Potential an der Kathode 48 der Kathodenstrahlröhre wird deshalb durch die Spannungsquelle 53, 54 und die Wirkwiderstände 44, 45 und 47 bestimmt. Das Gitter 50 der Kathodenstrahlröhre ist zu einem geeigneten Potentialpunkt auf dem Potentiometer 51 geführt, der parallel zur Hochspannungsquelle geschaltet ist. Der Kondensator 52 besitzt eine große Kapazität und liegt zwischen Gitter 50 und Erde. Auch der parallel zur Hochspannungsquelle liegende Kondensator 55 hat eine große Kapazität.

Die Fernsehsignale werden durch den Anodengleichrichter gleichgerichtet, dessen Anodenpotential gemäß der Trägerintensität abfällt. Man muß daher diese Potentiale der Kathode der Kathodenstrahlröhre zuführen, damit ein Anwachsen der Trägermodulation ein Anwachsen der Lichtintensität auf dem Leuchtschirm der Röhre bedeutet. Da die Synchronisierimpulse am unteren Knick der Gleichrichtercharakteristik liegen, werden sie gegenüber den Bildsignalen in. ihrer Amplitude verkleinert. Um dies auszugleichen, nimmt man die Synchronisierimpulse im Anodenkreis zwischen der Drossel 37 und dem Widerstand 39 ab, während die Bildsignale zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 39 und 40 abgegriffen werden. Da man den Widerstand 44 unbedenklich sehr viel höher machen kann als den Widerstand 40, kann die Verstärkung der Gleichstromkomponente sehr viel größer gemacht werden als die Verstärkung der Wechselstromkomponente. Mittels des Potentiometers, gebildet aus den Widerständen 45 und 47, ist es möglich, das Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkomponente so zu verändern, daß es an der Kathodenstrahlröhre • je nach Wunsch größer oder kleiner als 1 wird.

Wenn man aus irgendeinem Grunde den Wert des Widerstandes 44 nicht sehr viel größer machen kann als den Wert des Widerstandes 40, kann man den Widerstand 45 auch mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 40 und 39 oder auch mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 39 und der Spule 37 verbinden, wobei man dann auch die Gleichstromkomponente in diesen Widerständen verwendet.

In Abb. 4 ist eine Anordnung dargestellt, die Bilder von besonders hoher Qualität für Fernsehzwecke liefert. Der wesentliche Unterschied gegenüber den bisher beschriebenen Anordnungen besteht darin, daß von dem sehr hohen Eingangswiderstand Gebrauch gemacht wird, wie er sich aus der Verwendung einer Röhre mit sog. Nachlaufkathode ergibt. Diese Röhre bildet im Kopplungsnetzwerk einen Weg für die Wechselstrom- komponente. Sie wird durch· einen Widerstand überbrückt, der einen Weg für die Gleichstromkomponente darstellt, wie es an anderer Stelle beschrieben ist.

Das Signal gelangt an den Zweipolgleichrichter 56 durch den Hochfrequenz-Eingangstransformator 57. Ein Belastungswiderstand 58 liegt in der Kathodenleitung der Zweipolröhre 56 und ist unmittelbar mit dem Steuergitter einer Schirmgitterverstärkerröhre 59 verbunden, die zusammen mit der Zweipolröhre über einen Widerstand 58 eine negative Vorspannung erhält. Die Anodenleitung der Röhre 59 enthält Widerstände 60 und 61, welche den Widerständen 13 und 23 in Abb. 2 entsprechen und einen Entkopplungskondensator 62. Die Bildsignale erscheinen an der Anode der Röhre 59 im positiven Sinne, und diese Anode ist direkt mit der Kathode einer Kathodenstrahlröhre 63 über einen Widerstand 64 verbunden. Die Kathode liegt über einen weiteren Widerstand 65 am negativen Pol der Hochspannungsquelle. Die Widerstände 64 und 65 entsprechen den Widerständen 16 und 17 in Abb. 2. Die Anode der Röhre 59 ist über einen Kondensator 66 mit dem Steuergitter der Röhre 67 verbunden, die eine Nachlaufkathode besitzt. Das Gitter der Röhre 67 ist über den Ableitwiderstand 68 mit dem gemeinsamen Punkt der Widerstände 69 und 70 verbunden. Die Kathode dieser Röhre ist über einen Kondensator 71 mit der Kathode der Kathodenstrahlröhre 63 gekoppelt.

Man erkennt, daß ein Gleichstromweg für die gleichgerichteten und verstärkten Signale, wie sie von der Röhre 59 kommen, bis zur Kathode der Kathodenstrahlröhre 63 vorhanden ist. Der Wechselstromweg wird durch den Kondensator 66, die Röhre 67 und den Kondensator 71 gebildet. Die Zeitkonstante der Kopplung durch den Kondensator 66 und den Widerstand 68 wird im Hinblick auf die niedrigsten Frequenzen bemessen, und die Widerstände 60, 61 und 64, 65 besitzen solche Größe, daß folgende Gleichung erfüllt ist:

GK R₆₁ + R₁ WK 1

Rc·

R₁₁

Man kann die Anordnung auch dadurch abändern, daß man den Widerstand 64 parallel zum Kondensator 66 legt. In diesem Fall bleibt der Kondensator 71 weg, so daß eine Gleichstromverbindung zwischen der Kathode der Röhre 67 und der Kathode der Kathodenstrahlröhre besteht.

Wenn die Erfindung auch unter Bezug auf die Kopplung einer Glühkathodenröhre mit einer Kathodenstrahlröhre beschrieben wurde, so läßt sie sich ebensogut zur Ankopplung an eine weitere Glühkathodenröhre verwenden. Es wurde bei der vorausgehenden Beschreibung angenommen, daß die Gleichstromkomponente der Signale in den gleichgerichteten Signalen vorhanden ist, doch kann

ίο man die Erfindung auch verwenden, wenn die Gleichstromkomponente erst wieder eingeführt wird, wie es an sich bereits bekannt ist. So kann z. B. in Abb. 2 eine Audionröhre anstatt der direkt angekoppelten Verstärkerröhre 8 verwendet werden. In diesem Fall liegt ein Kondensator in der Leitung von der Eingangsklemme zu dem Steuergitter der Gleichrichterröhre, wobei dieser Kondensator in Verbindung mit dem Gitterwiderstand eine Zeitkonstante besitzt, die groß ist verglichen mit den Zeitintervallen zwischen den einzelnen Synchronisierimpulsen. Wenn das Signal so zugeführt wird, daß die Synchronisierimpulse in positiver Richtung liegen, wird durch das Zusammenwirken des Kondensators und des Gitterwiderstandes die Gleichstromkomponente eingeführt.

Claims

Patentansprüche:

1. Kopplungskreis zwischen Signalquelle und Belastungskreis· für die Übertragung von Schwingungen innerhalb eines breiten Frequenzbandes unter Ein-Schluß der Gleichstromkomponente, insbesondere unter Verwendung eines Gleichrichterkreises oder einer Verstärkerröhre als Signalquelle und einer Fernsehempfangskathodenstrahlröhre oder einer Verstärkerröhre als Belastungskreis für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungskreis neben Ohmschen Widerständen· frequenzabhängige Schaltelemente enthält derart, daß das Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkomponente, welches auf den Belastungskreis übertragen wird, unabhängig von den Schwankungen der Gleichstromkomponente ist, die am Ausgang der Signalquelle auftreten und einen fest einstellbaren größeren oder kleineren Wert besitzt als an der Signalquelle.

2. Kopplungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungskreis von einer zwischen Anode (12) und Kathode (9) der Gleichrichterröhre bzw. der Verstärkerröhre (8) liegenden Reihenschaltung eines Widerstandes (R₃) und eines Kondensators (15) mit einem . Parallelwiderstand (R₂) gebildet wird, und der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen unmittelbar mit der Eingangselektrode (20) der Kathodenstrahlröhre (18) bzw. einer Verstärkerröhre verbunden ist und das gewünschte Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkotnponente
GK R₃

WK R₂ + R_s

WK

R₂ -f-Ä,

ist (Abb. ι).

3. Kopplungskreis nach xA.nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der ' Anodenleitung der Verstärker- oder Gleichrichterröhre ein Anodenwiderstand (R_A) und ein Entkopplungswiderstand (Rf) mit einem Entkopplungskondensator (24) liegt und das gewünschte Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkomponente GK Re -j- Ra R₃

ist (Abb. 2).

4. Kopplungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anodenzuleitung einer Anodengleichrichterröhre (25) drei Widerstände (39, 40 und 44) liegen, die Kathode (48) einer durch einen Abgriff an einem Potentiometer (51, 52) mit einer negativen Steuergittervorspamiung versorgten Kathodenstrahlröhre (49) an ein Potentiometer (45, 47) angeschlossen ist derart, daß die Wechselstromkomponente nur am Außenwiderstand (40) über einen Kondensator (41), die Gleichstromkomponente an dem positiven Anodenspannungspol (54) vorgeschalteten Widerstand (44) über das Potentiometer (45, 47) abgegriffen wird (Abb. 3).

5. Kopplungskreis nach Anspruch 4, dahin abgeändert, daß die Gleichstromkomponente zusätzlich am Widerstand (40) und gegebenenfalls am Widerstand (39) abgegriffen wird.

6. Kopplungskreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Röhre (6j) mit Nachlaufkathode im Übertragungsweg der Wechselstromkompo- no nente zwischen der Anode der Röhre (59), welche die_cSignalquelle darstellt, und der Steuerelektrode einer ■ Kathodenstrahlröhre vorhanden ist und das Steuergitter der Röhre (6j) mit Nachlaufkathode über einen Kondensator (66) mit der Anode der Signalquelle und die Kathode der Röhre (67) mit Nachlaufkathode über einen weiteren Kondensator (71) mit einer Steuerelektrode der Kathodenstrahlröhre (63) verbunden ist, die ihrerseits über einen Widerstand (R₃) am negativen Pol

der Spannungsquelle, liegt und ein weiterer Widerstand (R₂) unmittelbar zwischen der Anode der Signalquelle und der Steuerelektrode der Kathodenstrahlröhre angeordnet ist, wobei im Anodenkreis der Steuerquelle ein Anodenwiderstand (R₄) und ein Entkopplungswiderstand (Rj;) liegt und das gewünschte Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkomponente etwa folgenden Wert hat (Abb. 4):

GK
WK

Ra

7. Kopplungskreis nach Anspruch 6. dahin abgeändert, daß der Kondensator j (71) fortgelassen und der Widerstand j (64) parallel zum Kondensator (6(S) ge- ; legt wird.

S. Kopplungskreis nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Gleichstrom- und Wechselstromkomponente durch veränderliche Ausbildung der Kopplungselemente verändert werden kann.

Zur Abgrenzung des Ernndungsgegeustands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden:

Österreichische Patentschrift Xr. 150 570.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen