DE888263C - Elektrische Steuerschaltung - Google Patents
Elektrische SteuerschaltungInfo
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Description
(WiGBL S. 175)
AUSGEGEBEN AM 31. AUGUST 1953
E 3468 VIIIaJ21 ο*
(Großbritannien)
Elektrische Steuerschaltung
Patenterteilung bekanntgemacht am 16. Juli 1953
ist in Anspruch genommen
Die Erfindung betrifft elektrische Steuerschaltern,-gen,
die beim Anlegen von Signalen an die Schaltungdie Signale verändern, so daß Signale entnommen
werden können, wobei der Augenblickspegel in einer nichtlinearen Beziehung zu dem
Augenblickspegel der angelegten Signale steht. Derartige
Steuerschaltungen werden in Fernsehgeräten für Zwecke der Gammasteuerung verwendet. Es ist
gewöhnlich erwünscht, in der Fernsehtechnik ein Gamma herzustellen, das kleiner als 1 ist und sehr
häufig ein Gamma von 0,33. Eine derartige Gammacharakteristik
macht es notwendig, daß die Steuerschaltung eine im wesentlichen unendliche Verstärkung
für Bildsignale, die Schwarz darstellen, liefert, wobei die Verstärkung für Bildsignale, die
Weiß darstellen, geringer wird. Während! es möglich ist, mit Gammasteuerschaltungen, wie oben
vorgeschlagen, eine passende Charakteristik für Signale, die Weiß darstellen, zu erhalten, so ist es
schwer, eine im wesentlichen unendliche Verstärkung für Signale zu erreichen, die Schwarz darstellen.
Einer der Zwecke der vorliegenden, Erfindung besteht daher darin, eine verbesserte Steuerschaltung
herzustellen, in der für Signale kleiner Amplitude die Verstärkung der Schaltung im
wesentlichen erhöht ist im Vergleich zu der Verstärkung der Schaltung für Signale von größerer
Amplitude.
Erfindungsgemäß ist eine elektrische Steuerschaltung vorgesehen, um angelegte Signale zu
verändern, wobei der Augenblickspegel der Signale, die aus der Schaltung entnommen werden, in einer
nichtlinearen Beziehung zu dem Augenblickspegel der angelegten .Signale steht, enthaltend eine
thermionische Röhre, die in nichtlinearer Weise in
einer Rückkopplungsschaltung arbeitet, wobei die Rückkopplung verschiedene Grade von Rückkopplung
herstellt entsprechend1 den verschiedenen Amplituden der angelegten Signale. Es ist möglich, mit
ίο einer derartigen Schaltung zu erreichen, daß, wenn die Signalamplitude verkleinert wird, d. h. beim
Fernsehen, wenn Signale, die Schwarz darstellen, an die Schaltung1 angelegt werden, die Verstärkung
der Schaltung erhöht wird im Vergleich zu der Ver-Stärkung der Schaltung, wenn Signale, die Weiß
entsprechen, angelegt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden, die zu verändernden Signale an, eine Verstärkerröhre
angelegt und! obige nichtlineare Röhre ist mit einer Kathodenimpedanz der Verstärkerröhre
verbunden. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die obige nichtlineare Röhre
mit der Anodenimpedanz der Verstärkerröhre verbunden.
Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. ι stellt eine Schaltung gemäß der Erfindung
dar;
Fig. 2 gibt eine mehr praktische Form der Schaltung gemäß der Erfindung1 wieder;
Fig. 3 gibt eine Abänderung der Schaltung, die in Fig. 2 dargestellt ist, wieder, und'
Fig. 4 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar.
Die Erfindung wird im einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen in ihrer Anwendung auf eine
Gammasteuerungsschaltung zur Verwendung beim Fernsehen beschrieben. Für eine derartige Schaltung
soll ein Gamma von· 0,33 hergestellt werden. Eine derartige Gammacharakteristik ist schematisch
durch Kurve 1 in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt.
Die Signale, die an die Schaltung angelegt werden, erstrecken sich von Schwarz bis Weiß und
stehen zueinander in einem linearen Verhältnis, wie durch die Kurve 2 dargestellt. Wenn derartige
Signale durch die Schaltung nach Fig. 1 geleitet werden, so werden sie so verändert, daß die Beziehung
zwischen Schwarz- und Weißsignalen so ist, wie in, der Kurve 1 dargestellt. Die dargestellte
Schaltung enthält eine Verstärkerröhre 3 und eine Verstärkerröhre 4, deren Kathoden über einen
Widerstand 5 miteinander gekoppelt sind, der vorzugsweise mehrfach so· groß wie der reziproke Wert
der Steilheit der Röhre 3 ist. Die Anode der Röhre 3 ist mit der positiven Klemme einer Anodenstromquelle
über einen Widerstand 6 verbunden und ebenfalls mit der Steuerelektrode der Röhre 4 über
einen Kondensator 7. Die Anode der Röhre 4 ist direkt mit der positiven Klemme obiger Anodienstromquelle
verbündten, während die Steuerelektrode der Röhre über einen Widerstand 9 ihre Gitter-.
vorspannung erhält, der mit einer geeigneten Spannungsquelle verbunden ist. Signale, die durch die
Schaltung nach Fig. i verändert werden sollen, werden an die Eingangsklemmen· 10 gelegt und veränderte
Signale den Ausgangsklemmen 11 entnommen. Im Betrieb mit der in Fig. 1 dargestellten
Schaltung arbeitet die Röhre 3 auf einen im wesentlichen linearen Teil ihrer Charakteristik bei
Signalen, die Weiß darstellen und positiv um ihre Steuerelektrode schwingen. Die Röhre4 arbeitet
auf einem nichtlinearen Teil der Charakteristik. Wenn Signale, die Weiß darstellen, an die Steuerelektrode
der Röhre 3 angelegt werden, so geht das Anodenpotential der Röhre 3 herunter, so daß die
Steuerelektrode der Röhre 4 negativ wird, und für ansteigend positive Signale, die an die Röhre 3 angelegt werden, wird die Röhre 4 ansteigend weniger
■leitend. Für Signale, die Bild-Weiß darstellen, ist
die Verstärkung der Röhre 3 das Verhältnis des Widerstandes 6 zum Widerstand 5 zusammen mit
dem reziproken Wert der Steilheit der Röhre 3. Wenn die Signale, die an die Röhre 3 angelegt
werden, in der Amplitude abfallen, d. h.. wenn Signale, die sich dem Schwarz nähern, dort angelegt
werden, steigt das Potential der Röhre 3 und läßt das Potential der Steuerelektrode der Röhre 4 ebenfalls
steigen, und da die Röhre 4 als Kathodenverstärker arbeitet, steigt das Kathodenpotential der
Röhre 4 ebenfalls, wobei der Potentialanstieg mit der Kathode der Röhre 3 verbunden ist und so eine
Rückkopplung hergestellt wi'rd, da das Anodenpotential der Röhre 3 hierbei weiter steigt. Wenn
ferner Bild-Schwarz, kommt, so steigt der Betrag der Rückkopplung. Auf diese Weise steigt diie Ver-Stärkung
der Schaltung im wesentlichen für Bildsignale, die Schwarz darstellen, und durch passende
Auswahl der Schaltungsbestandteile ist es möglich, eine praktische unendliche Verstärkung für Signale
von kleinster Amplitude zu erhalten. So ist die nichtlineare Röhre 4 in der in Fig. 1 dargestellten
Schaltung mit einer Rückkopplung so· angeordnet, daß verschiedene Grade von Rückkopplung für verschiedene
Amplituden von angelegten Signalen erhalten werden. Indem der Grad der Rückkopplung
gesteuert wird und die Gittervorspannung an der Steuerelektrode der Röhre 4, kann ein Gamma von
0,33 oder ein größeres oder ein kleines Gamma, je nach Wunsch, erhalten werden.
Da die Signale, die von der Anodte der Röhre 3 n°
an die Steuerelektrode der Röhre 4 laufen, durch den Kondensator 7 gehen, verlieren die Signale
natürlich ihre Gleichstromkomponente, und infolgedessen ist es wünschenswert, derartige Gleichstromkomponenten
wieder einzuführen, bevor die Signale an die Steuerelektrode der Röhre 4 angelegt werden.
Die Schaltung in Fig. 2 stellt dar, wie eine derartige Gleichstromkomponente wieder eingeführt
werden kann. In dieser Figur haben Teile, die denen in Fig. ι entsprechen, dieselbe Bezugsnummer.
Während in Fig. 1 die Röhren 3 und 4 Trioden sind, so sind sie in dieser Figur Pentoden.. Die
Schirmelektroden dieser Röhren sind mit der Anodenstromquelle über einen Widerstand 12 verbunden,
der durch einen Kondensator 13 entkoppelt ist. Die Kathoden der Röhren 3. und 4 gehen zu
einem Widerstand 14, der mit einer passenden
Quelle negativer Spannung verbunden ist. Die Anode der Röhre 3 in Fig. 2 ist mit einer Anodenspannungsquelle
über den Widerstand 6 und einen Entkopplungswiderstand 15 verbunden· und ein
Entkopplungskondensator 16, wie dargestellt, angeordnet. Signale, die durch die Schaltung verändert
werden sollen, werden an die Eingangsklemmen 10 gelegt und zu der Steuerelektrode der
Röhre 3 über einen Koppelkondensator 17 geführt. Durch den Kondensator 17 verlieren die angelegten
Signale ihre Gleichstromkomponente. Um die Gleichstromkomponente wieder einzuführen, kann
irgendeine geeignete Form einer Gleichstrom-Wiedereinführungsschaltung verwendet werden. Die
Gleichstromwiedereinführungsschaltung ist durch den Block 19 angedeutet. Der Pegel, auf dem die
angelegten. Signale stabilisiert werden, wird: dlurch die Stellung eines Abgriffpunktes an einem Spannungsteiler
20 bestimmt. Die Anode1 der Röhre 3 ist an, Stelle einer direkten Verbindung mit der Steuerelektrode
der Röhre 4, mit dier Steuerelektrode einer weiteren Röhre 21 über einen Koppelkondenisator
22 verbunden. Um die Gleichstromkomponente bei Signalen, nachdem sie durch den Kondensator 22
gelaufen sind, wieder einzuführen, ist eine weitere Gleichstromwiedereinführungsschaltu'ng vorgesehen,
die wiederum durch einen Block 24 angedeutet ist und wobei der Pegel, auf dem die Signale stabilisiert
werden, wieder durch einen Abgriffpunkt an einem Spannungsteiler 25 bestimmt wird. Die Röhre
21 ist als Pentode dargestellt. Ihre Anode und Schirmelektroden; sind direkt mit der Anodenstromquelle
verbunden. Sie arbeitet als Kathodtenverstärker durch Anordnung eines Kathodenwiderstandes
26. Die Kathode der Röhre 21 ist über einen Widerstand 27 mit einer geeigneten negativen.
Spannungsquelle verbunden. Ein Abgriffpunkt am Widerstand 26 wird über einen Spannungsteiler aus
denWiderständen28 und 29 mit der Steuerelektrode der Röhre 4 verbunden. Da der Spannungsteiler 28
und 29 einen hohen Widerstand besitzt, so ist der Widerstand 28 durch einen Kondensator 31 überbrückt,
um den Frequenzverlauf der Schaltung aufrechtzuerhalten.
Die Steuerelektrode der Röhre 4 wird in geeigneter Form von einem Abgriffpunkt
auf einem Spannungsteiler 32 mit Gittervorspannung versehen. Die Schaltung in Fig. 2 kann so
eingerichtet werden, daß dier Pegel Schwarz an den Ausgangsklemmen 11 Erdpotential hat, und der
Abgriffpunkt an dem Widerstand 26 kann so eingestellt werden, daß ein gewünschter Betrag· von
Rückkopplung erreicht wird, um eine gewünschte Amplitudencharakteristik zu erhalten.
In einigen' Fällen kann es wünschenswert sein, die Verstärkung der Schaltung von Signalen
kleinster Amplitude so· herabzusetzen,, daß die Verstärkung
über einen kleinen Bereich von Schwarzsignalen ungefähr gleich der Verstärkung für Weißsignale
ist. Das ist z. B. von Vorteil bei einem Fernsehfilmabtaster, wo Schwarzsignale vorhanden
sind, die bestimmte Geräuschsignale übertragen sollen. Um die Verstärkung für derartige Signale
mit kleinem Pegel herabzusetzen, kann ein Gleichrichter zwischen die Kathode der Röhre 21 und den
Widerstand 26 eingeschaltet werden, wie bei 2ia
durch punktierte Linien angedeutet ist. Ein derartiger Gleichrichter wird so eingerichtet, daß er
nichtleitend für Signale von kleinster Amplitude ist, aber leitend wird für Signale, die diese Amplitude
überschreiten. Die Verwendung des Gleichrichters 2ia ist ebenfalls vorteilhaft im dem Fall, wo· die
angelegten. Signale Bildsignale enthalten mit eingestreuten schwärzer als schwarz Gleichlaufimpulsen.
"In diesem Fall kann die Schaltung bei Fehlen des Gleichrichters 21" die Amplitude der
Gleichlaufzeichen vergrößern, und zwar zu einem solchen Betrage, daß Instabilität der Schaltung eintritt.
Wenn indessen; ein Gleichrichter verwendet wird, kann der Gleichrichter dazu dienen, die
Amplitude der Gleichlaufzeichen zu begrenzen, wobei der Begrenzungspegel durch Einstellung des
Spannungsteilers 25 bestimmt wird oder indem man eine unabhängige Gittervorspanniungsquelle für
den Gleichrichter 2ia vorsieht.
Das Gamma der Schaltung kann passend von:
einem vorbestimmten Werte bis auf 1 durch Einregehing
des Spannungsteilers 32 eingestellt werden. Da die Steuerelektrode der Röhre 5 stärker negativ
■gemacht ist, so- nähert sich das Gamma der Schaltung
i, und die effektive Verstärkung der Schaltung wird herabgesetzt infolge Verlust an Rückkopplung.
Die Abzweigpunkte am Spannungsteiler 32 können, falls gewünscht, mit einer Steuerung versehen
werden, um die Amplitude des Eingangssignals derart einzustellen, daß-eine Emregelung
davon keine Veränderung im Ausgang der Schaltung hervorruft.
Wahlweise kann· zur Einstellung des Gammas der
Schaltung die Anordnung gemäß Fig. 3 verwendet werden. In dieser Figur tragen die Teile, die denen
in der Fig. 2 dargestellten entsprechen, dieselbe Bezugsniummer. Indessen ist zwecks Vereinfachung
der Teil der Schaltung, der in Fig. 2 mit dem
Röhren 3, 4 und 21 dargestellt ist, durch den Block 33 wiedergegeben. Der Ausgang des Blockes 33
wird zu einem Spannungsteiler 34 geführt, und ein Abzweigpunkt hierauf ist mit der Steuerelektrode
einer Verstärkerröhre 35 verbunden, deren Kathode mit der Kathode einer anderen Verstärkerröhre 36
über einen gemeinsamen Widerstand 37 gekoppelt ist, der groß ist im Vergleich mit dem reziproken
Wert der Steilheit der Röhren 35 und 36 und durch den die Röhren mit einer geeigneten negativen
Spanniungsquelle verbunden sind. Die Anode der X15
Röhre 35 ist über einen Widerstand 38 mit der positiven Klemme einer Anodenstromquelle verbunden,
während die Anode der Röhre 36 mit dieser Stromquelle über einen Widerstand 39 verbunden
ist. Die Eingangssignale nach Gleichstromwiedereinführung werden ebenfalls zu der Steuerelektrode
einer Verstärkerröhre 40 geführt, deren Anode mit der obigen Anodenstromquelle verbunden ist, während
die Kathode mit Erde über einen Spannungsteiler 41 verbunden ist. Ein Abgriffpunkt auf dem
Spannungsteiler 41 ist mit der Steuerelektrode der
Röhre 36 verbunden, und die Abgriffpunkte der
Spannungsteiler 34 und 41 sind derart zusammengeführt, daß die Signale, nachdem sie an die Röhren
35 und 36 gelegt sind, infolge der Tatsache, daß die Signale, die an die Spannungsteiler 34 und 41 gelegt werden, entgegengesetzten Sinn haben, am Ausgang im wesentlichen konstant sind. Durch Regelung
der gemeinsamen. Steuerung wird das Gamma der Schaltung veränderlich, wie durch die Kurven
42 angegeben. Zusätzlich zu den Ausgangsklemmen 11 ist eine weitere Klemme 43 vorgesehen,, die mit
der Anode der Röhre 35 verbunden ist. Durch diese Ausgangsklemme kann entweder ein positiver,
negativer oder Gegentaktausgang erhalten werden.
Es mag darauf hingewiesen werden, daß die nichtlinearen Röhren 4, die in den Fig. 1 und 2
dargestellt sind, mit der Kathodenimpedianz der Röhren 3 in Verbindung stehen. Bei einer anderen
Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 4 steht die nichtlineare Röhre in Verbindung mit der
Anodenimpedanz der Verstärkerröhre. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß, während
bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen es notwendig ist, daß die Gleichstromkomponente
der Signale bei den Steuerelektroden der Rohren 3 und bei den Steuerelektrode!).· der Röhren 4 vorhanden
ist, es nicht notwendig ist mit der Anordnung nach Fig. 4, daß die Gleichstromkomponente
an der Steuerelektrode der Verstärkerröhre 3 vorhandien ist. In Fig. 4 ist dem Teilen, die mit den
Teilen gemäß Fig. 2 übereinstimmen, dieselbe Bezugsnummer
gegeben. Wie in Fig. 4 dargestellt, werden die Signale, die verändert werden sollen,
an die Verstärkerröhre 3 über einen Koppelkondenr sator 17 angelegt, und die Steuerelektrode der
Röhre 3 mit einer geeigneten Gittervorspannung über einen Widerstand 44 versehen. Die Kathode
der Röhre 3 ist mit einem Hochfrequenzzusatzkreis versehen aus einem Widerstand 45 mit einem
Parallelkonidensator 46, um Hochfrequenzverluste im Anodenkreis der Röhre 3 auszugleichen, die infolge
vom Streukapazitäten auftreten·. Der Ausgang der Röhre 3 ist mit der Röhre 21 in ähnlicher
Weise verbunden, wie in Verbindung mit Fig1. 2
beschrieben. Ein Abgriffpunkt am Kathodenwiderstand 26 ist mit der Steuerelektrode der Röhre 4
gekoppelt. Die Röhre 4 ist mit einer anderen Röhre 47 durch einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 5
■gekoppelt. Die Anode der Röhre 47 ist mit der
Anode der Röhre 3 verbunden. Die Röhre 4 kann in einem nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik
arbeiten, während die Röhre 47 in einem linearen; Teil ihrer Charakteristik arbeiten kann; die beiden
Rohren 4 und 47 bilden einen nichtlinearen Verstärker ohne Phasenumkehrung in einer Rückkopplung,
wobei verschiedene Grade von Rückkopplung entsprechend den verschiedenen Amplituden! der an*-
gelegten Signale vorgesehen sind. Die Steuerung der Gammacharakteristik wird durch Einstellung
des Abgriffpunktes auf dem Kathodenwiderstand 26 durchgeführt, obwohl, falls gewünscht, die Teilschaltung
aus 28, 29, 31 und 32 gemäß Fig. 2 in die Verbindung zwischen dem Kathodenwiderstand
und der Steuerelektrode der Röhre 4 eingeschlossen werden kann. Falls verlangt, kann die Schaltung
gemäß Fig. 4 mit Bild-Weiß-Signalen arbeiten, die
negativ an der Steuerelektrode der Röhre 3 schwingen
und positiv an den Klemmen 11, indem man. die
entsprechende Gittervorspannung zwischen den Steuerelektroden der Röhren 4 und 47 einstellt, so·,
dlaß die Röhre 4 auf einem linearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet und die Rohre 47 auf einem
nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik. Bei einer solchen Anordnung wäre der Gleichrichter 2ia umzukehren.
Claims (5)
1. Elektrische Steuerschaltung· zur Veränderung
angelegter Signale, wobei der Augienblickspegel der Signale, die1 aus der Schaltung entnommen
werden, in einer nichtlinearen Beziehung zu dem Augenblickspegel der angelegten Signale steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Vorrichtung vorgesehen ist, die in nichtlinearer Weise in einer Rückkopplungsschaltung arbeitet,
wodurch die Verstärkung der Rückkopplung sich ändert gemäß den verschiedenen Amplituden
der angelegten Signale.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verstärkerröhre vorgesehen ist, der die angelegten Signale zugeführt werden und die nichtlineare Röhre mit einer
Kathodenimpedanz der obigen Röhre verbunden ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerröhre und die
nichtlineare Röhre eine gemeinsame Kathodenimped'anz
haben und eine Ausgangselektrode der Verstärkerröhre mit der Steuerelektrode der
nichtlinearen Röhre gekoppelt ist. -
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerröhre, an die
die angelegten Signale geführt werden, vorgesehen und die nichtlineare Röhre mit einer
Anodenimpedanz der Verstärkerröhre verbunden ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerröhre,
an die die angelegten Signale geführt sind, vorhanden ist und der Ausgang der Röhre zum Ein- no
gang einer Röhre eines Paares geführt ist, wobei die Anode der zweiten Röhre des Paares mit
der Anode der Verstärkerröhre verbunden ist und das Röhrenpaar eine gemeinsame Kathodenimpedanz
hat, und eine dieser Röhren auf einem 115.
nichtlinearen Teil ihrer Charakteristik arbeitet.
Hierzu t Blatt Zeichnungen .
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Cited By (1)
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GB702325A (en) | 1954-01-13 |
NL89009C (de) | 1958-04-15 |
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