DE912701C - Nichtlineare elektrische Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nichtlineare elektrische Schaltungen und bezieht sich insbesondere auf sogenannte Gammaschaltungen für Fernsehgeräte. Im Bildsignalkanal des Fernsehgerätes wird gewohnlich eine sogenannte Gammaschaltung zur Veränderung des Kontrastes der Bildsignale vorgesehen. Es ist gewöhnlich wünschenswert, den Kontrast herabzusetzen, und das bedingt die Herabsetzung des Verhältnisses des Pegels der

ίο Signale, die helle Teile des Bildes darstellen, zu denen, die dunkle Teile des Bildes darstellen. Um eine derartige Herabsetzung bezüglich des Kontrastes zu bekommen, muß die Gammaschaltung eine Verstärkung haben, die in dem Maße anwächst, wie der augenblickliche Pegel der angelegten Signale vom weißen Pegel zum schwarzen Pegel abnimmt. Eine Gammaschaltung mit einer derartigen Charakteristik hat indessen einen Nachteil infolge der Tatsache, daß Randgeräuschsignale unvermeidlich mit den Bildsignalen gemischt sind. Derartige Geräuschsignale sind Wechselstromsignale und geben in einem Teil des Signals, der sonst Schwarz darstellen würde, Anlaß zu Potentialabweichungen in das graue Gebiet der Signalpegel. Außerdem werden solche Geräuschsignale beträchtlich durch die Gammaschaltung erweitert, deren Verstärkung, wie vorhergesagt, ein Maximum beim Schwarzpegel ist, und sind in störender Weise bemerkbar bei Bildern, die von Signalen wiedergegeben werden, nachdem ihr Kontrast in einer

derartigen Schaltung verändert wurde. Sie erscheinen als Lichtnecken in den dunklen Teilen des Bildes, und dadurch, daß der Kontrast herabgesetzt wird, schädigen sie in gewissem Umfange die Wirkung der Gammaschaltung bei der Verbesserung des Kontrastes. Derartige Geräuschsignale sind natürlich ebenfalls bei andern Signalpegeln vorhanden, aber sie werden durch die Gammaschaltung nicht in einem solchen Umfange erweitert und ίο treten in jedem Fall weit weniger in den wiedergegebenen Bildern in Erscheinung, da ihre Wirkung sich in den helleren Teilen des Bildes geltend macht. Einer ähnlichen Schwierigkeit kann man begegnen bei anderen nichtlinearen Schaltungen, deren Verstärkung für Signale von niedrigem Pegel erhöht ist.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, die angegebene Schwierigkeit herabzusetzen.

Gemäß der Erfindung ist eine nichtlineare Schaltung vorgesehen zur Veränderung des Kontrastes der angelegten elektrischen Signale in Abhängigkeit von dem Augenblickspegel der Signale, enthaltend Mittel, um die Verstärkung der Schaltung in dem Maße anwachsen zu lassen, wie der Augenblickspegel der angelegten Signale gegen einen Minimumpegel abfällt, und Mittel, die über einen verhältnismäßig kleinen Bereich von Pegeln oberhalb und einschließlich des Minimumpegels wirksam werden, um die Verstärkung der Schaltung so herabzusetzen, daß Signale in dem erwähnten Bereich an den Ausgang der Schaltung mit wesentlich geringerer Erweiterung des Geräuschinhalts übertragen werden, als es der Fall sein würde, wenn die Verstärkung bis herab zu dem Minimumpegel weiter anwachsen würde.

Gemäß einer Anwendungsform der vorliegenden Erfindung ist eine nichtlineare Schaltung vorgesehen zur Veränderung des Kontrastes von Fernsehbildsignalen in Abhängigkeit von dem Augenblickspegel dieser Signale, worin die Verstärkung der Schaltung in dem Maße anwächst, wie der Augenblickspegel der angelegten Signale sich dem Signalpegel, der Schwarz darstellt, nähert, ausgenommen in einem verhältnismäßig kleinen Pegelbereich über und einschließlich des Schwarzpegels, und worin ferner die Verstärkung der Schaltung in dem Bereich so herabgesetzt ist, daß Signale in dem Bereich an den Ausgang der Schaltung mit wesentlich geringerer Erweiterung des Geräuschinhalts übertragen werden, als es der Fall sein würde, wenn die Verstärkung weiter herab zu dem Schwarzpegel anwachsen würde.

Die Erfindung wird nun näher erläutert an Hand der Zeichnung, die eine Anwendung der Erfindung auf eine Gammaschaltung darstellt.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung ist eine Gammaschaltung zur Verwendung in Fernsehgeräten. Es wird angenommen, daß diese eine Gammacharakteristik liefern soll, wie sie schematisch durch die Kurve 1 in der Zeichnung angegeben ist. Die Signale, die an die Schaltung angelegt werden, erstrecken sich von Schwarz bis Weiß und stehen zueinander nach einem linearen Gesetz in Beziehung, wie durch Kurve 2 angegeben. Wenn derartige Signale durch die Schaltung geleitet werden, so werden sie bis zu einem solchen Grade verändert, daß die Beziehung zwischen schwarzen und weißen Signalen so ist, wie durch die Kurve 1 angegeben. Die dargestellte Schaltung enthält eine Verstärkerröhre 3 und eine Verstärkerröhre 4, deren Kathoden durch einen Widerstand 5 miteinander gekoppelt sind, der vorzugsweise mehrere Male so groß ist wie der Umkehrwert der Steilheit der Röhre 3. Die Röhren 3 und 4 sind Pentodenröhren, und die Schirmelektroden dieser Röhren sind mit einer Anodenstromquelle über einen j Widerstand 12 verbunden, der durch den Kondensator 13 entkoppelt ist. Die Kathoden der Röhren 3 und 4 erhalten über einen Widerstand 14, der mit einer geeigneten Quelle negativen Potentials verbunden ist, eine Vorspannung. Die Anode der Röhre 3 ist mit der Anodenpotentialquelle über einen Widerstand 6 verbunden und durch einen

• Entkopplungswiderstand 15, wobei ein Entkopp-

• lungskondensator 16 wie dargestellt, vorgesehen ist. Signale, die durch die Schaltung verändert werden

sollen, werden an die Eingangsklemmen 10 gelegt und an die Steuerelektrode der Röhre 3 durch einen Kopplungskondensator 17 geführt. Durch das Vorhandensein des Kondensators 17 wird verursacht, daß die angelegten Signale ihre Gleichstromkomponente verlieren, und um die Gleichstromkomponente wieder einzuführen, kann jede geeignete Form einer Gleichstromwiedereinführungsschaltung verwendet werden. Die Gleich-Stromwiedereinführungsschaltung ist durch den Block 19 angedeutet, wobei der Pegel, bei dem die angelegten Signale stabilisiert werden, durch die Stellung eines Anzapfpunktes bestimmt wird, der mit einem Spannungsteiler 20 verbunden ist. Die Anode der Röhre 3 ist mit der Steuerelektrode einer zweiten Rohre 21 über einen Kopplungskondensator 22 verbunden. Um die Gleichstromkomponente in den Signalen wiedereinzuführen, nachdem sie den Kondensator 22 durchlaufen hat, ist eine weitere Gleichstromwiedereinführungsschaltung vorgesehen, die wieder durch einen Block 24 dargestellt ist, wobei der Pegel, bei dem die Signale stabilisiert werden, wieder durch einen Anzapfpunkt von einem Spannungsteiler 25 bestimmt wird. Die ,Röhre 21 ist als Pentode dargestellt. Ihre Anode und Schirmelektrode sind direkt mit der vorher erwähnten Anodenstromquelle verbunden, und sie ist so eingerichtet, daß sie als Kathodenfolgeröhre arbeitet, dadurch daß ein Kathodenwiderstand 26 vorgesehen ist. Die Kathode der Röhre 21 wird über einen Widerstand 27 von einer geeigneten Quelle negativen Potentials vorgespannt. Ein Anzapfpunkt auf dem Widerstand 26 ist über einen Spannungsteiler, der aus den Widerständen 28 und 29 besteht, mit der Steuerelektrode der Röhre 4 verbunden. Da der Spannungsteiler 28 und 29 eine hohe Impedanz besitzt, so ist der Widerstand 28 durch einen Kondensator 31 überbrückt, um den Frequenzverlauf der Schaltung aufrechtzuerhalten. Die

Steuerelektrode der Röhre 4 ist in geeigneter Form von einem Anzapfpunkt auf einem Spannungsteiler 32 mit einer Vorspannung versehen.

Die Röhre 3 arbeitet auf einem im wesentlichen linearen Teile in der Charakteristik bei Signalen, die Weiß darstellen, mit positiven Schwingungen an ihrer Steuerelektrode. Die Röhre 4 arbeitet auf einem nichtlinearen Teile ihrer Charakteristik. Wenn Signale, die Weiß darstellen, an die Steuerelektrode der Röhre 3 angelegt werden, so sinkt das Anodenpotential der Röhre 3, und die Steuerelektrode der Röhre 4 wird negativ gemacht, so daß für ansteigende positive Signale, die an die Röhre 3 angelegt werden, die Röhre 4 ansteigend weniger leitend wird. Für Signale, die Bildweiß darstellen, ist die Verstärkung der Röhre 3 das Verhältnis des Widerstandes 6 zum Widerstand 5 zusammen mit dem Umkehrwert der Steilheit der Röhre 3. Wenn die Signale, die an die Röhre 3 angelegt werden, in ihrer Amplitude abfallen, d. h. wenn Signale, die sich Schwarz nähern, dort angelegt werden, so steigt das Anodenpotential der Röhre 3 an, und dadurch wird ein Ansteigen des Potentials der Steuerelektrode der Röhre ebenfalls hervorgerufen. Da die Röhre 4 als Kathodenfolgeröhre arbeitet, so steigt das Kathodenpotential der Röhre 4 ebenfalls an. Dieser Potentialanstieg ist mit der Kathode der Röhre 3 verbunden, so daß hierdurch eine Rückkopplung hervorgerufen wird, da das Anodenpotential der Röhre 3 hierdurch weiter erhöht wird. Weiterhin wird, wenn Bildschwarz erreicht ist, der Betrag der Rückkopplung erhöht, und theoretisch könnte es durch geeignete Wahl der Schaltungsbestandteile möglich sein, eine im wesentlichen unendliche Verstärkung für Signale vom Schwarzpegel zu erhalten, wenn die Verstärkung bis herab zu diesem Pegel weiter ansteigen würde.

Indessen ist es wünschenswert, die Verstärkung der Schaltung über einen kleinen Pegelbereich oberhalb und einschließlich des Schwarzpegels herabzusetzen, so daß die Verstärkung der Schaltung über diesen kleinen Bereich ungefähr gleich der Verstärkung für Weißsignale ist. Das ist von Vorteil z. B. bei einem Fernsehfilmabtaster, wo festgestellt wurde, daß Schwarzsignale gewisse Geräuschsignale übertragen. Um die Verstärkung für derartige Signale mit kleinem Pegel herabzusetzen, ist ein Gleichrichter 21" zwischen die Kathode der Röhre 21 und den Widerstand 26, wie angegeben, eingeschaltet, und dieser Gleichrichter wird leitend für Signale im obigen Bereich, wird aber nichtleitend für Signale mit einem Pegel oberhalb dieses Bereichs. Es mag darauf hingewiesen werden, daß, wenn der Gleichrichter 21⁰ in einen nichtleitenden Zustand übergeht, dieses ein Zustand von hoher Impedanz ist, da der Signalpegel abfällt, der Betrag der Rückkopplung zur Eingangsschaltung der Röhre 3 herabgesetzt wird und die Verstärkung der Gammaschaltung als Ganzes entsprechend herabgesetzt wird.

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung kann so angeordnet werden, daß der Schwarzpegel am Ausgang 11 auf Erdpotential ist, und der Anzapfpunkt an dem Widerstand 26 kann so eingestellt werden, daß er einen gewünschten Betrag positiver Rückkopplung aufbringt, um eine gewünschte Gammacharakteristik zu erhalten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Nichtlineare Schaltung zur Veränderung des Kontrastes der angelegten elektrischen Signale in Abhängigkeit von dem Augenblickspegel der Signale, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel enthalten sind, um die Verstärkung der Schaltung in dem Maße anwachsen zu lassen, wie der Augenblickspegel der angelegten Signale gegen einen Minimumpegel abfällt, und Mittel, die über einen verhältnismäßig kleinen Bereich von Pegeln oberhalb und einschließlich des Minimumpegels wirksam werden, um die Verstärkung der Schaltung so herabzusetzen, daß Signale in dem erwähnten Bereich an den Ausgang der Schaltung mit wesentlich geringerer Erweiterung des Geräuschinhalts übertragen werden, als es der Fall sein würde, wenn die Verstärkung bis herab zu dem Minimumpegel weiter anwachsen würde.

2. Nichtlineare Schaltung zur Veränderung des Kontrastes von Fernsehbildsignalen in Abhängigkeit von dem Augenblickspegel dieser Signale, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung der Schaltung in dem Maße anwächst, wie der Augenblickspegel der angelegten Signale sich dem Signalpegel, der Schwarz dargestellt, nähert, ausgenommen in einem verhältnismäßig kleinen Pegelbereich über und einschließlich des Schwarzpegels, und daß ferner die Verstärkung der Schaltung in dem Bereich so herabgesetzt ist, daß Signale in dem Bereich an den Ausgang der Schaltung mit wesentlich geringerer Erweiterung des Geräuschinhalts übertragen werden, als es der Fall sein würde, wenn die Verstärkung weiter herab zu dem Schwarzpegel anwachsen würde.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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