DE2941430A1

DE2941430A1 - Anordnung zur automatischen strahlstrombegrenzung bei einer bildroehre

Info

Publication number: DE2941430A1
Application number: DE19792941430
Authority: DE
Inventors: Leslie Ronald Avery
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1979-10-12
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2941430C2; JPS584513B2; FR2438949A1; US4253121A; IT1124587B; JPS5555678A; FR2438949B1; IT7926325A0

Description

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RCA 7317O Ks/li

Brit. Ser. No: 40301/78

Filed: October 12, I978

ECA Corporation New York, N.Y., V.St.ν.Α.

Anordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung bei einer Bildröhre

Die Erfindung bezieht sich auf Anordnungen zum automatischen Begrenzen übermäßig hoher Spitzen- und Mittelwerte der Strahlströme, die von einer Bildwiedergaberöhre in einem Fernsehempfänger oder in einer ähnlichen videosignalverarbeitenden Einrichtung gezogen werden.

Der Inhalt eines Bildes, das von der Bildröhre in einem fernsehempfänger wiedergegeben wird, enthält Leuchtdicht β in formationen und, im Falle eines Farbbildes in einem Farbfernsehsystem, außerdem Farbartinformationen. Die von der Bildröhre wiedergegebene Bildinformation wird typischerweiae definiert durch die Spitze-Spitze-Amplitude des Videosignals, die den Bildkontrast bringt, und durch die Gleichstromkomponente des Videosignals, die in Beziehung zur Bildhelligkeit bzw. zum Hintergrundpegel steht. Beide genannten Komponenten können dazu beitragen, daß die Bildröhre übermäßig starke Strahlströme zieht.

übermäßige Strahlströme können die Qualität der Bildwiedergabe eines Empfängers herabsetzen, z.B. indem sie den Betrieb des Ablenksystems des Empfängers beeinträchtigen, so daß der Strahlfleck defokussiert wird und sogenanntes "Überstrahlen"

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im Bild auftritt. Hohe Strahlströme können außerdem zur Überschreitung der maximal zulässigen Strombelastung der Bildröhre führen und damit möglicherweise die Bildröhre und die zugehörigen Schaltungsteile beschädigen. Insbesondere bringen übermäßige Spitzenwerte des Strahlstroms, wie sie bei stationären Bildern auftreten können (z.B. bei den Mustern für Bildschirmspiele oder bei den alphanumerischen Darstellungen für Bildschirmtexte) , die Gefahr sogenannter "Schirmeinbrennung" in der Bildröhre.

Es sind verschiedene automatisch arbeitende Strahlstrombegrenzer für Bildröhren bekannt, die sowohl die Spitze-Spitze-Komponente als auch die Gleichstromkomponente des Videosignals regeln. In der britischen Patentschrift 1 514 220 beispielsweise ist ein System beschrieben, bei welchem der Kathodenstrom der Bildröhre direkt gefühlt wird, um ein Signal abzuleiten, das für den von der Bildröhre geforderten Strahlstrom charakteristisch ist. Das abgeleitete Signal wird dazu herangezogen, eine Steuerspannung zu erzeugen, das repräsentativ für Strahlströme übermäßigen Spitzen- und Mittelwerts ist. Die Steuerspannung dient dazu, den übermäßigen Strahlstrom zu begrenzen, indem sie über die Kontrast- und die Farbsättigungs-Regelschaltungen des Empfängers gleichzeitig die Spitzenamplitude der Leuchtdichte- und der Farbartkomponente des Videosignals ändert. In der US-Patentschrift A- 126 884 ist eine auf den Mittelwert ansprechende Einrichtung zur Strahlbegrenzung beschrieben, worin eine Steuerspannung verwendet wird, die eine zu hohe mittlere Strombelastung repräsentiert. Diese Steuerspannung wird dazu herangezogen, um über einen ersten Bereich übermäßiger Strahlströme die Spitzenamplitude des Videosignals (Kontrastwert) zu regeln und über einen zweiten, höher liegenden Bereich übermäßiger Strahlströme sowohl die Spitzenamplitude als auch den Gleichstrompegel (Kontrastwert und Helligkeitswert) des Videodgnals zu regeln. In der US-Patentschrift 4 096 518 ist ebenfalls eine auf Mittelwerte ansprechende Strahlstrombegrenzende Einrichtung beschrieben. In dieser Einrichtung wird eine für

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den Strahlstrommittelwert charakteristische Steuerspannung dazu verwendet, um über einen ersten Bereich übermäßiger Strahlströme den Gleichstrompegel des Videosignals zu regeln und über einen zweiten, höher liegenden Bereich übermäßiger Strahlströme die Spitzenamplitude des Videosignals zu regeln. Bei beiden letztgenannten Einrichtungen wird die für den mittleren Strahlstrom charakteristische Steuerspannung durch Fühlen des Nachlade-Laststroms der Bildröhre abgeleitet, der von der Hochspannungsversorgung der Bildröhre entwickelt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es zweckmäßig ist, wenn ein automatischer Bildröhren-Strahlstrombegrenzer mehrere Betriebsarten hat, um die Spitzenamplitude und den Gleichstrompegel des Videosignals im Falle übermäßigen Strahlstroms sequentiell zu steuern, und zwar in der einen Betriebsart als Punktion übermäßigen mittleren Strahlstroms und in der anderen Betriebsart als Funktion übermäßiger Spitzenwerte des Strahlstroms. Außerdem wurde gefunden, daß es vorteilhafter ist, wenn ein solches System auf ein Signal anspricht, das direkt vom Strahlstrom der Bildröhre (z.B. vom Kathodenstrom) anstatt stellvertretend von einem woanders gefühlten Strom abgeleitet ist (z.B. von dem aus der Hochspannungsversorgung der Bildröhre kommenden Nachladestrom). Hierdurch wird des dem System möglich, den Spitzen- und Mittelwert des StrahlStroms genauer zu begrenzen.

Die Erfindung wird realisiert in einer Anordnung zum Verarbeiten eines bildcharakteristischen Videosignals, das eine den Bildkontrast bestimmende Spitzenamplitudenkomponente und eine die Bildhelligkeit bestimmende Gleichstromkomponente hat, wobei diese Anordnung einen videosignalverarbeitenden Kanal und eine Bildröhre aufweist, die eine Intensitätssteuerelektrode enthält, um abhängig von Videosignalen, die dieser Elektrode aus dem Kanal zugeführt werden, ein Bild wiederzugeben. Erfindungsgemäß ist eine erste Fühlschaltung vorgesehen, die auf ein abgeleitetes Signal anspricht, das repräsentativ für den Betrag des Spitzenwerts und des Mittelwerts des von der BiId-

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röhre geleiteten Strahlstroms ist, um ein erstes Spitzenwert-Steuersignal zu erzeugen, das übermäßige Strahlstrom-Spitzenwerte anzeigt, die über einer Spitzenwertschwelle innerhalb eines ersten Bereichs von Strahlstrom-Spitzenwerten liegen, und um ein zweites Spitzenwert-Steuersignal zu erzeugen, das übermäßige Strahlstrom-Spitzenwerte aufzeigt, die innerhalb eines zweiten, höher liegenden Bereichs Strahlstrom-Spitzenwerten liegen. Eine zweite Fühlschaltung spricht auf das abgeleitete Signal an, um ein erstes Mittelwert-Steuersignal zu erzeugen, das übermäßige Strahlstrom-Mittelwerte anzeigt, die über einer Mittelwertschwelle innerhalb eines ersten Bereichs von Strahlstrom-Mittelwerten liegen, und um ein zweites Mittelwert-Steuersignal zu erzeugen, das übermäßige Strahlstrom-Mittelwerte anzeigt, die innerhalb eines zweiten, höher liegenden Bereichs von Strahlstrom-Mittelwerten liegt. Ein erstes steuerungsordnendes Netzwerk gibt, wenn Strahlstrom-Spitzenwerte innerhalb des ersten Bereichs von Spitzenströmen vorkommen, das erste Spitzenwert-Steuersignal auf den Videokanal, um eine der Komponenten des Videosignals (die Spitzenamplitudenkomponente oder die Gleichstromkomponente) in einer solchen Richtung zu ändern, daß die von der Bildröhre geleiteten Strahlströme, die oberhalb der Spitzenwertschwelle liegen, begrenzt werden; das besagte Netzwert gibt ferner, wenn Strahlstrom-Spitzenwerte innerhalb des zweiten Bereichs vorkommen, das zweite Spitzenwert-Steuersignal auf den Videokanal, um die andere Komponente des Videosignals in einer solchen Richtung zu ändern, daß Strahlströme, die oberhalb der Spitzenwertschwelle liegen, begrenzt werden. Ein zweites Steuerungsordnendes Netzwerk gibt, wenn Strahlstrom-Mittelwerte innerhalb des ersten Bereichs von Mittelwerten vorkommen, das erste Mittelwert-Steuersignal auf den Videokanal, um die besagte andere der beiden genannten Komponenten des Videosignals in einer Richtung zu ändern, daß Strahlströme, die oberhalb der Mittelwertschwelle liegen, begrenzt werden; das zweite Netzwerk gibt ferner, wenn Strahlstrom-Mittelwerte innerhalb des zweiten Bereichs vorkommen, das zweite Mittelwert-Steuersignal auf den Videokanal, um die erst-

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gemeinte Komponente des Videosignals in einer Richtung zu ändern, daß Strahlströme, die oberhalb der Mittelwertschwelle liegen, begrenzt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird, wenn der Sp itzenstrombedarf der Bildröhre innerhalb des ersten Bereichs übermäßiger Strahlstrom-Spitzenwerte liegt, zunächst die Spitzenamplitudenkomponente des Videosignals in Richtung einer Begrenzung der oberhalb der Spitzenwertschwelle liegenden Strahlstrom-belastung der Bildröhre geändert, und erst wenn der Spitzenstrombedarf der Bildröhre innerhalb des zweiten Bereichs übermäßiger Spitzenströme liegt, wird die Gleichstromkomponente des Videosignals in Richtung einer Begrenzung der oberhalb der Spitzenwertschwelle liegenden Strahlstrombelastung der Bildröhre geändert. Umgekehrt wird, wenn der Mittelwert des Strahlstrombedarfs der Bildröhre innerhalb des ersten Bereichs übermäßiger Strahlstrom-Mittelwerte liegt, zunächst die Gleichstromkomponente des Videosignals in Richtung einer Begrenzung der oberhalb der Mittelwertschwelle liegenden Strahlstrombelastung der Bildröhre geändert, und erst wenn der Strahlstrom-Mittelwert in den zweiten Bereich übermäßiger Strahlstrom-Mittelwerte gerät, wird die Spitζenamplitudenkomponente des Videosignals in einer Richtung zur Begrenzung der oberhalb der Mittelwertschwelle liegenden Strahlstrombelastung der Bildröhre geändert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sprechen die erste und die zweite Fühlschaltung auf ein Signal an, das direkt von den durch die Intensitätssteuerelektrode der Bildröhre geleiteten Strömen abgeleitet ist, um eine genaue Maßanzeige für übermäßige Spitzen- und Mittelwerte der Strahlstrombelastung der Bildröhre zu bekommen.

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

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Figur 1 zeigt in Blockform einen Teil eines Farbfernsehempfängers, der eine erfindungsgemäße Anordnung zur Strahlstrombegrenzung an der Bildröhre enthält;

Figur 2 zeigt in einem Detailschaltbild Einzelheiten eines Teils der Anordnung nach Figur 1, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist;

Figur 3 ist ein Detailschaltbild eines anderen Teils der Anordnung nach Figur 1.

Gemäß Figur 1 liefert eine Quelle für Videosignale, die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten enthalten, über ihren einen Ausgang eine abgetrennte Farbartkomponente an eine Farbartsignal-Verarbeitungseinheit 14, die sich in einem Farbartkanal des Empfängers befindet und Farbdifferenzsignale r-Y, g-Y und b-Y erzeugt. Über einen anderen Ausgang der Videosignalquelle 10 gelangt eine abgetrennte Leuchtdichtekomponente zu einer Leuchtdichtesignal-Verarbeitungseinheit 22 in einem Leuchtdichtekanal des Empfängers. Die von der Einheit 22 verarbeiteten keuchtdichtesignal· werden einem Signaleingang eines verstärkungsgeregelten Leuchtdichteverstärkers 24 (z.B. eines Differenzverstärkers) zugeführt. Mit dem Steuereingang des Verstärkers 24 ist ein Kontrastregler 30 (z.B. ein vom Benutzer verstellbares Potentiometer) gekoppelt, um die Verstärkung des Verstärkers 24 und damit die Spitze-Spitze-Amplitude der darin verarbeiteten Signale so zu ändern, wie es die Einstellung des Kontrastreglers 30 vorgibt.

Von einem Signalausgang des Verstärkers 24 gelangt ein verstärktes Leuchtdichte signal (T) zu einer Signalmatrix 18, worin das Leuchtdichtesignal mit den aus der Einheit 14 komaenden Farbdifferenzsignalen kombiniert wird, um farbbildcharakteristische Signale r, g und b zu erzeugen. Jedes dieser Signale wird in einem zugehörigen Bildxöhren-Treiberverstärker 32a bzw. 32b bzw. 32c verstärkt, um auf hohen Pegel verstärkte Farbeignale E, G. und B zu erzeugen. Jeder der Treiberverstärker 32a, 32b

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und 32c kann in Kaskode-Schaltung angeordnet sein, wie es z.B. inder US-Patentschrift 4 118 731 beschrieben ist. Die Farbsignale R, G und B werden über getrennte Koppelnetzwerke 40a, 40b und 40c den zugeordneten Intensitätssteuerelektroden für die Jeweiligen Farben (Eot-Kathode, Grün-Kathode und Blau-Kathode) zugeführt.

Die Anordnung nach Figur 1 enthält außerdem einen getasteten, abfragenden Vergleicher 55» der in der nachfolgend beschriebenen Weise in einem geschlossenen Regelkreis zur automatische Helligkeitsregelung angeordnet ist. Ein Signaleingang des Vergleichers 55 fühlt das Niederpegel-Blausignal b am Ausgang der Matrix 18, und ein zweiter Signaleingang des Vergleichers 55 fühlt eine helligkeitsbestimmende Bezugsspannung, die von einem manuell verstellbaren Helligkeitsregler 58 geliefert wird (z. B. von einem durch den Benutzer verstellbaren Potentiometer). Der Vergleicher wird durch Tastsignale getastet, die während der periodischen Horizontalaustastintervalle des Videosignals erscheinen, um den (Austast-)Pegel des zu diesem Zeitpunkt am b-Ausgang der Matrix 18 erscheinenden Signals abzufragen und ihn mit dem Helligkeits-Bezugspegel vom Helligkeitsregler 58 zu vergleichen. Wenn eine Ungleichheit zwischen diesen beiden Pegeln vorhanden ist, erzeugt der Vergleicher 55 an seinem Ausgang ein Korrektursignal, das einem Gleichstrompegel-Steuereingang des euchtdichteverstärkers 24 angelegt wird. Dieses Korrektursignal dient dazu, den Gleichstrompegel des Ausgangssignals des Verstärkers 24 und damit auch den Gleichstrompegel des Signals am b-Ausgang der Matrix 18 im Sinne einer Verminderung der Differenz zwischen den abgefragten Eingangssignalen des Vergleichers 55 zu ändern. Durch diesen Mechanismus läßt sich der Gleichstrompegel des Leuchtdichtesignals und damit der Gleichstrompegel jedes der Signale r, g und b ändern, indem man den Pegel des Signals, welches dem das Helligkeits-Bezugssignal empfangenden Eingang des Vergleichers 55 zugeführt wird, ändert. Weitere Einzelheiten des den Vergleicher 55» den Verstärker 24 und die Matrix 18 enthaltenden Helligkeits-Regel-

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kreises sind in den Unterlagen der US-Patentanmeldung 79^,128 beschrieben, die den Titel "Brightness Controll Circuit Employing A Closed Control Loop" trägt und im Namen von A.V. Tuma u.a. eingereicht wurde.

Eine automatische Strahlstrombegrenzung für die Bildröhre erfolgt mittels einer Anordnung, die ein Netzwerk 60 zur Stromübersetzung und Folgesteuerung enthält, das Eingangssignale von einem zusätzlichen Ausgang jedes der Kathodenkoppelnetzwerke 4Oa, 4-Ob und 4-Oc empfängt.

Wie es weiter unten noch ausführlich erlauert werden wird, sind die von jedem der Kathodenkoppelnetzwerke an das Netzwerk 60 gelieferten Signale direkt proportional dem Wert des jeweiligen Kathodenstroms. Die Kathodenströme entsprechen im wesentlichen den von den Strahlsystemen der Bildröhre 50 geleiteten Strahlströmen einschließlich deren Spitzenwert- und Mittelwertänderungen. D^s Netzwerk 60 enthält Schaltungen, die fühlen, ob die Spitzenwerte und die Mittelwerte der Strahlströme, so wie sie sich durch die proportionalen Signale an den Zusatzausgängen darstellen, übermäßig hoch sind, d.h. über einem Schwellenwert liegen.

Im Falle eines übermäßigen Strahlstrom-JÄittelwertes liefert das Netzwerk 60 zunächst ein Steuersignal von einem Ausgang A über geeignete Koppelschaltungen an den das Helligkeits-Bezugssignal empfangenden Eingang des Vergleichers 55· Dieses Steuersignal ist proportional dem Übermaß des Strahlstrom-Mittelwertes innerhalb eines ersten Bereichs von Strahlstrom-Mittelwerten. Das Netzwerk 60 liefert anschließend ein Steuersignal von einem Ausgang B über geeignete Koppelschaltungen an den Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 24·. Dieses Steuersignal wird im Falle von Strahlstrom-Mittelwerten erzeugt, die innerhalb eines zweiten Bereichs liegen, der höhere Ströme als der erste Bereich umfaßt; es ist proportional dem Pegel mittlerer Strahlströme innerhalb des zweiten Bereichs. Das erste Steuer-

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signal dient dazu, den Gleichstromwert des Videosignals in einer solchen Richtung zu ändern, daß Strahlatrom-Mittelwerte innerhalb des ersten Bereichs begrenzt werden. Das zweite, demgegenüber verzögerte Steuersignal dient dazu, die Signalverstärkung des Verstärkers 24 und somit auch die Spitze-Spitze-Amplitude des Videosignals zu vermindern, um Strahl strom-Mittelwerte innerhalb des zweiten Bereichs zu begrenzen. Während der den Strahlstrom-Mittelwert begrenzenden Betriebsart werden also nacheinander zunächst die Bildhelligkeit und dann der Bildkontrast verändert.

Im Falle übermäßiger Spitzenwerte des Strahlstroms liefert das Netzwerk 60 zunächst ein Steuersignal vom Ausgang B an den Verstärkungssteuereingang des Verstärkers 24. Dieses Steuersignal ist proportional dem Übermaß der Strahlstrom-Spitzenwerte innerhalb eines ersten Bereichs von Spitzenwerten. Anschließend liefert das Netzwerk 60 ein zweites Steuersignal von Ausgang A an den das Helligkeits-Bezugssignal empfangenden Eingang des Vergleichers 55· Dieses Steuersignal wird erzeugt, wenn Strahlstrom-Spitzenwerte innerhalb eines zweiten Bereichs erscheinen, der höhere Ströme als der erste Bereich umfaßt; es ist proportional dem Niveau der Strahlstrom-Spitzenwerte innerhalb des zweiten Bereichs· In diesem Fall dient also das anfängliche Steuer sig·* nal dazu, die Signal verstärkung des Verstärkers 24 und somit auch die Spitze-Spitze-Amplitude des Videosignals zu vermindern, so daß Strahlstrom-Spitzenwerte innerhalb des ersten Bereichs begrenzt werden. Das zweite, demgegenüber verzögerte Steuersignal dient dazu, den Gleichstrompegel des Videosignals in einer solchen Richtung zu ändern, daß Strahlstrom-Spitζenwerte innerhalb eines zweiten Bereichs begrenzt werden. Während der die Strahlstrom-Spitzenwerte begrenzenden Betriebsart werden also nacheinander zunächst der Bildkontrast und dann die Bildhelligkeit verstellt.

Mit diesem System wird zu Verminderung des Strahlstrombedarfs im Falle übermäßig hoher Strahlstrom-Mittelwerte zunächst der

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Gleichstrompegel des Videosignals modifiziert, denn für den Strahlstrom-Mittelwert ist in erster Linie die Gleichstromkomponente des Videosignals verantwortlich. In ähnlicher Weise wird zur Verminderung des Strahlstrombedarfs im Falle übermäßiger Strahlstrom-Spitzenwerte zunächst die Spiteenamplitude des Videosignals modifiziert, denn für die Strahlstrom-Spitzenwerte ist in erster Linie die Spitze-Spitze-Amplitude des Videosignals verantwortlich. Es sei erwähnt, daß übermäßige Strahlstrom-Mittelwerte ihre Ursache im Inhalt des empfangenen Signals haben können oder darauf zurückzuführen sind, daß der Benutzer einen handbetätigten Helligkeitsregler, der häufig im Leuchdichtekanal des Empfängers enthalten ist, falsch eingestellt hat. Es können auch beide Ursachen gemeinsam vorliegen. Meistens werden hohe Strahlstrom-Mittelwerte jedoch dadurch verursacht, daß der Helligkeitsregler unrichtig im Sinne einer zu hohen Bildhelligkeit verstellt ist, denn es ist unwahrscheinlich, daß ein Videosignal mit einem Leuchtdichtepegel gesendet wird, der einer zu großen Helligkeit entspricht. Übermäßige Strahlstrom-Spitzenwerte sind in erster Linie der Spitze-Spitze-Amplitude des Videosignals zuzuschreiben, so wie es empfangen und durch Versteilerungsschaltungen im Empfänger behandelt worden ist (solche Versteilerungsschaltungen, welche die Amplitude selektiv anheben, können z.B. in der Leuchtdichte-Verarbeitungseinheit 22 enthalten sein).

In der Figur 2 sind schaltungstechnische Einzelheiten der Kopplung snetζwerke 40a bis 40c für die Kathodensignale der Bildröhre sowie Einzelheiten von Schaltungen zur Stromübersetzung innerhalb des in Figur 1 gezeigten Netzwerks 60 dargestellt.

Das Koppelnetzwerk A-Oa für das der Rot-Kathode zuzuführende Signal enthält einen als Emitterfolger geschalteten pnp-Transistor 42a, dessen Basis mit dem Ausgang der Rot-Treiberstufe 32a und dessen Emitter mit der Rot-Kathode der Bildröhre 5O gekoppelt ist. Widerstände 43a und 45a im Emitter- und im Kollektorkreis des Transistors 42a dienen zum Schutz vor Stoßströmen im Falle von Überschlägen an der Bildröhre. Im Kollektorrkreis des Tran-

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s ist or s 42a befinden sich außerdem ein strombegrenzender Widerstand 46a xind ein normalerweise gesperrter Klemmtransistor 48a. Der Klemmtransistor 48a leitet, wenn .er beim Auftreten abnormal hoher Spannungen in Durchlaßrichtung vorgespannt wird, um den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 45a und 46a auf eine Spannung zu klemmen, die gleich der Basisvorspannung des Transistors 48a plus der Basis-Emitter-Offsetspannung des Transistors 42a ist. Das Koppelnetzwerk 40b für das an die Grün-Kathode zu legende Signal enthält einen als Emitterfolger geschalteten pnp-Transistor 42b sowie Stoßstrom-Schutzwiderstände 43b und 45b. Zum Netzwerk 40b gehören ferner ein strombegrenzender Widerstand 46b und ein Klemmtransistor 48b. Das Koppelnetzwerk 40c für das an die Blau-Kathode zu legende Signal enthält einen als Emitterfolger geschalteten pnp-Transistor 42c sowie Stoßstrom-Schutzwiderstände 43c und 45c Zum Netzwerk 4c gehören ferner ein strombegrenzender Widerstand 46c und ein Klemmtransistor 48c.

Die Signalströme der Rot-, der Grün- und der Blau-Kathode,die durch die Videosignale der Rot-, Grün- und Blau-Signaltreiber 32a, 32b und 32c angeregt werden, fließen von der Jeweiligen Kathode der Bildröhre über die Emitter- Kollektor-Strecke des jeweils zugehörigen Transistors 42a bzw. 42b bzw 42c und durch die diesen Transistoren zugeordneten Kollektorwiderstände (die Basisströme der Transistoren 42a, 42b und 42c sind vernachlässigbar). Die in den Kollektorkreisen der Transistoren>42a, 42b und 42c fließenden Kathodenströme entsprechen im wesentlichen den Strahlströmen, die von dem Rot- bzw. dem Grün- bzw. dem Blau-Strahlerzeugungssystem der Bildröhre 50 geleitet werden.

Der Kollektorstrom dee pnp-Transistors 42a wird einer Stromübersetzungsstufe zugeführt, die einen als Diode geschalteten Transistor 51a und zwei weitere Transistoren 52a und 54-a enthält. Diese Transistoren sind als Stromspiegelschaltung angeordnet, die den Kollektorstrom des Transistors 42a, der über den Transistor 51a nach Masse fließt, als Kollektorstrom in jedsm der

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Transistoren 52a und 5^-a widerspiegelt. Die relativen Beträge der vom Transistor 51a und von den Transistoren 52a und 5^-a geleiteten Ströme lassen sich in an sich bekannter Weise durch entsprechende Proportionierung der geometrischen Größen für die Basis-Ikaitter-Übergänge der Transistoren 51a, 52a und 5^a nach Wunsch festlegen. Die Kollektorströme derpnp-Transistoren 4-2b und 42c werden in ähnlicher Weise entsprechenden Stromspiegelschaltungen 51b, 52b, 54-b und 51c, 52c, 54-c zugeführt, die dem gleichen Zweck wie die Stromspiegelschaltung 51a, 52a, 54-a dienen.

Die Kollektorausgänge der Transistoren 52a, 52b, 52c sind zusammengefaßt und mit einer in Figur 3 dargestellten Klemme T_A gekoppelt. Die Kollektorausgänge der Transistoren 54a, 54b und 54c sind ebenfalls zusammengefaßt und mit einer in Figur dargestellten Klemme Tp gekoppelt.

Die Figur 3 zeigt zusätzliche Schaltungsdetails der in Figur 1 mit dem Block 60 dargestellten Einheit. Zwei Transistorpaare 64, 65 und 62, 63 bilden jeweils einen Stromspiegel in einem Netzwerk, das zur Begrenzung von Strahlstrom-Spitzenwerten dient. Der Schwellenwert für die Stromleitfähigkeit dieser Transistoren in Fällen übermäßigen Strahlstroms wird durch ein geschaltetes Widerstandsnetzwerk bestimmt, das einen Schalter 70 und Widerstände 66, 69 enthält, die mit dem positiven Potential einer Betriebsgleichspannung (z.B. + 12VoIt) verbunden sind. Bei diesem Beispiel wird durch das Netzwerk eine hohe Schwelle für die Begrenzung des Strahlstrom-Spitzenwerts eingestellt, wenn der Schalter 70 in der gezeigten geschlossenen Stellung ist. Bei geöffnetem Schalter 70 wird eine niedrigere Begrenzerechwelle für den Strahlstrom-Spitzenwert eingestellt.

Bei normalen Strahlströmen ist der Transistor 65 gesättigt (d.h. sehr gut leitend), wodurch ein Transistor 72 im gesperrten Zustand gehalten wird. Der Transistor 65 gerät aus der Sättigung und leitet in einem linearen Bereich, und der Transistor 72 beginnt in einem linearen Bereich zu leiten, wenn

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der Spitzenwert des Strahlstroms die vom Netzwerk 66, 69, 70 bestimmte Schwelle überschreitet. Dies tritt ein, wenn die Summe der Kollektorströme von einem oder mehreren Transistoren 54-a, 54-b, 54-c (Figur 2) den Sättigungsstrompegel des Transistors 65 übersteigt. Da dies typischerweise sporadisch als Antwort auf hohe Kathodenstromspitzen geschieht, leitet der Transistor 72 typischerweise Stromimpulse anstatt eines langer währenden mittleren Stroms.

Stromimpulse, die während des den Strahlstrom-Spitzenwert begrenzenden Betriebs vom Transistor 72 kommen, laden einen Spitzenwerte aufnehmenden Kondensator 7^ auf. Ein von einem Transistor 75 geleiteter Basisstrom dient dazu, während der spitzenwertbegrenzenden und während der normalen Betriebsart eine geringe Ladungsmenge aus dem Kondensator 74- zu entladen. Beim vorliegenden Beispiel ist die Entladezeitkonstante des den Kondensator 74 enthaltenden Kreises kleiner als die Zeitspanne von ungefähr drei Teilbildperioden. Die Transistoren 75 und 77 leiten, wenn der Kondensator 74- genügend Ladung angesammelt hat, und vom Emitter des Transistors 75 wird dann ein entsprechender Strom, der für den Spitzenwert repräsentativ ist, über einen Vorspannungswiderstand 82 zu einer Stromspiegelschaltung geliefert, die aus einem Transistor 80 und einem als Diode geschalteten Transistor 79 besteht. Die Transistoren 75 und 77 sind als Darlington-Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz geschaltet, um die Ladungsabnahme am Kondensator 74- während der Intervalle zwischen den Strahlstromspitzen gering zu halten. Ein Widerstand 81 begrenzt den Maximalwert des über die Transistoren 75 und 77 erhältlichen Stroms.

Die erhöhte Leitfähigkeit, die der Transistor 80 infolge übermäßig hoher Strahlstromspitzen bekommt, führt zu einem entsprechenden Absinken der Kollektorspannung des Transistors 80, wodurch die Steuerspannung an der Ausgangsklemme B der Einheit 60 um ein proportionales Maß abnimmt. Diese Steuerspannung dient dazu, den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 24 (Figur 1)

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und damit die Spitzenamplitude der an die Bildröhre gelegten Videosignale in einer Richtung zu ändern (zu vermindern), um für einen ersten "Bereich übermäßiger Strahlstrom-Spitzenwerte den von der Bildröhre geleiteten Strahlstrom zu "begrenzen.

Wenn übermäßige Strahlstrom-Spitzenwerte auftreten, die innerhalb eines zweiten, höhere Strahlströme umfassenden Bereichs liegen, dann veranlaßt der Emitterausgangsstrom des Transistors 77 einen Transistor 95» in proportionalem Maß zu leiten. Die Leitfähigkeit des Transistors 95 setzt also erst später ein, wobei die Verzögerung im vorliegenden Fall der "aufhaltenden" Wirkung des Widerstandes 82 und einer normalerweise gesperrten Diode 83 zu verdanken ist, denn diese beiden Elemente bilden ein Netzwerk, welches eine Leitfähigkeitsschwelle definiert, um das Leitendwerden des Transistors 95 gegenüber dem Leitendwerden des Transistors 80 so weit zu verzögern, .bis Strahlströme innerhalb des genannten zweiten Bereichs vorhanden sind. Genauer gesagt erzeugt der Strom, der im Widerstand 82 (beim Auftreten von innerhalb des zweiten Bereichs liegenden Strahlströmen) fließt, am Widerstand 82 eine Spannung, die genügt, um die Diode 83 in den leitenden Zustand vorzuspannen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 80 effektiv gesättigt, und seine Leitfähigkeit erhöht sich nicht mehr. Die gestiegene Leitfähigkeit des Transistors 95»die sich infolge der über den Widerstand .85 und die Diode 83 gelieferte Vorspannung im Falle von innerhalb des zweiten Bereichs liegenden Strahlströmen einstellt, führt einer entsprechenden Verminderung der Kollektorspannung des Transistors 95» wodurch die Steuerspannung an der Ausgangsklemme A der Einheit 60 um ein proportionales Maß abnimmt. Diese Steuerspannung dient dazu, den die Bildhelligkeit bestimmenden Gleichstrompegel des Videosignals, wie es oben in Verbindung mit Figur 1 beschrieben wurde, in einer solchen Richtung zu ändern, daß übermäßige Strahlströme, die innerhalb des zweiten Bereichs von Strahlstrom-Spitzenwerten liegen , begrast werden.

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Zum Zwecke der Begrenzung des mittleren Strahlstroms wird der über die Klemme T.fließende kombinierte Strom herangezogen, der sich aus den Kollektorströmen der Transistoren 52a, 52b und 52c (Figur2) zusammensetzt, die repräsentativ für die Strahlströme sind. Der zeitliche Mittelwert dieses kombinierten Stroms wird mit Hilfe eines Filternetzwerks gewonnen, das aus der Parallelschaltung eines Siebkondensators 87 und eines Widerstandes 88 besteht. Ein Vergleicher, durch zwei Transistoren 90 und 91 in Differenzschaltung gebildet , vergleicht eine den Strommittelwert entsprechende Spannung, die an der Basis des Transistors 90 erscheint, mit einer Bezugsspannung, die durch eine Zehnerdiode 92 an der Basis des Transistors 91 erzeugt wird.

Wenn die für den Strahlstrom-Mittelwert charakteristische Basisspannung des Transistors 90 die feste Basisspannung des Transistors 91 nicht übersteigt, dann fließt ein Strom von einem Stromquellenwiderstand 93 über den Transistor 91 nach Masse. Wenn die Basisspannung des Transistors 90 diejenige des Transistors 91 überschreitet, dann leitet der Transistor 90 einen Kollektorstrom, dessen Betrag proportional der Basisspannung des Transistors 90 ist. Dieser Kollektorstrom wird über einen Vorspannungswiderstand 96 an eine Stromspiegelschaltung gelegt, die aus einem als Diode geschalteten Transistor ⁰A und einem Transistor 95 besteht, so daß die Leitfähigkeit des Transistors 95 um ein proportionales Maß ansteigt.

Innerhalb eines ersten Bereichs übermäßiger Strahlstrom-Jiittelwerte fuhrt die erhöhte Leutfähigkeit des Transistors 95 zu einer entsprechenden Verminderung der Kollektorspannung dieses Transistors, so daß die Steuerspannung an der Ausgangsklemme A um ein proportionales Maß abnimmt. Die Steuerspannung von Ausgang A dient dazu, dan Gleichstrompegel des Videosignale im Sinne einer Begrenzung übermäßiger Strahlstrom-Mittelwerte zu ändern, wie es weiter oben erläutert wurde.

Wird der übermäßige Strahlstrom-Mittelwert so hoch, daß er

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innerhalb eines zweiten, höhere Ströme -umfassenden Bereichs zu liegen kommt, dann wird der Transistor 80 in einem proportionalen Maß leitend. In diesem Fall ist das relativ verzögerte Leitendwerden des Transistors 80 der "aufhaltenden" Wirkung des Widerstandes 96 und einer normalerweise gesperrten Diode 84 zuzuschreiben. Genauer gesagt erzeugt der Strom, der im Widerstand infolge von innerhalb des zweiten Bereichs liegenden Strahlströmen fließt, an diesem Widerstand 96 eine Spannung, die genügt, um die Diode 84 in den leitenden Zustand vorzuspannen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 95 effektiv gesättigt. Die erhöhte Leitfähigkeit des Transistors 80, die sich infolge der über den Widerstand 96 und die Diode gelieferten Vorspannung im Falle von innerhalb des zweiten Bereichs liegenden übermäßigen Strahlströmen ergibt, führt zu einer entsprechenden Verminderung der Kollektorspannung des Transistors 80, wodurch die Steuerspannung an der Ausgangsklemme B um ein proportionales Maß abnimmt. Diese Steuerspannung dient dann dazu, die Spitzenamplitude des Videosignals im Sinn einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme zu vermindern, wie es ebenfalls oben erläutert wurde.

Die Stromspiegel-Übersetzungsverhältnisse bzw. die relativen Werte der Stromleitfähigkeit bei jedem der Stromspiegel 79> 80 und 94, 95 sind so gewählt, daß die Regelkreise einerseits eine gewünschte SchleifenverStärkung,andererseits aber die notwendige Stabilität erhalten. Der Punkt, bei welchem der Transistor 95 in der topitzenwertbegrenzenden Betriebsart leitet, und der Punkt, bei welchem der Transistor 80 in der mittelwertbegrenzenden Betriebsart leitet, können durch Abstimmung des Werts des Widerstandes 82 bzw. des Widerstandes 96 geändert werden.

Es sei erwähnt, daß die beschriebene, in mehereren Betriebsarten arbeitende Anordnung zur automstischen Strahlstrombegrenzung nicht nur wie gezeigt in einem Farbfernsehempfänger sondern auch in einem Schwarz-Weiß-Enpfänger verwendet werden kann. Ferner sei erwähnt, daß die Begrenzung des Strahlstrom-Spitzenwerts nicht nur in der beschriebenen Weise für alle drei Strahlerzeugungssysteme der Bildröhre gemeinsam erfolgen kann sondern auch getrennt für jedes einzelne Strahlerzeugungssystem.

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Claims

PATENT ANWÄLTE DR. DIETER V. BEZOL1> DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER 2941430

MARIA-THBRESIA-8TRASSE 39

POSTPACH ββΟβββ D-8OOO MUENCHEIV 8β

TELEFON Ο80/47 69Οβ

ECA 7317Ο Ks/li *^ϊβ81β

Brit. Ser. No.: 40301/78 telex _M2es8

Filed: October 12, 1978 ^{mEBH1MMβΟΜΒ}"

RCA Corporation
New York, N.Y., V.St.v.A.

Anordnung zur automatischen Strahlstrombegrenzung bei einer Bildröhre

Patentansprüche

{y. Anordnung zum Verarbeiten eines bildcharakteristischen Videosignals, das eine den Bildkontrast bestimmende Spitzenamplitudenkomponente und eine die Bildhelligkeit bestimmende Gleichstromkomponente hat, mit einem videosignalverarbeitenden Kanal und mit einer eine Intensitätssteuerelektrode aufweisenden Bildwiedergaberöhre,um abhängig von Videosignalen, die der Intensitätssteuerelektrode aus dem Kanal zugeführt werden, ein Bild wiederzugeben, gekennzeichnet durch:

eine Einrichtung (4-0, 52, 5^0 zum Ableiten eines Signals,das repräsentativ für den Betrag des Spitzen- und des Mittelwerts der von der Bildröhre geleiteten Strahlströme ist

eine erste Fühleinrichtung (T_p, 72, 74, 75, 77), die auf das abgeleitete Signal anspricht, um ein erstes Spitzenwert-Steuersignal zu erzeugen, das charakteristisch für übermäßige Strahlstrom-Spitzenwerte ist, die oberhalb einer

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POSTSCHECK MÜNCHEN NR. «9148 800 ■ BANKKONTO HYPOBANK MÜNCHEN (BLZ 7OO2OO40) KTO. 6060307378

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Spitzenwertschwelle innerhalb eines ersten Bereichs von Strahlstrom-Spitzenwerten liegen, und um ein zweites Spitzenwert-Steuersignal zu erzeugen, das charakteristisch für übermäßige Strahlstrom-Spitzenwerte ist, die innerhalb eines zweiten, höher liegenden Bereichs von Strahlstrom-Spitzenwerten liegen;

eine zweite Fühleinrichtung (T_A, 87, 88, 90), die auf das abgeleitete Signal anspricht, um ein erstes Mittelwert-Steuersignal zu erzeugen, das charakteristisch für übermäßige Strahlstrom-Mittelwerte ist, die oberhalb einer Mittelwert schwelle innerhalb eines ersten Bereichs von Strahlstrom-Mittelwerten liegen, und um ein zweites Mittelwert-Steuersignal zu erzeugen, das charakteristisch für übermäßige Strahlstrom-Mittelwerte ist, die innerhalb eines zweiten, höher liegenden Bereichs von Strahlstrom-Mittelwerten liegen;

eine erste Steuerfolgeschaltung (82, 80, 83, 95)» die beim Vorhandensein von innerhalb des ersten Spitzenwertbereichs liegenden Strahlstrom-Spitzenwerten das erste Spitzenwert-Steuersignal auf den Videokanal gibt (über 82, 80), um die eine der genannten Komponenten des Videosignals (die Spitzenamplitudenkomponente oder die Gleichstromkomponente) im Sinne einer Begrenzung von oberhalb der Spitzenwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern, und die beim Vorhandensein von innerhalb des zweiten Bereichs liegenden Strahlstrom-Spitzenwerten das zweite Spitzenwert-Steuersignal auf den Videokanal gibt (über 83, 95)» um die andere der beiden Komponenten des Videosignals im Sinne einer Begrenzung von oberhalb der Spitzenwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern;

eine zweite Steuerfolgeschaltung (96, 95, 84, 80), die beim Vorhandensein von Innerhalb des ersten Mittelwertbereichs liegenden Strahlstrom-Mittelwerten das erste Mittelwert-Steuersignal auf den Videokanal gibt (über 96, 95)» um die besagte andere Komponente des Videosignals im Sinne einer

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Begrenzung von oberhalb der Mittelwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern, und die beim Vorhandensein von innerhalb des zweiten Bereichs liegenden Strahlstrom-Mittelwerten das zweite Mittelwert-Steuersignal auf den Videokanal gibt (über 84, 80), um die erstgemeinte Komponente des Videosignals im Sinne einer Begrenzung von oberhalb der Mittelwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme, die von der Bildröhre (50) über die Intensitätssteuerelektrode geleitet werden, auf die Spitzenamplitudenkomponente und auf die Gleichstromkomponente des Videosignals reagieren und dem von der Bildröhre geleiteten Strahlstrom entsprechen, und daß die signal able it ende Einrichtung (A-O, 52, 5*0 mit der Intensitätssteuer elektrode gekoppelt ist, um di·· rekt von den über die Intensitätssteuerelektrode geleiteten Strömen ein Signal abzuleiten, das repräsentativ für den Strahlstrom der Bildröhre ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein von Strahlstrom-Spitzenwerten innerhalb des ersten Spitz enwertbeceichs das erste Steuersignal dem Videokanal zugeführt wird(über 82,80,B), um die Spitzenamplitudenkomponente des Videosignals im Sinne einer Begrenzung von oberhalb der Spitzenwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern, und daß beim Vorhandensein von Strahlstrom-Spitzenwerten innerhalb des zweiten Spitzenwertbereichs das zweite Spitzenwert-Steuersignal dem Videokanal zugeführt wird (über 83, 95t A), un die Gleichstromkomponente des Videosignals in Sinne einer Begrenzung Ton oberhalb der Spitzenwertschwelle liegenden ßtrahlströmen zu ändern,und daß beim Vorhandensein von Strahlstrom-Mittelwerten innerhalb des ersten Mittel· Wertbereichs das erste Mittelwert-Steuersignal dem Videokanal zugeführt wird (über 96, 95« A), um die Gleichstromkomponente des Videosignals im Sinne einer Begrenzung von ober-

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halb der Mittelwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern, land daß beim Vorhandensein von Strahlstrom-Mittelwerten innerhalb des zweiten Mittelwertbereichs das zweite Mittelwert-Steuersignal dem Videokanal zugeführt wird(über 84, 80, B), um die Spitzenamplitudenkomponente des Videosignals im Sinne einer Begrenzung von oberhalb der Mittelwertschwelle liegenden Strahlströmen zu ändern.
4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätssteuerelektrode einer Kathode der Bildröhre entspricht.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die flignalableitende Einrichtung ein aktives stromleitendes Element (42) aufweist, das eine erste Elektrode (Basis) zum Empfang der Videosignale, eine mit der Kathode der Bildröhre gekoppelte zweite Elektrode (Emitter) und eine mit einem Bezugspotential gekoppelte dritte Elektrode (Kollektor) hat, und das zwischen seiner zweiten und seiner dritten Elektrode einen Hauptstromweg zum Leiten des Kathodenstroms definiert.
6. Anordnung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Element (42) ein pnp-Transistor ist, der an seiner Basis Videosignale empfängt und dessen Emitter mit der Kathode der Bildröhre (50) gekoppelt ist und dessen Kollektor mit dem Bezugspotential gekoppelt ist.
7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildröhre eine Farbbildröhre (50) mit mehreren Intensitätssteuerelektroden ist und daß die von der Bildröhre über die Intensitätssteuerlektroden geleiteten Ströme auf die Spitzenamplitudenkomponente und die Gleichstromkomponente des Videosignals reagieren und den von der Bildröhre geleiteten Strahlströmen entsprechen und daß die signalableitenden Einrichtung mehrere Anordnungen (42, 54, 52 (a, b, c)) enthält, von denen Jede mit einer zugehörigen Inten-

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sitätssteuerelektrode gekoppelt ist, um direkt von den über die Intensitätssteuerelektroden geleiteten Ströme Signale abzuleiten, die charakteristisch für den Betrag der von der Bildröhre geleiteten Strahlströme sind.

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