DE3046902C2 - Strahlstrombegrenzungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Strahlstrombegrenzungsschaltung für ein System zur Verarbeitung eines Videosignals, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 vorausgesetzt ist Insbesondere handelt es sich um eine Schaltung, welche nacheinander den Gleichspannungspegel und die Spitzenamplitude eines Videosignals in Richtung einet Begrenzung übermäßiger Strahlströme derart begrenzt, daß die Wahrscheinlichkeit von Regelsprüngen zwischen den aufeinanderfolgenden Regelarten minimal gehalten wird.

Der Inhalt eines von der Bildröhre eines Fernsehempfängers reproduzierten Bildes enthält Leuchtdichteinformation und — im Falle eines Fan/b'.ldes bei einem Farbfernsehsystem — auch Farbinformation. Die von der Bildröhre wiedergegebsne Bildinformation wird typischerweise von der mit dem Bildkontrast zusammenhängenden Spitzenamplitude des Videosignals und von der mit der Bildhelligkeit oder dem Hintergrundpegel zusammenhängenden, den Schwarzpegel bestimmenden Gleichspannungskomponente des Videosignals bestimmt. Diese beiden Komponenten können dazu beitragen, daß die Bildröhre einen übermäßigen Strahlstrom führt.

Übermäßige Strahlströme können dazu führen, daß ein Empfänger ein schlechtes Bild erzeugt, etwa durch Beeinträchtigung des Betriebs des Ablenksystems des Empfängers, durch Defokussierung des Strahlauftreffpunktes und durch Bildüberstrahlungen. Hohe Strahlströme können auch den Sicherheitspielraum für den Betriebsstrom der Bildröhre überschreiten und möglicherweise zu Beschädigungen der Bildröhre und der zugehörigen Schahungsteile führen. Es sind verschiedene automatische Bildröhren-Strahlstrombegrenzer bekannt, welche nacheinander den Spitzenwert und den Gleichstromwert des Videosignals begrenzen.

Aus der DE-AS 20 21037 ist eine derartige Regelschaltung mit zwei Regelbereichen bekannt, in deren erstem die Spitzenamplitude, also der Kontrast, begrenzt wird und in deren zweitem der Gleichspannungsmittelwert also die Helligkeit, herabgesetzt wird. In dieser Literaturstelle ist auch darauf hingewiesen, daß bei einer Einstellung auf zu großen Kontrast die eine zu starke Aussteuerung der Weißspitzen zur Folge hat

κι durch die Regelung eine zu starke Verschiebung der Grundhelligkeit auftreten kann, und daß man dann die in Bereichen großer Bildhelligkeit auftretenden Strahistromspitzen abtasten und zur Zurückregelung des Kontrastes ausnutzen kann. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß dann, wenn die Spitzenhelligkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet eine Stellgröße zur Verminderung des Kontrastes gebildet werden kann; außerdem wird auf die Möglichkeit einer Kontrastverminderung bei starken Änderungen des mittleren Strahlstroms hingewiesen.

Ferner ist aus der US-PS 40 96 518 ein mittelwertgesteuertes Strahlstrombegrenzungssys;..;n bekannt, bei dem eine den Mittelwert wiedergebendt Regelspannung abgeleitet und zur Regelung des Gleichspannungspegels des Videosignals über einen ersten Bereich übermäßiger Strahlströme und zur Regelung der Spitzenarriplitude des Videosignals über einen zweiten Bereich relativ größerer übermäßiger Strahlströme benutzt wird.

jo Schließlich ist aus der US-PS 41 26 884, von welcher die Erfindung ausgeht, eine auf den Mittelwert ansprechende Strahlstrombegrenzerschaltung bekannt, bei welcher eine den übermäßigen mittleren Strahlstrombedarf darstellende Regeispannung zur Regelung der Spitzenamplitude des Videosignals (Kontrastwert) über einen ersten Bereich übermäßiger Strahlströme und zur Regelung sowohl der Spitzenamplitude als auch des Gleichspannungspegels (Kontrastweit und Helligkeitswert) über einen zweiten Bereich retativ größeren übermäßigen Strahlstromes benutzt wird.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Diskontinuitäten zwischen zwei Strahlstrombegrenzungsbereichen, in denen Kontrast bzw. Helligkeit begrenzt werden, zu vermeiden, so daß man den Übergang von einem Strombegrenzungsbere;:h /um anderen am Bildschirm nicht wahrnimmt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei wird zwischen zwei Strombegrenzungsbereichen ein Übergangsbereich eingefügt, in welchem beide Strombegrenzungsmechanismen, also sowohl Kontrastbegienzung als auch Helligkeitsuegrenzurig gleichzeitig wirksam sind.

Die Erfindung ergibt den Vorteil, daß Strahlstrombegrenzerschaltungen mit aufeinanderfolgenden Regelbereichen (also Kontrast- und Helligkeitsregelung) so arbeiten, daß zwischen diesen Regelarten ein glatter kontinuierlicher Übergang erfolgt. Wenn beispielsweise-Schaltungstoleranzen der Steuerschaltung für die

bo Abfolge der Strahlstrombegrenzung bei verschiedenen Empfängern variieren oder wenn Schwankungen der Betriebsspannung und der Vorspannungen oder temperaturbedingte Effekte Offsetfehler hervo'.Tuien, dann kann die Betriebsweise der Steuerschaltung derart beeinträchtigt werden, daß die beiden Regelarten nicht nahtlos ineinander übirgehen, sondern an der Übergangsstelle ein Sprung ertolgt, der sich auf dem Bildschirm sichtbar auswirkt. So kann beispielsweise der

zweite Regelmechanismus erst erheblich später nach dem Ende des ersten Regelmechanismus einsetzen. Wenn dies auftritt, dann wird die Strahlstrombegrenzungsschaltung hinsichtlich ihres beabsichtigten Zwekkes weniger wirksam, weil zwischen den Regelbereichen eine Unterbrechung vorhanden ist, während deren keine Strahlstromregelung erfolgt. Das Auftreten einer solchen Regelunterbrechung kann auch je nach Bildinhalt störende sichtbare Auswirkungen haben. So kann etwa bei einem mittelwertgesteuerten Strahl- »trombegrenzungssystem, wo über einen ersten Bereich hoher Strahlströme eine Bildkontrastregelung erfolgt (Regelung der Spitzenamplitude des Videosignals) und über einen zweiten Bereich relativ höherer Strahlströme eine Bildhelligkeitsregelung (Regelung des deichspannungspegels des Videosignals) erfolgt, eine Diskontinuität zwischen der Kontrast- und Helligkeitsregelart zu einem plötzlichen unerwünschten Anwachsen der Bildhelligkeit während des Diskontinuitätsintervalls auftreten, wenn der Strahl nicht begrenzt wird, ehe die Regelung der Bildhelligkeit einsetzt. Ein solches Anwachsen der Bildhelligkeit oder des Hintergrundpegels kann leicht vom Betrachter bemerkt werden, insbesondere wenn der hohe Strahlstroni von sich wiederholendem Bildinhalt herrührt. Die Diskontinuität kann auch eine Instabilität der geschlossenen Regelschleife für die Strahlstrombegrenzung hervorrufen.

Bei der erfindungsgemäßen Begrenzerschaltung leitet eine Fühlschaltung ein Signal ab, welches die Größe des übermäßigen Strahlstroms, der in der Bildröhre fließt, oberhalb eines Stromschwellwertes darstellt. Ein erstes steuerbares Leitungselement mit einem Eingang, dem dieses Signal zugeführt wird, und einem Ausgang verändert seine Stronileiuingsfähigkeit entsprechend dtr Größe dieses Signals innerhalb eines ersten, eines zweiten und eines dritten Bereiches zunehmend größerer übermäßiger Strahlströme. Ferner ist ein zweites steuerbares Leitungseiement mit einem Eingang und einem Ausgang vorgesehen. Ein vom Ausgang des ersten Elementes abgenommenes erstes Regelsignal wird dem Videosignal zur Veränderung der Spitzenamplitude oder der Gleichspannungskomponente des Videosignals im Sinne einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme jenseits des Schwellwertes zugeführt. Eine Schwellwertleitungsschaltung koppelt Leitfähigkeitsänderungen des ersten Elementes auf den Eingang des zweiten Elementes, wenn die Leitfähigkeit oder der Leitungszustand des ersten Elementes übermäßigen Strahlströmen jenseits des ersten Bereiches entspricht. Ein vom Ausgang des zweiten Elementes abgeleitetes zweites Regelsignal wird dem Videokanal zur Modifizierung der anderen Größe (Spitzenamplitude oder Gleichspannungskomponente) des Videosignals im Sinne einer Begrenzung der Strahlströme jenseits des ersten Bereiches zugeführt, wobei sowohl die Spitzenamplitude als auch die Gleichspannungskomponente zur Begrenzung übermäßiger Strahlströme über den zweiten Bereich modifiziert werden. Das erste Regelsignal wird auf einen im wesentlichen festen Wert geklemmt, wenn der Leitungszustand des ersten «> Elementes übermäßigen Strahlströmen jenseits des zweiten Bereiches entspricht, wobei die andere Größe, also Spitzenamplitude oder Gleichspannungskomponente des Videosignals, allein zur Begrenzung übermäßiger Strahiströme über den dritten Bereich modifiziert wird. Bei der Erfindung wird das erste Regeisignai benutzt zur Regelung der Spitzenamplitude des Videosignals über den ersten und zweiten Bereich übermäßiger Strahlströme, und das zweite Regelsignal wird zur Regelung der Gleichspannungskomponente des Videosignals über den zweiten und dritten Bereich übermäßiger Strahlströme verwendet.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Teils eines Farbfernsehempfängers mit einer Strahlstrombegrenzungsschallung für die Bildröhe gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Diagramm zum Verständnis der Betriebsweise der in F i g. 1 dargestellten Strahlstrombegren zungsschaltung. und

Fig. 3 ein Detailschaltbild aus der Schaltung gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 liefert eine Videosignalquelle 10. deren Videosignale Leuchtdichte- und Farbkomponenten enthalten, eine abgetrennte Lcuchidichickompcr.cr.ie an einem Ausgang an eine Farbsignalverarbeitungsschaltung 14 in einem Farbkanal des Empfängers, welche Farbdifferenzsignale r- Y, g- Y und b- Y ableitet. Eine abgetrennte Leuchtdichtekomponente wird von einem anderen Ausgang der Quelle 10 an eine Leuchtdichteverarbeitungsschaltung 22 im Leuchtdichtekana¹ des Empfängers geliefert. Die von der Schaltung 22 verarbeiteten Leuchtdichtesignale werden einem SignaleiKgung eines regelbaren Leuchtdichtevcrstärkers 24 (beispielsweise in Form eines Differenzverstärkers) zugeführt. An den Regeleingang des Verstärkers 24 ist zur Veränderung von dessen Verstärkung ein Kontrasteinsteller 30(etwa in Form eines vom Benutzer einstellbaren Potentiometers oder Widerstandes) angeschlossen, und entsprechend der gewählten Einstellung läßt sich die Spitzenamplitude des Ausgangssignals des Verstärkers verändern.

Ein vorn Signalausgang des Verstärkers 24 kommendes verstärktes Leuchtdichtesignal K wird einer Matrix 18 zur Matrizierung von Leuchtdichte- und Farbsignal zugeführt, wo das Leuchtdichtesignal mit den von der Schaltung 14 kommenden Farbdifferenzsignalen zur Erzeugung von Farbsignalen r,^und bkombiniert wird. Diese Signale werden jeweils durch eine Bildröhrentreiberverstärkerstufe 32 zu hochverstärkten Farbsignalen R. G und B verstärkt. Diese Signale R. C und S werden den jeweiligen Kathoden des Rot-. Grün- und Blaustrahlsystems als Intensitätssteuerelektroden einer Farbbildröhre 38 zugeführt.

Die in Fi g. 1 dargestellte Schaltung enthält auch eine getastete, abtastende Vergleichsschaltung 55. die in folgender Weise in einer geschlossenen Regelscnleife für die automatische Helligkeitsregelung enthalten ist. Ein Signaleingang der Vergleichsschaltung fühlt das Blauausgangssignal b der Matrix 18 vor seiner Verstärkung ab, und ein zweiter Signaleingang der Vergleichsschaltung 55 fühlt eine helligkeitsbestimmende Bezugsspannung ab, die von einem handbetätigten Helligkeitseinstelier 58 geliefert wird (etwa in Form eines vom Benutzer einstellbaren Potentiometers oder Widerstandes). Die Vergleichsschaltung 55 wird unter Steuerung durch Tastsignale, welche während periodischer horizontaler Bildaustastintervalle des Videosignals auftreten, getastet, um den (Austast-)Pegel des dann am ö-Signalausgang der Matrix 18 erscheinenden Signals abzutasten und mit dem vom Helligkeitseinsteller 58 kommenden Helligkeitsbezugspegel zu vergleichen. Bei fehlender Übereinstimmung zwischen diesen

beiden Pegeln erzeugt die Vergleichsschaltung 55 ein Ausgangskorrektursignal, das einem Gleichspannungspegel-Regeleingang des Leuchtdichteverstärkers 24 zugeführt wird. Dieses Korrektursignal dient der Veränderung des Gleichspannungspegels des Ausgangssignals des Verstärkers 24 und damit auch des Gleichspannungspegels des i>-Ausgangssignals der Matrix 18 im Sinne einer Minimalisierung des Unterscfv-jdes zwischen den abgetasteten Eingangssignalen der Vergleichsschaltung 55. Durch diesen to Mechanismus kann der Gleichspannungspegel des Leiichtdichtesignals und damit der die helligkeit bestimmende Gleichspannungspegel in jedem der Signale r, g und b verändert werden durch Veränderung des Pegels des dem Helligkeitsbezugssignaleingang der Vergleichsschaltung 55 zugeführten Signals. Weitere Einzelheiten der geschlossenen Regelschleife für die Helligkeitsregelung mit der Vergleichsschaltung 55. dem Verstärker 24 und der Matrix 18 sind in der US-PS 41 Q7 ςς7 vnm « Anril 1Ο«Γ> / FrfinfW A V Tlimn pt al\ >CI

mit dem Titel »Brightness Control Circuit Employing A Closed Control Loop« nachzulesen.

Eine automatische Begrenzung des Strahlstromes der Bildröhre erfolgt mit Hilfe einer Anordnung, die eine Steuerschaltung 60 enthält, die der Übertragung des Regelsignals und Bestimmung der Regelungsfolge dient und der eine Eingangsregelspannung £· zugeführt wird, die von Rückführungsströmen abgeleitet ist. welche einer Hochspannungsversorgungsschaltung 50 für die Bildröhre zugeführt werden.

Die Versorgungsschaltung 50 (beispielsweise ein Spannunjsverdreifacher) erzeug' hohe Betriebsspannungen für die Endanode und die Fokussierelektroden der Bildröhre 38. Periodischer Horizontalrücklaufimpulse, die während der Horizontalrücklaufintervalle des Bildes abgeleitet werden, werden einem Eingang der Schaltung 50 zugeführt. Mit dem Gleichspannungseingang der Schaltung 50 ist eine Quelle für Bildröhrenrücklaufstrom gekoppelt, die eine Betriebsspannungsquelle (B + ) und einen Strombestimmungswiderstand 52 enthält. Die in den Gleichstromeingang der Quelle 50 hineinfließende Ströme sind ein Maß für den Strahlstrombedarf der Bildröhre.

Die Regelspannung £_cist im vorliegenden Beispiel ein Maß für den mittleren Strahlstrombedarf der Bildröhre und wird von einer mittelwertgesteuerten Fühlschaltung 54 geliefert. Die Fühlschaltung 54 kann irgendeine geeignete Schaltung zum Abfühlen der Größe des mittleren Strahlstrombedarfs sein, der sich in den über den Widerstand 52 zur Hochspannungsquelle 50 fließenden Strömen ausdrückt. Beispielsweise kann die Fühlschaltung 54 von der in den US-PSen 41 37 552 (Serafini) und 40 67 048 (Norman) beschriebenen Art sein.

Die Steuerschaltung 60 liefert unter Steuerung durch die Eingangsregelspannung E_c ein den Strahlstrom begrenzendes Kontrastregelsignal E_p und ein den Strahlstrom begrenzendes Helligkeitsregelsignal Eb, wenn der (übermäßige) mittlere Strahlstrombedarf einen gegebenen Schwellwert überschreitet.

Die Regelspannung E_P ist in einem ersten Strahlstrombereich proportional der Größe des übermäßigen Strahlstrombedarfs· Die Regelspannung E_p wird dem Verstärkungsregeleingang des Verstärkers 24 zur Veränderung von dessen Verstärkung, und damit der Spitzenamplitude der von diesem Verstärker 24 verarbeiteten Signale im Sinne einer Begrenzung des übermäßigen Strahlstrombedarfs oberhalb des Schwellwertes in dem ersten Bereich zugeführt. Der Bildkontrast wird entsprechend modifiziert. Die Regelspannung Eb ist in einem zweiten Bereich relativ größerer Strahlströme proportional den übermäßigen mittleren Strahlströmen. Diese Regelspannung wird dem Helligkeitsbezugssignaleingang der Vergleichsschaltung 55 zur Modifizierung des Gleichspannungspegels deⁱ Videosignals, und damit der Bildhelligkeit, im Sinne einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme innerhalb des zweiten Stromregelbereiches zugeführt.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Steuerschaltung 60 so ausgebildet ist, daß sie innerhalb eines Übergangsbereiches sowohl Kontrast- als auch Helligkeitsregelsigmt Ie liefert, und zwar bei Vorliegen eines Bereiche übermäßiger Strahlströme zwischen dem ersten und dem zweiten Strahlstrombereich. Die Beziehung zwischen dem Kontrastregelbereich, dem Übergangsregelbereich und dem Helligkeitsregelbereich ist in dem in F i g. 2 dargestellten Diagramm vei anschaulicht und soll nijn prläiiterl werden.

Wenn die Regelspannung £1 den Schwellwert für die Regelung überschreitet, dann werden übermäßige Strahlströme innerhalb des ersten Bereiches dadurch begrenzt, daß die Spitzenamplitude des Videosignals mit Hilfe der Regelspannung E_P über den Kontrastregelbereich verringert wird. Die Steigung der Übertragungsfunktion für die Kontrastregelung ist gegeben durch ΔEp/ΔEJ„ und dieser Ausdruck stellt dar. wie Mark sich die Spitzenamplitude des Videosignals mit der Regelspannung E_c verändert. Im vorliegenden Beispiel kann die Spitzenamplitude des Videosignals im Kontrastret'clbereich maximal auf 50% der vollen Spitzen amplitude herabgeregelt werden, wenn die Kontrastregelschaltung auf einen Maximalkontrast zwischen 50 und 100% eingestellt ist.

Der Übergangsregelbereich weist einen Kontrastregelabschnitt und einen Helligkeitsregelabschnitt auf. welche jeweils überlappende Abschnitte des Endes des Kontrastregelbereiches und des Beginns des HeIMgkeilsregelbereiches umfassen. Die Steigung der Übertragungsfunktion für den Kontrastregelabschnitt des Übergangsbereiches ist gegeben durch ΔΕι/ΔΕ;. und dies stellt das Ausmaß der Änderung der Spitzenamplitude des Videosignals (Bildkonsttrast) mit der Regelspannung E_c dar. Entsprechend ist die Steigung der Übertragungsfunktion des Helligkeitsregelabschnittes des Übergangsbereiches durch Δ E₁/Δ E₁- gegeben, und dies stellt das Ausmaß der Änderung der Gleichspannungskomponente des Videosignals (Bildhelligkeit) mit der Regelspannung £<dar.

Übermäßige Strahlströme innerhalb eines Bereiches von Strömen, welche über die in den Kontrast- und Übergangsbereichen begrenzten Ströme hinausgehen. werden begrenzt durch alleinige Änderung der Gleichspannungskomponente des Videosignals innerhalb des Helligkeitsregelbereiches mit Hilfe der Regelspannung Eb. Die Steigung der Übertragungsfunktion für diesen Bereich ist gegeben durch Δ EbIΔ Ec.

Bei dieser Ausführungsform umfassen der Kontrast-, der Übergangs- und der Helligkeitsbereich jeweils etwa gleiche Teile (ein Drittel) eines normalerweise zu erwartenden Bereichs übermäßiger Strahlströme. Jedoch kann man auch eine andere Aufteilung dieser Regelbereiche wählen. Die Regelschleifenverstärkungen für die Strahlstrombegrenzung (Übertragungsregelfunktionen) können für den Helligkeits- und den Kontrastregelbereich gleich gemacht werden. Damit kann man die Änderungsrate der Kontrastregelung im

Kontrastregelbereich gleich der Änderungsrate der Helligkeitsregelung im Helligkeitsregelbereich machen (also ΔEp = Δ Eb). Weiterhin kann man im Übergangsbereich die Änderungsrate der Kontrastregelung AE; und die Änderungsrate der Helligkeitsregelung Δ Ei in folgende Beziehung zu den Änderungsraten in Kontrast- und Helligkeitsregelbereichen setzen:

ΔΕ_Ρ = ΔΕ* = (AE₁) (ΔE₇)

Jedoch können im Einzelfall auch andere Beziehungen zwischen diesen Änderungsraten entsprechend den Verstärkungserfordernissen für die geschlossene Schleife gewählt sverden.

Der beschriebene Übergangsbereich eliminiert die Wahrscheinlichkeit einer Regeldiskontinuität zwischen den Kontrast- und Helligkeitsregelbercichen und schafft damit die vorerwähnten Probleme bei solchen Diskontinuitäten aus der Welt. Praktisch kann man erwarten, daß hohe Strahlströme innerhalb des letzten Regelberaii'liec iiOitiner höiifitr a\e im prclan Ρ«&(ν«»ΙΚαιΆΪΓ·Η ~>n

auftreten. Eine Regelung des Bildkontrastes im ersten Bereich hoher Strahlströme wird insofern als zweckmäßig angesehen, als eine Verringerung des Bildkontrastes «lurch den Betrachter weniger leicht wahrgenommen wird als eine Änderung der Bildhelligkeit oder des Hin.tergrundpegels. jedoch kann die beschriebene Aufeinanderfolge von Kontrast- und Helligkeitsregelung auch umgekehrt werden.

Obgleich nicht dargestellt, kann das Ausgangssignal des Kontrasteinstellers 30 auch einem geeigneten Verstärkungsregeleingang der Farbsignalverarbeitungsschaltung 14 zugeführt werden. In diesem Fall arbeitet der Einsteller 30 dann als Bildeinsteller zur gleichzeitigen Änderung der Spitzenwerte von Leuchtdichte und Farbsignalen. Auch in diesem Falle werden die Spitzenamplituden sowohl des Leuchtdichtesignals als auch des Farbsignals im Strahlbegrenzungsbetrieb in Abhängigkeit von der Regelspannung ^geregelt.

I·' i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung der Steuerschaltung 60 (Fig. 1), welche die in Fig. 2 dargestellte ·»<' Regeliibertragungsfunktion ergibt und auch Einzelheiten des Kontrasteinsteliers 30 und des Helligkeitseinstellers 58 zeigt.

Bei der Schaltung gemäß F i g. 3 hat die vom Ausgang der Fühlschaltung 54 (F i g. 1) gelieferte Regelspannung /Tc im Normalfall einen festen positiven Pegel. Im hier beschriebenen Beispiel haben die am Verstärkungsregeleingang des Verstärkers 24 (Fig. 1). welchem die Spannung E_n zugeführt wird, und am Helligkeitsbezugsemsang der Vergleichsschaltung 55 (Fig. 1), welchem die Spannung E/i zugeführt wird, auftretenden Spannungen normalerweise einen nominellen festen positiven Gleichspannungswert bei einer gegebenen Einstellung des Kontrasteinstellers 30 und des Helligkeitseinstellers 58. Der Kontrasteinsteller 30 umfaßt gemäß Fi g. 3 ein vom Benutzer einstellbares Potentiometer 31 und eine zugehörige Gleichspannungsquelle ( + 112 Volt). Der Helligkeitsregler 58 besteht gemäß der Darstellung aus einer Widerstandsschaltung mit einem vom Benutzer einstellbaren Potentiometer 59 und einer zugehörigen Gleichspannungsquelle (+11,2 Volt).

Im Strahlstrombegrenzungsbetrieb wird die Regelspannung Ec zunehmend weniger positiv (also negativ gerichtet), und zwar proportional zu dem Betrag, um welchen der Schwellwert für die Strahlstrombegrenzung überschritten wird. Die Regelspannung wird einer Eingangsschaltung zugeführt, die einen Fototransistor 65 mit einer zugehörigen Stromquelle, weiche ihrerseits einen Transistor 68 und einen Widerstand 69 umfaßt, sowie eine Schutzdiode 67 enthält, welche dazu dient, übermäßige negjiiv gerichtete Werte der Spannung Ec zu kletiunen oder zu begrenzen. Ein invertierender Verstärkertransistor 70 überträgt die am Emitter des Transistors 65 auftretende Regelspannung, so daß am Kollektor des Transistors 70 die invertierte Regelspannung mit einer Amplitude auftritt, welche durch das Verhältnis von Kollektorwiderstand 74 zu Emitterwiderstand 72 des Transistors 70 bestimmt ist. Die Regelspannung wird dann über einen invertierenden Verstärkertransistor 75 auf die Basis eines PW-Transistors 80 gekoppelt.

Der Transistor 75 leitet über den gesamten Bereich normalerweise zu erwartender übermäßiger Strahlströme; sein Kollektorstrom und seine Koliektorspanming wachsen bzw. sinken, wenn die Regelspannung £■ im ersten Bereich bei übermäßigem Strahlstrom abnimmt, so daß die Kontrastregelspannung E? am Kollektoraus-Γταπσ Ηρς Transistors 75 um pinpn entsnrcphtTulen

Betrag in einer Richtung abnimmt, daß der Strahlstrom im Kontrastregelbereich begrenzt wird. Die Steigung der Übertragungsregelfunktion im Kontrastregelbereich hängt von der Verstärkung des Transiiors 75 in diesem Bereich ab. Diese Verstärkung wird bestimmt durch das Verhältnis der effektiven Impedanz, welche der die Kollektorlastimpedanz des Transistors 75 umfassende Kontrasteinsteller 30 darbietet, zum Wert des Emittergegenkopplungswiderstandes 89. Die Steigung der Kontrastregel-Übertragungsfunktion und der Punkt, an welchem der Kontrastregelbereich beginnt. lassen sich durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 89 im Verhältnis zu der effektiven Impedanz des Kontrasteinstellers 30 wählen.

Eine Schwellwertleitungs-Diodenschaluing 86 mit Dioden 86a. 86£> und 86c- ist mit dem Transistor 80 zu einem Stromspiegel zusammengeschaltet und in jeder der Dioden 86;i, 86b und 86c Hießt derselbe Kollektorstrom wie im Transistor 80. Der im Widerstand 87 fließende Strom teilt sich zwischen dem Strom iti der Diodenschaltung 86 und dem Emitterstrom des Transistors 80 auf (wie noch erläutert wird). Die Schaltung der Diodenanordnung 86 mit dem Transistor 80 dient zur Erreichung einer gewünschten gegenseitigen Beziehung oder Bemessung der Kollektorströme der Transistoren 75 und 80. Im hier beschriebenen Beispiel teilt sich der über den Widerstand 87 gelieferte Strom zwischen dem Transistor 80 und der Diodenschaltung 86 auf. so daß der Kollektorstrom des Transistors 75 dreimal größer als der Kollektorstrom des Transistors 80 ist. Jedoch kann man im Helligkeitsregelbereich auch eine Verstärkungsproportionierung durch Anwendung einer anderen Anzahl von Dioden in der Schaltung 86 und durch entsprechende Bemessung des Wertes des Kollektorwiderstandes 88 vornehmen. Der Basisstrom des Transistors 80 (der ein hochverstärkendes Element ist) kann vernachlässigt werden. Die Diodenschaltung 86 und der Transistor 80 leiten im Verstärkungsregelbereich nicht

Der Übergangsregelbereich beginnt, wenn die Kontrastregelspannung Ep weit genug abgesunken ist. um die Diodenschaltung 86 in Durchlaßrichtung zur Leitung eines nennenswerten Stromes vorzuspannen. Dies ist der Fall, wenn die Spannung E_p an den Kathoden der Dioden 86a, 86Z> und 86c unter einen Schwellvert von +5,6VoIt abfällt und eine im wesentliche feste Offsetspannung von +0,7 Volt an den Dioden 86 abfällt und damit auch am Basis-Emitter-Übergang des

10

Transistor:. 80 liegi. Durch das Leiten der Diodenschaltung 86 wird ein Stromweg geschlossen, der von einer Spannungsquelle von +6,3VoIt zum Widerstand 87, ü>>er diesen unJ die Diodenschaltung 86 zum Kollektor a.i Transistors 75 verläuft. Gleichzeitig läßt der Kollektorstrom des Transistors 80 einen Spannungsabfall am Widerstand 88 abfallen, der ausreicht, um den Transistor 84 zum Leiten zu bringen. Der Emitterstrom des Transistors 84 fließt über Widerstände 90 und 91 und erzeugt am Kollektorausgang eine Helligkeitsregelspannung E₈. Eine Diode 96 im Emitterkreis des Transistors 84 ist im Übergangsbereich nichtleitend.

Die Steigung der Kontrastregelübertragungsfunktion im Übergangsbereich hängt von der Verstärkung des Transistors 75 ab, welche durch das Verhältnis von ii Kollektorlastimpedanz zu Emitterlastimpedanz des Transistors 75 bestimmt wird. In diesem Bereich ist die Kollektorimpedanz des Transistors 75 verringert und umfaßt die effektive Lastimpedanz des Kontrasteinstellcrs 30 und die effektive Lastimnerianz. welche durch die 2C Kombination der leitenden Diodenschaltung 86 mit dem Widerstand 87 cjrgesteüt wird, und beide Lasti.npedanzen sind so angeordnet, daß die effektive Kollektorlastimpedanz des Transistors 75 im Vergleich zur Kollektorlastimpedanz des Transistors 75 im Kontrastregelbereich kleiner ist. Damit ist die Verstärkung des Transistors 75 für die Kontrastregelung im Übergangsbereich kleiner als im Kontrastregelbereich.

Die Steigung der Helligkeitsregelübertragungsfunktion im Helligkeitsregelbereich hängt ab von der w Verstärkung des Transistors 48. Diese wird bestimmt durch das Verhältnis der effektiven Lastimpedanz, welche von dem die Kollektorlastimpedanz des Transistors 84 umfassenden Helligkeitseinsteller 58 dargeboten wird, zur Kombination der Emittergegenkopplungswiderstände 90 und 91.

Das Üoergangsintervall dauert solange, bis der im Widerstand 87 aufgrund des Kollektorstroms des Transistors 75 fließende Strom am Widerstand 87 einen und seine Kollektorspannung Eb nimmt entsprechend ab. Die Diode % leitet, wenn der Helligkeitsregelbereich am Ende des Übergangsbereiches beginnt, wenn nämlich infolge des Emitterstroms des Transistors 84 eine genügende Spannung am Widerstand 91 abfällt, um die Diode 96 in Durchlaßrichtung vorzuspannen.

Die Steigung der Übergangsregelfunktion irr Hellig keitsregelbereich hängt von der Veutärkung des Transistors 84 ab, und diese wiederum wird bestimm; durch das Verhältnis der von dem Helligkeitseinsteller 98 dargebotenen Impedanz zum Widerstand 90 allein, da ja der Widerstand 91 durch die sehr niedrige Impedanz der Diode 96 überbrückt ist, die im Helligkeitsregelbereich leitet. Wegen der Überbrükkung des Emittergegenkopplungswiderstandes 91 in diesem Bereich hat der Transistor 84 eine größere Verstärkung als im Übergangsbereich. Damit läßt sich die Steigung der Regelübertragungsfunktion, also der Regelkennlinie, im Helligkeitsregelbereich durch entsprechende Bemessung des Widerstandes 90 einstellen.

Der Kollektorstrom des Transistors 75 hat sowohl im Übergangs- wie auch im Helligkeitsregelbereich ein vorbestimmbares Verhältnis zum Koilektorsirom des Transistors 80. Damit lassen sich im Übergangs- und Helligkeitsregelbereich die Schaltungsverstärkung und die Regelkennlinien in vorherbestimmbarer Weise festlegen.

Die Diode 86 dient außer ihrer Funktion als Abfühlelement zur Anzeige des Beginns des Übergangsbereiches auch noch der Sicherstellung eines glatten kontinuierlichen Betriebs der Schaltung 60 zwischen dem Betrieb der Übergangsregelung und demjenigen der Helligkeitsregelung. Bei Fehlen der Diodenschaltung 86 würde die Basisspannung E_p des Transistors 80 in der erwähnten Weise im Übergangsbereich auf + 4,9 Volt geklemmt, außer wenn der Spannungsabfall von 0.7 Volt der Diodenschaltung 86 durch die entsprechende Basis-Emitter-Offsetspannung des Transistors 80 ersetzt würde. Auch in diesem Faiie würde ti;·:

Spannungsabfall von etwa 0.7 Volt hervorruft. Dann JO Schwellwertleitungscharakteristik des Emitter-Basiserscheint eine entsprechende Spannung am Basis-Emit- /W-Übergangs des Transistors 80 dazu dienen, den ter-Übergang des Klemmtransistors 85, so daß dieser Beginn des Ubergangsintervalls abzufühlen. Da jedoch leitet. Die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 85 ist in diesem Fall die Basis des Transistors 80 und der im wesentlichen konstant, wenn der Transistor 85 unter Kollektor des Transistors 75 geklemmt werden, kann Steuerung durch die Regelspannung E_c stärker leitet, 45 ein höherer Kollektorstrombedarf des TransisK:s 75 und klemmt damit die Spannung am Widerstand 87 auf nur durch den Basisstrom des Transistors 80 befriedigt

werden, weil kein zusätzlicher Strom vom Kontrasteinsteller 30 verfügbar ist. Wenn der Transistor 80 ein hochverstärkendes Element ist, wie bei dieser Ausführungsform, dann gerät er schnell in die Sättigung und arbeitet als schneller Schalter, und dabei geht die gewünschte Wirkung eines sanften Übergangsbereiches verloren. Dieses Problem wird bei der offenbarten

__{r o} __r Anordnung ausgeschaltet, weil die Diodenschaltung 86

hervorrufen."zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung E_p 55 einer, geeigneten Weg (der auch die Kollektor-Emitterauf einen festen Wert (-■-4,9 Volt) geklemmt, der gleich Strecke des Transistor* 85 und den Widerstand 87

'" umfaßt) für den Kollektorstrom des Transistors 75

bildet Bei der offenbarten Anordnung der Diodenschal-

tung 86 arbeitet der Transistor 80 als relativ linearer

S~pa"iinungsabfails'des"Kiemmtransistors 85 ( + 0,7 Volt) 60 Stromspiegel anstatt als nichtlinearer Schalter,
ist Nachdem dieser Punkt erreicht ist, ändert sich im Die vom Basis-Emitter-Ubergang des Transistors 85

Helligkeitsregelbereich nur noch die Helligkeitsregel- ausgeübte Klemmfunktion kann auch von einer Diode spannung E_B am Kollektorausgang des Transistors 84 übernommen werden. In einem solchen Falle wäre die weiterhin mit Änderungen der Regelspannung Fo Diode über den Widerstand 87 und in Reihe mit der

Im Helligkeitsregelbereich führt ein stärkeres Leiten 65 Diodenschaltung 86 und der +63 Volt-Spannungsqueldes Transistors 75 zu einem höheren Kollektorstrom Ie geschaltet und so gepolt, daß sie in_derselben und einer höheren Kollektorspannung des Transistors Richtung wie die Basis-Emitter-Strecke des transistors 80. Dadurch wiederum leitet der Transistor 84 stärker. 85 leitet

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

einen festen Wert (0.7 Volt). Damit ändert sich der Spannungsabfall am Widerstand 87 nicht mehr bei weiteren Änderungen der Regelspannung E_c mit zunehmendem Strahlstrom.

Dieser Punkt bestimmt das Ende des Übergangsregelbereiches, weil weitere Änderungen der Regelspannung Ec (bei wachsenden höheren Strahlströmen) keine entsprechende Änderung der Spannung E_p mehr

der Basisspannung des Klemmtransistors 85 (+ 63 Volt) abzüglich des festen Spannungsabfalls an der Diodenschaltung 86 ( + 0,7 Volt) und des festen Basis-Emitter-

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Strahlstrombegrenzungsschaltung für ein System zur Verarbeitung eines Videosignals, das eine den Bildkontrast bestimmende, sich in der Spitzenamplitude ausdrückende Komponente und eine die Bildhelligkeit bestimmende Gleichspannungskomponente hat, mit einem Videosignalverarbeitungskanal und einer Bildröhre, deren Helligkeitssteuerelektrode zur Bildwiedergabe Videosignale von dem Signalverarbeitungskanal zugeführt werden, ferner mit einer Fühlschaltung zur Ableitung eines Signals (Ec), welches die Größe des in der Bildröhre oberhalb eines Stromschwellwertes fließenden übermäßigen Stromes wiedergibt und als Steuersignal einem ersten steuerbaren Stromleiter zugeführt wird, dessen Stromleitung sich entsprechend der Größe dieses Signals über mindestens zwei Bereiche zunehmend größerer übermäßiger Strahlströme ändert und der über eine erste Koppelschaltung ein erstes Steuersignal (E_p bzw. Ee) dem Videosignalkanal zur Veränderung einer von dessen beiden Komponenten (Spitzenamplitude oder Gleichspannungskomponente) im Sinne einer Begrenzung übermäßiger Strahlströme oberhalb des Schwellwertes zuführt, und mit einem Schwellwertleiter, über welchen Leitungszustwidsänderungen des ersten steuerbaren Stromleiters zum Steuereingang eines zweiten steuerbaren Stromleiters dann übertragen werden, wenn der Leitungszustand des ersten Stromleiters übermäßigen Strahlströmen jenseits des ersten Bereiches entspricht, sowie mit einer zweiten Keppelschalwng ζυ* Übertragung eines zweiten Regelsignals (E„ bzw. E_p) von dem zweiten steuerbaren Stromleiter zum V leosignalkanal zur Änderung auch der anderen der beiden Komponenten des Videosignals im Sinne einer Begrenzung der Bildröhrenstrahiströme in einem zweiten Bereich derart, daß sowohl die Spitzenamplitudenkomponente als auch die Gleichspannungskomponente zur Begrenzung übermäßiger Strahlströme verändert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Strahlstrombereich als Übergangsbereich zvi einem dritten Steuerbereich ausgebildet ist, in welchem eine Klemmschaltung (85) das erste +5 Regelsignal auf einen festen Wert klemmt, wenn der Leitungszustand des ersten steuerbaren Stromleiters (75) übermäßigen Strahlströmen jenseits des Übergangsbereiches entspricht, derart, daß die andere der beiden Komponenten (Spitzenamplitude oder s> Gleichspannung) des Videosignals zur Begrenzung übermäßiger Strahlströme in dem dritten Bereich allein verändert wird.

   2. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelsignal (E_p) dem Signalverarbeitungskanal zur Veränderung der Spitzenamplitudenkomponente des Videosignals zugeführt wird, wenn übermäßige Strahlströme innerhalb des ersten Bereiches liegen, und daß das zweite Regelsignal (Eb) dem Signalverarbeitungskanal zur <>o Veränderung der Gleichspannungskomponenie des Videosignals zugeführt wird, wenn übermäßige Strahlströme in dem dritten Bereich vorliegen.

   3. Begrenzungsschaltung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Fühlschal- ⁶^ tung (54) abgeleitete Regelsignal (E_c) die Größe de? übermäßigen mittleren Strahlstromes darstellt.

   4. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung einer Hochspannung für die Bildröhre eine Hochspannungserzeugerschaltung (50) vorgesehen ist, mit der die Fühlschaltung (54) derart gekoppelt ist, daß das abgeleitete Regekignal ein Maß für den der Hochspannungsversorgungsschaltung von der Bildröhre entnommenen Strom ist

   5. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Stromhereich, der Übergangsbereich and der zweite Bereich etwa gleich groß sind.

   6. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerbare Stromleiter einen ersten Transistor (75) aufweist, daß der Schwellwertleiter einen zweiten Transistor (80) mit einer an die Ausgangselektrode des ersten Transistors angekoppelten Eingangselektrode und mit einer Ausgangselektrode aufweist, und daß der zweite steuerbare Stromleiter einen dritten Transistor (84) mit einer an die Ausgangselektrode des zweiten Transistors angekoppelten Eingangselektrode aufweist.

   7. Begrenzungsschaltung nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertleiter ferner eine zwischen die Ausgangselektrode des ersten Transistors (75) und die Gleichspannungsquelle gekoppelte Diodenschaltung (86) enthält.

   8. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenschaltung (86) und der zweite Transistor (80) einen Stromspiegel bilden.

   9. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung einen an die Gleichspannungsquelle angeschlossenen Halbleiter-PA/Übergang (85) aufweist, welcher in Reihe mit der Diodenschaltung liegt und bezüglich dieser in gleicher Stromflußrichtung gepolt ist, und daß zwischen die Diodenschaltung und die Gleichspannungsquelle ein Widersland (87) gekoppelt ist.

   10. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmschaltung einen vierten Transistor (75) enthält, der mit einer ersten Elektrode (Basis) an die Gleichspannungsquelle ( + 63V), mit einer zweiten Elektrode (Kollektor) an die Betriebsspannungsquelle (+11,2 V) und mit einer dritten Elektrode (Emitter) an die Diodenschaltung (86) gekoppelt ist. und daß die zweite und dritte Elektrode eine Hauptstromstrecke des vierten Transistors definieren, die in Reihe mit der Diodenschaltung liegt und bezüglich dieser in gleicher Stromflußrichtung gepolt ist. und daß über die erste und die dritte Elektrode des vierten Transistors eine Gleichstromimpedanz (87) gekoppelt ist.

   11. Begrenzungsschaltung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertleiter ferner eine zwischen die Ausgangselektrode des ersten Transistors (75) und die Gleichspannungsquelle ( + 6,3V) geschaltete Diodenschaltung (86) aufweist, die mit dem zweiten Transistor (80) zusammen als Stromspiegel geschaltet ist. daß die Klemmschaltung einen vierten Transistor (85) aufweist, dessen Basis an die Gleichspannungsquelle angeschlossen und dessen Kollektor an die Betriebsspannungsquelle (+11.2V) angeschlossen ist und dessen Emitter mit der Diodenschaltung gekoppelt ist, und daß der vierte Transistor und die Diodenschaltung in Reihe und mit gleicher Strom-

   richtungspolung geschaltet sind, und daß zwischen die Diodenschaltung und die Gleichspannungsquelle ein Widerstand (87) gekoppelt ist.

   IZ Begrenzungsschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (87) unmittelbar Ober die Basis-Emitter-Strecke des vierten Transistors (85) geschaltet ist

   13. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste steuerbare Stromleiter übv.r den ersten Bereich einen ersten Verstärkungsgrad und über den zweiten Bereich einen veränderten Verstärkungsgrad aufweist und daß eier zweite steuerbare Stromleiter über den zweiten Bereich einen ersten Verstärkungsgrad und über den dritten Bereich einen veränderten Verstärkungsgrad aufweist

   14. Begrenzungsschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet daß der erste steuerbare Stromleiter (75) eine den Schwellwertleiter enthaltene Lastimpedanz enthält, daß der Verstärkungsgrad des ersten steuerbaren Stromleiters von der Größe der Lastiinpedanz abhängt und da 3 der erste steuerbare Stromleiter den ersten Verstärkt/ogsgrati aufweist wenn der Schwellwertleiter einen ersten Leitungszustand einnimmt, wobei die Lastimpedanz eine erste Größe festlegt und daß der erste steuerbare Stromleiter eine veränderte Verstärkung hat, wenn der Schwellwertleiter einen zweiten Leitungszustand aufweist, wobei die Lastimpedanz eine zweite Größe festlegt