DE2947212C2 - Farbsignalsverarbeitungsschaltung in integrierter Schaltungstechnik für ein Farbfernsehempfangsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbsignalverarbei'.ungsschaltung in integrierter Schaltungstechnik für ein Fernsehempfangsgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der modernen Schallungstechnik für Fernsehempfangsgeräte geht man immer mehr dazu über, einen größtmöglichen lr,:egrationsgrad einzelner Schaltungen zu verwirklichen. Dies trifft insbesondere auch auf die Farbsignalaufbereitungsschaltung zu. Als Beispiel sei

JO auf einen integrierten Schaltkreis mit der Bezeichnung TDA 3500 verwiesen, der in Blockschaltung in der Fachzeitschrift »Funkschau«, 16/1979. Seite 919 und ff., beschrieben ist. Eine Weiterentwicklung stellt der von der Firma Motorola Semiconductor Products Inc.

entwickelte integrierte Schaltkreis TDA 3300 dar, der auf ein volles Multistandaid-PAL-NTSC- und Secam-System erweiterbar und mit einer automatischen Umschalteinrichtung für die Farbsignalverarbeitung bei PAL und Secam ausgerüstei ist. A''e diese integrierten

■40 Schaltkreise weisen für die einzelnen Grundfarben Rot. Grün, Blau entsprechende Matrixverstarker auf. die aus den Farbdiffercnzsignalen die Farbsignale der Grundfarben Rot, Grün, Blau erzeugen Diese Farbsignalc werden in den Folgcschaltungen derart aufbereitet, daß

■>"> sie allen Anforderungen an die naturgetreue Farb wiedergabe durch die Farbbildröhre gerecht werden. Hierzu ist es notwendig, daß die Farbsättigung durch elektronische Einstellcr sowie der Kontrast und die Helligkeit eingestellt werden. Ferner sind Tastschaltun-

>n gen vorgesehen, die in Abhängigkeit von den aus den .Synchronimpulsen erzeugten Impulsen die Signale tasten, sowie Klcmmschaltungen. die dafür Sorge tragen, daß ein bestimmter Schwarz« ertpegcl eingehalten wird. Üblich sind auch hjgrcnzcrschallungen für

">'· Schwarz- und Wcißwertpege! sowie elektronische Einstcller hierfür. Die Impulse für die Fastung ¹Aerden mit »Sand castle-Impulse" bezeichnet iird durch Generaiorschaltungcn aus den Vertikal- und Horizon talsynchronimpulscn gewonnen. Derartige integrierte

ho Schaltkreise weisen am Ausgang Treibers'ufen auf, die auch aus Differenzvcrstärkern bestehen können. I'her diese Treiberstufen werden die extern aneeschlnsenen Videoendverstärker gesteuert, die /ur Ansteuerung der Bildröhre mit den im Fernsehempfänger aus dem

h'> Eingangssignal gewonnenen Videosignalen dienen. Bei RGB-Ansleuening der Farbbildröhre betrag' die wünschenswerte I dB Bandbreite einer Vjdeocndsmfi· etwa 4MIIz. und die erfoidcHiche Amplitude der

Ausgangssignale liegt bei etwa U^ = 100 V (Spitzenweiß-Austastpegel). Bei der Bildröhren-Kathodenansteuerung, die z. Z, üblich ist, benötigt man als Ausgangsvideosignale die Farbsignale — R, — G und -ß.

Bei der Auslegung der Videoendstufen ist es wesentlich, daß die Last weitgehend kapazitiv ist und vor allem aus den Bildröhren und Schaltungskapazitäten von zusammen ca. 14 pF besteht. Die Wirklast, verursacht durch die Bildröhren-Kathodenströme, spielt nur eine untergeordnete Rolle. Ausgehend von einer erforderlichen Amplitude des Ausgangssignals bzw. Aussteuersignals der Bildröhre von ca. Uba 100 V muß die Betriebsspannung an den Kathoden, so auch an der Endstufe selbst, ca. 200 V betragen, da die Helligkeits- und Austaststeuerung über das aufbereitete Farbsignal in gleicher Weise mit erfolgt.

Zunächst sei noch auf die üblichen Endverstärker eingegangen. Die größte Verlustleistung erzeugt eine Eintaktstufe der Klasse A, bei der der Transistor, der über seine Basis angesteuert wird, und der Kollektorwiderstand, der an der Betriebsspannungscjjelle hegt, von einem Ruhestrom durchflössen werden. Die Entladung der Lastkapazität erfolgt über den Transistor, die Aufladung über den Kollektorwiderstand. Damit die Aufladung schnell genug erfolgt, muß der Kollektorwiderstand hinreichend klein gewählt werden, was wegen der großen erforderlichen Ausgangssignalamplitude und damit hohen Versorgungsspannung der Endstufe einen hohen Ruhestrom und damit eine große Verlustleistung nach sich zieht. Wesentliche Nachteile bestehen in der großen Wärmeentwicklung und darin, daß ein leistungsstarker Endtransistor und große Kühlkörper zur Abführung der erzeugten Wärme erforderlich sind, die die unerwünschte HF-Abstrahlung und die schädliche Lastkapazität vergrößern. Ein hoher Strombedarf und damit ein aufwendiges Netzteil sowie Hochlastwiderstände sind außerdem notwendig.

Die aufgezeigten Nachteile können durch die ebenfalls a'i bekannt vorausgesetzten Endverstärker, bei denen die Aufladung der Kapazität über einen Transistor erfolgt, weitgehend vermindert werden. Man unterscheidet die Endverstärker in die Klassen AB und B. Im ersten Fall handelt es sich um zwei gleich dotierte Transistoren (pnp). im zweiten Fall um eine Gegentaktendstufe. Die Schaltungen sind in der Finnenschrift »Valvo Entwicklungsmitteilungen«. Nr. 64 B. Seiten 4. 5 und 6, beschrieben. Durch diese neueren Schalturgsausbildungen der Endverstärker wird die Verlustleistung zwar wesentlich verringert. Sie ist aber dennoch so groß, daß eine Integration der Endvcrstärkerstufen in den integrierten Schaltkreis der Farbaufbereitungsschaltung z. Z. noch nicht möglich ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Betriebsspannung für die Endverstärkerstuien. bedingt durch die benötigte relativ hohe Amplitude der Ausgangssignale zur Ansteuerung der Kathoden -- dasselbe trifft auch für die Wchnelt-Anstcuerung zu —. eine Integration nicht gestattet. Die Ausgangsspannungen zur Ansteuerung der Endvcrstärkerstufen liegen in der Regel bei ca. 5 V. Die Spannungsfestigkeit der integrierten Schaltung gestattet das Anschließen der benötigten Betriebsspannung von ca. 200 V für die Endstufen nicht. Hinzu kommt, daß in der integrierten Technik die Verlustleistung sich verstärkt wieder hemerkbar macht, da eine Wärmcabfuhr der durch die Vcrlustwärme bedingten erzeugten Wärme nur bedingt mö^iich ist.

Aus dec DE-OS 29 45 810 ist eine Karbbildwiederga

bevorrichtung bekannt, die eine niedrige Ansteuerspannung und eine gute Frequenzcharakteristik besitzt, was dadurch erreicht wird, daß zwischen den Videoendverstärkern der Primärfarben und den Kathoden drei Einstelleinrichtungen zur unabhängigen Einstellung der Gleichspannungspegel der den jeweiligen Kathoden zugeführten Signale geschaltet sind- Diese Maßnahme ist notwendig, wenn zur Verringerung des Verlustes des Transistors des Endverstärkers der Kollektorlastwiderstand groß gemacht wird, und dennoch der Frequenzgang unbeeinträchtigt bleiben soll.

Beim Anmeldungsgegenstand soll hingegen die Verlustleistung durch die Betriebsspannung verringert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von bereits vorhandenen integrierten Schaltungen für die Farbsignalaufbereitung und dem Einsatz bekannter Endverstärkerschaltungen, nach einer Lösung zu suchen, um die Betriebsspannung an den Endverstärkern um ca. 25% senken zu könn-n und damit die Verlustleistung zu verringern, t«; soll ferner die Bildröhre aus'astbar sein.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei getrennter Ansteuerung zueinander angeordneter Sieuerelektroden der Bildröhre durch das Farbsignal und die Bildhelligkeitseinstellinformation und Austastsignale die Endstufen leistungsärmer ausgelegt sein können und die Betriebsspannung herabgesetzt werden kann. Dadurch wird die Leistungsaufnahme wesentlich reduziert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach der im Patentanspruch 1 wiedergegebenen technischen Lehre gelöst.

Da*Wesen der Erfindung besteht darin, die getastete Helligkeitssteuerung und Austastung, die durch einen integrierten Schaltkreis eingangs beschriebener Art ermöglicht wurden, beizubehalten, den Pegel des Farbsignals durch die Helligkeitseinstellung nicht direkt heraufzusetzen, sondern eine Steuerung der Helligkeit über die von der Endstufe nicht angesteuerten E'oktroden der Bildröhre zu ermöglichen, die eine Helligkeitssteuerung gestatten. Dieses ist die Steuerung über die Steuergitter (Wehnelt) bei Anschluß der Videoendverstärker an die Kathoden der Bildröhre. Im umgekehrten Fall würde bei entsprechender Auslegung der Endstufen und der Ansteuersignale für die Helligkeitsregelung auch bei umgekehrtem Anschluß die Schallung voll funktionsfähig sein.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Untcran.sprüchen beschrieben.

Durch die Erfindung wird es erstmals möglich, die Betriebsspannung für die Endverstärker um ca. 50 V herabzusetzen, was dem Ausstcuerbereich der Hellig-Keitseinstellung entspricht. Da zur Erzeugung der Helligkeitseinstelkpannung ein gleich aufgebauter Endverstärker vorgesehen sein kann, kann die gleiche Betriebsspannung auch an dem Endverstärker zur Erzeugung der Helligkeitseinstellspannung verwendet werden, jedoch mit einer wesentlich reduzierten Stromabnahme. Ein gleicher Cirundaufbau innerhalb der integrierten Schaltung ist somit ebenfalls möglich. Der Endverstärker erzeugt die zur He.iigkeitscinstellung notwendigen Spannungen, die zweckmäßigerweise einer am Wehnelt anliegenden negativen Vorspannung überlagert werden. Hierauf wird in der Schaltungsbeschreibung anhand der Y i g. 1 näher eingegangen.

In (■" i g. I ist in Form eines Blockschaltbildes ein erfindimgsgeivuiß ausgebildeter integrierter Schaltkreis

für eine Farbsignalverarbeiiungsschaltung dargestellt. An den Hingängen Λ. Π. (liegen die Farbdifferenzsignale R-Y. /?-->' und das l.euehtdichtesignal V kapazitiv gekoppelt an. Die Farbsättigung wird über die im integrierien Schaltkreis vorhandenen elektronischen Farbsättigungseinsteller I in Abhängigkeit einer angelegten Sättigungseinstellspannung Us (2 bis 4 V) geregelt. Während der hinteren Schwarzschulter der Empfangssignalc kann zusätzlich eine Klemmung auf einen bestimmten Pegel durch vorgeschaltete nicht dargestellte Klemmschallungen erfolgen, die von einer getakletcn Impiilsaulhcreitungsschaltiing 2 gesteuert uerden. Das über den (linien Eingang ,inliegende l.euchtdiclitcsignal V wird mittels eines Verstärkers i verstarki und an die R(.'/f-Malmschaltiint; 4.7. />. c weitergegeben. \us den Farhdiffcrenzsignalen K — V und Il — V wird in einer I .irbdifferenzsignalmatmschaltung das Signal (1 — V gewonnen. Alle drei Signale werden getrennten Matrixseli.iltiingen 4./. b. c zugeführt, wobei je eine einer Grundfarbe zugeordnet ist. An den Ausgangen dieser Mairixschaliungen liegen die reinen Farbsignal Rot.Griin. Blau an. Die \usgange tier Matrixsehaltiingen sind mil Signalunischaltern 5,(, b. c verbunden, die bei Anliegen eines l'arbsignals. d.is vom l.mpfangssignal nicht abgeleitet ist. über die Matrixstufen abschalten. Zusätzlich kann eine Klein immg. ahnlich tier beschriebenen, über den I !msehalter erfolgen I'her diese Umschalter werden die einzelnen gerade anliegenden Farbsignale elektronischen Kontrasteinsiellern 6,7. b. f zugeführt, die durch eine extern angeschlossene, mittels eines Potentiometers 7 regelbare Kontrasieinstellspannung I \ auf einen bestimmten Wert eingestellt werden. Die Ausgänge sind mit an mcIi bekannien Schaltungs.inordnungen 7.7. l\ c /iir lashing auf bestimmte Werte "iiliraschwarz und kiinsischwarz« verbunden, die von den Vertikal- und Honzoni.il-Sv.nchronimpulsen. die '.on der Impulsaufhcreiiungsschaltun;_r 2 abgegeben werden, svnchron gciasiei wervlen. Den Testschaltungen sind BegrenzungsMiifen naehireschiiltei. die das Farbsignal auf bestimmte, von der Bildröhre abhängige Werte begrenzen.

Die Begrenzungsstufen sind mit den Bezugszeiehen 8.i. /· und c- gekennzeichnet. In der Kegel sind auch noch WeiHabgleichschaltungen naehgeschaliet. die der Kmfachheii halber hier nicht dargestellt sind. Als vorletzte Stufen i:i dem integrierten Schaltkreis sind die Treiberschaltungen 9,j. h. c für die Endverstärker vorgesehen. Ks kann sich hierbei z. B. um von den Klemniimpuisen getastete Differenzverstärker handeln, die den Vorteil haben, daß durch starke Gegenkopplung \oni Ausgang der Endstufen an einen Eingang nichtlineare Verzerrungen herabgesetzt werden, der Frequenzgang lincarisiert und der -Vrbeiispunkt stabilisiert wird. Die Ausbildung der Treiberschaltungen ist abhängig von dem Aufwand, der für die Signalverarbeitung betrieben werden «oil. Die Treiberschaltungen 9a. b. c steuern die Knstufen !Oa. b. c signalabhängig direki. die in den integrierten Schaltkreisen integriert sind. An den Endverstärkern lieg; eine Betriebsspannung i/_s;.. die gegenüber der allgemeinen Betriebsspannung Ut,-etwa um den Faktor !O größer ist. Zweckmäßigerweise

beträgt i/«i ca. 12 V und U_n, ca. 150 V. Durch die erfindiingsgemäß vorgesehene Maßnahme, die Helligkeit nicht über das Farbsignal selbst zu steuern - durch entsprechende Anhebung dos Pegels — sondern gesondert über andere Elektroden erfolgen zu lassen, kann die Betriebsspannung auf die angegebenen Werie herabgesetzt werden. Dadurch ist die Verlustleistung der Endstufen ebenfalls geringer, so daü die mögliche Erwärmung herabgesetzt wird. Die Ausgange der Endverstärkerstufen, die gleichzeitig die Ausgänge der integrierten Schaltung bilden, sind mit den Kathoden der Bildröhre Il verbunden.

Zur Ansteuerung der sand castlclmpulsverarbei tungsschallung 2 dient der in einer anderen Si hallung der Empfängerschaltung aus den anliegenden Svnchronsignalen gewonnene sand castle-lmpuls 12. Von diesem Impuls werden die Vertikalimpulse, die Horizon tal und die klemmimpiilse sowie die Bildimpulse abgeleitet. Die Impulse steuern auch eine getastete Regelschaltung 13 für die Helligkeitsregelung, an deren Eingang eine Helligkeitsrcgclspannung I'/, über ein Potentiometer 14 liegt Zeitlich proportional den anliegenden Tastimpulsen //. K ö und K werden die bestimmten Helligkeitsspannungen zur Einsiellung der Helligkeit der Bildrohre an den Endverstärker 15 diirchgeschaltet und von diesem weiter an das gemeinsame Steiicrgitier 16 verstärkt geleitet. Während des Zeilnnhinlaufs liegt über den Widerstand 17 an dem Sieiierg-itter 16 eine Spannung an. liie zwischen 0 V bzw. der maximalen Betriebsspannung /'/..· (150 V) individuell mittels der Hclligkeiiseinstellspannung ///(eingestellt ist. Da das Steucrgiller negativ vorgespannt und damit gegenüber den Kathoden negativer eingestellt ist. wird während des Zeilenrücklaufs bzw. Bildrücklaufs der Elektronenstrahl in der Bildröhre Il gesperrt. Die negative Spannung wird von den Zeilenrüeklaufimpulsen 18 abgeleitet, die über einen Widerstand 19 an einer Cileichrichtersehaltung 20 anliegen. Parallel zum Gleichrichter 20. über den das Signal gegen Masse geklemmt wird, liegt ein Ladekondensator 21. von dem die negative Spannung über einen Widerstand 22 und eine Stabilisierungszenerdiode 23 abgreifbar ist.

Verschiebt sieh das negative Potential am Steuergitter 16 durch den anliegenden positiven Hclligkeitssleuerimpuls von der negativen Vorspannung (JOO Vv_n) derart, dall das Steuergitter gegenüber der Kathode ein höheres Potential aufweist, so können die Elektronen von der Kathode zur Anode in der Bildröhre 11 fließen

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der integrierten Schaltung durch Herausnahme der von gleichen Kenngrößen wie für die Farbsignaie ge'ikteten Helligkeitseinstellung ist es möglich, sämtliche Schaltungsteileder Farbsignalverarbeitungsschaltung in einem integrierten Schaltkreis zusammenzufassen. Dadurch wird der Platzbedarf in einem Fernsehempfangsgerät wesentlich verringert und eine wesentliche Verbilligung erzielt. Da das Steuergitter ohnehin eine Vorspannung aufweisen muß. ist auch hierfür lediglich der Anschluß der vom Endverstärker des Helligkeitseinstellern anliegenden Impulse erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Farbsignal Verarbeitungsschaltung integrierter Schaltungstechnik für ein Farbfernsehempfangsgerät mit je einem Matrixverstäiker für die drei Farbsignale Rot, Grün, Blau, elektronischen Farbsättigungs-. Kontrast- und Helligkeitseinstellem sowie Ein- und Austastschaltungen zur wahlweisen und/ oder mit dem Empfangssignal zeitsynchronen Steuerung der Farbsignale und Regelschaltungen zur Beeinflussung der Farbsignale in Abhängigkeit von vorgegebenen Werten der Schwarz- und/oder Weißpegel und Treiberstufen, über die die aufbereiteten Farbsignale an extern angeschaltete Videoendverstärker durchgeschaltet werden, deren Ausgänge mit den Steuerelektroden (Kathoden bzw. Steuergitter) der Farbbildröhre verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem integrierten Schaltkreis durch den elektronischen Helligkeitscinsteller (13) proportional der Spannung an einem eingestellten Potentiometer (14) in Abhängigkeit von den Tastimpulsen (K/V, H) während des Zeilenhinlaufs erzeugte Helligkeitseinstellinformation von einem Abgriff des integrierten Schaltkreises abgreifbar ist und an die Elektroden anordnung (16) der Bildröhre ill) angelegt wird,die eine Helligkeitssteuerung bewirkt und an der die Farbsignale und Videosignale nicht anliegen, und daß die Videcendverstärker gemeinsam mit den Farbsignalverarbeitungsschaltungen in einem integrierten Schaltkreis angeordnet sind.

2. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Ausgange der Endvci stärker jeweils mit einer Kathode der Bildröhre (11) verbunden sind, und daß die Helligkcitseinstell- und Austastinformation an dem Steuergiiter (16) der Elektrodenanordnung anliegt.

3. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die getastete Helligkeitscinstellinformation während des Zeilen- und Bildrücklaufs auf einen solchen Pegel herabgesetzt wird, daß die Bildröhre (11) durch Klemmung auf ein bestimmtes Stcuergitterpotcntial dunkeltastet.

4. Farbsignalverarbcitungsschaltung nach An spruch 3 in Verbindung mit Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß den Kathodenanordnungen der Bildröhre (11) ein gemeinsames Steuergitter (16) zugeordnet ist. das an eine Spannungsquclle negativen Potentials angeschlossen ist. und dal! mittels der vom integrierten Schaltkreis abgrcifbaren Helligkeitseinstcllinformalion die Gitterspannung proportional der F.instellinformation verändert wird, derart, daß die Bildröhre (11) wahrend des /'xik-nhinlaufs aufgctasict ist und wahrend des Zeilenrückliiiifs b/w. Bildrücklaufs oder bei Anliegen anderer Tastsignalc der Elektronenstrahl unterdrückt wird, wobei die Bildrohre (11) auf den von der integrierten Schaltung eingestellten Diinkelwer! getastet wird.

3. larbsignalverarbeitungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung (Um) für die Videoendvcrstärk'ür (10,7, b, c) und für den Endverstärker dor Helligkcilseinstellinformatinn der erforderlichen Arbeitsspannungen der von farbsignal angesteuerten Elektroden in der f arbbildröhre (11) entspricht

6. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung deutlich niedriger ist als eine videofrequente Spannung(100bisl50V).

7. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Endverstärker (15) für die Helligkeitseinsiellmformation in dem gemeinsamen Schallkreis mit integriert ist.

8. Farbsignalverarbeitungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Wiedergabe von alphanumerischen Zeichen und graphischen Symbolen bei Bildschirmeinblendungen, wie Teletext und Bildschirmtext, die Bildröhre über die Tastschaltung gesteuert wird.