DE3439704A1

DE3439704A1 - Treiberverstaerker fuer eine bildwiedergabeeinrichtung

Info

Publication number: DE3439704A1
Application number: DE19843439704
Authority: DE
Inventors: Wayne Ellis Nashua N.H. Harlan
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1983-10-31
Filing date: 1984-10-30
Publication date: 1985-05-09
Also published as: KR850003488A; GB2149269A; FR2554300A1; GB2149269B; IT8423395A0; GB8426667D0; US4577234A; JPS60112387A; IT1177099B; IT8423395A1; CA1219359A

Description

RCA 80220/Sch/Ro.
US-Ser.No. 547,325
AT: 31. Oktober 1983

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Treiberverstärker für eine Bildwiedergabeeinrichtung. 20

Die Erfindung betrifft einen Verstärker zur Lieferung von Videotreibersignalen an eine Bildwiedergabeeinrichtung, wie eine Bildröhre in einem Farbfernsehempfänger. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Videotreiberverstärker mit nichtlinearer Signalverstärkungscharakteristik .

Zur Lieferung von Videosignalen hohen Pegels an die Intensitätssteuerelektroden (beispielsweise Kathoden) einer Bildröhre in einem Farbfernsehempfänger dienen mehrere Videotreiberverstärker. In manchen Fällen leiten die Ausgangstransistoren der Treiberverstärker bei Videosignalen großer Amplitude, welche etwa stark gesättigte Farbbildbereiche und ganz weiße Bildbereiche darstellen

1 oder wie sie bei Signalüberhöhungen an den Kanten weißer Bildbereiche auftreten, im Sättigungszustand.

Gesättigte Treiberstufen können aber zu störenden weißen 5 oder farbigen Bildverwischungen nach einem wiedergegebenen Bildbereich führen, die durch ein Videotreibersignal großer Amplitude hervorgerufen werden. Wenn beispielsweise ein weißer Bildbereich wiedergegeben wird und die Rot-Kathode der Bildröhre auf ein niedrigeres Potential als die Grün- und die Blau-Kathoden der Bildröhre vorgespannt ist, dann besteht eine Wahrscheinlichkeit, daß auf dem weißen Bildbereich eine rote Farbverschmierung auftritt, und zwar wegen des Sättigungsleitungszustandes des Rot-Treiberverstärker-Ausgangstransistors zusammen mit der durch Ladungsspeichereffekte bedingten langsamen Erholungszeit dieses Transistors. Eine Sättigung des Ausgangstransistors tritt mit besonderer Wahrscheinlichkeit dann auf, wenn der Treiberverstärker als Rückkopplungsverstärker ausgebildet ist: Wegen der niedrigeren Aus- gangsimpedanz und des höheren Ausgangsstroms, den ein rückgekoppelter Treiberverstärker liefern kann, ist es schwierig, den Ausgangstransistor schnell aus einem Sättigungszustand herauszubringen.

Eine Sättigung des Ausgangstransistors läßt sich verhindern durch Begrenzung des Bereichs der Videotreibersignalamplituden, die an der Bildröhrenkathode auftreten. Dies ist jedoch unerwünscht, weil dann bei allen wiedergegebenen Szenen der Bildkontrast verringert würde.

Demgemäß wird nach den Prinzipien der Erfindung an dieser Stelle ein Videosignal-Treiberverstärker mit nichtlinearer Signalverstärkungscharakteristik beschrieben, bei welchem die Signalverstärkung in Abhängigkeit von Videosignalen reduziert wird, deren Amplitude zu einer Sättigung des Ausgangstransistors der Treiberstufe führen könnte.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt der Treiberverstärker einen Rückkopplungsverstärker, von dessen Signalausgang zu seinem Signaleingang eine Rückkopplungsimpedanz geschaltet ist. Mit der Rückkopplungsimpedanz ist ein auf das Videosignal reagierender Schwellwertschalter gekoppelt, um den Wert der Impedanz so zu verändern, daß die Signalverstärkung bei Videoausgangssignalen herabgesetzt wird, die in Weißrichtung eine vorgegebene Größe überschreiten.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt einen Teil eines Farbfernsehempfängers, teilweise als Blockschaltbild und teilweise als Stromlaufplan, mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Videotreiberverstärker.

Eine Quelle 10 von Farbbilder darstellenden Videosignalen liefert Farbsignale r, g und b niedrigen Pegels an entsprechende Farbsignal-Treiberverstärkerstufen 20, 22 und 24 gleicher Ausbildung für Rot, Grün und Blau. Aufbau und Betriebsweise des Rot-Treiberverstärkers 20 gilt in der nachfolgend beschriebenen Weise gleichermaßen für die Grün- und Blau-Signaltreiber 22 und 24. Ausgangs-Farbvideosignale R, G und B hohen Pegels von den Treibern 20, 22 bzw. 24 werden über entsprechende Strombegrenzungswiderstände (beispielsweise Widerstand 26) zu getrennten Rot-, Grün- und Blau-Kathoden 31, 32 bzw. 33 einer Farbbildröhre 30 gekoppelt. Ein Steuergitter 35 der Bildröhre wird gemeinsam hinsichtlich der einzelnen Kathoden vorgespannt und bildet mit diesen mehrere Elektronenstrahlsysteme der Bildröhre.

Der Rot-Treiber 20 enthält einen in Emittergrundschaltung betriebenen Eingangsverstärkertransistor 42, der mit einem in Basisgrundschaltung betriebenen Ausgangsverstärkertransistor 44 einen Kaskode-Treiberverstärker bildet.

Der als Eingangselektrode dienenden Basis des Transistors 42 werden Rot-Eingangsfarbsignale r über eine Eingangssignalkoppelschaltung 45 zugeführt, welche beispielsweise Pegelverschiebungsschaltungen für das Videosignal enthalten kann. Das Videoausgangssignal R entsteht im Kollektorausgangskreis des Transistors 44, der einen Lastwiderstand 48 enthält. Der Basis des Transistors 44 wird eine Vorspannung von etwa +11 V zugeführt.

Der Rot-Treiber 20 ist als Rückkopplungsverstärker geschaltet und enthält einen Gegenkopplungszweig mit zwei in Reihe geschalteten Rückkopplungswiderständen 51 und 52 vom Kollektorausgang des Transistors 44 zum Basiseingang des Transistors 42. Die Signalverstärkung des Treibers 20 bestimmt sich nach dem Verhältnis der Impedanz des Rückkopplungszweiges zur Impedanz der Eingangskoppelschaltung 45. Die Impedanz des Rückkopplungszweiges ist durch die Werte der Widerstände 51 und 52 zusammen mit dem Wert eines Vorspannungswiderstandes 55 bestimmt. Bei normalem Videosignalzustand beträgt die Verstärkung des Treibers 20 etwa 50. .

Rückgekoppelte Bildröhren-Treiberverstärkungen sind aus verschiedenen Gründen bei Videosignalverarbeitungs- und Wiedergabesystemen wünschenswert. Außer zur Stabilisierung der Signalverstärkung beizutragen dient die Rückkopplungsschaltung zur Stabilisierung der Betriebsgleichspannung am Verstärkerausgang; zusätzlich verringert sie die Ausgangsimpedanz des Verstärkers und vergrößert dadurch die Verstärkerbandbreite und den Frequenzgang durch Herabsetzung der Bandbreiten begrenzenden Wirkung parasitärer Kapazitäten in der Ausgangsschaltung des Verstärkers. Die verringerte Ausgangsimpedanz des Verstärkers hat auch die erwünschte Wirkung, daß der Verstärker einen höheren Ausgangstreiberstrom liefern kann. Verwendet man mehrere

Rückkopplungswiderstände wie die Widerstände 51 und 52 und ordnet denjenigen höheren Wertes am nächsten beim Ausgang des Treiberverstärkers an, so erhält man den zusätzlichen Vorteil einer Erweiterung im oberen Frequenzgang des Treiberverstärkers, wie dies in der gleichlaufenden US-Patentanmeldung Nr. 515 851 erläutert ist (Erfinder: S.V. Naimpally et al, Titel: "Wideband Kinescope Driver Amplifier", Anmeldetag: 21. Juli 1983).

Gemäß der Erfindung sind zwischen Kollektorausgang des Transistors 44 und den Verbindungspunkt der Widerstände 51, 52 und 55 normalerweise gesperrte Schaltdioden 60 und 61 geschaltet, so daß sie über dem Rückkopplungswiderstand 51 liegen.

Videosignale, die am Kollektorausgang des Transistors auftreten, haben wachsende negativgerichtete Amplituden, wenn die Videosignal-Bildinformation von Schwarz über

,-Grau zu weißer Bildinformation variiert. Der Widerstand 55 spannt die Anode der Diode 61 so vor, daß die Dioden 60 und 61 ..bei kleinen bis mäßig großen negativgerichteten Videosignalamplituden am Kollektor des Transistors 44 gesperrt sind. Führt man dem Transistor 44 sehr große negativgerichtete Videosignalamplituden zu, welche beispielsweise stark gesättigte Farbbildbereiche und Weißspitzenbildbereiche darstellen, wie sie zu Videosignalwerten in der Nähe oder über 100 IRE-Einheiten gehören, dann können diese den Transistor 44 in einen Sättigungszustand bringen. In diesem Zustand liegt die Kollektorspannung des Transistors 44 für dieses Beispiel etwas unterhalb von +30 V. Durch Ladungsspeichereffekte des Transistors verlängert sich die Erholungszeit vom Sättigungszustand. Es wurde bereits gesagt, daß deswegen störende Bildverschmierungen nach stark gesättigten Farbbildbereichen oder Spitzenweißbildbereichen auftreten

können. Die Strombegrenzungswiderstände (beispielsweise der Widerstand 26) im Kathodensignalweg zur Bildröhre dienen der Unterdrückung hoher Ströme, wie sie bei Bildröhrenüberschlägen auftreten können. Diese Widerstände erhöhen die effektive Ausgangsimpedanz der Treiberstufe und damit die Wahrscheinlichkeit einer Sättigung der Ausgangstransistoren .

Die Dioden 60 und 61 sind so vorgespannt, daß sie leiten, wenn am Kollektor des Transistors 44 ein Videosignal mit einer Größe von etwa +30 V (gegen Masse) auftritt. Dies ist etwas mehr als der Pegel (in positiver Richtung), bei welchem eine Sättigung des Transistors 44 zu erwarten ist. Die leitenden Dioden 60, 61 verhindern eine Sättigung des Transistors 44 durch Herabsetzung der Verstärkung des Treibers 20. Wenn die Dioden 60, 61 leiten, dann wird der Rückkopplungswiderstand 51 überbrückt, so daß die Impedanz des Rückkopplungszweiges niedriger wird und die Signalverstärkung des Treibers 20 sich verringert. Auf diese Weise werden große weißgerichtete Amplituden des Videosignals gedämpft, die andernfalls den Ausgangstransistor 44 in die Sättigung bringen würden. Der Treiber 20 hat daher eine nichtlineare Signalverstärkung, und zwar eine erste Normalverstärkung über einen ersten Bereich von Videosignalwerten und eine zweite relativ niedrigere Verstärkung bei sehr großen Videosignalwerten, bei denen andernfalls der Ausgangstransistor 44 in die Sättigung geraten würde.

Die überbrückungswirkung der leitenden Dioden 60, 61 läßt sich auch bei einem Ersatz der Dioden 60 und 61 durch eine einzige Diode erreichen. Jedoch ergibt sich bei Verwendung zweier in Reihe geschalteter Dioden wie der Dioden 60 und 61, der Vorteil, daß die parasitäre Kapazität des Diodenschalters um einen Faktor Zwei herabgesetzt wird,

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und dies trägt zur Erhaltung der gewünschten Bandbreite des Treibers bei. Außerdem erhält man bei Verwendung mehrerer Schaltdioden 60, 61 einen Knoten an ihrem Verbindungspunkt, an welchen ein Überbrückungskondensator 70 angekoppelt werden kann. Der Kondensator 70 leitet vorteilhafterweise einen großen Teil des kapazitiven Rückkopplungsstroms nach Masse ab, um die effektive Rückkopplungskapazität weiter zu verringern und die mit dieser verbundenen Bandbreiten-Begrenzungswirkungen herabzusetzen. Der kapazitive Rückkopplungsstrom ist der durch die parasitären Kapazitäten, welche zu den Dioden 60 und 61 gehören und über diesen erscheinen, fließende Strom. Wählt man den Kondensator 70 mit 6,8 Pikofarad, wie dargestellt, und haben die Dioden 60 und 61 jeweils parasitäre Kapazitäten von etwa 3 Pikofarad, dann ist die effektive Rückkopplungskapazität mit 0,7 Pikofarad sehr klein.

- Leerseite -

Claims

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ 3A39704

DIPL. ING. "WOLFGANG HEUSLER

PATENTANWÄLTE

MARIA-THERESIA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60

D-8OOO MUENCHEN 86

RCA 80220/Sch/Ro.
US-Ser.NQ. 547,325
AT: 31. Oktober 1983

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Treiberverstärker für eine Bildwiedergabeeinrichtung.

Patentansprüche

1 J) Videosignalverarbeitungssystem mit einer Videosignalquelle, einer Bildwiedergabeeinrichtung zur Wiedergabe der Videoinformation bei Zuführung der Videosignale zu einer Intensitätssteuerelektrode der Einrichtung, m.it einem Videoausgangs-Treiberverstärker, der mit einem Signaleingang an die Videosignalquelle angeschlossen ist und an einem Signalausgang verstärkte Videosignale zur

Intensitätssteuerelektrode der Wiedergabeeinrichtung liefert, gekennzeichnet durch eine die Amplitudenverstärkung bestimmende Schaltung mit einer an den Verstärker gekoppelten Schwellwertsteuereinrichtung (60, 61), die selektiv in Abhängigkeit von von dem Verstärker verarbeiteten Videosignalen die Signalverstärkung des Verstärkers dann herabsetzt, wenn Videosignale großer Amplitude einen Schwellwert überschreiten.
2.) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungssteuerschaltung einen vom Verstärkerausgang zum Verstärkereingang geschalteten Gegenkopplungs-Rückführungszweig (51, 52) enthält und daß die Schwellwertsteuereinrichtung (60, 61) die Impedanz des Rückkopplungszweiges im Sinne einer Verringerung der Signalverstärkung verändert.
3.) System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Rückkopplungszweig ein erstes und ein zweites. Impedanzelement (51 bzw. 52) enthält und daß die Schwellwertsteuereinrichtung (60, 61) an das erste Impedanzelement zur Veränderung von dessen im Rückführungszweig auftretender Impedanz gekoppelt ist.
4.) System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwellwertsteuereinrichtung (60, 61) eine Schaltereinrichtung enthält, die durch die am Verstärkerausgang auftretenden Videosignale steuerbar ist.
5.) System nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteranordnung (60, 61) über das erste Impedanzelement (51) geschaltet ist.
6.) System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteranordnung (60, 61) Elemente mit PN-Halbleiterübergängen aufweist.
7.) System nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteranordnung (60, 61) mehrere in Reihe geschaltete Elemente mit PN-Halbleiterübergängen aufweist.
8.) System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Verstärkungssteuerschaltung eine Kapazität (70) enthält, die von einem Punkt zwischen den mehreren Elementen mit PN-Halbleiterübergängen und ein Bezugspotential (Masse) geschaltet ist.
9.) System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das erste und zweite Impedanzelement einen ersten bzw. zweiten Widerstand (51 bzw. 52) aufweisen, von denen der erste Widerstand einen größeren Wert als der zweite Widerstand hat und näher am Verstärkerausgang angeordnet ist.
10.) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Bildwiedergabeeinrichtung

(30) eine Bildröhre mit einer Kathode (31) als Intensitätssteuerelektrode ist, daß der Verstärker einen Transistor (44) mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Elektrode (Basis, Kollektor bzw. Emitter) enthält, von denen die zweite und dritte einen Hauptsignalstromweg des Transistors bilden und von deren zweiter Elektrode Videoausgangssignale zu der Kathode (31) gekoppelt werden, daß von der zweiten Elektrode des Transistors zu seiner dritten Elektrode ein erstes und ein zweites Impedanzelement (51 bzw. 52) in dieser Reihenfolge unter Bildung eines gegenkoppelnden Rückführungszweiges des Verstärkers

geschaltet sind, und daß die Schwellwertsteuereinrichtung (60, 61) eine über das erste Impedanzelement gekoppelte Schalteranordnung aufweist, welche durch die Größe der an der zweiten Elektrode des Transistors entstehenden Videoausgangssxgnale steuerbar ist.
11.) System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Schalteranordnung mehrere in Reihe über das erste Impedanzelement (51) geschaltete PN-Halbleiterübergänge (60, 61) enthält und daß von einem Punkt zwischen den mehreren PN-Halbleiterübergängen nach Massepotential eine Kapazität (70) gekoppelt ist.