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Diese
Erfindung bezieht sich auf Video-Display-Geräte, insbesondere Projektions-Videodisplaygeräte mit mehreren
Kathodenstrahlröhren
und dabei insbesondere auf Schutzschaltungen für Kathodenstrahlröhren (CRTs),
die als Reaktion auf den Verlust des Ablenkung arbeiten.
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Projektions-Videodisplaygeräte, wie
z.B. Fernsehempfänger,
enthalten normalerweise drei monochrome Kathodenstrahlröhren, die
individuell rote, grüne
und blaue Abbildungen erzeugen. Eine Sammellinsenanordnung ist typischerweise
an jede der Kathodenstrahlröhren
angebaut und überträgt Licht
von den Röhren
zu einem oder mehreren Spiegeln, wo das Licht auf eine Sichtfläche eines
Projektionsschirms reflektiert wird, bei Empfängern mit Projektion von hinten.
Der Schirm überträgt etwas
von dem Licht, so daß ein
aus den einander überlagernden
Bildern von jeder der Kathodenstrahlröhren gebildetes vergrößertes Bild
von einer Position vor dem Schirm aus sichtbar ist. Der Schirm bewirkt,
daß das Licht
aus dem Röhren
etwas gestreut wird, so daß der
Sichtwinkel des Publikums vergrößert wird,
um den akzeptablen Sichtbereich vor dem Schirm zu vergrößern.
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Um
ein endgültiges
vergrößertes Bild
zu erzeugen, dessen Helligkeit dazu ausreicht, daß die Sichtbarkeit
unter normalen Zimmer-Lichtverhältnissen
akzeptabel ist, ist es erforderlich, daß die einzelne Kathodenstrahlröhre mit
hohen Lichtpegeln betrieben wird, entsprechend hohen Pegeln von
Elektronenstrahldichte. Der Verlust oder die Einschränkung der
horizontalen oder vertikalen Ablenkung oder Abtastung einer oder
aller der Elektronenstrahlen der Kathodenstrahlröhren würde eine unerwünschte Konzentration
an Elektronenstrahlenergie auf einer kleinen Fläche des Phosphordisplay-Rasters
einer oder mehrerer der Kathodenstrahlröhren erzeugen. Dies kann einen
bleibenden Schaden an dem Display-Schirm bewirken, wenn der Verlust
oder die Einschränkung
der Abtastung auch nur für
eine kurze Zeit anhält,
insbesondere wenn Verlust der horizontalen Abtastung eintritt und
eine vertikale Linie oder ein Punkt (bei weder vertikaler noch horizontaler Ablenkung)
auf dem Schirm der CRT erscheint. Es ist deshalb wichtig, eine Form
von Schutzschaltung vorzusehen, welche einen Verlust oder eine Einschränkung der
Elektronenstrahlablenkung rasch erkennt und auf geeignete Weise
reagiert, wie z.B. durch Austasten des Elektronenstrahls oder der
Elektronenstrahlen, um eine Beschädigung der Kathodenstrahlröhren zu
verhindern.
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US
Patent Nr.
US 4 642
532 A auf den Namen Hoover offenbart eine Schutzschaltung
für Verlust
der Ablenkung bei Projektionsfernsehern bei der Signale erkannt
werden, die vertikale und horizontale Ablenkströme repräsentieren. Tritt der Verlust
entweder der horizontalen oder der vertikalen Ablenkung ein, wird
ein Signal erzeugt zum Abschalten der Röhrenvorstufen-Schaltungen und damit
zum Austasten des CRT-Schirms.
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Es
kann erwünscht
sein, eine Schutzschaltung vorzusehen, die den CRT-Schirm beim Eintreten von
Ableitungsversagen vor Phosphor-Einbrennen schützt, selbst wenn eine oder
mehrere der Videovorstufen-Schaltungen kurzschließt, z.B.
ein Kollektor-Emitter-Kurzschluß,
wobei die Kathode der CRT sehr nahe am Massepegel und an der Gitterspannung
sein kann.
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Es
kann außerdem
erwünscht
sein, eine Schutzschaltung vorzusehen, die einen maximalen Videosignalbereich
bietet, d.h. die es dem Gitter ermöglicht, sich auf einem dem
Kathodenpotential ausreichend nahen Spannungspegel zu befinden,
um gemäß dem Videosignal
einen maximalen von der CRT erzeugbaren Strahlstrom zu erreichen,
wobei aber eine unmitelbare Austastung der CRT möglich ist, im Falle daß ein Verlust
der Abtastung eintritt.
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Es
kann weiterhin erwünscht
sein, eine Schutzschaltung für eine
CRT vorzusehen, die ein Mindestmaß an aktiven Teilen wie z.B.
Transistoren enthält.
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Ein
weiteres erwünschtes
Merkmal einer derartigen Schutzschaltung kann es sein, eine minimalen
Verlust an der Spannungsversorgung für die Kathode der CRT, unmittelbar
nachdem die Stromversorgung abgeschaltet wurde, vorzusehen.
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Es
kann erwünscht
sein, eine CRT-Schutzschaltung vorzusehen, die einen redundanten CRT-Schutz
bietet, falls ein horizontales Abtastversagen auftritt.
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Es
kann erwünscht
sein, eine CRT-Schutzschaltung vorzusehen, die nicht von irgendwelchen zusätzlichen
Niedervolt-Gleichtromversorgungen, außer der Versorgungsspannung
für die
Kathode der CRT des Fernsehempfängers,
mit Energie versorgt werden muß.
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Es
kann erwünscht
sein, eine derartige CRT-Schutzschaltung vorzusehen, die den CRT-Schirm
für eine
erhebliche Zeitdauer nach dem Abschalten des Empfängers ausgetastet
hält und
die rasch fähig
ist, den CRT-Schirm auszutasten, falls ein Versagen der Abtastung
eintritt, selbst unmittelbar nachdem der Fernsehempfänger eingeschaltet
wurde.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist eine Schaltung zum Schutz des Schirms einer
Kathodenstrahlröhre
vor Beschädigung
durch einen von der Kathode der Röhre ausgesandten Elektronenstrahl vorgesehen,
welche Schaltmittel umfaßt
mit einem Steuereingang, der so ausgelegt ist, daß er mit
einer Quelle eines mit einem Ablenksignal für den Elektronenstrahl in Beziehung
stehenden Signals verbunden werden kann, wobei die Schaltmittel
außerdem mit
einer Spannungsversorgung verbunden sind, und außerdem eine mit den Schaltmitteln
verbundene Ladungsspeichervorrichtung, die auch mit einem Steuergitter
der Kathodenstrahlröhre
verbunden ist, wobei die Ladungsspeichervorrichtung geladen wird durch
einen Strom, der in den Schaltmitteln von der Spannungsversorgung
fließt,
wenn das Ablenksignal am Steuereingang der Schaltmittel vorhanden
ist, wobei die Schaltmittel die Versorgungsspannung von der Ladungsspeichervorrichtung
abkoppeln, wenn das Ablenksignal nicht vorhanden ist, und eine an
der Ladungsspeichervorrichtung erzeugte Austastspannung über dem
Steuergitter zur Anwendung bringen, um den Elektronenstrahlstrom
in der Kathodenstrahlröhre
abzuschalten, wenn das in Beziehung zu einem Ablenksignal stehende
Signal nicht vorhanden ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung umfassen die Schaltmittel einen bipolaren PNP-Transistor,
und das ein Ablenksignal repräsentierende
Signal umfaßt
ein das horizontale Ablenksignal des Fernsehempfängers repräsentierendes Signal. Die Austastspannung
umfaßt
eine negtive Spannung, die über
der Ladungsspeichervorrichtung erzeugt wird, wobei die Ladungsspeichervorrichtung
einen Kondensator umfaßt.
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1a und 1b zeigen
ein Blockdiagramm eines Teiles eines Projektions-Videodisplaygerätes, welches
eine Schutzschaltung enthält,
die Aspekte der Erfindung verwirklicht.
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Ein
Projektions-Videodisplaygerät,
wie z.B. ein Fernsehempfänger,
gemäß 1a und 1b beinhaltet
drei monochrome CRTs oder Bildröhren 10, 11 und 12.
Die Bildröhre 10 erzeugt
in veranschaulichter Weise rote Abbildungen, Bildröhre 11 erzeugt
grüne Abbildungen,
und Bildröhre 12 erzeugt blaue
Abbildungen. Die drei Bilder werden mittels eines optischen Systems
auf einen Sichtschirm kombiniert, wo sie dem Benutzer gezeigt werden.
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Zwischen
Klemmen RV-RV',
GV-GV' beziehungsweise
BV-BV' geschaltete
Vertikal-Ablenkwicklungen 14, 15 und 16 sind
in Reihe zwischen eine Ausgangsklemme 13a einer Vertikal-Ablenkschaltung 13 und
einer Klemme 13b geschaltet. Ein Gleichstrom-Sperr-Kondensator
CV und ein Strom-Abtast-Widerstand RS sind in Serie geschaltet mit
Wicklungen 14, 15 und 16, zwischen Klemme 13a und
Masse. Während
des Normalbetriebs erzeugt Schaltung 13 einen sägezahnförmigen Vertikal-Ablenkstrom
iV, der in Kondensator Cv fließt
und an Klemme 13b ein vertikales Nennsignal VERT erzeugt,
das eine parabolische Spannungskomponente enthält. Im Falle, daß ein Versagen
der vertikalen Abtastung eintritt, beispielsweise wenn eine beliebige
der Wicklungen 14, 15 oder 16 eine offene
(Leerlauf-)Schaltung ist, wird das parabolische Signal VERT nicht
erzeugt.
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Eine
Zeilen-Nenn (line rate)- oder Horizontal-Ablenkschaltung 122 erzeugt
horizontale Steuersignale an Klemmem RH-RH',
GH-GH' und BH-BH', die an die horizontalen
Ablenkwicklungen 20, 21 beziehungsweise 22 angelegt
werden und dort horizontale Ablenkströme erzeugen. Horizontal-Ablenkschaltung 122 ist
mit einer Primärwicklung 121 eines Zeilenkipp- oder Hochspannungs-Transformators 111 verbunden.
Hochspannungs-Transformators 111 enthält eine Belastungskreis-Versorgungs-Wicklung 31,
die über
eine Diode D3 einer Gleichrichterstufe einen Spannungspegel +V1
an einer Klemme 32 erzeugt. Spannungspegel +V1 kann in
veranschaulichter Weise im Bereich von +225 Volt liegen. Spannungspegel
+V1 ist direkt angekoppelt an die Kathoden von CRTs 10, 11 und 12,
wie später
beschrieben wird.
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Während des
Vorlaufintervalls eines Ablenkungszyklus wird auf gut bekannte Weise über Wicklung 31 von
Zeilenkipp-Tranformator 111 eine Vorlaufspannung V31 erzeugt.
Vorlaufspannung V31 beträgt
beispielsweise –28
Volt. Eine Diode D2, die so gepolt ist, daß sie während der Vorlaufphase leitend ist,
ist zwischen eine Klemme 31b von Wicklung 31 und
einen gemeinsamen Leiter oder Masse geschaltet. Diode D2 verbindet
Vorlaufspannung V31 über
einen Filterkondensator C5 zur Erzeugung eines positiven Spannungspegels
+V2 über
Kondensator C5 mit einer Klemme 31a von Wicklung 31,
die Vertikal-Ablenkschaltung 13 mit Energie versorgt. Spannungspegel
+V2 beträgt
ungefähr
+26 Volt.
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Hochspannungs-Transformator 111 enthält außerdem eine
Wicklung 42 zum Erzeugen eines Rücklaufimpulssignals HOR mit
der horizontalen Zeilen-Rate während
des normalen Betriebs von Horizontal-Ablenkschaltung 122.
Im Falle, da ein Versagen der horizontalen Ablenkung eintritt, so
wird angenommen, daß Signale
HOR nicht erzeugt wird.
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Der
Hochspannungs-Transformator 111 enthält außerdem eine Wicklung 43 zum
Erzeugen der Hochspannung oder Endanoden-Spannung U für die Anode der Kathodenstrahlröhre. Diode
D1 ist zum Gleichrichten der Endanoden-Spannung vorgesehen. Die
Endanoden-Spannung wird auch in typischer Weise über eine – nicht dargestellte Spannungsteilerschaltung
einer Fokussieranode der CRT zur Fokussteuerung zugeführt und
kann auch den CRT-Schirm-Rastern über einen Teiler zugeführt werden.
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Das
vertikale Parabolsignal VERT ist über Kondensator C7 wechselstrommäßig mit
einer Kathode einer Diode D5 eines Fehlerdetektors 70 verbunden.
Diode D5 weist eine mit einer Gleichspannung VREF verbundene Anode
auf. Dementsprechend wird an der Kathode von Diode D5 eine parabolische
Spannung VERT1 erzeugt, die auf ungefähr den Pegel von Spannung VREF
geklemmt ist. Spannung VERT1 ist über einen eine Diode D6 enthaltenden
Spitzenwertgleichrichter mit einer nichtinvertierenden Eingangsklemme
eines Komparators 72 verbunden. Eine invertierende Eingangsklemme
von Verstärker 72 ist
mit Spannung VREF verbunden. Befindet sich Signal VERT auf normalem
Betriebspegel, was eine normale vertikale Ablenkung anzeigt, so
beträgt
eine Ausgangsspannung V72 von Komparator 72 ungefähr 12 Volt.
Versagt die vertikale Ablenkung, so sinkt die Ausgangsspannung V72
auf ungefähr
0 Volt.
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Signal
HOR, welches normale horizontale Abtastung anzeigt, ist über eine
Gleichrichterdiode D4 mit dem Emitter eines Transistors Q1 von Fehlerdetektor 70 verbunden.
Ein Kondensator C6 ist mit dem Kollektor von Transistor Q1 und mit
einer nicht-invertierenden Eingangsklemme eines Komparators 71 ver bunden.
Die invertierende Eingangsklemme von Komparator 71 ist
durch einen Spannungsteiler mit Referenzspannung VREF verbunden. Wenn
Signal HOR erzeugt wird, was normale horizontale Abtastung anzeigt,
so ist eine an einer Ausgangsklemme 71a von Komparator 71 erzeugte
Ausgangsspannung V71 größer als
ungefähr
+12 Volt. Auf der anderen Seite, wenn das Signal HOR fehlt, was
einen Verlust der horizontalen Abtastung anzeigt, beträgt die Spannung
V71 ungefähr
null Volt.
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Die
Spannungen V71 und V72 sind mit den Basen eines Transistorpaares
Q2 beziehungsweise Q3 verbunden. Die Emitter von Transistoren Q2
und Q3 sind an einer Verbindungsklemme 70a untereinander
verbunden. Klemme 70a ist über einen parallel zu einem
Entkopplungskondensator C10 liegenden Widerstand R10 mit einem Spannungspegel
+V3 verbunden, welcher in veranschaulichter Weise +12 Volt beträgt. Die
Kollektoren von Transistoren Q2 und Q3 sind durch entsprechende
Widerstände 73 und 74 mit Masse
verbunden. Wenn entweder der Verlust horizontaler Abtastung oder
der Verlust vertikale Abtastung eintritt, wird eine Spannung SWEEP-LOSS,
die nahe 0 Volt liegt, an Klemme 70a erzeugt. Während des
Normalbetriebs, liegt die Spannung SWEEP-LOSS bei ungefähr +12 Volt.
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Ein
Videosignal niedrigen Pegels von einer Antenne oder anderen Quelle 8 wird
von einem Videoprozessor 9 einer Bildröhren-Vorstufe 55 zugeführt. Videoprozessor 9 enthält z.B.
herkömmliche
Videoaufbereitungsstufen eines Projektions-Fernsehempfängers, welche
ein Eingangssignal von der Antenne oder andere Quelle 8 empfangen.
Stufe 55 enthält
einen als Verstärker
ausgebildeten Transistor 50 in Emitterschaltung und einen
als Verstärker
ausgebildeten Transistor 51 in Basisschaltung, die in Kaskodenverstärker-Konfiguration
angeordnet sind. Das von Aufbereitungsstufe 9 erzeugte
Videosignal ist mit dem Basiseingang von Transistor 50 verbunden.
Die Basisspannung für
Transistor 51 von +12 Volt wird während des normalen Ablenkbetriebs
durch einen Widerstand 25 aus Spannung SWEEP-LOSS erzeugt.
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Eine
mit der Transistor 51 enthaltenden Stufe identische Transistorstufe
ist, wie gezeigt, für
jede der drei CRTs des Projektions-Fernsehsystems vorgesehen, wobei
jede davon über
ihren Emitter mit dem Kollektorausgang einer Verstärkerstufe 50 verbunden
ist, wobei diese Verbindungen nicht im einzelnen gezeigt sind.
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Die
Ausganggsschaltung von Vorstufe 55 enthält eine Reihenanordnung 29 gebildet
aus einem Induktor L1, einer Diode D10, einem Induktor L2, einem
Widerstand 27 und einem Widerstand 28. Reihenanordnung 29 bildet
eine Kollektorlast an dem Kollektor von Transistor 51.
Ein verstärktes
Videosignal hohen Pegels wird am Kollektor von Transistor 51 erzeugt.
Die Ausgangsschaltung von Vorstufe 55 enthält außerdem als
Emitterfolger geschaltete Transistoren 30 und 81 vom
entgegengesetzten Leitungstyp, die einen B-Verstärker bilden, dessen Basiseingänge mit
dem Kollektor von Transistor 51 über Diode D10 verbunden sind.
Der Emitterausgang von Transistor 81 ist mit dem Emitterausgang
von Transistor 30 verbunden. Das verstärkte Videosignal hohen Pegels
ist vom Emitterausgang von PNP-Transistor 30 oder von
NPN-Transistor 81 aus, welcher einer Ausgangsklemme von
Vorstufe 55 entspricht, über einen den Bildröhren-Bogenstrom
(kinescope arc current) begrenzenden Widerstand 33 und
einer Widerstand 35 und Induktor 36 umfassenden
Peaking-Versteilerungs-Schaltung mit einer Katodenelektrode 56 der das
Bild erzeugenden Bildröhre
oder CRT 10 verbunden. Ein mit Transistor 30 verbundener
Kollektorwiderstand 30a arbeitet als den Bildröhren-Bogenstrom begrenzender
Widerstand.
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Röhrenversorgungs-Spannungspegel
+V1 ist mit einer Klemme 28a von Stufe 55 verbunden, zwischen
Reihenanordnung 29 und Widerstand 34. Spannungspegel
+V1 ist über
einen mit einem Filter-Kondensator C8 verbundenen Widerstand R24 und über eine
vollautomatische Gitterspannung erzeugende Diode 60 mit
Klemme 28a verbunden. Der Zweck von Diode 60 wird
unten be schrieben. Eine der Stufe 55 entsprechende, nicht
dargestellte Anordnung ist für
jede der CRTs 11 und 12 vorgesehen.
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Schaltet
beispielsweise ein Benutzer den Strom am Fernsehempfänger ab,
z.B. durch Abtrennen der Netzversorgungsspannung 116, tritt
der Verlust der Ablenkung ein und Spannung SWEEP-LOSS nimmt einen Spannungspegel nahe
null an. Spannung SWEEP-LOSS nahe 0 Volt veranlaßt Transistor 51 nichtleitend
zu werden. Solange Spannungspegel +V1 erzeugt wird (z.B. aus der
gespeicherten Ladung im Filter-Kondensator C4 des Empfängers),
wird eine Kathodenspannung VK der CRT 10 auf ungefähr +225
Volt gehalten (wobei angenommen wird, daß zu dieser Zeit kein Videosignal
vorhanden ist). Eine Gitterspannung VG, die an einem Steuergitter
von CRT 10 erzeugt wird, wird auf einer Spannung gehalten, welche
nicht positiver als +27 Volt ist. Die große Spannungsdifferenz zwischen
der Kathode und dem Gitter von CRT 10 bewirkt, daß in CRT 10 ein
Zustand der Abschaltung eintritt, in welchem der Strahlstrom iBEAM
an der Kathode von CRT 10 auf nahezu null sinkt. Spannung
SWEEP-LOSS bei 0 Volt schützt CRT 10 gegen
eine Schädigung
ihres Displayschirmes, selbst wenn Endanoden-Spannung U ausreichend
groß ist,
einen starken Strahlstrom zu erzeugen. Dies geschieht auch, falls
ein SWEEP-LOSS eintritt, wenn der Fernsehempfänger noch eingeschaltet ist.
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Es
sei beispielsweise angenommen, ein fehlerhafter Zustand trete auf,
wenn der Strom am Fernsehempfänger
bereits eingeschaltet ist, oder wenn der Benutzer den Strom am Fernsehempfänger abschaltet,
so daß Spannungspegel
+V1 erheblich kleiner wird als im Normalbetrieb, z.B. null Volt,
aber die Endanoden-Spannung U noch immer auf normalem oder nicht
unerheblich hohem Pegel liegt. Schaltet beispielsweise der Benutzer
den Fernsehempfänger aus,
so enden die horizontale und vertikale Ablenkung und Spannung SWEEP-LOSS
wird null, wie bereits ausgeführt.
Dementsprechend werden Transistoren 51 und 30 nichtleitend.
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Diode 60 wird
mit Sperr-Vorspannung versehen, wenn Spannungspegel +V1 wesentlich
kleiner als im Normalbetrieb ist und hindert Strahlstrom iBEAM daran, über z.B.
Kondensator C4 in der Versorgung bei Klemme 32 (s. 1a)
nach Masse zu fließen.
Strahl- oder Kathodenstrom iBEAM lädt daher eine an der Kathode
von CRT 10 gebildete Kathodenelektrodenkapazität Cp auf,
was eine Kathodenspannung VK mit einem hohen Wert im Sinne einer
automatischen Gitterspannung erzeugt. Spannung VK bewirkt, daß sich CRT
in vorteilhafter Weise im wesentlichen in einem Zustand der Abschaltung befindet.
Die Folge ist, daß Strahlstrom
iBEAM im Sinne einer negativen Rückkopplung
auf nahezu null absinkt. In vorteilhafter Weise kann sich die Kathodenspannung
von CRT 10 aufgrund des geringen Wertes von Kathodenelektrodenkapazität Cp, der sich
im Bereich von 15 Picofarad befindet, rasch erhöhen. Diode 60 erzeugt
deshalb eine hohe Ausgangsimpedanz von Videovorstufe 55 an
der Kathodenelektrode von CRT 10 relativ zu Masse. Die
hohe Ausgangsgimpedanz, welche durch Kapazität Cp bestimmt wird, liefert
eine automatische Gitterspannung für CRT 10. die geneigt
ist, Strahlstrom iBEAM abzuschalten.
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Wären Kondensatoren
C4 und C8 nicht über einen
Schalter wie z.B. Diode 60 mit Klemme 28a von Stufe 55 verbunden
gewesen, so hätte
ein erheblicher Abfall im Spannungspegel +V1 Strahlstrom iBEAM veranlassen
können,
nach Masse zu fließen. Strom
iBEAM könnte
durch einen Hauptstromweg fließen,
der eine Emitter-Basis P-N-Verbindung von Transistor 81 enthält, aufgrund
eines Spannungsdurchbruchs- oder Zenerzustandes in der P-N-Verbindung,
und z.B. durch Kondensatoren C4 und C8 oder durch irgendeine andere
Versorgungslast, welche mit Klemme 32 von Kondensator C4
verbunden ist. Aus diesem Grund wäre die Kathodenspannung von
CRT 10 zu klein gewesen, als daß sie die Austastung von Strahlstrom
iBEAM hätte
bewirken können.
Deshalb wäre
eine geringe Kathoden-Gitter-Spannungsdifferenz in CRT 10 gebildet
worden (wobei die Arbeit der in der unten beschriebenen Schaltung 777 enthaltenen
Schutz schaltung gemäß der Erfindung
unberücksichtigt
bleibt). Die geringe Kathoden-Gitter-Spannungsdifferenz in CRT 10 hätte Strahlstrom
iBEAM erzeugt, der einen Schaden am Schirm von CRT 10 verursacht
hätte,
wenn Verlust der Ablenkung eintritt. Wegen des geringen Wertes der
Kapazität
Cp ist die Ansprechzeit zur Erzeugung des Abschaltzustandes in CRT 10 vorteilhaft
kurz.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung ist zum zusätzlichen
Schutz der CRT eine Gittervorspannungs- und Abschalt-Schaltung 777 vorgesehen,
die eine Redundanz zu dem SWEEP-LOSS-Signal und der Schaltung mit
der automatischen-Gitterspannungs-Diode 60 bewirkt. Schaltung 777 hält Gitterspannung
VG während
des Normalbetriebs auf etwa +27 Volt und bewirkt, daß Spannung
VG auf etwa –200
Volt liegt, wenn Signal HOR, welches normale horizontale Ablenkung
anzeigt, nicht erzeugt wird. Bei verschiedenen fehlerhaften Zuständen verleiht Schaltung 777 zusätzlichen
Schutz, der geeignet ist, CRT 10 auszutasten.
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Wie
bereits erklärt,
sind Schaltungen zum Schutz von CRT-Schirmen während des Verlustes der Abtastung
besonders bei Projektions-Fernsehempfängern wichtig, wegen der hohen
Dichte ihrer Strahlströme.
Die Schaltung zur Anwendung beim Problem der Beschädigung des
CRT-Schirmes sollte redundant sein, so daß der Ausfall eines Bauteils nicht
zum Einbrennen des CRT-Schirmes führt.
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Es
gibt jedoch Situationen, in denen es wichtig ist, einen weiteren
Schutz für
den CRT-Schirm für den
Fall des Verlustes der Abtastung zu haben. Beispielsweise, wenn
aufgrund eines fehlerhaften Zustandes Spannung SWEEP-LOSS nicht
mit nahezu null Volt erzeugt wird, wenn der Verlust der vertikalen Abtastung
eintritt. Daneben, in einer Situation, wo der Verlust der Abtastung
auftritt, wenn einer der Videoverstärker, z.B. einer der Transistoren 51,
einen Kollektor-Emitter-Kurzschluß entwickelt, kann die Kathode
der CRT zwangsweise sehr nahe an Masse geschaltet sein, wodurch
sie in der kritischen Zeit, wenn der Verlust der Abtastung eingetreten
ist, einen Strahlstrom erzeugt. Der Verlust der Ablenkung tritt als
Folge z.B. des Abschaltens des Fernsehempfängers seitens des Benutzers
auf.
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Eine
einen Aspekt der Erfindung beinhaltende Schaltung 777 gemäß 1b,
ist vorgesehen mit einem an die in 1a gezeigte
horizontale Ablenkstufe angeschlossenen und mit der Versorgungsspannung
+V1 verbundenen Eingang und mit einem mit dem Steuergitter der CRT
verbundenen Ausgang. Im Einzelnen ist eine Schaltung 777 für jede der
drei CRTs des Projektions-Fernsehempfängers vorgesehen, von denen
jede ihren Eingang mit dem Signal HOR verbunden hat und wobei jede
an die Versorgungsspannung +V1 angeschlossen ist und einen mit dem
entsprechenden CRT-Gitter verbundenen Ausgang aufweist. Die Schaltung 777 bietet
ein Maß an
Redundanz in denjenigen Situationen, in denen das SWEEP-LOSS-Signal
nicht ausreichen könnte, die
CRT-Schirme zu schützen,
wenn ein zusätzliches Versagen
einer Komponente, z.B. ein Kurzschluß eines Videoempfängers, zusätzlich zu
dem Verlust der Abtastung während
des Abschaltens des Empfängers
eingetreten ist.
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Obwohl
die erfindungsgemäße Schaltung
in einem Projektions-Fernsehempfänger mit
drei CRTs gezeigt wird, ist sie natürlich ebenso anwendbar bei einem
Empfänger
mit nur einer CRT, wo hohe Strahlströme eine Beschädigung des
Phosphors oder Verlust der Ablenkung bewirken können.
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Gemäß 1b wird
das Signal HOR, was den normalen Betrieb der horizontalen Ablenkung anzeigt,
von der in 1a gezeigten horizontalen Ablenkstufe
dem Widerstand 100 und in Reihe geschalteten Kondensator 102 zugeführt. Signal
HOR liegt typischerweise zwischen –5 Volt und +25 Volt, wobei
Spitzenwerte von +25 Volt während
des horizontalen Zeilenrücklaufintervalls
und ein ungefährer Pegel
von –5
Volt während
des horizontalen Vorlaufintervalls auftritt. Kondensator 102 dient
als Gleichstromblockier-Wechelstromverbin dungs-Kondensator für Signal
HOR und isoliert Signal HOR von den 225 Volt, Spannungspegel +V1.
Der Widerstand 100 ist ein Strombegrenzungs-Widerstand
zum Steuern der starken Ströme,
die auftreten können,
wenn die 225 Volt Versorgung und Leitung HOR während eines Bildröhren-Bogens
ungefähr
2000 Volt zwischen sich aufweisen. Leitung HOR wird auch als die
Heizversorgung für
die Heizfäden
der CRT eingesetzt. Kondensator 102 ist ein Kopplungs-Kondensator,
der die Gleichstromkomponente von Masse auf etwa 200 Volt anhebt,
wie durch die Wellenform an der Anode von Diode 104 gezeigt.
Diode 104 dient als Gleichrichter und Spitzenwert-Abschneider.
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Die
aktive Komponente der Ablenkungsverlust-Schutzschaltung, die auch
als "Gitter-Kicker"-Schaltung bezeichnet
werden kann, umfaßt
einen PNP-Transistor 106, dessen Basis-Emitter-Verbindung während des
negativen Teils des Signals HOR an der Verbindung von Kondensator 102 und
eines Widerstands 108 mit Vorspannung an versehen ist.
Widerstand 108 begrenzt den Basisstrom nach Transistor 106.
Während
der eingeschalteten Zeit des Transistors fließt Strom auch von der 225 Volt Versorgung
von Spannungspegel +V1 durch Widerstand R24 durch die Emitter-Kollektor-Verbindung von
Transistor 106. Ein Kondensator 110 wird in vorteilhafter
Weise über
nur einige Zyklen durch Transistor 106, Zenerdiode 112,
Diode 114 und Widerstand 116 aufgeladen. Zenderdiode 112 klemmt
während des
Ladevorganges die Spannung am CRT-Gitter in der gezeigten Ausführungsform
auf ungefähr
ein Maximum von 27 Volt. Nach einige Zyklen von Signal HOR nimmt
die Spannung über
Kondensator 110 einen Wert nahe 200 Volt an und die Kollektorspannung
von Transistor 106 liegt bei ungefähr +225 Volt. Zu diesem Zeitpunkt
hört die
Zenderdiode 112 auf, leitend zu sein, da der aus Widerständen 118 und 120 (Widerstand 116 kann
für die
Berechnung außer acht
gelassen werden) bestehende Spannungsteiler so gewählt ist,
daß er
ungefähr
25 Volt an das CRT-Gitter anlegt, was ein geringer Wert als der
Zenerwert von 27 Volt ist. Dies ist vorgesehen, um Rauschentwicklung
in der Zenerdiode während
des normalen Betriebs des Empfän ger
zu verhindern. Der Transistor 106 ist jetzt gesättigt, so
daß eine
Kollektor-Emitter-Spannung von etwa 0,5 Volt besteht. Ein Kondensator 122,
welcher einen Aspekt der Erfindung beinhaltet, ist zwischen der
Kollektor-und-Basis-Verbindung von Transistor 106 vorgesehen
als eine Miller-Vorrichtung mit positiver Rückkopplung, die die Abschaltung
des Transistors verlangsamt, indem sie die Basis wechselstrommäßig eng
an den Kollektor koppelt. Wenn die Kollektorspannung versucht abzusinken,
wird die Basis stärker
angeschaltet, was das Absinken verhindert. Kondensator 122 hindert
demnach Transistor 106 daran, während des positiven Teils der
HOR-Wellenform abzuschalten, erlaubt
aber Transistor 106 schnell abzuschalten, wenn die HOR-Wellenform
nicht vorhanden ist.
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Wenn
Transistor 106 abschaltet, z.B. wenn Signal HOR verschwindet,
was den Verlust der horizontalen Abtastung anzeigt, wird die Kollektorspannung
durch Widerstand 124 auf Masse gezogen. Über Kondensator 110 stehen
noch immer 200 Volt. Die Spannung am CRT-Gitter und der Anode von
Diode 114 steuert den 225 Volt Wechsel am Kollektor von
Transistor 106 nach und fällt von ungefähr +25 Volt
auf etwa –200
Volt. Diode 114 ist nun mit Sperr-Vorspannung versehen.
Das CRT-Gitter erhöht
sich dann Stück
für Stück in Richtung
auf Masse, mit einer Zeitkonstante, in der bevorzugten Ausführungsform,
von etwa 12,7 Sekunden, die im wesentlichen durch Widerstand 120 und
Kondensator 110 bestimmt wird. Währenddessen fließt in vorteilhafter
Weise kein Strom von der 225 Volt Versorgung des Spannungspegels
+V1, da Transistor 106 und der Transistor 51 abgeschaltet
sind. Das Signal SWEEP-LOSS ist wegen des Verlustes der horizontalen
Ablenkung auf ungefähr
null abgesunken und jetzt, da Transistor 106 auch nichtleitend
ist, besteht kein Stromleitungsweg von der 225 Volt Versorgung des
Spannungspegels +V1 nach Masse. Dieser Zustand erhält normalerweise,
in vorteilhafter Weise, die 225 Volt Versorgung an der Kathode der
CRT bis der Filter-Kondensator C4 der 225 Volt Versorgung infolge
Streuverlust (stray leakage) entlädt, ungefähr ein paar Sekunden. Widerstand 116 begrenzt den Strom
in Zenerdiode 112 und Diode 114 während Bildröhren-Bögen. Kondensator 126 ist
eine Video-Entkopplung zwischen der CRT-Kathodenschaltung und dem
Gitter. Die Kombination von Kondensator 126, Kondensator 110 und
Kondensator 122 leitet Röhren-Bögen-Ströme um Transistor 106 herum
und schützt
ihn vor Beschädigung.
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Wie
bereits zuvor erklärt,
liefern während
eines Versagens der Abtastung in 1a gezeigte
Detektoren ein SWEEP-LOSS-Signal
von ungefähr
null Volt, wenn entweder vertikaler oder horizontaler Abtastverlust
erkannt wird. Transistoren 51 arbeiten normalerweise mit
geringen Basisströmen
und mit einer Basisspannung nahe 12 Volt. Wenn ein Fehler, wie ein
offener Kollektor, bei einem der Transistoren 51 auftritt,
erniedrigt der zusätzliche,
von der Basis des fehlerhaften Transistors gezogene Strom die Vorspannung
zu den beiden anderen Verstärkern und
schaltet sie aus. Kondensator C10 zwischen der Abtast-Verlust-Leitung
und der 12 Volt Versorgung ist eine Video-Entkopplung für die Basis
der Transistoren 51 oberen Kaskodeverstärkertyps.
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Im
Falle, daß ein
Fehler in z.B. der Kathodenschaltung einer der CRTs während oder
vor einem Abtastverlust, insbesondere einem Verlust der horizontalen
Ablenkung; auftritt, bietet die Schaltung 777 ein zusätzliches
Maß an
Schutz. In dem Fall, daß z.B.
Transistor 51 einen Emitter-Kollektor-Kurzschluß entwickelt,
nähert
sich der Kollektor von Transistor 51 dem Massepegel, wodurch
Transistor 30 an gesteuert wird und eine geringe Spannung
an der Kathode der CRT erzeugt wird. Bei einer Gitterspannung von ungefähr 25 Volt
und einer Kathodenspannung nahe Masse entwickelt sich ein starker
Strahlstrom. Wegen des Versagens der horizontalen Abtastung, während der
Abschaltzeit des Empfängers,
kann sich eine vertikale Linie nahe der Mitte des CRT-Schirmes entwickeln,
die ein Einbrennen des Phosphors bewirkt, wenn die Schaltung 777 nicht
vorhanden wäre. Schaltung 777 verhindert
aber jeglichen Schaden am CRT-Schirm, weil Signal HOR nicht mehr
an der Basis von Transistor 106 anliegt, sobald die horizontale Ablenkung
aufhört.
Der Verlust des Signals HOR schaltet Transistor 106 aus
und schaltet die positiv geladene Klemme von Kondensator 110 durch
Widerstand 124 auf Masse. Entsprechend nähert sich die
negative geladene Klemme von Kondensator 110, die durch
Widerstand 128 mit dem CRT-Gitter verbunden ist, ungefähr –200 Volt
bezogen auf Masse an. Vor dem Versagen der horizontalen Abtastung hatte
die negative Klemme von Kondensator 110 bei ungefähr +25 Volt
bezogen auf Masse gelegen. Dementsprechend ist das Gitter aureichend
negativ mit Vorspannung versehen, um die CRT abzuschalten und den
Fluß jeglichen
Strahlstroms zu verhindern, wodurch das Phosphor der CRT vor jeglicher
Beschädigung
geschützt
wird.
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Die
CRT-Schutzschaltung 777 weist eine Reihe von Vorteilen
auf. Der Einsatz von PNP-Transistor 106 bedeutet, daß der Transistor
abgeschaltet ist, wenn ein Verlust der horizontalen Ablenkung eintritt,
was bedeutet, daß die
Ladung an Kondensator 110 über eine relativ lange Zeit,
abhängig
vom Wert des Widerstands 120, aufrechterhalten werden kann. In
der gezeigten Ausführungsform
beträgt
die Zeitkonstante ungefähr
12,7 Sekunden, und bei einer Zeitkonstante des RC-Glieds von eins
ist das Gitter noch immer bei etwa –80 Volt gehalten.
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PNP-Transistor 106 ist
während
der Zeit, in der Kondensator 110 dar Gitter auf einer im
wesentlichen negativen Spannung hält, ausgeschaltet. Deshalb
ist in vorteilhafter Weise während
der Zeit, in der das Gitter auf einer im wesentlichen negativen
Spannung gehalten wird, sehr wenig Last an der 225 Volt Versorgung
des Spannungspegels +V1. Wenn nur ein Verlust der horizontalen Ablenkung
auftritt, ohne einen Fehler in der Kathodenschaltung, wird wegen des
Versagens der Abtastung der Transistor 106 ebenso abgeschaltet
wie die Transistoren 51 in der Video-Verstärker-Schaltung.
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Die
Schutzschaltung 777 ist einfach konstruiert, mit nur einem
aktiven Bauteil, Tranistor 106. Keine andere aktiven Teile
sind notwendig, und die Schaltung muß nur mit einer Versorgungsspannung, der
225 Volt Versorgung des Spannungspegels +V1, verbunden werden und
benötigt
zum Betrieb keine anderen Niedervoltversorgungen, da sie direkt
durch Signal HOR gesteuert wird.
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Die
Verwendung von Miller-Kapazität 122 vereinfacht
die Detektierung der Horizontalimpulse. Kondensator 122 wird
verwendet, um Transistor 106 während des Rücklaufteils der horizontalen
Wellenform HOR in Sättigung
zu halten. Das nicht-Miller-mäßige RC-Produkt
von Kondensator 122 und Widerstand 124 beträgt ungefähr 1,6 Mikrosekunden.
In der gezeigten Ausführungform übersteigt
die Stromverstärkung,
oder B, von Transistor 106 die Zahl 50, was eine
minimale Miller-Zeitkonstante von 280 Mikrosekunden ergibt. Dies
ergibt weniger als 1/100 Zeitkonstante des Nachgebens der Kollektorspannung
während
des Rücklaufs
und eine PNP-Abschaltzeit von weniger als 10 horizontalen Zeilen, wenn
die horizontale Abtastung verlorengeht. Dementsprechend vereinfacht
der Einsatz von Miller-Kapazität 122 die
Aufgabe des Erfühlens
des Vorhandenseins von Signal HOR und erlaubt gleichzeitig die rasche
Feststellung, daß Signal
HOR nicht vorhanden ist, wodurch ein schnelles Austasten des CRT-Schirms
durch Gittersteuerung erreicht wird.
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Es
sind drei Schaltungen 777 vorgesehen. Nur eine solche Schaltung
für eine
CRT ist gezeigt, aber es ist für
jede der Gitter der anderen beiden CRTs 11 und 12 eine
Schaltung vorgesehen, wie es für
einen Fachmann offenkundig wäre.
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Eine
weiterer Vorteil der Schutzschaltung 777 ist, daß sie ermöglicht,
daß das
Gitter während des
Normalbetriebs bei ungefähr
+25 Volt bezogen auf Masse gehalten wird. Der maximale Strahlstrom kann
daher erzeugt werden, ohne daß Transistor 51 gesättigt wird.
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Der
maximale Strahlstrom in einer CRT kann erzeugt werden, wenn dem
Gitterspannungspegel erlaubt wird, sich dem Kathodenspannungspegel
anzunähern.
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Um
eine Beschädigung
der CRT zu vermeiden, ist es wesentlich, daß das Gitter schnell auf eine hohe
negative Spannung geschaltet werden kann, um im Falle des Versagens
der Ableitung den Strahlstrom abzuschalten. Dies wird in Schaltung 777 durch
Zenerdiode 112 und Diode 114 sowie Widerstände 118 und 120 erreicht,
die eine Spannungsteilerschaltung bilden. Während des ersten Aufladens von
Kondensator 110 durch Transistor 106, ist die
Zenerdiode zuerst leitend, erzeugt eine Spannung über Widerstand 118 von
ungefähr
+27 Volt und erlaubt dem Kondensator, sich schnell aufzuladen. Sobald der
Kondensator jedoch aufgeladen ist, wird die Zenerdiode nichtleitend
aufgrund der Auswahl der relativen Werte von Widerständen 118 und 120 des Spannungsteilers
(ungefähr
25 Volt über
Widerstand 118) und die gespeicherte Ladung an Kondensator 110 liegt
im wesentlichen über
Widerstand 120, welcher einen relativ hohen Widerstand
besitzt. Tritt der Verlust horizontaler Abtastung ein, so schaltet
Transistor 106 innerhalb wenige Zyklen des verlorenen horizontalen
Abtastsignals ab und die an Kondensator 110 gespeicherte
Ladung wird an das Gitter der CRT plaziert, womit der CRT-Schirm
ausgetastet wird.
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Schaltung 777 verwendet
nur das horizontale Ablenkungssignal HOR als Eingangssignal, anstelle
des SWEEP-LOSS-Signals von der Schaltung zum Detektieren des Abtastungsversagens.
Das SWEEP-LOSS-Signal andererseits wird erzeugt, wenn der Verlust
entweder der horizontalen oder der vertikalen Abtastung auftritt.
Neben einem Maß an Redundanz
ist dies auch wichtig in einer Situation, wo ein Fehler sowohl in
der Videoverstärker-Schaltung
als auch in der vertikalen Ablenkschaltung auftritt.
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Wie
bereits ausgeführt,
kann der Strahlstrom, wenn Schaltung 777 nicht vorhanden
ist, durch die Kathodenschaltung mit dem ausfallenden Transistor 51 nach
Masse fließen.
Sollte ein vertikales Abtastversagen eintreten, würde der
fehlerhafte Transistor 51 zulassen, daß der Strahlstrom nach Masse
fließt.
Wenn eine Schaltung, die Schaltung 777 ähnlich ist, vorgesehen wäre zum Erzeugen
einer ausreichend hohen negativen Spannung am Gitter der CRT, wenn
der Verlust vertikaler Abtastung einträte, und eine solche Schaltung
mit einem dem SWEEP-LOSS-Signal ähnlichen
Signal arbeitete, das in der Schaltung in 1a erzeugt
wird, wenn entweder der Verlust der vertikalen oder der Verlust der
horizontalen Ablenkung eintritt (anstatt nur mit dem Signal HOR),
und wenn ein dem Kondensator 110 ähnlicher Kondensator aufgeladen
würde,
um diese ausreichend hohe negative Spannung zu erzeugen, so würde sich
die Ladung am Kondensator nach einer kurzen Zeit von einigen Zeitkonstanten verflüchtigen.
Dies ist der Fall, weil der Verlust der vertikalen Ablenkung bewirkt
hätte,
daß sich
der Kondensator entlädt.
Daher würde
nach einigen Zeitkonstanten die horizontale Linie auf dem CRT-Schirm
erscheinen. Wenn ein Benutzer danach den Fernsehempfänger abschaltet
(eine horizontale Linie bewirkt typischerweise ein Phosphor-Einbrennen
nicht so schnell wie eine vertikale Linie oder ein Punkt) und dann
die horizontale Abtastung verschwindet, weil der Kondensator, der
dem Kondensator 110 ähnlich ist,
bereits entladen ist, kann nicht mehr eine negative Spannung am
Steuergitter erzeugt werden. In der Mitte des Schirms wird deshalb
für eine
kurze Zeit ein Strahlpunkt gebildet, was oft ausreicht, an diesem Punkt
den Phosphor der CRT zu schädigen.
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Diese
Problem wird dadurch gelöst,
daß das horizontale
Abtastsignal HOR anstelle eines Signals wie des SWEEP-LOSS-Signals
als Eingang zur Schaltung 777 verwendet wird. Sollte der
Verlust der vertikalen Abtastung zur selben Zeit eintreten, zu der einer
der Videoverstärker-Transistoren
kurzschließt, würde der
CRT-Schirm zu einer horizontalen Linie zusammenfallen, da es angenommen
ist, daß die
horizontale Abtastung weiterhin besteht. Wenn der Benutzer den Empfänger abschaltet,
etwa weil er den Defekt bemerkt, schaltet der Verlust des horizontalen Ablenksignals
HOR Transistor 106 ab, was die negative Spannung an Kondensator 110 an
das Gitter der CRT anlegt, womit der Fluß des Strahlstroms verhindert
und damit auch das Entstehen eines Punktes in der Mitte des CRT-Schirms
verhindert wird, obwohl das horizontale Feld zusammengebrochen ist.