Das Funktionsprinzip"Web-Reprint" der Originalfassung; Erstveröffentlichung in FUNKSCHAU 13/1977, S. 604 ff. (Bilder und Tabellen vom vergilbten Original gescannt)
Nachträge und Hinweise Anno 1998
Bildmustergeneratoren sind als nützliche Helfer in der Fernseh-Reparaturwerkstatt bekannt. Das im folgenden beschriebene Gerät zeichnet sich durch Nachbausicherheit, Abgleichfreiheit und die ausschließliche Verwendung von handelsüblichen, weit verbreiteten Teilen aus.
Neben der üblichen Ausstattung besitzt dieses Gerät einige originelle Besonderheiten; u.a. erlaubt es eine eingeschränkte Verwendung des angeschlossenen Fernsehgeräts als Oszillograf. Eine zusätzlich eingebaute Einrichtung zur Auffindung sporadisch auftretender Fehler gibt Alarm, sobald sich das Schirmbild verändert.
Um den Aufwand klein zu halten und die Möglichkeiten des Amateurs nicht zu überschreiten, wurde auf die Erzeugung von Farbsignalen verzichtet. Trotzdem lassen sich natürlich auch einige Arbeiten an Farbgeräten durchführen.
Das FunktionsprinzipDie Daten der CCIR-Fernsehnorm sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Um Abgleichfreiheit, Nachbausicherheit usw. zu gewährleisten, werden sämtliche benötigten Frequenzen durch Teilung und digitale Verarbeitung aus einer Mutterfrequenz abgeleitet. Die außer den Synchronimpulsen (15625 Hz und 50 Hz) erforderlichen Signale ergeben sich aus den zu erzeugenden Testbildern.
Das Gittermuster dient zur Einstellung der Bildgeometrie und der Konvergenz bei Farbgeräten. Es besteht aus 25 waagerechten und 32 senkrechten Linien. Das erfordert eine horizontale Videofrequenz von 32 x 15625 Hz = 500 kHz. Die Dauer der Helltastung sollte für ein scharfes Bild möglichst klein sein; aus der max. Bildauflösung von 5 MHz ergibt sich eine minimale Impulsdauer von 1/(2*5 MHz)=0,1 us. Die waagerechten Linien entstehen durch Helltastung jeder 25. Zeile. 25 Linien pro Bild ergeben eine vertikale Videofrequenz von 25 x 50Hz = 1250 Hz. Die Dauer der Helltastung beträgt eine Zeilendauer, also 64 us. Die beiden Videosignale werden über ein ODER-Gatter zusammengefaßt. Benutzt man statt dessen ein UND-Gatter, werden nur die Kreuzungspunkte des Gittermusters sichtbar; es entsteht ein Punktmuster, das zur optimalen Einstellung der Strahlschärfe über den ganzen Bildschirm dienen kann.
Das Schachbrettmuster ist ebenfalls gut zur Geometrieeinstellung geeignet. Nichtlinearitäten lassen sich besonders gut feststellen, wenn man schräg von der Seite auf das Bild sieht. Die diagonale Anordnung der schwarzen Felder erscheint dann gekrümmt. Das Schachbrettmuster wird aus dem Gittermuster abgeleitet. Da nur jedes zweite Feld hellgetastet wird, müssen die Frequenzen des Gittermusters durch 2 geteilt werden; das Tastverhältnis ist hier 0,5.
Die Grautreppe enthält 8 verschiedene Helligkeitswerte vom Schwarzwert bis zum Weißpegel und dient zum Weißabgleich bei Farbgeräten und zur Einstellung von Helligkeit und Kontrast. Die erforderliche Treppenspannung erhält man, wenn man die Ausgänge eines Binärzählers über verschieden abgestufte Widerstände, entsprechend der Wertigkeit des jeweiligen Ausganges, zusammenfaßt. Aufgrund der 8 Stufen ergibt sich eine Steuerfrequenz von 8 x 15625 Hz = 125 kHz.
Die Tabelle 2 zeigt eine zusammenfassende Übersicht über alle benötigten Signale. Das Blockschaltbild (Bild 1) zeigt, wie diese durch Teilung gewonnen werden.
Bild 2 zeigt das Gesamtschaltbild. G1 und G2 arbeiten aufgrund der Gegenkopplung über R1 und R2 im linearen Bereich, sie bilden die bekannte TTL-Quarzoszillatorschaltung; C3 verhindert das Schwingen des Quarzes auf Harmonischen von 1 MHz.
Die Spannungen an den Ausgängen Q4 von IS 1, Q1 von IS 2 und Q1 von IS 3 verhalten sich wie die entsprechenden Ausgänge eines 3-Bit-Binärzählers, der mit 125 kHz angesteuert wird. Sie werden über die Widerstände R4...R6 (1 k, 2 k, 4 kOhm) entsprechend ihrem binären Stellenwert addiert und ergeben die Treppenspannung für die Grautreppe.
Die Frequenz von 1250 Hz für die waagerechten Gittermusterlinien wird in G3 mit Q3 von IS 2 zu einem Impuls von 64 us verknüpft. Bild 3 zeigt das entsprechende Impulsdiagramm. Aufgrund des unganzzahligen Verhältnisses dieser Frequenz zur Zeilenfrequenz wird bei jedem zweiten Teilbild die Helltastung einer Zeile in der Bildmitte beginnen und enden, was einen kleinen Absatz ergibt, der in der Praxis aber nicht stört. Die Frequenz 500 kHz wird in IS 6 in 0,1 us lange Impulse verwandelt. Diese werden in G4 mit den 1250-Hz-Impulsen verknüpft und bilden das Gittermuster. G 4 bildet in Verbindung mit I1 und den invertierten Eingangssignalen eine NOR-Funktion. Werden dagegen die nicht invertierten Signale über G6 (NAND) verknüpft, entsteht das Punktmuster.
Bei der Erklärung des Schachbrettmusters stelle man sich zunächst eine Zeile vor, die mit 250 kHz (Freq. 3) hell- und dunkelgetastet wird. Wäre das bei jeder Zeile so, würden nur senkrechte Balken entstehen. Daher muß sich nach jeweils 25 Zeilen die Phasenlage des Signals ändern; das geschieht durch die Gatter I3, I5 und G10...12, die als schaltbarer Inverter dienen, der mit 625 Hz umgeschaltet wird. In der Zuführung dieser Frequenz liegt ein weiterer Phasenschalter I4, I6, G7...G9; dieser arbeitet abhängig von der Stellung des Flipflop aus IS 5. Das Flipflop wird mit der Bildwechselfrequenz (50 Hz) angesteuert und sorgt nach jedem fertig geschriebenen Teilbild für eine Umschaltung der Phasenlage. Dadurch wird die in dem Moment auch erfolgende Umschaltung in I3, I5, G10...12 wieder aufgehoben. Das ist notwendig, weil wegen der ungeradzahligen Felderanzahl in senkrechter Richtung die ersten Felder mit derselben Phasenlage geschrieben werden müssen wie die letzten des vorherigen Teilbildes. Andernfalls würde jedes Karo nach einem Halbbild seine "Farbe" ändern.
Die Monoflops IS 7 und IS 8 erzeugen die genormten Impulslängen für die Synchronimpulse, die dann mit D1 und D2 zusammengefaßt und dem Videotransistor T1 zugeführt werden.
Sämtliche Videosignale gelangen über den Wahlschalter an die Basis von T1, wobei R10 dafür sorgt, daß auch bei Schwarzpegel noch ein genügender Spannungsunterschied zum Synchronsignal besteht. Der Spannungsteiler R11/R12 paßt das fertige BAS-Signal dem Aussteuerbereich des Hf-Oszillators (T 2) an. Das modulierte Hf-Signal wird über C13 ausgekoppelt und kann über B7 den Antennenbuchsen eines Fernsehgerätes zugeführt werden. Mit C12 läßt sich der gesamte VHF-Bereich 1 (Kan.2..4) durchstimmen. An B4 kann das (invertierte) BAS-Signal direkt abgenommen werden, z. B. zur Prüfung von Videoverstärkern.
Wird in Schalterstellung "Gittermuster" die Taste "0" gedrückt, erscheint auf dem Bildschirm eine senkrechte Linie, die folgendermaßen entsteht: Mit jedem H-Synchronimpuls wird C7 über D3 auf einen definierten Betrag entladen. Die anschließende Ladung über die Stromquelle T3 hängt von der an P1 abgegriffenen Spannung ab. Nach einer bestimmten Zeit beginnen T4 und T5 zu leiten, wodurch das Monoflop IS 6 getriggert wird. Es löst einen Impuls aus, der gegenüber dem Zeilenimpuls um einen bestimmten Zeitbetrag verschoben ist und auf dem Bildschirm als weißer Punkt erscheint. Die Punkte aller Zeilen bilden die erwähnte senkrechte Linie, deren Lage davon abhängt, wie schnell C7 geladen wird; also letztlich von der an P1 eingestellten Gleichspannung. Wird dieser Gleichspannung eine extern zugeführte Wechselspannung überlagert (über B3, C8 und R19), so verschiebt sich die Lage des von IC 6 gebildeten Impulses im Rhythmus der angelegten Wechselspannung; diese wird auf dem Bildschirm abgebildet.
Die Zeitablenkung dieses "Oszillografen" ist dabei die Bildkippfrequenz von 50 Hz. Wenn an der Taste V der Vertikalsynchronimpuls abgeschaltet wird, läßt sie sich am Bildfangregler des Fernsehers in gewissen Grenzen einstellen, so daß meist ein stehendes Bild erreicht wird.
Zugegeben, zu einem anständigen Oszillografen fehlt noch eine ganze Menge, und auch die Linearität läßt zu wünschen übrig. Aber gemessen am geringen Aufwand kann diese Zusatzschaltung bei der Beurteilung von Kurvenformen im Nf-Bereich demjenigen, der noch keinen Oszillografen besitzt, wertvolle Dienste leisten. Die Eingangsempfindlichkeit ist übrigens außerordentlich groß; sie liegt in der Größenordnung von 0.1 mV/cm bei einer 59-cm-Bildröhre!
Zum Schluß sei noch die "Alarmschaltung" beschrieben. Ein Fotowiderstand, der an geeigneter Stelle des Bildschirms angebracht wird, ist Zweig einer aus P2 und R24 gebildeten Brücke, die mit P2 ins Gleichgewicht gebracht werden kann. Sobald die Bildschirmhelligkeit vom vorgegebenen Wert abweicht, beginnt T6 zu leiten, er liefert den Basisstrom für T7, der schließlich den Stromkreis für die Hörkapsel schließt. Diese gibt nun, gesteuert von T8, einen durchdringenden 625-Hz-Ton von sich. C16 unterdrückt schnelle Helligkeitsänderungen. wie sie durch das Bildflimmern entstehen.
Das Netzteil ist einfach: Als Trafo wird ein preiswerter Klingeltrafo verwendet. Die Stabilisierungsschaltung entspricht der üblichen Form; bei einem maximalen Betriebsstrom von 220 mA nimmt sich allerdings der 2N 3055 etwas lächerlich aus. Er wurde im Mustergerät hauptsächlich aus Preisgründen, aber auch aus Gründen der (Kurzschluß-) Sicherheit eingebaut. Ein Kühlblech ist nicht erforderlich.
Der Aufbau ist unkritisch. Es sollte lediglich auf kurze Verbindungsleitungen geachtet werden. Das gilt in besonderem Maße für den VHF-Oszillator, der zumindest weit genug von anderen Teilen entfernt aufgebaut werden soll; besser noch ist eine eigene Abschirmung. Die Stützkondensatoren C18...C21 werden an verschiedenen Stellen der Schaltung möglichst nahe an den Stromversorgungsanschlüssen der IS angebracht.
Für verschiedene Zwecke (z. B. exakte Einstellung von Bild- und Zeilenfrequenz) hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Synchronimpulse abschaltbar zu machen. Das geschieht mit den Tasten V und H. Außerdem werden die entsprechenden Signale an Buchsen (B1 und B2) geführt.
Das Mustergerät wurde in ein Alugehäuse eingebaut; Bild 4 vermittelt einen Eindruck.
