Diskussion:Klemmschaltung (Nachrichtentechnik)

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Ich lass das Bild mal, ev. gibt es ein neues, wenn mein SVG-editor läuft, oder wer anders schneller ist. --NorbertR. 09:59, 5. Jan. 2008 (CET)

Dein Kommentar dient nicht der Artikelverbesserung, niemanden interessiert Dein SVG-Editor, WP ist kein Forum2A02:810D:4640:2238:E960:4BD4:F477:B14B 19:04, 2. Nov. 2019 (CET)

Vorbereitetes Material

Hallo, ich hatte auch einen Artikel begonnen. Das Material stelle ich hier zur Verfügung:

Grundprinzip der Klemmung mit gesteuertem Schalter

Die Klemmschaltung im Bereich der analogen Verarbeitung von Fernsehsignalen ist eine Schaltungsanordnung, bei der der Gleichanteil des Signals dadurch an den gewünschten Arbeitspunkt angepasst wird, dass die Spannung an einem im Signalweg liegenden Kondensator, dem Klemmkondensator, durch Umladevorgänge über einen elektronischen Schalter verändert wird.

Man spricht dabei von Klemmumg und sagt zum Beispiel: Die hintere Schwarzschulter des Signals wird auf einen Pegel von null Volt geklemmt.

Die Voraussetzung für die Klemmung ist, dass der Signalverlauf Bereiche enthält, in denen der Verlauf vorhersagbar als bekannt gilt und in denen der Verzicht auf die Kenntnis des konkreten Verlaufs nicht als Informationsverlust betrachtet wird. Das gilt zum Beispiel auch für das Durchlaufen der Maxima des hochfrequenten Trägers bei der AM-Demodulation mit Hilfe eines Audions. Im Fall von Fernsehsignalen folgt auf die Klemmung fast immer eine Säuberung des Signalverlaufs durch Austastung (beispielsweise am Sperrpunkt der Bildröhre).

Die zu häufige Anwendung der Klemmung in einem Signalweg kann zu Störungen führen.

Die Klemmung ist der durch die Abtastung mit der Zeilenfrequenz eingeschränkte Versuch, die von der sich ändernden mittleren Bildhelligkeit an den Koppelkondensatoren ausgelösten Einschwingvorgänge durch eine Folge von Signalverläufen mit dem Charakter von Sägezähnen bzw. Treppenstufen zu kompensieren.

Das Umfeld der Klemmung

Der Arbeitspunkt wird grundsätzlich durch die Hinzufügung einer Gleichgröße bestimmt. Im Fall eines Fernsehgerätes wird das entsprechende Bedienelement meist mit dem Wort Helligkeit beschriftet und verändert mittelbar die Vorspannung des Wehneltzylinders der Bildröhre gegenüber der Kathode und bestimmt damit die Lage des Signals gegenüber dem Sperrpunkt.

BAS-Signal moduliert

Bei den früher üblichen Schwarz-Weiß-Geräten wurde der Pegel der Synchronimpulse über die getastete Regelung weitgehend konstant gehalten. Dadurch waren auch der Schwarzpegel und der Weißpegel beim demodulierten Signal gegeben. Dieses Signal wurde gleichspannungsgekoppelt verstärkt.

Der Ladekondensator des Regelkreises hat hier eine mit dem Klemmkondensator vergleichbare Wirkung. Der Ladekondensator wird ständig über einen Lastwiderstand entladen und vom jeweils nächsten Synchronimpuls nachgeladen. Die Spannung am Ladekondensator bestimmt die Verstärkung des ZF-Verstärkers.

Der Entladevorgang führt deshalb zu einer laufenden Verstärkungserhöhung, die zu leicht unterschiedlichen Schwarzpegeln am Beginn und am Ende der Zeile führt; das Bild ist am rechten Rand etwas schwärzer. Durch die Tastung wird ein Einfluss des Bildinhalts auf die Spannung am Ladekondensator verhindert.

Im Unterschied zum Ladekondensator befindet sich der Klemmkondensator im unmittelbaren Signalweg, und die Umladevorgänge gehen direkt in das Ausgangssignal ein (zum Beispiel als Dachschräge). Weil der Klemmkondensator auch als Koppelkondensator betrachtet werden kann, haben Änderungen des mittleren Bildinhalts Umladevorgänge zur Folge. Bei wiederholter Klemmung addieren sich hier die durch die Umladevorgänge verursachten Fehler. Sprunghafte Änderungen des Bildinhalts führen zu Einschwingvorgängen.

Zu fordern sind ein geringer Innenwiderstand der Signalquelle und ein hoher Innenwiderstand der Signalsenke. Deshalb befinden sich in der Regel vor und hinter der Klemmschaltung Emitterfolger. Der Gleichspannungsversatz durch den Emitterfolger ist eine bekannte Größe und wird bei der Festlegung des Klemmpotentials berücksichtigt. Vor der Basis des Emitterfolgers am Ausgang befindet sich in der Regel ein Widerstand (ca. 100 Ohm), um eine Schwingneigung zu vermeiden. So wird der bei kapazitiver Belastung negative Innenwiderstand am Eingang des Emitterfolgers kompensiert.

Gewöhnliche Videoverteilerverstärker und Kabelentzerrer enthalten keine Klemmung, sondern nur Koppelkondensatoren. Der Aussteuerbereich muss um die Schwankungsbreite des Mittelwertes größer sein, als bei dem Nennpegel von 1 V zunächst zu vermuten wäre. Vor der Mischung und vor der Modulation des Senders ist jedoch eine Klemmung erforderlich.

Die Festlegung des Schwarzwertes in der Kamera ist keine Klemmung, sondern liegt entweder in den Händen des Kamaraingenieurs oder wird von einer Regelschaltung anhand des Bildinhaltes bewirkt.

Mit der digitalen Übertragung entfällt die Notwendigkeit der Klemmung weitgehend.

Kritische Bewertung des Artikels (Stand vom 05.01.2008)

Hallo NorbertR., Ich bin mir sicher, dass ich auch meinen Versuch nach einiger Zeit mächtig zerpflücken würde. Einige Punkte, die mir Bauchschmerzen machen, sind:

• Beim Fernsehen spricht man von einem Signalgemisch, und man denkt dabei an die Beimischung des S-Anteils ebenso wie an die logische Mischung der Komponenten des S-Signals und seit der Einführung des Farbfernsehens an die Beimischung des Farbsignals. Früher wurde auch das A-Signal als Abhebung beigemischt, und man kann sogar die logische Verknüpfung des Austastsignals mit dem Bildsignal als Mischung von Signalen betrachten. Das Wort Mischsignal ist mir aber in diesem Zusammenhang nie begegnet und mit der pulsierenden Gleichspannung aus der Stromversorgung hat die Klemmung nichts zu tun.
• Es ist auch eher abartig, bei einem Fernsehsignal von einer Wechselspannung zu sprechen. Das Problem ist nicht dadurch lösbar, dass man statt dessen von einer wechselnden Spannung spricht. Das eigentliche Problem liegt im Gleichanteil, der zunächst wegen der Koppelkondensatoren nicht übertragen werden kann. Das ist aber nur die halbe Wahrheit! Jede Röhre und jeder Transistor bilden ein Produkt aus dem Signal und einem Energiefluss (siehe Einkreiser), was dazu führt, dass der Gleichanteil auch ohne Koppelkondensatoren zu unstabil und nach einer Vielzahl von Stufen kaum noch rekonstruierbar ist.
• Der Gleichanteil ist eigentlich eine Fiktion, denn er ändert sich mit jedem neuen Augenblickswert. Ohne jeden Zweifel ist es eine erfolgreiche Vorstellung, dass duch das Klemmen der Gleichanteil wiederhergestellt wird. Dass diese Behauptung Unsinn ist, wird deutlich, wenn man das Massepotential auf z. B. 1000 V legt. Es ändert sich nichts! Die Wahrheit ist vielmehr, dass zu dem Fernsehsignal ein Sägezahnsignal addiert wird, das die von der mittleren Bildhelligkeit verursachten Einschwingvorgänge (im Übertragungsweg sind viele Koppelkondensatoren!) jeweils am Zeilenanfang kompensiert. Eigentlich handelt es sich dabei um eine Störspannung. Am grundsätzlichen Problem ändert sich nichts, wenn man anstelle des Sägezahnsignals ein Treppensignal anstrebt (im Artikel als Tastklemmung bezeichnet).
• Das Fernsehen ist keine Telemetrie, sondern ein 1%-System. Das bedeutet, dass alle Fehler unter 1% als vernachlässigbar gelten. Nur deshalb ist die Klemmung möglich, und die Zeitkonstanten der Koppelglieder müssen so groß sein, dass die Toleranz bei der üblichen Anzahl von Gliedern eingehalten wird.
• Es gibt eine Reihe von Patenten, in denen die Aufgabenstellung der Klemmung mit anderen Mitteln gelöst wird.
• Die technischen Mittel der Klemmschaltung werden auch zum Zweck der Brummkompensation genutzt.

Du hast bei dieser extrem unübersichtlichen Problematik eine sehr gute Vorlage geliefert. Gruß -- wefo 07:56, 6. Jan. 2008 (CET)

Hei. Da hast du dir ganz schön was angetan, ich hatte einfach eine mögl allg. Darstellung für die Wikipedia im Auge, Ich habe auch ne menge links angepasst und Begriffe relativiert, da offensichtlich Begrenzen und Klemmen (clipping ≠ clamping) immer wieder verwechselt werden. Der Aspekt Klemmen ist natürlich nicht auf FS beschränkt (Synchrondemodulation, Sample+Hold...). Freilich kannst du den Artikel erweitern, z.B. Klemmen unter dem speziellen Aspekt des FS. --NorbertR. 12:29, 6. Jan. 2008 (CET)

Hallo, ich hatte mir durchaus etwas dabei gedacht, als ich in der Begriffsklärung eine Unterscheidung der Klemmung von Fernsehsignalen und der von als Beispiel genannten AM-Signalen anstrebte. Der Unterschied liegt darin, dass das Nutzsignal der einen Anwendung in der anderen Anwendung das Störsignal ist. Die ach so weisen Admins wollten das nicht. Deshalb habe ich den Hinweis in meinen Entwurf aufgenommen. Die oben von mir vorgeschlagene Definition über den Signalverlauf ist so allgemein, dass sie beide Fälle betrifft.

Ich weiß auch, dass die Klemmung eine heilige Kuh ist. Und ich möchte diese Kuh auf keinen Fall schlachten. Dazu ist diese Modellvorstellung zu nützlich.

Die Klemmung von Fernsehsignalen ist aber ein sehr schönes Beispiel dafür, dass das Abtasttheorem Unfug ist: Das empfangende System kann nicht wissen, wie sich der Bildinhalt ändern wird. Selbst dann, wenn die Zeitkonstanten der Koppelglieder und ihre Anzahl bekannt ist, kann das System nicht prognostizieren, wie sich der Mittelwert in der erst noch kommenden Zeile verändern wird. Eine Prognose wäre nicht einmal bei der Anwendung als Brummkompensation vorstellbar, weil die eine Wirkung von der anderen nicht unterscheidbar ist. Die Kompensation klappt deshalb nur gegen Ende der Klemmdauer, der Rest, also die aktive Zeile, ist Blindflug. Aber man darf, wenn kleine Fehler zulässig sind, auch mal die Augen kurzzeitig schließen. Die Fehler sind relativ klein, weil das Abtastverhältnis zwischen der Zeilenfrequenz und der Erregerfrequenz groß ist. Es gehört zu den Tugenden des Ingenieurs, auch vertraute Modelle auf ihre Tragfähigkeit abzuklopfen. Gruß -- wefo 14:22, 6. Jan. 2008 (CET)

Du hast natürlich Recht, die Zeitkonstanten sind immer ein Kompromiß. Schlacht ruhig und immer fest mit Literatur absichern, dann hast du Rückendeckung. --NorbertR. 11:31, 7. Jan. 2008 (CET)

Ich habe mal in das Fachkundebuch gekuckt und kaum brauchbare Zitate gefunden. Aber das war ja auch nur für Lehrlinge. -- wefo 13:01, 7. Jan. 2008 (CET)

Hallo NorbertR., ich würde mich freuen, wenn Du durch Kritik und Ergänzungen zur Verbesserung meines Entwurfs Klemmschaltung (Fernsehtechnik) beitragen könntest. Die bisherige Diskussion mit Dir hat mir bei der Abfassung sehr geholfen. Gruß -- wefo 00:05, 8. Jan. 2008 (CET)

Wenn du meinst. Paß einfach auf, daß es nicht zu viel Redundanz bekommt oder zu lang wird. Videosignal und Klemmung sin beispielsweise schon bei Videosignal weitläufig samt Bildern angesprochen. --213.162.66.184 10:17, 9. Jan. 2008 (CET)