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Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer S-förmigen Spannung
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über einen Kondensator mit dem Steuergitter verbunden ist, dem mindestens eine zu integrierende Spannung, vorzugsweise über mindestens einen Widerstand, zugeführt wird.
Solche Schaltungsanordnungen können u. a. in Fernsehsende- oder Empfangsgeräten Verwendung finden, wobei die erzeugte S-förmige Spannung, gegebenenfalls nach Phasenumkehr, zum Steuern der Endröhre der senkrechten Ablenkschaltung benutzt werden kann. Eine solche Endröhre muss, wenn eine Fernsehwiedergaberöhre mit einem grossen, verhältnismässig wenig gekrümmten Schirm, beispielsweise eine
53-oder 61 cm-Röhre Anwendung findet, einen nahezu S-förmigen Strom durch die Ablenkspulen schikken, um dafür so sorgen, dass auf dem Schirm selbst die Verschiebung des Lichtpunktes nahezu linear mit der Zeit verläuft.
Auch für Kameraröhren, beispielsweise vom Typ des Superikonoskops, können derartige S-förmige Ablenkströme notwendig sein, um die sich beim Transport von Elektronen von der Photokathode zum abzutastenden Schirm ergebenden Verformungen zu korrigieren.
Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen die erwünschte S-förmige Steuerspannung dadurch erhalten wird, dass aus jeder einer Anzahl von sinusförmigenspannungen ein derartiger Teil herausgenommen wird, dass eine nahezu S-förmige Spannung übrig bleibt. Die unterschiedlichen sinusförmigen Spannungen erhalten in bezug aufeinander eine derartige Phasendifferenz, dass die ausgewählten Teile einer vorangehenden und einer nachfolgenden sinusförmigen Spannung sich gerade an den Teil der zwischen- liegendeii Spannung anschliessen.
Nach andern Verfahren werden sägezahnförmige Spannungen mit Hilfe von Filternetzwerken verformt, und wieder andere benutzen eine nichtlineare Röhrenkennlinie unter Verwendung eines zusätzli- chen integrierenden Netzwerkes. Dadurch, dass die Röhre in den stark gekrümmten Teil der Röhrenkennlinie ausgesteuert wird, wird die eine Hälfte des S und durch Zusatz eines mittels des Integrationsaetz- werkes erhaltenen Signals die andere Hälfte gebildet.
Alle diese Verfahren sind jedoch umständlich und haben ausserdem den Nachteil, dass die erzielte Kurve stark von der erwünschten S-Form abweicht.
Mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist es jedoch möglich, auf sehr einfache Weise die erwünschte S-Form zu erhalten, und zu diesem Zweck ist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Integrationsnetzwerk mit der Ausgangselektrode der Röhre gekoppelt ist, wobei die Ausgangsspannung des Netzwerkes über einen Widerstand dem Steuergitter der Röhre zugeführt wird.
Einige mögliche Ausführungsformen von Schaltungsanordnungen nach der Erfindung werden an Hand der Figuren nachstehend näher erläutert. Fig. 1 stellt eine an sich bekannte MiUer-Integrator-Schalnmg !- anordnung dar, Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäss abgeänderte Schaltungsanordnung, während die Figuren 3 und 4 weitere Ausführungsformen des als Miller-Transitron-Kipposzillator geschalteten MiUer-Integ- rators darstellen.
In Fig. 1 bezeichnet 1 eine als Miller-Integrator geschaltete Entladungsröhre. Der Kondensator 2 ist die Kapazität, die zur Erzielung des sogenannten Miller-Effektes zwischen Anode und Steuergitter der
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Röhre vorgesehen ist. Wird nicht, wie in Fig. 1 angegeben, eine Pentode, sondern eine Triode verwendet, so kann die stets vorhandene Streukapazität zwischen Anode und Steuergitter ausreichen, dass die Schaltungsanordnung als Integrator arbeitet.
Soll die Schaltungsanordnung jedoch als Kipposzillator benutzt werden, so empfiehlt sich, wie nachstehend erläutert wird, die Kombinationmit einer sogenannten Transitronschaltung, In diesem Falle ist die erwähnte Streukapazität zu klein, und es muss der Kondensator 2 angebracht werden.
Auch kann der Miller-Integrator mit Hilfe von Impulsen mit der erwünschten Frequenz und Impulsdauer gesteuert werden. Findet wiederum eine Pentode Verwendung, was zu bevorzugen ist, um die Wirkung des Integrators nicht unnötig zu beeinflussen, so können die erwähnten Impulse dem Fanggitter oder der Anode zugeführt werden, um in den gewünschten Zeitpunkten den Anodenstrom zu sperren oder zu entsperren. Diese zu integrierende Spannung Vs wird über einen Widerstand 3 dem Steuergitter der Röhre 1 zugeführt. Wenn diese Spannung, wie in Fig. 1 angegeben, eine Springspannung mit der Amplitude E ist und wenn der Anodenwiderstand klein in bezug auf den Widerstand 3 ist, wird die Anodenspannung der Röhre 1 durch
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spannung Vao von der Gleichstromeinstellung der Röhre abhängig ist.
Aus der Formel (1) geht hervor, dass der Kondensator 2 durch die Wirkung der Röhre 1 scheinbar auf eine um einen Faktor A höhere Spannung aufgeladen wird, als ohne das Vorhandensein der Röhre 1 möglich wäre.
Im beschriebenen Falle, in dem eine Pentode Verwendung findet, nimmt jedoch, wenn die Anodenspannung auf die sogenannte Knickspannung Vak herabgefallen ist, der Anodenstrom zu Gunsten des Schirmgitterstromes ab, so dass von diesem Augenblick an die Anodenspannung nahezu nicht mehr abnimmt. Weil Zahlen von 50 bis 100 für den Verstärkungsfaktor A sehr gut verwirklichbar sind, ist bei einem Wert E von beispielsweise 100 Volt die Spannungsdifferenz Vao - Vak viel kleiner als der Wert A. E, so dass nur der untere Teile der durch (1) angegebenen Aufladekurve benutzt wird, der nahezu als linear zu betrachten ist. Für (1) kann denn auch annäherungsweise geschrieben werden :
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A.oder - Et/R (2).
Dieser Spannungsverlauf ist in Fig. 1 angegeben.
Aus (2) geht hervor, dass die Spannung an der Anode der Röhre 1 mit einiger Annäherung mit Hilfe der Formel
Va = -fot(Vs/R3C2)dr (3) berechnet werden kann, wobei im Zeitpunkt t = o die Anodenspannung den Wert Vao aufweist.
Die erwünschte S-förmige Steuerspannung muss die Formel für eine Kurve dritten Grades erfüllen.
Eine derartige Spannung ist dadurch erzielbar, dass dem Steuergitter der Röhre 1 eine neue Steuer- spannung Vs über einen Widerstand 3'zugeführt wird. Wenn diese Spannung eine parabolische Spannung von der Gestalt V =-ai* + bt + c (4) ist, so lässt sich mit Hilfe der Formel (3) die sich in diesem Falle ergebende Anodenspannung errechnen.
Diese ist gegeben durch
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geschaltet werden, wobei zwischen den zweiten und den dritten eine Phasenumkehrschaltung eingeschaltet wird und dem ersten eine Springspannung Vs mit der Amplitude E zugeführt wird. Die Eingangsspannung des dritten Integrators wäre dann durch die in der Gleichung (4) angegebene Formel bestimmt.
Eitje derartige Schaltungsanordnung ist jedoch kostspielig und kompliziert. Mittels der Schaltungs- anordnung nach der Erfindung, die in Fig. 2 dargestellt ist, lässt sich angenähert das gleiche Ergebnis dadurch erzielen, dass die der Anode der Röhre 1 entnommene Spannung mittels eines aus dem Widerstand 5 und dem Kondensator 6 bestehenden Integrationsnetzwerkes erneut integriert wird. Die integrierte Spannung wird dabei über einen Widerstand 3'erneut dem Steuergitter der Röhre 1 zugeführt, so dass sich an der Anode dieser Röhre eine Spannung ergibt, die mit einiger Annäherung der durch die Gleichung (5) bestimmten Form entspricht.
Dies lässt sich wie folgt nachweisen.
Wenn die Steuerspannung Vs eine Springspannung ist, hat die Anodenspannung eine Gestalt, wie sie durch die Gleichung (2) angegeben ist. Diese Spannung wird erneut mittels des Netzwerkes 5, 6 Integriert.
Weil die am Ende erforderliche Amplitude der parabolischen Spannung am Steuergitter klein sein darf, kann auch die integrierende Wirkung dieses Netzwerkes als nahezu Ideal betrachtet werden, so dass mit einiger Annäherung für die über dem Kondensator 6 erzeugte Spannung geschrieben werden kann :
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(V= K1 (Vaot-Et'/2R ) +K2.. (6), wobei K und K die vom Netzwerk 5, 6 und der Schaltungsanordnung bestimmten Konstanten sind. Substitution von (6) in (3) ergibt :
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der übrigen Glieder vernachlässigbar klein, so dass die Spannung am Kondensator 6 nahezu parabolischen Charakter aufweist.
Es sei bemerkt, dass ein weiterer Vorteil der beschriebenen Schaltungsanordnungen der ist, dass die
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weder durch Änderung des Widerstandes 5 oder durchÄnderung des Wertes von Vao (die letztere hängt von der Einstellung der Röhre 1 ab). Es ist somit stets möglich, sich der erwünschten S-Form mit verhältnismässig hoher Genauigkeit anzunähern. Auch sind die erwähnten Koeffizienten im Falle der Fig. 3 vom Verhältnis zwischen den Widerständen 5 und 3'und im Falle der Fig. 2 vom Verhältnis zwischen den Widerständen 5, 3'und 3 und vom Wert der von der Spannungsquelle 16 gelieferten Gleichspannung abhängig.
Eine weitere Ausführungsform eines Miller-Transitron-Kipposzillators ist in Fig. 4 angegeben.
Um die Entnahme der erzeugten S-förmigen Spannung zu ermöglichen und auch um dafür zu sorgen, dass Spannungsänderungen an der Anode der Röhre 1 mit verhältnismässig niedrigen Frequenzen in bezug auf die Frequenz der erzeugten sägezahnförmigen Spannung nicht weitergeleitet werden, ist der Kondensator 2 durch zwei Kondensatoren 21 und 22 ersetzt, wobei der Kapazitätswert von 21 gross ist (z. B. das 6-fache beträgt) in bezug auf denjenigen des Kondensators 2%, während der Verbindungspunkt dieser Kondensatoren über die Widerstände 12 und 13 mit Erde verbunden ist. Auch der Widerstand 5 ist in zwei Widerstände 51 und EL unterteilt. Die zwei so erzeugten Zweige der in der Figur dargestellten Brückenschaltung sind durch einen veränderlichen Widerstand 14 miteinander verbunden.
Die gesamte Zeitkonstante der Widerstände 5,12, 13 und 14 und des Kondensators 21 muss klein in bezug auf die Hinlaufzeit der sägezahnförmigen Spannung sein, beispielsweise 2-oder 3-mal kleiner.
Diese letztere Schaltung ist besonders wichtig, wenn die dem Widerstand 13 entnommene Steuerspannung einer Endröhre der senkrechten Ablenkschaltung in Fernsehsende- oder Empfangsgeräten zugeführt wird. Diese Endröhre ist nämlich in der Regel über einen Transformator mit den Ablenkspulen gekoppelt, die von einem S-förmigen Strom durchflossen werden müssen. Um in diesem Falle die Lineartät regeln zu können, ist bekanntlich die Addierung einer zusätzlichen parabolischen Komponente zu der Steuerspannung notwendig. Dies erfolgt dadurch, dass die am Kondensator 6 wirksame Spannung über 52 und den veränderlichen Widerstand 14 auch dem Widerstand 13 zugeführt wird.
Weil es für ein Integrationsnetzwerk stets erforderlich ist, dass bei der Frequenz des zu integrierenden Signals die Impedanz des Widerstandes gross in bezug auf diejenige des Kondensators ist, ist die Impedanz des letzteren Elementes in bezug auf diejenige der Widerstände vernachlässigbar. Für das Gleichgewicht der Brücke genügt es somit, wenn gilt :
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Hinsichtlich der vom Oszillator gelieferten Spannung tritt über dem Widerstand 14 keine Spannungsdifferenz auf, so dass eine Änderung von 14 keinen Einfluss auf die Amplitude oder auf die Frequenz der erzeugten S-förmigen Spannung ausübt.
Erwähnt sei noch, dass die Schaltungsanordnung mit Hilfe von Synchronisierimpulsen 17 mit negativem Richtungssinn synchronisiert werden kann. Diese können, wie in Fig. 4 angegeben ist, dem Fanggitter der Pentode zugeführt werden. Es ist auch möglich, Synchronisierimpulse mit grösseren Amplituden als im vorstehend erwähnten Fall der Anode zuzuführen.
Auch sei bemerkt, dass durch die Aufteilung des Kondensators 2 die Gleichstromkomponente in dem vom Netzwerk 51, 5 und 6 integrierten Signal verloren gegangen ist. Weil jedoch von der Quelle 16 eine Gleichspannung geliefert wird, ist dies unbedenklich. Selbstverständlich muss jedoch der Wert der von 16 zu liefernden Gleichspannung dieser neuen Situation angepasst werden.
Auch könnenMehrgitterröhren wie Hexoden und Heptoden Anwendung finden. Dabei besteht die Möglichkeit, den Rücklauf durch die Synchronisierimpulse einleiten zu lassen, indem diese Synchronisierimpulse einem zusätzlichen Steuergitter zugeführt werden. Auch kann ein zusätzliches Schirmgitter als Ausgangselektrode wirksam sein, wobei das freie Ende des Kondensators 21 mit diesem Schirmgitter verbunden ist. In diesem Falle kann die der Anode entnommene Spannung zum Steuern eines Phasendis- kriminators benutzt werden, dem auch Synchronisierimpulse zugeführt werden.
Die diesem Phasendiskriminator entnommene Regelspannung kann beispielsweise verwendet werden, um die Eigenfrequenz des MilIer-Transitron-Oszillators einzuregeln, wenn dieser eine Sägezahnspannung mit Zeilenfrequenz erzeugt.