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Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stromes in einer Spule und zum Erzeugen einer Gleichspannung, vorzugsweise zum Speisen einer Elektronenstrahlröhre
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stro- mes in einer Spule und zum Erzeugen einer Gleichspannung, vorzugsweise zur Speisung einer Elektronen- strahlröhre, mittels einer Entladungsröhre, deren Steuergitter eine die Röhre periodisch entsperrende Span- nung zugeführt wird.
wobei der Ausgangskreis der Röhre eine Transformatorwicklung enthält, mit der die
Spule gekoppelt ist, und wobei während der Rückschlagzeit des sägezahnförmigen Stromes die über dem
Transformator auftretenden Impulse nach etwaiger Hochtransformierung gleichgerichtet werden, um die erwähnte Gleichspannung zu erzielen, während diese Impulse ausserdem einer Stabilisierungsschaltung zugeführt werden, deren Ausgang mit dem Steuergitter der Entladungsröhre verbunden ist.
Solche Schaltungsanordnungen werden u. a. in Fernsehempfängern verwendet, bei denen der säge- zahnförmig Strom in der Spule zum Erzeugen eines Feldes verwendet wird, das den Elektronenstrahl in der als Wiedergaberöhre wirksamen Elektronenstrahlröhre in waagrechter Richtung ablenkt. Die Stabili- sierungsschaltung zum nahezu Konstanthalten der Amplitude des sägezahnförmigen Stromes entwickelt dabei gewöhnlich eine negative Regelspannung, die dem Steuergitter der Entladungsröhre zugeführt wird.
Beim Ausfallen der Stabilisierungsschaltung fällt diese negative Regelspannung fort, so dass der An- odenstrbm erheblich zunimmt, wodurch auch die erzeugte Gleichspannung wesentlich zunehmen wird und Durchschläge in der Elektronenstrahlröhre auftreten können, die dadurch beschädigt wird.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung behebt diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Hilfsschaltung vorgesehen ist, die von den am Transformator oder von den an der Entladungsröhre selber entstehenden Impulsen gesteuert wird, und bei einem infolge eines Ausfalles der Stabilisierungseinrichtung entstehenden Anwachsen der Impulse über einen vorherbestimmten Wert ihrerseits eine Regelgrösse liefert, die mittelbar oder unmittelbar derart auf das Steuergitter der Entladungsröhre einwirkt, dass die erzeugte Gleichspannung unterhalb des für die Elektronenstrahlröhre zulässigen Wertes bleibt.
Es werden nachstehend einige mögliche Ausführungsformen der Schaltungsanordnung nach der Erfindung an Hand der Figuren beschrieben.
Die Fig. 1 - 4 zeigen verschiedene Schaltungen, die nach dem sogenannten Dämpfungsprinzip arbeiten. Fig. 5 dient zur Erläuterung der Wirkungsweise der in den Fig. 1 - 4 wiedergegebenen Schaltungen, und in den Fig. 6 und 7 sind Schaltungsanordnungen wiedergegeben, die, wenn die eigentliche Stabilsierungsschaltung ausfällt, eine negative Gleichspannung für die Zeilenausgangsröhre entwickeln.
Nach Fig. l liefert die Röhre 1, die als Verstärkerröhre oder als Oszillatorröhre geschaltet sein kann, eine impulsförmige Steuerspannung 2, die, wenn die erfindungsgemäss angeordnete Sicherheitsschaltung 11 nicht wirksam ist, ohne weiteres der Endröhre 4 der waagrechten Ablenkschaltung zugeführt werden würde. Diese Steuerspannung sperrt die Röhre. 4 periodisch während einer kurzen Zeit, die etwas länger ist als die Rückschlagzeit des zu erzeugenden sägezahnförmigen Stromes, und entsperrt die Röhre während der verbleibenden Zeit der Periode der Steuerspannung.
Der Anodenstrom der Röhre 4 durchfliesst die untere Wicklung des Transformators 6 und erzeugt gemeinsam mit der Reihenspardiode 8 einen Sägezahnstrom durch die Ablenkspule 9.
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Während der Rückschlagzeit dieses Sägezahnstromes entwickeln sich über der unteren Transformator- wicklung Impulse 10, die mittels der oberen Wicklung des Transformators 6 hochtransformiert und von der
Diode 7 gleichgerichtet werden. Die so erhaltene Gleichspannung Vh wird der Endanode der als Wieder- gaberöhre wirkenden Elektronenstrahlröhre zugeführt.
Ausserdem werden die Impulse 10 einer Anzapfung des Transformators entnommen und der Stabili- sierungsschaltung 5 zugeführt. Die letztere Schaltung erzeugt eine negative Regelspannung, die dem
Steuergitter der Röhre 4 zugeführt wird und deren Grösse von dem Spitzenwert der Impulse 10 abhängig ist.
Wenn aus irgendeiner Ursache die Stabilisierungsschaltung 5 ausfällt, so wird die negative Regel- spannung in Wegfall kommen und der Anodenstrom durch die Röhre 4 wird in dem entsperrten Zustand einen zu grossen Wert erreichen.
Dies ist in Fig. 5 dargestellt, in der die Steuerspannung für die Röhre 4 angegeben ist. Dabei stellt die Linie 30 die Sperrspannung der Röhre 4 bei der gewählten Einstellung und die Kurve 27 die Steuer- spannung bei arbeitender Stabilisierungsschaltung dar. Fällt die Schaltung 5 aus, so verschiebt sich die
Kurve 27 aufwärts, so dass die Kurve 29 die wirksame Steuerspannung darstellt. Am Ende der Periode nähert die Spannung am Steuergitter sich dem Kathodenpotential, wodurch der Anoden-Spitzenstrom einen grossen Wert hat, und wodurch auch die erzeugte Spannung Vh einen solchen Wert annehmen wird, dass Durchschläge in der Elektronenstrahlröhre auftreten können.
Da diese Röhren sehr kostspielig sind, Ist es erwünscht, dafür zu sorgen, dass eine solche Beschädigung verhütet wird. Dies wird durch Anbringung der Hilfsschaltung 11 erzielt. Diese besteht aus einer Verstärkerröhre 14, deren Steuergitter 34 über den Kondensator 12 und den veränderlichen Widerstand 13 die Impulse 10 zugeführt werden und die eine Vorspannung dadurch erhält, dass der Kathode 33 eine positive Spannung Vk zugeführt wird. Die Anode der Verstärkerröhre 14 ist mit dem Schirmgitter der Röhre 1 verbunden und über den Widerstand 15 mit der Plusklemme der Speisespannungsquelle verbunden. Ist die Schaltung 5 wirksam, so ist die Grösse der Impulse derart, dass die Röhre 14 gesperrt bleibt und die Steuerspannung 2 wird normal der Röhre 4 zugeführt.
Fällt die Schaltung 5 aus, so steigt die Grösse der Impulse 10, wodurch die Vorspannung der Röhre 14 während eines kurzen Augenblickes überschritten wird, wodurch die Schirmgitterspannung der Röhre 1 sowie der von dieser Schirmgitterspannung beeinflusste Anodenstrom der Röhre 1 herabsinkt, der während der Zeit der Sperrung der Röhre 4 maximal ist. Die Ausgangsspannung der Röhre 1 nimmt infolgedessen die bei 3 in Fig. 1 dargestellte Gestalt an. Diese neue Steuerspannung wird der Röhre 4 zugeführt.
Die am Steuergitter der Röhre 4 wirksame Spannung ist in Fig. 5 durch die Kurven 29 und 31 angegeben, wobei Kurve 31 die durch die vorstehend geschilderte Wirkung der Röhre 14 auf Kurve 29 überlagerte Impulsspannung darstellt, deren Spitzen gerade die Sperrspannung überschreiten, so dass die Röhre 4 während einer Zeitspanne t,-t, entsperrt wird.
Die Röhre 4 dämpft infolgedessen während dieser Zeitspanne den durch den unteren Teil des Transformators 6, die Spule 9 und die zugehörende Streukapazität gebildeten Kreis, so dass die Grösse der Impulse 10 abnehmen wird, bis sich ein neuer Gleichgewichtszustand eingestellt hat. Zwar steigt dabei die mittels der Impulse entwickelte Spannung Vh an gegenüber dem Zustand, in dem die Schaltung 5 wirksam ist, aber durch richtige Einstellung des veränderlichen Widerstandes 13 und durch richtige Wahl der Spannung Vk kann dafür gesorgt werden, dass Vh unterhalb des für die betreffende Elektronenstrahlröhre zulässigen Wertes bleibt.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform, in der entsprechende Teile möglichst entsprechend Fig. 1 bezeichnet sind. Die Hilfsschaltung 11 wird hier durch ein Differentiernetzwerk, das einen Kondensator 19 und einen veränderlichen Widerstand 20 enthält, und ein Kopplungsnetzwerk, das einen'Widerstand 18 und einen Kondensator 17 enthält, gebildet. Das Differentiernetzwerk wird durch das Kopplungsnetzwerk mit dem Steuergitter der Röhre 4 verbunden. Das Differentiernetzwerk differenziert die ihm zugeführten Impulse 10, wodurch die Spannung 21 erzielt wird.
Diese Spannung addiert sich über 17 und 18 zu der von der Röhre 1 stammenden Spannung, so dass die neue Steuerspannung 16 entsteht. Diese am Steuergitter der Röhre 4 wirksame Spannung ist in Fig. 5 durch die Kurven 27 und 28 dargestellt, wenn die Stabilisierungsschaltung 5 wirksam ist, und durch die Kurven 29. und 31, wenn die Schaltung 5 ausgefallen ist. Im ersten Falle ist dafür gesorgt, dass die Spitzen der Impulse 28 nicht die Sperrspannung der Röhre 4 überschreiten. Während der Rückschlagzeit öffnet sich die Röhre 4 nicht und die normale Spannung Vh wird erzeugt. In dem zweiten Falle gelangen die Spitzen von 31 über die Linie 30 hinaus, die Röhre 4 wird während der Zeitspanne t-t. mit denselben Folgen entsperrt, wie diese vorstehend für die Schaltung nach Fig. 1 geschildert sind.
In Fig. 3 ist nur die Hilfsschaltung 11 dargestellt ; diese unterscheidet sich darin von der nach Fig. 2,
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dass nicht der Widerstand 20, sondern der Kondensator 19 veränderlich ausgebildet ist. Es wird einleuch- ten, dass auch der Widerstand 18 veränderlich gemacht werden kann, so dass mit einem oder mehreren dieser veränderlichen Elemente sowohl die Amplitude als auch die Breite des differentiierten Impulses 21 eingestellt werden kann, und somit sowohl das Mass als auch die Zeit der Dämpfung beliebig regelbar sind.
Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die auch nach dem Dämpfungsprinzip arbeitet, und in der die Hilfs- schaltung 11 aus einem Ruckkopplungskreis 22,23 von dem Schirmgitter 25 der, als Pentode ausgebilde- ten, Entladungsröhre 4 zu dem Steuergitter dieser Röhre besteht. In dieser Schaltung sind ausserdem ein
Widerstand 26, der das Schirmgitter mit der Speisespannung Vb verbindet, und der Begrenzungswiderstand
24 angebracht. Fällt die Schaltung 5 aus, so zieht die Röhre 4 mehr Anoden- und Schirmgitterstrom, wo- durch zwar die durchschnittliche Schirmgitterspannung herabsinkt, aber die Amplitude der Schirmgitter-
Wechselspannung in gleichem Masse zunimmt. Letztere Zunahme wird dazu verwendet, die Zeilenaus- gangsröhre während der Rückschlagzeit zu entsperren. Das Mass dieser Entsperrung kann mittels des ver- änderlichen Widerstandes 23 eingestellt werden.
Eine weitere Sicherungsmöglichkeit ist, die von der Schaltung 5 erzeugte negative Spannung nicht nur der Röhre 4, sondern auch über einen Spannungsteiler dem Wehnelt-Zylinder der Elektronenstrahlröhre zuzuführen. Fällt die Schaltung 5 aus, so nimmt der Strahlenstrom der Elektronenstrahlröhre zu, wodurch die Belastung der Schaltvorrichtung grösser wird und die erzeugte Hochspannung infolgedessen abnimmt.
Die in Fig. 6 wiedergegebene Schaltung, in der entsprechende Teile möglichst entsprechend bezeich- net sind, arbeitet nach einem andern Prinzip als die in den Fig. 1 - 4 wiedergegebenen Schaltungen.
Die Hilfsschaltung 11 enthält jetzt eine erste Diode 39, deren Kathode mit einem Ende einer auf dem
Transformator 6 angebrachten Wicklung 41 und deren Anode über den Kondensator 40 mit dem andern Ende dieser Wicklung verbunden ist. Ausserdem ist diese Anode über einen Widerstand 38 mit einer Brükkenschaltung verbunden, deren erster Zweig aus einem ersten Widerstandselement 37 und einem ersten Element 36 mit einer nichtlinearenStrom-Spannungskennliniebestehtund deren zweiter Zweig aus einem zweiten Element 45 mit einer nichtlinearen Strom-Spannungskennlinie und einem zweiten Widerstandselement 35 besteht. Die Elemente 45 und 36 sind identisch und können als spannungsabhängige Widerstände ausgebildet sein (sogenannte VDR-Widerstände). Auch die Widerstandselemente 35 und 37 sind identisch.
Der Verbindungspunkt der Widerstände 45 und 37 ist mit dem Widerstand 38, während der Verbindungspunkt der Widerstände 35 und 36 mit dem Kondensator 40 verbunden ist. Eine Brückendiagonale wird durch den Kondensator 44 gebildet, wobei ein Ende derselben mit Erde und das andere Ende mit der Kathode einer zweiten Diode 46 verbunden ist. Die Anode dieser Diode ist mit dem Steuergitter der Röhre 4 verbunden. Das Element 36 wird von einem Kondensator 42 überbrückt, der zusammen mit dem Kondensator 44 zum zusätzlichen Glätten der durch die Diode 39 erzielten Gleichspannung dient.
Diese Gleichspannung entsteht dadurch, dass die in der Wicklung 41 induzierten Impulse mittels der Diode 39 gleichgerichtet und darauf mittels des Kondensators 40 geglättet werden. Über diesem Kondensator tritt somit eine Gleichspannung auf, und das mit der Anode der Diode 39 verbundene Ende dieses Kondensators wird negativ gegenüber dem mit der Brücke verbundenen Ende desselben. Die so erzielte Gleichspannung wird über den Widerstand 38 der Brücke zugeführt : dabei ist der Spannungsabfall über dem Widerstand 38 derart, dass die an der Brücke wirksame Spannung auf den gewünschten Wert gebracht wird.
Da der Widerstandswert der Widerstände 37 und 35 derart gewählt ist, dass er stets grösser als der wirksame Wert der Elemente 45 und 36 ist, wird der Spannungsabfall am Widerstandselement 37 grösser als der am Element 45 sein, wodurch die Kathode der Diode 46 gegen Erde negativ wird..
Ist die Stabilisierungsschaltung normal wirksam, so ist die durch diese Schaltung erzeugte negative Regelspannung grösser als die negative Spannung, die an der Kathode der Diode 46 wirksam ist. Die Diode 46 ist somit gesperrt und die Hilfsschaltung 11 übt keinen Einfluss auf den Anodenstrom der Röhre 4 aus. Fällt hingegen die Stabilisierungsschaltung 5 aus, so nimmt zuerst die Grösse der Impulse 10 zu, wodurch die über dem Kondensator 44 erzeugte negative Spannung zunimmt, wobei ausserdem die durch die Schaltung 5 erzeugte negative Regelspannung wegfällt, wodurch die Diode 46 nicht länger gesperrt ist und die vergrösserte negative Spannung über dem Kondensator 44 durch die Diode 46 auf das Steuergitter der Röhre 4 übertragen werden kann.
Die Hilfsschaltung 11 übernimmt infolgedessen die Wirkung der Stabilisierungsschaltung 5 in der Weise, dass die durch die Schaltung 11 dem Steuergitter der Röhre 4 zugeführte negative Spannung im absoluten Wert kleiner ist als wenn die Schaltung 5 wirksam ist. Die durch die Schaltung 11 erzeugte negative Spannung muss jedoch derart sein, dass die durch die Schaltungsanordnung erzeugte Gleichspannung Vh auch bei Ausfall der Stabilisierungsschaltung 5 unterhalb des für die Elektronenstrahlröhre zulässigen Wertes bleibt.
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Für eine gute Wirkung der Hilfsschaltung ist es erforderlich, dass die über dem Kondensator 44 erzeugte Spannung klein ist, wenn die Schaltung 5 wirksam ist, während diese Spannung sofort schnell zunehmen muss, wenn die Schaltung 5 ausfällt.
Dies wird durch die Anbringung der spannungsabhängigen Elemente 45 und 36 erzielt, die unter normalen Betriebsverhältnissen einen verhältnismässig grossen Widerstandswert haben. Nimmt die Spannung über der Brücke zu, so steigt die Spannung über jedem der Elemente, infolgedessen sinkt aber der Widerstandswert der Elemente 45 und 36 ab, wodurch der Spannungsabfall über den Elementen 35 und 37 verhältnismässig schneller zunimmt als die Spannung über der Brücke, so dass auch die Spannung über dem Kondensator 44 schneller als die Brückenspannung zunimmt.
Es wird einleuchten, dass auch ohne die Brückenschaltung der Grundsatz der geschilderten Hilfsschaltung benutzt werden kann. Es kann z. B. die gleichgerichtete negative Spannung über einen Spannungsteiler 43 der Kathode der Diode 46 zugeführt werden, wie dies in Fig. 7 angegeben ist, in der entsprechende Teile ähnlich wie in Fig. 6 bezeichnet sind. Diese Hilfsschaltung weist jedoch nicht den Vorteil auf, dass beim Ausfallen der Stabilisierungsschaltung die negative Spannung an der Kathode der Diode 46 schneller zunimmt als der Spitzenwert der über der Wicklung 41 erzeugten Impulse, so dass diese Schaltung weniger gut wirksam ist als die Schaltung nach Fig. 6
Die Dioden 46 und 39 können als Vakuumdioden oder als Germaniumdioden ausgebildet sein und im allgemeinen kann jedes einseitig leitende Element zu diesem Zweck verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stromes in einer Spule und zum Erzeugen einer Gleichspannung, vorzugsweise zur Speisung einer Elektronenstrahlröhre, mittels einer Entladungsröhre, deren Steuergitter eine die Röhre periodisch entsperrende Spannung zugeführt wird, wobei der Ausgangskreis der Röhre eine Transformatorwicklung enthält, mit der die Spule gekoppelt ist, und wobei während der Rückschlagzeit des sägezahnförmigen Stromes die über dem Transformator auftretenden Impulse nach etwaiger Hochtransformierung gleichgerichtet werden, um die erwähnte Gleichspannung zu erzielen, während diese Impulse ausserdem einer Stabilisierungseinrichtung zugeführt werden, die eine negative Regelspannung erzeugt und deren Ausgang mit dem Steuergitter der Entladungsröhre verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass eine weitere Hilfsschaltung vorgesehen ist, die von den am Transformator oder von den an der Entladungsröhre selber entstehenden Impulsen gesteuert wird, und bei einem infolge eines Ausfalles der Stabilisierungseinrichtung entstehenden Anwachsen der Impulse über einen vorbestimmten Wert ihrerseits eine Regelgrösse liefert, die mittelbar oder unmittelbar derart auf das Steuergitter der Entladungsröhre einwirkt, dass die erzeugte Gleichspannung unterhalb des für die Elektronenstrahlröhre zulässigen Wertes bleibt.