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Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines S-förmigen Stromes durch eine Spule
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines S-förmigen Stromes durch eine Spule mittels eines periodisch entsperrten Verstärkerelementes, in dessen Ausgangskreis ein
Transformator liegt, mit dem die erwähnte Spule gekoppelt ist, und bei der wenigstens ein zum Reihen- spardiodenkreis dieser Schaltung gehöriger Kondensator mit einem solchen Kapazitätswert, dass der ihn durchfliessende Strom am Kondensator eine nahezu parabolische Spannung entwickelt, mit wenigstens einer der Transformatorwicklungen in Reihe geschaltet ist.
Solche Vorrichtungen finden unter anderem Anwendung in Zeilenablenkschaltungen von Fernseh- empfängern, bei denen der S-förmige Strom durch die Spule ein den Elektronenstrahl in der Bildwieder- gaberöhre in waagrechter Richtung ablenkendes Feld erzeugt. Diese Schaltungsanordnungen sind besonders von Bedeutung, wenn Bildwiedergaberöhren mit grossen Ablenkwinkeln, z. B. 110 , und wenig gekrümmten Bildschirmen verwendet werden.
Da in solchen Fällen bis 50% Korrektur der Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls erforderlich ist, muss eine beträchtlich parabolische Spannung entwickelt werden.
Eine solche parabolische Spannung im Ausgangskreis eines Verstärkerelementes, für welches z. B. eine Pentode benutzt werden kann, verringert aber die Ausgangsleistung der Schaltung. Ausserdem ist es unmöglich, die an der Spule entwickelte Spannung unmittelbar zum Unterdrücken des Strahlstromes in der Bildwiedergaberöhre während der Zeilenrückschlagzeit zu verwenden.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung beseitigt diese Nachteile und weist dazu das Kennzeichen auf, dass der Transformator wenigstens zwei Wicklungen enthält, die mit wenigstens zwei zum Reihen- spardiodenkreis gehörigen Kondensatoren in Reihe liegen und wobei der die erwähnte Spule enthaltende Kreis nur einen der beiden Kondensatoren und eine der beiden Wicklungen enthält, und die beiden Kondensatoren einen solchen Wert haben, dass die sie durchfliessenden Ströme nahezu gleich, aber entgegengesetzte, nahezu parabolische Spannungen entwickeln.
Eine mögliche Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In Fig. 1 ist eine an sich bekannte Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines S-förmigen Stromes durch eine Spule dargestellt, Fig. 2 zeigt eine nach der Erfindung verbesserte Schaltungsanordnung und Fig. 3 dient zur Erläuterung.
In Fig. 1 stellt die Röhre l eine von der Steuerspannung 2 periodisch entsperrte Pentode dar. Mittels der Röhre l, der Reihenspardiode 3, des Autotransformators 4 und des zum Reihenspardiodenkreis gehörigen Kondensators 5 wird durch die Spule 6 ein S-förmiger Strom geschickt.
Zur Anwendung dieser Schaltungsanordnung in einem Fernsehempfänger kann die Spule 6 die Zeilenablenkspule sein, welche an der nicht dargestellten Bildwiedergaberöhre befestigt ist.
Wenn der Kondensator 5 einen relativ grossen Kapazitätswert besitzt, hat der die Spule 6 durchfliessende Strom bekanntlich einen nahezu sägezahnförmigen Charakter, denn während des ersten Teiles des Hinlaufes bewirkt die in der Spule 6 gespeicherte Energie einen Ladestrom zum Kondensator 5, und während des übrigen Teiles des Hinlaufes fliesst ein Entladestrom vom Kondensator zur Spule. Hat der Kondensator einen hohen Wert, so wird die durch den ihm zufliessenden und von ihm wegfliessenden Strom entwickelte Spannung am Kondensator sich kaum ändern. Die Spannung am Kondensator 5 nebst der von
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der Spannungsquelle 7 gelieferten Spannung Vb bedingt, welche Spannung während des Schlages an der Spule 6 herrscht.
Bei einem hohen Kapazitätswert von 5 ist diese Spannung nahezu konstant und infolge ihrer integrierenden Wirkung wird diese Spule von einem sägezahnförmigen Strom durchflossen.
Ist dagegen der Kondensator 5 verhältnismässig klein, so ändert sich die an ihm entwickelte Spannung.
Wird vorausgesetzt, dass der Strom durch die Spule 6 in erster Linie sägezahnförmig bleibt, so ergibt sich eine quadratische Zunahme der Spannung am Kondensator 5 während des Fliessens des dann gleichfalls
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Ladestromes und eine quadratische Abnahme während des FliessensEntladestromes. Am Kondensator 5 entsteht demnach eine parabelartige Spannung, so dass die Gesamt- spannung an der Spule 6 aus der Summe einer konstanten Spannung und einer quadratischen Spannung be- steht. Diese beiden Spannungen zusammen ergeben, nach erfolgter Integrierung durch die Spule 6, den gewünschten mehr oder weniger S-förmigen Strom durch diese Spule.
Zwar wird von diesem S-förmigen Strom nicht eine genau parabolische Spannung am Kondensator 5 entwickelt, aber die Abweichung ist für die Praxis verschwindend klein. Im Nachfolgenden wird daher immer von einer parabolischen Spannung gesprochen.
An der Anode der Pentode 1 entsteht gleichfalls eine parabolische Spannung, deren Mindestwert etwa in der Mitte des Hinlaufes auftritt. Der Verlauf der Arbeitslinie 13 während des Hinlaufes im Ia-Va Kennlinienfeld (s. Fig. 3) dieser Pentode ist dann parabolisch. Bei einer nahezu konstanten Spannung am Kondensator 5 wäre diese Arbeitslinie eine gerade Linie 14 gewesen, die möglichst nahe an die Grenzkennlinie gelegt werden könnte. Bei einer parabolischen Arbeitslinie 13 dagegen kann höchstens der Scheitel der Parabel die Grenzkennlinie berühren. Die Verluste der Pentode sind im wesentlichen gleich einem TeilderFläche zwischen der erwähnten Arbeitslinie 13, der Ia-Achse, der Va-Achse und der zur Va-Achse parallelen Linie für den maximal auftretenden Anodenstrom lao.
Es ist einleuchtend, dass im Falle einer geraden Arbeitslinie 14 diese Fläche kleiner gewählt werden kann als im Falle der parabolischen Arbeitslinie 13, so dass die Ausgangsleistung der Schaltung in. letzterem Falle bedeutend kleiner ist als im ersteren Falle.
Ein zweiter Nachteil besteht darin, dass die an der Spule 6 auftretende Spannung nicht unmittelbar zur Unterdrückung des Strahlstromes in der Bildwiedergaberöhre während der Rückschlagzeit des S-förmigen Stromes benutzt werden kann. Zwar wird das Videosignal während der Schwarzperiode den Strahlstrom unterdrücken, aber die vonder Video-Ausgangsröhre während der Schwarzperiode gelieferte Spannung genügt vielfach nicht zur Unterdrückung des Strahlstromes bei beträchtlicher Phasenabweichung zwischen dem ZeiIensynchronisiersignal und der Ablenkschwingung, wie sie bei indirekter Synchronisierung auftreten können.
Ausserdem ist bei Verlängerung der Rückschlagzeit zwecks Herabsetzungder Überabtastung (schreiben der Zeilen über den Rand der Schirmvorderfläche hinaus) bei Bildwiedergaberöhren mit einem abweichen- den Aspektverhältnis (Breite zu Höhe) des Bildschirmes die Unterdrückungszeit des Videosignals unzulänglich zum Unterdrücken des Strahlstromes während der verlängerten Rückschlagzeit.
Daher wird in vielen Fernsehempfängern die Spannung über der Spule 6 mit dem richtigen Vorzeichen einer Elektrode der Bildwiedergaberöhre zugeführt, so dass die während der Rückschlagzeit auftretende
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eine solche, in Fig. 1 eingezeichnete Hilfswicklung 15 angebracht wird, dass die Unterdrückungsspannung mit der richtigen Polarität und Amplitude von dieser Wicklung 15 abgenommen werden kann. Die Parabelspannung ist aber zu dieser Spitzenspannung entgegengesetzt gerichtet, so dass bei Zuführung einer solchen Spannung zur Bildwiedergaberöhre das Bild etwa in der Mitte des Schirmes heller als an den Rändern gesteuert werden würde.
Dies bereitet Schwierigkeiten insbesondere bei 1100-Ablenkröhren, bei denen eine beträchtliche Korrektur notwendig ist und demnach eine grosse Parabelkomponente entwickelt werden muss.
Diese Schwierigkeiten können mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung nach der Erfindung beseitigt werden.
Dazu ist die eine Wicklung des Transformators 4 von Fig. 1 in drei Wicklungen 8, 9 und 10 und der Kondensator 5 in zwei Kondensatoren 11 und 12 geteilt. Die Spule 6 ist mit dem aus den Wicklungen 9, 10 und dem Kondensator 12 bestehenden Kreis gekoppelt. In Fig. 2 ist gleichzeitig der Strom Itim Ablenkkreis dargestellt, und daraus ergibt sich, dass die Wicklungen 9 und 10 gegenüber der Wicklung 8 derart sein müssen, dass die Richtung von Is ZU der von 11 entgegengesetzt ist. Die Kondensatoren 11 und 12 sind wieder hinreichend klein gewählt, so dass an den beiden Kondensatoren Parabelkomponenten entwickelt werden.
Diese Kondensatoren müssen einen solchen Kapazitätswert haben, dass die sie durchfliessenden
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Ströme an den Kondensatoren nahezu gleiche, jedoch entgegengesetzte Parabelspannungen entwickeln. Dies bedeutet, dass im Anodenkreis der Röhre 1 die beiden Parabelkomponenten sich gerade ausgleichen, so dass die Anodenspannung während des Schlages nahezu konstant ist ebenso wie die Spannung an der Wicklung 8. Am Kondensator 12 steht aber eine Parabelkomponente, so dass nach der Integrierung durch die Spule 6 wieder der gewünschte S-förmige Strom fliesst.
Das Verhältnis zwischen den Kapazitätswerten der Kondensatoren 11 (C) und 12 (cru) lässt sich wie folgt berechnen :
Werden die Windungszahlen der Wicklungen 8,9 und 10 mit il, nez und ri, angegeben, so verhalten sich die Ströme L und 11 mit etwas Annäherung wie folgt :
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und JL nicht sinusförmig, aber wenn die Spannungen für eine Fourierkomponente, z. B. für die Grundharmonische fo gleich sind, so sind sie auch gleich für die übrigen Fourierkomponenten und demnach auch für deren Summe.
Man kann also schreiben :
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= 21trfo.In Fig. 2 ist der Verbindungspunkt des Kondensators 12 und der Wicklung 10 aus Symmetriegründen an Erde gelegt. Die Zuleitungen zur Spule 6 sind daher während des Rückschlages positiv bzw. negativ gegen Erde, wodurch die gemeinsame Strahlung dieser Zuleitungen verringert wird. Die Hilfswicklung 15 zum Entnehmen der Unterdrückungsspannung ist nun fest mit den Spulen 9 und 8 des Transformators 4 ge- koppelt. Dadurch kann erreicht werden, dass während des Rückschlages des sägezahnförmigen Stromes die richtigen Spitzenspannungen entstehen, die Parabelspannung während des Hinlaufes aber nicht vorhanden ist.
Für die Wirkung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dies aber nicht notwendig, da die Wicklung 10 auch weggelassen werden kann. Durch Änderung des Kondensators 12 muss man dann wieder dafür Sorge tragen, dass die beiden Parabelkomponenten sich gerade ausgleichen. Die Gleichung (4) geht dabei über in :
C12/C11= (n8+n9)/n9-1=n8/n9(5)
Auch ist es nicht erforderlich, dass die Spule 6 immer auf die in Fig. 2 dargestellte Weise im Ausgangskreis der Röhre 1 liegt. Hauptbedingung ist nur, dass der Ablenkkreis nur einen Kondensator enthält und dass im Anoden- und Spardiodenkreis zwei Kondensatoren liegen.
Nötigenfalls kann aus Symmetriegründen die Zahl der Kondensatoren noch vergrössert werden. Dabei muss dafür Sorge getragen werden, dass die Parabelkomponenten sich im Anoden-und Spardiodenkreis ausgleichen und im Ablenkkreis immer eine Parabelkomponente vorhanden bleibt.
Als Steuerelement braucht nicht immer eine Entladungsröhre verwendet zu werden : auch ein anderes Element, z. B. ein Leistungstransistor, lässt sich zu diesem Zweck verwenden. Das gleiche gilt für die Spardiode 3. Jedes einseitig leitende Element, das einen hinreichenden Strom führen kann, kann diese Schaltfunktion erfüllen.