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Zeitbasis schaltung
Die Erfindung betrifft eine Zeitbasisschaltung zum Erzeugen eines Sägezahn-Ablenkstromes in einer Ablenkspule. Die Schaltung enthält zwei Schaltelemente des Halbleitertyps, eine Speisespannungsquelle mit zwei Klemmen, Mittel zum Liefern von Signalen zum Ein- und Ausschalten von mindestens einem der erwähnten zwei Schaltelemente, eine Überschwingspule und eine Speiseimpedanz. Das erste Schaltelement ist mit der erwähnten Ablenkspule in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltung an die zwei Klemmen der erwähnten Speisequelle angeschlossen.
Das zweite Schaltelement ist in Reihe mit der Überschwingspule und der Speiseimpedanz geschaltet und diese Reihenschaltung gleichfalls mit den zwei Klemmen der erwähnten Quelle verbunden, aber derart, dass das freie Ende der Reihenschaltung des zweiten Schaltelementes und der Überschwingspule mit der andern Klemme der Speisequelle. als das erste Schaltelement verbunden ist. Ferner ist eine Wechselspannungskopplung zwischen dem Verbindungspunkt
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In dieser bekannten Schaltung ist das erste Schaltelement eine Diode, welche leitend gemacht wird, wenn das zweite Schaltelement, ein gesteuerter Siliziumgleichrichter, selbsttätig gesperrt wird, während die Diode gesperrt wird, wenn das zweite Schaltelement durch ein Steuersignal leitend gemacht wird.
Diese Ein- und Ausschaltung der Diode wird durch Spannungen bewerkstelligt, die in der Zeitbasisschaltung selbst erzeugt werden. Besonders wird im Zeitpunkt des Sperrens der Diode eine hohe Sperrspannung über ihr erzeugt (diese Sperrspannung springt unmittelbar auf diesen hohen Wert nach oder in dem Sperraugenblick).
Infolge der Anhäufungswirkung von Löchern in der Diode erzeugt diese Sperrspannung einen Rückwärtsstrom, so dass unmittelbar nach dem Zeitpunkt des Sperrens eine hohe Sperrspannung über der Diode erzeugt wird, während ein Rückwärtsstrom auftritt, bei dem die Diode eine hohe Verlustleistung muss aufnehmen können.
Um diese Schwierigkeit zu beheben, ist die Schaltung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement durch einen Transistor gebildet wird, der in der Vorwärtsrichtung gegenüber der Polarität der Spannung der Speisequelle betrieben wird. Das zweite Schaltelement ist ein gesteuerter Gleichrichter, der in der Rückwärtsrichtung gegenüber der Polarität der von der Speisequelle gelieferten Spannung betrieben wird. Diese Steuermittel liefern ein erstes Steuersignal, um den Transistor vor dem Ende eines Hinlaufes zu sperren und ihn am Beginn des Hinlaufes zu entsperren, und ein zweites Steuersignal zum Entsperren des Gleichrichters in dem Zeitpunkt, wenn der Transistor gesperrt wird.
Aus einem Vergleich der Zeichnungen dieser Anmeldung mit der der österr. Patentschrift Nr. 233082 ergibt sich, dass der ganze Prozess umgekehrt wird. Dies bedeutet, dass der Transistorstrom von dem Gleichrichter übernommen wird, und dass, nachdem der Transistorstrom auf Null herabgesetzt ist, die Spannung über ihm zunimmt, aber langsam, so dass, sogar wenn der Transistorstrom nicht vollkommen
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Null ist, in dem Augenblick, wenn die Spannung über ihm zunimmt, dieTransistorverlustleistung niedrig ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert, die eine Ausführungsform einer Zeitbasisschaltung mit zwei gesteuerten Schaltelementen nach der Erfindung zeigt. Fig. l der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel ohne Hochspannungstransformator. Fig. 2 zeigt Spannungs-und Strom-Kurven für
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zum Steuern eines Hochspannungstransformators, wobei Mittel vorgesehen sind, durch welche der Transformatorkern eine möglichst geringe Vormagnetisierung erfährt.
Die Schaltung nach Fig. l eignet sich zur Verwendung für eine Zeilenzeitbasisschaltung in einem Fernsehempfänger mit magnetischer Ablenkung. Diese Schaltung liefert einen Sägezahnstrom für eine induktive Belastung, die durch Ablenkspulen Ly gebildet wird. Die Schaltung enthält als erstes Schaltelement einen Schalttransistor T, dessen Emitter-Kollektorstrecke in Reihe mit der Belastung Ly an die Speisespannungsleitungen angeschaltet ist, von denen eine mit Erde und die andere mit einer Spannung-Vcc verbunden ist. Ein gesteuerter Siliziumgleichrichter Dl, der als zweites Schaltelement dient, ist in Reihe mit einer Überschwingspule L und mit einer Induktivität LI geschaltet, die als Speiseimpedanz wirksam ist und die mit der gleichen Speiseleitung wie der Transistor Tl verbunden ist.
Ein Kondensator Ci zur Wechselspannungskopplung liegt zwischen dem Verbindungspunkt des Transistors mit der Belastung und dem Verbindungspunkt Q der Induktanz L, mit der Überschwingspule L. Es wird einleuchten, dass der Gleichrichter-D. und die Überschwingspule L2 vertauscht werden können, ohne dass das Verhalten der Schaltung geändert wird.
Die Kapazität des Kondensators Cl bildet mit der Induktivität der Belastung Ly und der Überschwingspule L2 einen abgestimmten Kreis mit einer Periode gleich oder nahezu gleich dem Vierfachen der gewünschten Rücklaufperiode.
Der gesteuerte Gleichrichter D ist in eine Kippschaltung eingefügt, welche die Überschwingspule L enthält, die in der Vorrichtung notwendig ist, damit der Transistorstrom durch den Gleichrichter übernommen wird, wenn der Transistor gesperrt wird.
In diesem Beispiel enthält die Schaltung Steuermittel, die aus einem Transformator mit einer Primärwicklung P und zwei Sekundärwicklungen S1 und S2 bestehen. Das eine Ende der Sekundärwicklung SI ist über ein RC-Netzwerk mit der Basis und das andere Ende mit dem Emitter des Transistors Tl verbunden. Die Sekundärwicklung S ist mit zwei Punkten X und Y verbunden, die über ein weiteres RC-Netzwerk mit der Kathode und der Steuerelektrode von D gekoppelt sind. Der Primärwicklung P werden Impulse I zugeführt, die in der Sekundärwicklung Sl Impulse induzieren, die
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weiter unten erläutert wird, der Strom durch das zweite Schaltelement vom Zeitpunkt t bis zum Zeitpunkt t zunehmen und dann abnehmen muss.
Dies bedeutet, dass die dem zweiten Schaltelement zugeführten Impulse den Strom durch dieses Element vom Zeitpunkt ts her erniedrigen müssen. Die unpulse I, welche der Primärwicklung zugeführt werden, müssen jedoch eine solche Form haben, dass sie in der Sekundärwicklung SI eine Spannung induzieren, dass das Sperren des Transistors Tl im Zeitpunkt t einleitet und den Transistor bis zum Zeitpunkt t4 gesperrt hält.
Letzteres bedeutet, dass die Impulse I vom Zeitpunkt t bis zum Zeitpunkt t die gleiche Polarität haben müssen und die andere Polarität vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t, was in Fig. 1 veranschaulicht ist, wo die strichlierte Linie Erdpotential andeutet.
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men X, Y entnommene Steuersignal vom Zeitpunkt t2 bis zum Zeitpunkt t eine den Transistor entsperrende Polarität haben muss und vom Zeitpunkt t bis zum (zur nächsten Periode gehörenden) Zeitpunkt t, eine sperrende Polarität. Da dann aber zwei verschiedene Steuersignale vorhanden sein müssen (eines für den Transistor Tl und eines für den an Stelle des Gleichrichters D angebrachten Transistor), ist diese Lösung unpraktisch.
Wenn jedoch der gesteuerte Gleichrichter D verwendet wird,
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braucht dieser Gleichrichter nur im Zeitpunkt t2 leitend gemacht zu werden, während das Sperren selbsttätig stattfindet.
Die Wirkungsweise der Schaltung wird an Hand der Fig. 2 beschrieben, wobei Fig. 2a den Kollektorstrom (ic), Fig.2b die Emitter-Kollektor-Spannung (Vc) des Transistors T1, fig.2c die Spannung (VQ)
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mit einer sehr langen Periode (im Vergleich zu der Periode 1iJ - S), deren Wert nicht kritisch ist. Am Beginn der Abtastung wird angenommen, dass der Kondensator Cl mit negativer. Polarität auf der Seite des Transistors und positiv auf der andern Seite aufgeladen ist. Während der Hinlaufperiode entladet sich der Kondensator infolge der Resonanz im Kreis L1-C1 über Tl in der Induktivität L1; wenn die EntladungineinembestimmtenAugenblickzwischent0undt1abgeschlossenist, gehtdieSpannungüber
Cl (und L) durch Null und ändert ihr Vorzeichen (s. Fig. 2c, Zeitpunkt tz).
In einem späteren Zeitpunkt tl ist diese Spannung infolge der Resonanz im Kreis auf einen Wert gleich der Spisespannung - V cc gestiegen. In diesem Zeitpunkt wird die Rückwärtskathodenanodenspannung des Gleichrichters (der gesperrt war) auf Null herabgesetzt. Von tl bis t, nimmt die Spannung über Cl weiter zu und spannt den Gleichrichter in der Vorwärtsrichtung vor, so dass die von der Wicklung S erhaltenen Kippimpulse den Gleichrichter leitend machen können.
Da Tl infolge der Impulse der Wicklung SI gesättigt ist, arbeitet der Transistor tatsächlich als direkte Verbindung mit Erde und die erwähnten Änderungen lassen sich als Änderungen der Spannungen am Punkt Q leicht feststellen, was in Fig. 2c angedeutet ist (die Biegung der Sinúswelle ist im Zeitpunkt 1Q infolge der sehr langen Periode Ll-Cl nur ganz wenig sichtbar. Der Bereich, in dem diese Spannungen den Wert (V cc) (d. h. t-t) überschreitet, ist eine Vorwärtsanodenkathodenvorspannung für den Gleichrichter.
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ren beginnt. Dieser Sperrbeginnzeitpunkt t2 ist hinreichend früh, um den Kollektorstrom und die Löcheranhäufung im Zeitpunkt t-auf einen vernachlässigbar niedrigen Wert herabsinken zu lassen.
Der Gleichrichter wird im selben Zeitpunkt t2 durch ein Signal leitend gemacht, das von der Steuerspannung durch dieLeicungen X, Y abgeleitet wird. Dann ist ein anderer Stromweg offen, d. h. durch den Kondensator C, die Belastung Ly, den Gleichrichter D1 und die Überschwingspule L2.
Dieser Stromweg wird der Kommutationskreis genannt, da die Ladung des Kondensators Cl im Zeitpunkt t2 in eine Entladung umgewandelt wird. Der Schaltstrom durch diesen Kommutationskreis schafft die Möglichkeit, den Strom durch Tl im Zeitpunkt t auf Null herabsinken zu lassen, da nach Verringerung des Transistorstromes auf Null der Entladestrom durch den Kommutationskreis nach wie vor fliessen kann. Dies bedeutet, dass der Strom durch den Transistor tel während einer sogenannten "Übemahmeperiode" durch den Kommutationskreis übernommen wird.
Die Verringerung des Stromes durch den Transistor Tl während dieser Übernahmeperiode t-t ist in Fig. 2a in Form der Halbperiode einer Sinuswelle angedeutet ; dies ergibt sich aus der Resonanz von L2 mit Cl, wobei lu einen entsprechend gewählten niedrigen Wert hat.
In einem bestimmten Zeitpunkt während der Übernahmeperiode ist es notwendig, mit dem Sperren des Transistors T1 zu beginnen. Dazu wird der Basis des Transistors Tl eine Sperrspannung zugeführt
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sem Beispiel ist einfachheitshalber der Sperrbeginnzeitpunkt t2 gewählt, da in diesem Falle die gleiche Steuerspannung benutzt werden kann, um den Gleichrichter leitend zu machen. Der Gleichrichter D wird selbsttätig gesperrt, was weiter unten näher erläutert wird.
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zum Zeitpunkt t nimmt der Hinlaufstrom igleichspannung V cc wird somit noch durch die Belastung Ly zugeführt, während der Hinlaufstrom weiter bis zum Zeitpunkt t3 wie gewünscht zunimmt.
Wie vorstehend gesagt, ist die anfängliche Entladung des Kondensators Cl im Zeitpunkt tz,
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sperrt. Das Entsperren des Gleichrichters 11 bedeutet, dass die Aufladung des Kondensators Cl beschleunigt wird, da die Induktivität L eingeschaltet wird. Auf diese Weise bildet sich ein neuer
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bis zum Zeitpunkt tp, wenn der Strom durch den Kondensator C, Null ist. Dann ändert sich wieder die Richtung des Stromes durch den Kondensator C. Die Spannung VQ nimmt dann ab und wird im Zeitpunkt ts gleich-V. Dies ist darauf zurückzuführen, dass im Zeitpunkt ts der Strom iD maximal ist (s. Fig. 2d) und der Strom ic Null ist (s. Fig.2a).
Der Strom durch den Kondensator C ist praktisch gleich dem Strom iD (mit Vernachlässigung des kleinen Stromes durch L in diesem Zeitpunkt) und auch gleich iLv, iso dass im Resonanzkreis von L,C und Ly der Strom maximal ist und die Spannung über dem Kondensator Cl und die Span- nungen über den Induktivitäten L 2 und L y Null sind. Infolgedessen nimmt der Punkt Q die Spannung -Vcc an, vorausgesetzt, dass der Gleichrichter beim Leitendwerden praktisch keine Impedanz besitzt.
Nach dem Zeitpunkt @, d. h. dem Anfang der Rücklaufperiode, wird der Strom weiter durch den Resonanzkreis L-C-Ly fliessen, wodurch die in der Induktivität Ly während der Periode -t. ge- speicherte elektromagnetische Energie in elektrostatische Energie im Kondensator Cl umgewandelt
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Zeitpunkt t'geradele Löcher entfernt sind. Der Zeitpunkt t4 entspricht wieder t, ist daher das effektive Ende des Rücklaufes und der Anfang des nächstfolgenden Hinlaufes und der Zeitpunkt, wenn der Transistor T. vorbereitet wird, um (über seine Basis) durch die Steuerspannung in den leitenden Zustand gebracht zu werden.
Mit Rücksicht auf die Wahl des Wertes Cl und L ist die Periode des abgestimmten Kreises Ly- L-C im allgemeinen das Vierfache oder ungefähr das Vierfache der gewünschten Rücklaufperiode.
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doppelt so lang wie die gewünschte Rücklaufperiode wäre.
In dem gewählten Beispiel ist die Periode des abgestimmten Kreises Ly-I2-C1 (gleich viermal der Periode t,-t') weniger als das Vierfache der periode t3-t4, um die Sperrverzögerung des Gleichrichters infolge der Löcheranhäufung zu beheben.
Die erwähnte Verzögerung beim Sperren des Gleichrichters hat zur Folge, dass C. sich in Ly
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der Richtung eines Stromes entgegengesetzt ist, der durch die Speisespannung Vcc über dem Transistor tel erzeugt wird. Der neue Hinlaufstrom beginnt bei diesem Pegel des Rückwärtsstromes durch den Transistor Tl (s. Fig. 2a), da der Transistor in der Rückwärtsrichtung Strom führen kann, wobei seine Emitter-Kollektorstrecke wie eine in der Vorwärtsrichtung leitende Diode wirksam ist, während der Rückwärtsstrom bestehen bleibt.
Es sei noch bemerkt, dass über die ganze Abtastperiode der Kreis Tl-Cl-Ll einen Strom führt (der annähernd als konstant angenommen werden darf), dessen Richtung derVorwärtsrichtung des Stromes durch den Transistor gleich ist. Dieser Strom verringert den ersten Rückwärtsstrom, aber in der Praxis hat es sich ergeben, dass nach wie vor ein Rückwärtsstrom durch den Transistor geht.
Aus den Fig. 2a und 2b ergibt es sich, dass, obgleich eine Spannung übsr dem Transistor während der
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tisch keine Verlustleistung im Transistor aufgenommen wird.
Sogar wenn der Transistorstrom im Zeitpunkt t3 nicht Null ist, ist die Transistorverlustleistung
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liegt. Dies ist dadurch möglich, dass zwei Schaltelemente verwendet werden, die mittels der gleichen Impulse I geschaltet werden können, welche Impulse durch die Steuermittel (Transformator mit den Wicklungen P, Sl und S.) mit solchen Polaritäten den beiden Schaltelementen zugeführt werden können, dass der Transistor Tl in dem Zeitpunkt gesperrt wird, in dem der Gleichrichter Dl entsperrt wird. Auf diese Weise wird nicht nur die Löcherspeicherung (hole storage effect) im Transistor Tl behoben, sondern auch seine Gesamtverlustleistung wird verringert.
Die Wechselspannung der Hochspannungsspeisung der Wiedergaberöhre kann leicht auf bekannte Weise durch einen Hochspannungstransformator parallel mit der Abtastinduktivität Ly erzielt werden. Die Vorrichtung nach Fig. 1 kann jedoch benutzt werden, um zu vermeiden, dass der Kern des Hochspannungstransformators eine Vormagnetisierung erfährt, wodurch eine wesentliche Ersparung an Kernvolumen erhalten wird.
Nach Fig. 3 ist die Primärwicklung des Hochspannungstransformators Lp mit np Windungen parallel mit der Reihenschaltung der Abtastinduktivität Ly und des Kondensators Cs geschaltet. Zweck des Kondensators Cs ist eine kleine S-förmige Spannungskorrektur in die lineare Sägezahnabtastspannung einzuführen, um die Nichtlinearität der Abtastung infolge des nahezu flachen Schirmes der Widergaberöhre zu korrigieren.
Auf diese Weise wird durch das Abriegeln der Gleichspannungskomponente von den Spulen Ly auch eine Bildverschiebung vermieden.
Zur Induktivität L1, entsprechend Fig.1, ist eine weitere Wicklung Ls mit ns Windungen, die magnetisch mit der Primärwicklung Lp gekoppelt ist, in Reihe geschaltet.
Der Gleichstrom fliesst vollständig durch die Hochspannungsprimärwicklung Lp und hat daher die Tendenz den Kern zu sättigen. Dies wird durch die Aufnahme der zusätzlichen Wicklung Ls vermie- den, deren Windungszahl derart gewählt ist, dass Hg. Ip = n ?. IT. Die Wicklung LH bildet die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators, die nach der üblichen Gleichrichtung und Glät- tung die Hochspannung für die letzte Beschleunigungselektrode der Wiedergaberöhre liefert.
Infolge der Spannung über Ls während der Abtastperiode muss der Wert von L etwas geändert werden, um die gleiche Kreisfunktion zu erzielen.
DieSchaltungnachFig. lkannEinzelteile der folgenden Werte erhalten, welche sich für ein 625-Zeilensystem mit einer Gesamtzeilenzyklusperiode von 64 lises eignen.
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