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Kipposzillator mit einem Vierschichtenhalbleiter
Die Erfindung betrifft einen Kipposzillator mit einem Vierschichtenhalbleiter von dem eine End- schicht in zwei Abschnitte geteilt ist und von denen jeder mit einem eigenen Anschluss versehen ist, wo- durch dieser Halbleiter zwei gesonderte Anoden-Kathodenbahnen enthält und mit einem Ladungsnetz- werk mit einem Kondensator zur Lieferung eines sägezahnförmigen Steuersignals.
Die erfindungsgemässen Oszillatoren sind besonders, aber nicht ausschliesslich, zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Steuersignals zur Steuerung des Endtransistors der magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahles in einer Wiedergaberöhre eines Fernsehempfängers bestimmt.
In der österr. Patentschrift Nr. 233636 ist eine Bildablenkschaltung beschrieben und unter anderem angegeben, dass dabei als Schaltelement ein p-n-p-n Schichtenhalbleiter benutzt werden kann, dessen Kennlinie derart ist, dass er durch Kippwirkung mittels Synchronisierimpulsen leitend gemacht werden kann (z. B. ein Siliziumgleichrichter). Diese Vorrichtung ist jedoch nicht selbstschwingend und muss durch die Synchronisierimpulse wirksam gemacht werden. Der Nachteil dabei ist, dass, wenn keine Synchronisierimpulse vorhanden sind, kein Ablenksignal erzeugt werden kann und somit der Elektronenstrahl, der durch dieses Signal abgelenkt werden soll nicht abgelenkt wird.
Wenn der, in der obenerwähnten Patentschrift beschriebene, Oszillator zum Erzeugen des Steuersignals für eine Bildablenkschaltung verwendet wird, bedeutet dies, dass dann eine waagrechte Zeile auf dem Wiedergabeschirm geschrieben wird. Dies hat eine störende Wirkung für den Zuschauer und hat ausserdem den Nachteil, dass, wenn die Wiedergaberöhre längere Zeit in diesem Betriebszustand verbleibt, die horizontale Zeile bleibend einbrennt, wodurch eine dunkle Linie bei der normalen Widergabe des Fernsehbildes auftritt. Um dies zu verhüten, muss die Bildablenkschaltung von sich aus funktionsfähig sein, d. h. sie muss durch einen selbstschwingenden Kipposzillator gesteuert werden.
Zur vorteilhaften Ausbildung solcher Schaltungen ist besonders ein Vierschichtenhalbleiter geeignet, von dem eine Endschicht in zwei Abschnitte geteilt ist, von denen jeder mit einem eigenen Anschluss versehen ist, wodurch der Halbleiter zwei gesonderte Anoden-Kathodenbahnen enthält.
Der Kipposzillator nach der E. findung, der mit einem solchen Vierschichtenhalbleiter und einem Ladungsnetzwerk mit einem Kondensator versehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator mit einem Entladekreis versehen ist, der eine der zwei Anoden-Kathodenbahnen des Halbleiters enthält und der parallel zu dem erwähnten Kondensator geschaltet ist, um diesen während der Rücklaufperiode periodisch zu entladen. Ein Oszillatorkreis sowie ein zweiter Kondensator sind an die andere der zwei Anoden-Kathodenbahnen angeschlossen. Dieser Kondensator ist parallel zu dieser zweiten Bahn geschaltet und über Widerstände zum Aufladen und zum Erhöhen der Spannung der zweiten Bahn bis zur Durchschlagspannung dieser Bahn an die Speisespannung angeschlossen.
Die Zeitkonstante des Ladungsnetzwerkes ist dabei grösser gewählt als die Zeitkonstante des Kondensators des Oszillatorkreises mit dem zugehörenden Ladewiderstand, so dass im Betrieb die Spannung am Kondensator des Oszillatorkreises die Durchschlagspannung der zweiten Anoden-Kathodenbahn erreicht, bevor die Spannung am Kondensator des Ladungsnetzwerkes die Durchschlagspannung der ersten Anoden-Kathodenbahn erreicht.
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Ein Vorteil der Schaltungsanordnung nach der Erfindung gegenüber andern bekannten Kippgeneratoren, wie Multivibratoren und Sperrschwingern, besteht darin, dass die Kopplung im Inneren des benutzten Halbleiters eingebaut ist. Bei Multivibratoren z. B. muss die Kopplung durch äussere Elemente, wie Kondensatoren und Widerstände zustande gebracht werden ; bei einem Sperrschwinger ist für die Kopplung ein aufwendiger Transformator erforderlich. Aus vorstehendem folgt, dass bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einer Mindestzahl von Einzelteilen das Auslangen gefunden wird.
Der Vierschichtenhalbleiter kann vom Typ eines Siliziumgleichrichters mit einem genau bestimmten Haltestrom sein. Er kann eine geteilte p-Anodenschicht haben, in welchem Fall das Element bei einem Ausgangstransistor des n-p-n-Typs benutzt werden soll (diese Art der Schaltungsanordnung wird vorzugsweise bei den jetzt zur Verfügung stehenden Vorrichtungen verwendet). Umgekehrt kann das Schaltelement eine geteilte n-Kathodenschicht haben, in welchem Falle es vorteilhaft in Verbindung mit einem Ausgangstransistor des p-n-p-Typs benutzt werden kann. Wenn ein Treiber- oder Steuertransistor zwischengeschaltet ist, muss er von dem gleichen Typ wie der Ausgangstransistor sein.
Einige besondere Ausführungsformen erfindungsgemässer Kipposzillatoren für Fernsehempfänger werden nachstehend an Hand in den Zeichnungen dargestellter Beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen ist in Fig. 1 ein Kipposzillator mit dem Vierschichtenhalbleiter nach der Erfindung und schematisch angedeuteter Ausgangsstufe dargestellt. Fig. 2 zeigt eine mit einem solchen Kipposzillator versehene Bildablenkschaltung für die magnetische Ablenkung eines Elektronenstrahles und Fig. 3 zeigt einige sägezahnförmige Spannungen, die in der Anordnung nach Fig. 2 auftreten.
Die Schaltung nach Fig. l enthält einen schematisch angedeuteten Transistorverstärker T in der Ausgangsstufe sowie ein Ladungsnetzwerk mit einem Widerstand R, g und einem Kondensator Cl2C13 (der auch in Form eines Einzelteiles ausgebildet sein kann) zur Lieferung einer sägezahnförmigen Steuerspannung für den Transistor T. Das Vierschichtenhalbleiterschaltelement S, das durch Kippwirkung leitend gemacht werden kann, besitzt eine in zwei Abschnitte Pl und P geteilte Anodenschicht, welche Abschnitte voneinander getrennte Anodenanschlüsse aufweisen, so dass zwei Kathoden-Anodenbahnen
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laufperioden zu entladen.
Weiter ist ein Oszillatorkreis vorhanden, der durch die andere KathodenAnodenbahn npnp gebildet wird, zu welcher ein Kondensator Cl parallelgeschaltet ist, der über einen Widerstand Rl aufgeladen wird. Schliesslich ist zwischen dem Ladungsnetzwerk und der Basis des Ausgangstransistors T eine Gleihstromkopplung vorhanden.
Die Gleichstromkopplung muss derart sein, dass praktisch ungeändert jeder Spannungspegel und jede Stsuerspannungsform vom Ladungsnetzwerk übertragen werden kann. Diese Kopplung (mit dem Entladekreis) ist derart wirksam, dass die Basisspannung des Ausgangstransistors T am Anfang jedes Schlages auf einer Restspannung gleich dem Spannungsfall fixiert wird, der am Anfang des Schlages über den Entladekreis auftritt.
Die Gleichstromkopplung kann eine Emitterfolge-Pufferstufe mit einem Transistor des gleichen Leitfähigkeitstyps wie T enthalten, aber eine solche Stufe wird bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nicht benutzt, in welchem Falle die Gleichstromkopplung als eine direkte Verbindung ausgebildet ist.
In den Fig. l und 2 der Zeichnungen und in Fig. 4 der Zeichnungen der vorerwähnten österr. Patentschrift Nr. 233636 sind für einander entsprechende Elemente weitgehendst gleiche Bezugsziffern verwen-
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wird zur Regelung der Entladegeschwindigkeit des Kondensators Cl verwendet. Zu diesem Zweck kann dieses Element irgendwo zwischen Cl und der Bahn npnp eingeschaltet sein, vorzugsweise jedoch nicht in der Kathoder leitung ; die zwei besten Stellen sind die angegebenen oder in der pl-Leitung.
Das Prinzip der Wirkungsweise wird nachstehend an Hand der Fig. 1 beschrieben. Am Anfang lädt
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RlDurchschlagspannung der Vorrichtung S erreicht, wird die Bahn npnp, leitend. Cl,, Cl3 lädt sich auch bis zum Pegel Vcc auf. Wenn nun die Bahn npnpl leitend wird, so erfolgt der Rückschlag, da hiebei auch die Bahn npnp leitend wird und somit der Kondensator Cl,, C.. sich über diese Bahn entladen kann.
Um den Kreis mit dem Widerstand Rl und dem Kondensator Cl von dem Kreis mit
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zudadurch erzielt, dass die Zeitkonstante Rl, (C + C13) bedeutend grösser gemacht wird als die Zeitkonstante RtC (der Widerstand R1A ist klein gegenüber dem Widerstand Rl und ist in dieser Hinsicht vernachlässigbar). Die Bahn npnpl wird somit als erste leitend. Nach deren Leitendwerden werden Ladungsträger in, der n-Schicht nahe der verteilten Anode pl ausgelöst und einige dieser TrÄger gelangen von dieser Schicht zur andern Leitungsbahn, so dass auch in dieser eine Stromleitung hervorgerufen wird.
Der Übergang Pzn wird somit leitend und C12, C13 entlädt sich über die Bahn npnp. Der Zyklus fängt wieder an, wenn die Summe der Ströme durch npnpl und npnpz unterhalb des Wertes des minimalen Haltestromes der Vorrichtung S herabgesunken ist.
Um dafür zu sorgen, dass die Amplitudenregelung von R13 keinen Einfluss auf die Frequenz hat infolge der Änderung der erwähnten Summe der Ströme in der Vorrichtung S am Ende des Rückschlages,
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B. Imsecmale Haltestrom der Vorrichtung S 30 mA beträgt, könnte diese Vorrichtung am Ende des Rückschlages nicht ausgeschaltet werden. Wenn jedoch eine zusätzliche induktive Rückkopplung Lf + Lc vom Kollektorkreis von T zur Linearitätskorrektur benutzt wird (gewöhnlich ist ein zusätzlicher Rückkoppelkreis notwendig, wenn die Steuerstufe weggelassen wird) wird diese Schwierigkeit leicht behoben.
Dies wird an Hand der Fig. 2 und 3 besser ersichtlich, die eine Bildablenkschaltung für einen Fernsehempfänger darstellen, welche Schaltung zur magnetischen 110 Ablenkung in einer Elektronenstrahlröhre mit einer Hochspannung von 18 kV vorgesehen ist. Hiebei ist die in Fig. 1 mit S bezeichnete Halbleitervorrichtung nun mit einem andern Symbol angedeutet. Hier erfolgt eine lineare Rückkopplung von Ces, c nach dem Emitter von T. über einen Widerstand RIss und eine zusätzliche Rückkopplung auf R1S über eine, mit einer Spule Lc im Kollektorkreis von T gekoppelte Spule Lf.
Diese. zusätzliche Rückkopplung dient weiters zur Erzeugung einer Abschaltspannung in Form eines Impulses mit einer Polarität, die der der Restspannung im Entladekreis entgegengesetzt ist, welche Restspannung der
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Ablenkspulen Ly. sind mit dem Kollektor von T über einen Sperrkondensator Cy verbunden. Fig. 3 zeigt schematisch die Kurvenformen fü die Punkte A und B dieser Schaltung.
Entsprechend der im vorletzten Absatz erwähnten Aufgabe ist aus dem in Fig. 3 für den Punkt A angegebenen Spannungsverlauf ersichtlich, dass die Spannung am Punkt A während des Rücklaufes selbsttätig praktisch auf Null herabgesetzt wird bzw. sogar etwas negativ gemacht werden kann. Das Wicklungsverhältnisvon Lc-Lf im Ausgangskreis kann innerhalb eines grossen Bereiches gewählt werden.
AmEndedesRücklaufes, alsowennderKondensatorC12,C13entladenist,kann,wenndieSpannung am Punkt A gegen Erde Null ist, kein Strom durch R13 fliessen. Der Zeitpunkt des Endes des Rücklaufes hängt somit ganz von R1, C1, R1A ab.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist selbstschwirgend und kann mittels Bildsynchronisierimpulsen synch-onisiert werden, die der Vorrichtung S durch Klemme P zugeführt werden.
Die Schaltung nach Fig. 2 stellt einen sehr einfach aufgebauten Oszillator dar und ergibt eine gute Wirkung, da eine gegenseitige Abhängigkeit der Steuerungen vermieden wird. Ein Ausführungsbcispiel einer solchen Schaltungsanordnung zur Verwendung in einer Bildablenkschaltung eines Fernsehempfängers wies folgende Werte auf : Speisespannung (Vcc) 30 V Vorrichtung S : Experimenteller Siliziumgleichrichter mit einem minimalen Haltestrom von 30 bis 40 mA und einer Durchschlagspannung (Vbo) von 25 V, Spitzenstrom etwa 2 A Transistor T = US Siliziumtransistor 2n1486 Widerstand R1 = 15 kOhm Widerstand R1A = 82 Ohm
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Widerstand R = 50 Ohm Widerstand R = 6,8 Ohm
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