DE1001431B - Anordnung zur Linearisierung des Ablenkstromes von Vertikalfrequenz fuer Kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung des Ablenkstromes für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehröhren..

Zur Ablenkung des Elektronenstrahls werden, normalerweise Wechselströme mit zeitproportionalem Stromanstieg (sogenannte sägezahnförmige) Ströme benötigt. Zur Erzeugung dieser Ströme ist ein Leistungsverstärker erforderlich, an den die Ablenkspulen beispielsweise über einen Ausgangstransformator angeschlossen sind. Infolge der in dem Verstärkerkattal und dem Ausgangstransformator auftretenden Verzerrungen, weicht die Form des Ausgangstromes von der des Eingangsstromeis ab. Will man im Ausgangskreis einen linearen Stromanstieg erhalten, so muß also die Eingangsspannung entsprechend vorverzerrt werden.

Bei den im Ausgangskreis auftretenden Verzerrungen kennen unterschieden werden lineare (frequenzabhängige¹) und nichtlineare (amplitudenabhängige) Verzerrungen. Die Kompensation der linearen Verzerrungen ist mit Schwierigkeiten verbunden, weil beispielsweise die Ausgangszeitkonstante, bestehend au.s der Transformatorinduktivität und dem Ohmschen Widerstand der Ablenkspulen, nicht konstant ist, da sich der Ohmsche Anteil des Belastungswiderstandes beispielsweise infolge Erwärmung ändert. Ferner wird der Stromablauf durch den Innenwiderstand des zur Rasterverschiebung des Elektronenstrahls in den Ausgangskreis eingeschalteten Gleichstromgenerators beeinflußt. Mit der Veränderung des zur Rasterverschiebung erforderlichen Gleichstromes ist eine Änderung des Innenwiderstandies der entsprechenden Stromquelle und somit eine Änderung der Form des Wechselstromes kaum zu vermeiden. Hierdurch wird ebenfalls eine Inkonstanz der linearen Verzerrungen bewirkt.

Noch schwieriger ist es, die nichtlinearen Verzerrungen des Verstärkerkanals durch eine entsprechende Vorverzerrung der Eingangswechselspannung zu kompensieren, weil sich diese bei Veränderung der Amplitude ebenfalls ändern.

Es ist aus diesen Gründen, zweckmäßig, die Vorverzerrung der Eingangsspannung von den Verzerrungen des Ausgangsstromes abhängig zu machen.

Es ist bekannt, zusätzlich in den Ablenkkreis einen Widerstand einzuschalten und die an ihm auftretende, dem Ablenkstrom proportionale Wechselspannung nach entsprechender Verstärkung so zu der Steuerspannung zu addieren, daß sich die sägezahnförmigen Komponenten teilweise aufheben. Der Anteil der Wechselspannung, welche der Verzerrung entspricht, macht dann einen im Verhältnis zur Sägezahnspannung prozentual erheblich größeren Anteil aus als im Ablenkstrom. Diese stark vorverzerrte Spannung wird diem Anordnung zur Linearisierung des Ablenkstromes von Vertikalfrequenz
für Kathodenstrahlröhren

Anmelder:

Fernseh G.m.b.H., Darmstadt,
ίο Am Alten Bahnhof 6

Emil Siegel, Darmstadt,
ist als Erfinder genannt worden

Gitter der Endröhre zugeführt. Die Gitterwechselspannung der Endröhre ruft einen Anodeostrom hervor, der so vorverzerrt ist, daß die Verzerrungen im Ausgangskreis fast kompensiert werden. Eine derartige Schaltung weist jedoch verschiedene Nachteile auf:

1. Die Einschaltung eines zusätzlichen Widerstandes in den Ablenkspulenkreis bringt eine weitere Verzerrung mit sich, da die Zeitkonstante des Kreises dadurch verkleinert wird.
2. Da der zusätzlich eingeschaltete Widerstand klein gehalten werden soll, muß die an ihm auftretende Spannung verhältnismäßig viel verstärkt werden, wobei die darin enthaltene Sägezahnspannung zur Vermeidung neuer Verzerrungen nicht verzerrt werden darf.

3. Da die Steuerspannung außer aus der Verzerrungskomponente noch aus der Differenz zweier Sägezahnkomponenten besteht, muß sie zur Erzielung der gewünschten Aussteuerung der Endröhre verhältnismäßig stark verstärkt werden, so daß mitunter die Einschaltung einer weiteren Röhre zwischen der Endröhre und der Entladeröbre erforderlich ist.

4. Die am Ladekondensator abgenommene Spannung soll rein sägezahnförmig sein. Da außerdem eine ziemlich große Amplitude benötigt wird, muß entweder eine weitere Verstärkerröhre eingeschaltet werden oder die Aufladespannung des Kondensators sehr hoch gewählt werden.

Bedingt durch diese Schwierigkeiten sind bei dieser Schaltung eine erhebliche Röhrenzahl und eine verhältnismäßig große Verstärkung erforderlich, so daß die Stabilität der Schaltung nicht für alle Zwecke befriedigt.

Es ist ferner bekannt, bei Schaltungen, bei denen der Anodenkreis eine induktive Impedanz enthält,

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kondensator verwendet werden, dem eine als Schalter wirkende Röhren-Strecke parallel geschaltet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Fig. 1 bis 6 beschrie-5 ben. Hierbei sind die Schaltelemente, die in mehreren Figuren auftreten, mit gleichen Ziffern versehen.

Fig. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild. Der Kondensator 1 wird in bekannter Weise über den Widerstand 2 aufgeladen und über den Innenwiderstand der

integriert und der Ladespannung des Kondensators 1 überlagert. Die an ihm auftretende Summenspannung braucht nicht mehr verstärkt zu werden, sondern kann

die Spannung, welche der ersten Ableitung des Stromes nach der Zeit proportional ist für den Fall vorerwähnten 30 der Nichtlinearität. Für die Ablenkung interessiert nur das Zeitintervall T₁. Die strichlinierte Kurve gibt die Spannungsform bei zeitproportionalem unverzerrtem Ablenkstrom an. Das schraffierte Gebiet wird in dem Verstärker 9 abgeschnitten und die Polarität

einen Teil der Anodenwechselspannung auf das Gitter
zurückzukoppeln, so> daß an dem Gitter eine zusätzliche Spannung entsteht, die im wesentlichen proportional der ersten Ableitung des. Anodenstromes nach
der Zeit ist. Derartige Schaltungen finden vorzugsweise für mit Zeilerifrequenz arbeitende Kippgeräte
Anwendung. Für tiefe Frequenzen (Rasterfrequenz)
stört einmal der noch vorhandene Ohmsche Anteil des
Ausgangskreises und der mit zurückgekoppelte Rücklaufimpuls, der durch einen entsprechenden negativen 10 Röhre 3, der über die Klemme 4 Synchronimpulse von Impuls exakt kompensiert werden muß, wenn nicht Vertikalfrequenz zugeführt werden, entladen. Die am Verzerrungen am Beginn des Strahlhinlaufs entstehen Ladekondensator auftretende Spannung wird als sollen. Steuerspannung der Verstärkerröhre 5 zugeführt, in

Es sind weiterhin Schaltungen bekannt, bei denen deren Ausgangskreis über den Transformator 6 angeparallel zum Anodenkreis einer Zeilenkippendstufe 15 koppelt die Ablenkspulen 7 liegen. Dem Ablenkkreis eine zusätzliche Röhre liegt, deren Kathode von der wird über den Differenziertransformator 8 eine der Anodenwechselspannung der Endröhre gesteuert wird. ersten Ableitung des Ablenkstromes nach der Zeit Die Anodenwechselspannung¹ der zusätzlichen Röhre proportionale Spannung entnommen. In dem Schaltwird mit einer derartigen Polarität an das Gitter der element 9 erfolgt eine Verstärkung dieser Spannung. Endstufe zurückgeführt, daß Abweichungen von einer 20 Gleichzeitig werden die Rücklaufimpulse abgeschnitkonstanten Hin! auf spannung kompensiert werden. Die ten. Die verstärkte Spannung wird in dem Glied 10, 1 zusätzliche Röhre wirkt somit in der Art einer idealen
Dämpferdicde. Diese Schaltung läßt sich jedoch nur
bei Kippgeräten für Horizontalfrequenz erfolgreich,
anwenden, weil bei Vertikalfrequenz infolge der zu 25 unmittelbar an das Gitter der Endröhre angelegt werden, kleinen Zeitkonstante des Ableiickreises nicht mehr Zur besseren Erläuterung ist der Spannungsverlauf

eine konstante, sonder eine sägezahnförmige Hinlauf- in Fig. 2 aufgezeichnet. Das Diagramm α zeigt dabei spannung notwendig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Schaltung anzugeben, bei der die
Schwierigkeiten vermieden sind.

Erfindungsgemäß wird bei einer Anordnung zur
Linearisierung des Ablenkstromes von Vertikalfrequenz, wobei der induktive Widerstand der Ablenkspulen klein gegenüber dem Ohmschen Widerstand 35 entweder im Verstärker oder schon im Differenzierdes Ablenkkreises ist,, der dem Ablenkkreis entnom- transformator umgedreht. Die hinter dem Verstärker menen Spannung die sägezahnförmige Komponente entstehende Spannung, die in Fig. 2 b aufgezeichnet ausgefiltert und eine nur der Abweichung des Stromes ist, wird integriert und dem Steuergitter der Endvom Sollwert entsprechende Hilfsspannung gewonnen, röhre 5 zugeführt. Das Diagramm c zeigt den Verlauf die der S teuer spannung der Endröhre mit derartiger 40 der integrierten Spannung U_D als Kurve 12 sowie den Phasenlage und Amplitude überlagert wird, daß die Verlauf der Steuerspannung 13' nach Überlagerung Verzerrungen des Ablenkstromes im wesentlichen der Sägezahnspannung 13 sowie der Kompensationskompensiert werden. spannung.

Eine derartige Anordnung weist gegenüber den be- Nun sieht in der Praxis die Spannung Up am Diffe-

kannten Schaltungen den wesentlichen Vorteil auf, 45 renziertransformator 8 nur dann so wie: in der gezeichdaß durch Gegenkopplung der aus dem. Ablenkstrom neten Weise aus, wenn keinerlei Einstreuungen von gewonnenen Spannung die Steuerspannung für die zeilenfrequenten Spannungen auf die Bildablenkspulen Endröhre nicht verkleinert wird und damit keine die vorhanden sind. Praktisch kann man jedoch eine Stabilität beeinträchtigende Erhöhung der Verstär- elektrostatische oder magnetische Restkopplung zwikung der Steuerspannung erforderlich ist. Auch ist 50 sehen Bild- und Zeilenablenkspulen kaum vermeiden. es nicht erforderlich, daß große Anforderungen an den Der Spannung U₀ ist also auch noch, eine zeilen-

frequente Wechselspannung überlagert. Da von der Spannung· U_n der Rücklaufimpuls durch den Kennlinienknick abgeschnitten werden soll, arbeitet die An-55 Ordnung 9 nicht linear. Nun ist es grundsätzlich so, daß bei der Verstärkung eines Spannungsgemisches, bestehend aus einer rasterfrequenten und einer zeilenfrequenten Spannung, durch ein nichtlineares Glied und nachfolgende Integration die integrierten, den geschnitten und die so erzeugte Spannung integriert 60 einzelnen Halbbildern entsprechenden Kurven nicht wird. mehr gleich sind und damit die Linearität in den

Die Verwendung eines DifferenziertransfoTmators Halbbildern verschieden ist, was besonders bei der bringt gegenüber den.bisherigen Schaltungen den Vor- Zwischenzeilenabtastung störend wirkt, teil, daß nicht mit einem zusätzlichen, die Zeitkon- Diesem unerwünschten Effekt kann dadurch be-

stante verschlechternden Ohmschen Widerstand im 65 gegnet werden, daß aus der Spannung U₀ vor der Ab-Ausgangskreis gerechnet werden muß, sondern nur schneidung die zeilenfrequenten Störimpulse ausmit einer zusätzlichen Induktivität, die überdies eine gefiltert werden. Bei der bisher angegebenen Schaltung Verbesserung der Linearität mit sich bringt. kann, jedoch nicht sehr stark gefiltert werden,, ohne daß

Zur Aussiebung von horizontalfrequenten Störun- die rasterfrequente Spannungskomponente verzerrt gen in der Konxpensationsspannung kann ein Sieb- 70 wird. Diese Verzerrung kann dadurch vermieden wer-

zeitproportionalen Verlauf der Eingangsspannung gestellt werden. Ferner entfällt die Bedingung, daß die
Verstärkung der Korrekturspannung ohne Verzerrungen erfolgen muß.

Zweckmäßigerweise geschieht die Aussiebung der
sägezahnförmigen Komponente aus der Kompensationsspannung so, daß der Ablenkstrom zunächst
differenziert, anschließend die Rücklaufimpulse ab-

den, daß der Filterkondensator während einer bestimmten Zeit kurzgeschlossen wird. Zur Erläuterung wird auf die Fig. 3 verwiesen, die eine Prinzipschaltung eines derartigen Filterkreises sowie die auftretenden Spannungsverhältnisse angibt. Die Kurve 14 zeigt den Verlauf der Spannung U₀ ohne Filterung, die Kurve 15 die gleiche Spannung bei Anwesenheit des Filtergliedes 16, 17 und Kurve 18 den Verlauf, wenn der Kondensator 17 für die Zeit T₂ durch die Diode 19 kurzgeschlossen wird. Dadurch bleibt die während der Zeit T₁ auftretende Spannung im wesentlichen unverzerrt.

Die beschriebene Schaltung würde einen nahezu zeitproportiionalen, Ablenkstrom liefern. Nun ist aber l>ei Weitwinkelröhren mit geringer Schirmkrümmung oder bei verschiedenen Typen von Ablenkspulen zur Erzielung einer zeitproportionalen Ablenkung des Elektronenstrahles nicht ein zeitproportionaler Ablenkstrom, sondern ein schwach S-förmdg verzerrter Strom erforderlich. Dieser läßt sich in der erfindungsgemäßen Anordnung leicht erzeugen. Fig. 4 zeigt das Prinzipschaltbild einer hierzu geeigneten Schaltung. Die an dem Kathodenwiderstand 20 liegende angenähert sägezahnförmige Spannung wird in dem Glied 21, 22 integriert, so daß eine parabelförmige Spannung entsteht. Das Glied 23, 24 dient nur zur Abhaltung der Gleichspannung. Die erzeugte parabelförmige Spannung wird über das Glied 25, 1 integriert und der Steuerspannung überlagert und ergibt am Gitter der Endröhre die erforderliche S-förmige Verzerrung.

Fig. 5 zeigt ein ausführliches Schaltbild eines Bildkippgerätes, bei dem die erfindungsgemäße Anordnung Verwendung findet.

Die Steuerspannung wird durch Auf- und Entladung des Kondensators 1 gewonnen. An ihm entsteht eine Spannung, die bei genügend großer Zeiitkonstante desi?C-Gliedes 2,1 angenähert sägezahnförmig ist. Sie wird dem Steuergitter der Endröhre 5 zugeführt, in deren Ausgangskreis die Ablenkspulen 7 liegen. Im Ablenkspulenkreis liegt ein kleiner Transformator 8, mit dem der Ablenkstrom differenziert wird. EinTransformatoihat einer einfachen Drossel gegenüber den Vorzug, daß nicht mit einer weiteren Ohmschen Kornponente der Wicklung gerechnet werden muß. Die dem Ablenkstrom überlagerte zeilenfrequente Wechselspannung wird in dem Filter 25, 26 ausgesiebt, wobei wichtig ist, daß die Gitterkathodenstrecke der Röhre 9 den Kondensator 26 während des Bildrücklaufs kurzschließt, wodurch Verzerrungen der rasterfrequenten Spannung während des Hinlaufs vermieden werden. Die erforderliche Abschneidung des Rücklaufimpulses der rasterfrequenten Vergleichsspannung erfolgt einmal durch die Diodenwirkung der erwähnten Gitterkathodenstrecke und dadurch, daß der Arbeitspunkt der Röhre 11 durch «inen verhältnismäßig großen Kathodenwiderstand 27 so weit ins Negative verlagert wird, daß eine weitere Abschneidung durch den Kennlinienknick erfolgt. Die an ihrer Anode abgenommene Wechselspannung wird über das Glied 28,1 integriert und ergibt zusammen mit der vom Ladekondensator 1 gelieferten Spannung die vorverzerrte Steuerspannung für die Endröhre.

Nun kann aber die Schaltung nur arbeiten, wenn eine gewisse Restverzerrung übrigbleibt. Um diese möglichst klein zu halten, muß entweder die Verstärkung der Röhren9 und 11 sehr vergrößert werden oder die Eingangsspannung in irgendeiner Weise etwas vorverzerrt werden. Dies geschieht bei der vorliegenden Schaltung dadurch, daß ein Widerstand 28 zwischen, die Kathoden, der Röhren 5 und 11 eingeschaltet wird. Die an der Kathode der Endröhre liegende Spannung wird in dem Glied 29, 30 wieder zu einer fast sägezahnförmigen Spannung zurückverzerrt und dann der Kathode der Röhre 11 zugeführt. Durch Integration der verstärkten Spannung in dem Glied 28, 1 entsteht eine parabelförmige Spannung, die der Steuerspannung überlagert wird.

In Abänderung dessen kann eine Vorverzerrung in bekannter Weise durch mehrere zwischen dem Ladekondensator und dem Steuergitter liegende RC-GHe- der vorgenommen werden.

Um zu erreichen, daß Stöße der Spannung U_B nicht an das Gitter der Röhre 5 gelangen, können die Anoden der beiden Röhren über den strichliniert einzeichneten Widerstand 36 von beispielsweise 500 kQ miteinander verbunden werden.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Eine andere Möglichkeit zur zusätzlichen Entzerrung ist z. B. folgende:

Die Zeitkonstanten 34, 31 und 32, 33 werden so klein gewählt, daß beim Durchgang der Wechselspannung durch die Verstärker 9 und 11 eine geringe Differenzierung erfolgt. Nimmt man nun z. B. an, die Verzerrunig des Ablenkstromes wäre so klein, daß am Gitter der Röhre 9 eine fast rechteekförmige Spannung liegt, so wird diese beim Durchgang durch den Verstärker 9, 11 so verzerrt, daß sie eine deutliche sägezahnähnliche Komponente an der Anode der Röhre 11 enthält. Diese wird in 28,1 integriert und ergibt am Gitter der Endstufe eine parabelförmige Spannung, die je nach der Größe der angegebenen Zeitkonstante die im Ablenkstrom vorhandene Restverzerrung kompensiert oder gegebenenfalls überkompensiert.

Um zu erreichen, daß diese Komponente nicht von der Größe der Spannung U₀ abhängt, ist es zweckmäßig, den Arbeitspunkt der Röhre 11 so zu wählen, daß sie bei Fehlen der Wechselspannung an der Anode der Röhre 9 gerade gesperrt ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer vorverzerrten Steuerspannung für die Endröhre ist in Fig. 6 angegeben. Die sägezahnförmige Steuerspannung für die Endröhre 5 wird dabei in bekannter Weise durch die als Sperrschwinger geschaltete Verstärkerröhre 6 erzeugt. Die Aufladung des Kondensators 1 erfolgt über den Widerstand. 2. Durch entsprechende Bemessung der Zeitkonstanten 34, 35 und 1, 2 kann erreicht werden, daß die Wechselspannung, die an dem Ende des Widerstandes 2 auftritt, welcher dem Ladekondensator 1 abgewendet ist, größer ist als die Wechselspannung an dem dem Kondensator 1 zugewendeten Ende. Die Spannung am Widfcrstand 2 nimmt somit während des Hinlaufs zu, was zur Folge hat, daß die Spannung am Kondensator 1 in gewünschter Weise stärker als linear ansteigt. Ist für die Ablenkung in Weitwinkelröhren eine S-förmige Entzerrung erforderlich, so wird dies dadurch erreicht, daß die Batteriespannung und die Zeitkonstanten 34, 35 und 1, 2 so gewählt werden, daß die Spannung an dem dem Kondensator 1 abgewendeten Ende des Widerstandes 2 eine deutlich exponentielle Verzerrung aufweist.

Die zuletzt beschriebene Anordnung zur Vorverzerrung hat für vertikale Kippschaltungen aller Art Bedeutung.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Linearisierung des Ablenk-

stromes von Vertikalfrequenz, wobei der induktive Widerstand der Ablenkspulen klein gegenüber dem Ohmschen Widerstand des Ablenkkreises ist,

dadurch gekennzeichnet, daß aus der dem Ablenkkreis entnommenen. Spannung die sägezahnförmige Komponente ausgefiltert wird und eine nur der Abweichung des Stromes vom Sollwert entsprechende Hilfsspannung gewonnen wird, die der Steuerspannung der Endröhre mit derartiger Phasenlage und Amplitude überlagert wird, daß die Verzerrungen des Ablenkstromes im wesentlichen kompensiert werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ablenkkress eine der ersten Ableitung des Stromes nach der Zeit proportionale Spannung entnommen wird;, anschließend die Rücklaufimpulse abgeschnitten werden und die so erzeugte Spannung nach Integration dem Steuergitter der Endröhre zugeführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aussiebung von zeilenfrequenten Störungen in der Kompensati ons spannung ein Siebkondensator verwendet wird, dem eine als polarisierter Schalter wirkende Röbrenstrecke parallel geschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter die Gitterkathodenstrecke der Röhre verwendet wird., in der die Kompensationsspannung verstärkt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation der S-förmigen Verzerrung bei Weitwinkelröbren eine parabelförmige Spannung in einen der Verstärkerkreise eingekoppelt wird, die zur Verstärkung der Kompensationsspannung dienen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die parabelförmige Spannung durch Integration der am Kathodenwiderstand der Endröhre auftretenden, im wesentlichen sägezahnförmigen Spannung gewonnen wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration der Kompensationsspannung durch ein Zeitkonstantenglied erfolgt, dem der Ladekondensatcr als Kapazität angehört.

8. Anordnung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Ladekondensator entnommene sägezahnförmige Spannung zunächst vorverzerrt und erst dann der Endröhre zugeführt wird.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorverzerrung die Aufladung des Kondensators mit zunehmender Ladespannung erfolgt.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorverzerrung der Sägezahnspannung diese den gleichen Schaltelementen zugeführt wird, die auch zur Verstärkung und Integration der Kompensationsspannung dienen.

11. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladewiderstand des Kondensators mit den beiden Wicklungen einer als Sperrschwinger arbeitenden Elektronenröhre verbunden ist.

12. Anordnung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der Kompensati ons spannung zwai Verstärkerröhren verwendet werden, deren Anoden durch einen Widerstand miteinander gekoppelt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
O. S. Puckle, »Time Bases«, London 1951, S. 137 bis 139;
USA.-Patentschriften Nr. 2 280 990, 2 466 537.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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