DE1001432B

DE1001432B - Generator to generate a saw-tooth-shaped current in an inductance

Info

Publication number: DE1001432B
Application number: DEM16752A
Authority: DE
Inventors: Anthony Norman Heightman
Original assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Current assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Priority date: 1952-01-01
Filing date: 1952-12-20
Publication date: 1957-01-24
Also published as: GB711170A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer Induktivität, bei dem während des Sägezahnhinlaufes eine an einem Kondensator stehende Spannung über eine Diode an die Induktivität gelegt wird und bei dem die Energieverluste durch eine an die Induktivität angeschlossene fremdgesteuerte Schirmgitterröhre gedeckt werden, die gleichzeitig auch die Steuerung der Diode übernimmt. Derartige Sägezahnstromgeneratoren sind als Ablenkgeneratoren insbesondere für die Zeilenablenkung in Fernsehempfangsapparaten bekannt und gebräuchlich. Als Treiberröhre bei einer solchen Schaltung ist die Verwendung einer Schirmgitterröhre üblich. Der Ausdruck »Schirmgitterröhre« ist dabei im weiten Sinne zu verstehen. So soll darunter z. B. auch eine Pentode verstanden werden, die in dem Bereich unterhalb des oberen Knickes der Anodenstrom - Anodenspannungs - Kennlinie betrieben wird. Dieser Betriebszustand, der in der deutschen Fachsprache keinen besonderen Namen hat, wird in den angelsächsischen Ländern mit »Anlaufzustand« (bottomed condition) bezeichnet. In der erwähnten Schaltung dient eine so betriebene Röhre als elektronischer Schalter, der durch am Steuergitter zugeführte Impulse ein- und ausgeschaltet wird.The invention relates to a generator for generating a sawtooth-shaped current in an inductance, in the case of a voltage across a capacitor during the sawtooth trace Diode is placed on the inductance and in which the energy losses through a connected to the inductance externally controlled screen grid tube are covered, which is also the control of the Diode takes over. Such sawtooth current generators are used as deflection generators in particular for Line deflection known and used in television receivers. As a driver tube for a the use of a screen grid tube is common for such a circuit. The expression "screen grid tube" is to be understood in a broad sense. So including z. B. also be understood as a pentode, the operated in the area below the upper bend of the anode current - anode voltage characteristic curve will. This operating state, which has no special name in German, is shown in in the Anglo-Saxon countries called "bottomed condition". In the mentioned Circuit, a tube operated in this way serves as an electronic switch, which is fed by the control grid Pulses on and off.

In Fig. 1 soll zunächst eine mögliche Ausführungsform der obengenannten bekannten Zeilenablenkschaltung beschrieben werden. Mit 1 sind die Ablenkspulen einer nicht gezeichneten Kathodenstrahlröhre bezeichnet, die parallel zu einem Teil einer großen Induktivität 2 geschaltet ist. Die Induktivität 2, die man auch als einen Transformator in Sparschaltung auffassen kann, liegt im Anodenkreis einer Schirmgitterröhre Vl. Eine Diode VZ ist in üblicher Weise zwischen das anodenseitige Ende der Ablenkspule 1 und die Anodenspannungsquelle H. T. + geschaltet. Die Röhre Vl wird im oben erläuterten Sinne unterhalb des Knickes der Anodenstrom - Anodenspannungs-Kennlinie betrieben. In Fig. 2 ist ein Kennlinienfeld für verschiedene Gittervorspannungen Vg dargestellt. Mit Ia ist der Anodenstrom, mit Va die Anodenspannung bezeichnet. Der betrachtete Betriebszustand liegt zwischen den Punkten A und B. Dem Steuergitter der Röhre Vl werden, wie schematisch durch die Kurve α in Fig. 1 angedeutet, negative Impulse zugeführt, und während der Abtastperiode bewegt sich der Arbeitspunkt der Röhre auf der Kurve der Fig. 2 vom Punkt A zum Punkt B. Die negativen Impulse können von irgendeiner geeigneten elektronischen Schaltanordnung geliefert werden, die imstande ist, in steuerbarer Weise periodisch in Aktion zu treten. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 1 durch einen Sperrschwinger dargestellt, welcher eine Röhre V 3 enthält und dessen Impulse über einen Kondensator 3In Fig. 1, a possible embodiment of the above-mentioned known line deflection circuit will first be described. 1 with the deflection coils of a cathode ray tube, not shown, which is connected in parallel to part of a large inductance 2. The inductance 2, which can also be understood as a transformer in an economy circuit, is located in the anode circuit of a screen grid tube Vl. A diode VZ is connected in the usual way between the anode-side end of the deflection coil 1 and the anode voltage source HT + . The tube V1 is operated in the sense explained above below the bend of the anode current - anode voltage characteristic. FIG. 2 shows a family of characteristics for various grid bias voltages Vg . Ia denotes the anode current, Va the anode voltage. The operating state under consideration lies between points A and B. Negative pulses are fed to the control grid of the tube V1 , as indicated schematically by the curve α in FIG. 1, and the operating point of the tube moves on the curve of FIG. 2 from point A to point B. The negative pulses can be provided by any suitable electronic switching arrangement which is capable of periodically acting in a controllable manner. Such an arrangement is shown in FIG. 1 by a blocking oscillator which contains a tube V 3 and its pulses via a capacitor 3

Generator zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer InduktivitätGenerator for generating a sawtooth-shaped current in an inductance

Anmelder:Applicant:

Marconi's Wireless Telegraph Company Limited, Chelmsford (Großbritannien)Marconi's Wireless Telegraph Company Limited, Chelmsford (Great Britain)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76Representative: Dr.-Ing. B. Johannesson, patent attorney,
Hanover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. Januar und 12. September 1952Claimed priority:
Great Britain January 1 and September 12, 1952

Anthony Norman Heightman, Clacton-on-Sea, EssexAnthony Norman Heightman, Clacton-on-Sea, Essex

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden(Great Britain),
has been named as the inventor

dem Steuergitter der Röhre Vl zugeführt werden. Ein veränderbarer Widerstand 4 in der Gitterkathodenstrecke des Sperrschwingers dient zur Einstellung der Schaltgeschwindigkeit, d. h. der Impulsfrequenz. Bei dieser bekannten Schaltung liegt die Anodenspannung der Röhre V1 genau oder angenähert beim Punkt Null, wenn die Ablenkperiode, d. h. die lange Flanke des Sägezaihnstromes, beginnt. In diesem Zustand hat der Schirmgitterstrom die Neigung, übermäßig große Werte anzunehmen. Mit dem Fortschreiten der Ablenkperiode nimmt die Anodenspannung zu, so daß eine normalere Verteilung des gesamten Kathodenstromes zwischen der Anode und dem Schirmgitter erreicht wird, indem der Anodenstrom zunimmt und der Schirmgitterstrom entsprechend abnimmt.are fed to the control grid of the tube Vl. A variable resistor 4 in the grid cathode section of the blocking oscillator is used to set the switching speed, ie the pulse frequency. In this known circuit, the anode voltage of the tube V1 is exactly or approximately at the point zero when the deflection period, ie the long edge of the sawtooth current, begins. In this state, the screen grid current tends to take on excessively large values. As the deflection period progresses, the anode voltage increases, so that a more normal distribution of the total cathode current between the anode and the screen grid is achieved in that the anode current increases and the screen grid current decreases accordingly.

Am Ende der Ablenkperiode wird der Schirmgitterstrom auf einen Wert gefallen sein, der nicht wesentlich den unter normalen linearen Arbeitsbedingungen der Röhre erhaltenen Wert überschreitet. Was den Anodenkreis der Röhre V1 betrifft, so würde es ausreichen, wenn das Steuergitter während der ganzen Ablenkperiode auf der Spannung Null läge, jedoch ist es im Hinblick auf die Schirmgitterverluste sehr wünschenswert, das Steuergitter auf einem möglichst großen negativen Wert zu halten, der mit dem Arbeiten längs der Linien A, B in Fig. 2 noch vereinbar ist. Ein wesentliches Anwendungsgebiet der Erfindung liegt bei Schaltungen der soeben beschriebenen Art, indem dadurch ein wesentlicher Teil der Schirmgitterverluste gespart werden kann.At the end of the deflection period the screen grid current will have fallen to a value which does not significantly exceed the value obtained under normal linear operating conditions of the tube. As far as the anode circuit of the tube V1 is concerned, it would be sufficient if the control grid were at zero voltage during the entire deflection period, but in view of the screen grid losses it is very desirable to keep the control grid at as large a negative value as possible, which is with working along lines A, B in Fig. 2 is still compatible. An essential area of application of the invention is in circuits of the type just described, in that a substantial part of the screen grid losses can be saved as a result.

609 7Ϊ7/36Ο609 7Ϊ7 / 36Ο

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung der vorstehend beschriebenen Betriebsbedingungen beschränkt, sondern kann auch bei der oben gekennzeichneten Art von Schaltungen mit einer Schirmgitterröhre als Treiberröhre verwendet werden, die unter anderen Betriebsbedingungen arbeitet. In, solchen Schaltungen, bei denen die Schirmgitterröhre nicht unterhalb des oberen Knickes der Anodenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie arbeitet, sind zwar die Schirmgitterverluste nicht von hervorstechender Bedeutung, doch ist es zur Erzielung einer guten Linearität der Ablenkung wichtig, die Wellenform der dem Steuergitter zugeführten Sperrimpulse geeignet zu wählen. Auch hierzu ist die im folgenden beschriebene Erfindung vorzüglich geeignet.The invention is not limited to the use of the operating conditions described above, but can also be used in the above-identified type of circuits with a screen grid tube can be used as a driver tube operating under different operating conditions. In such Circuits in which the screen grid tube is not below the upper bend of the anode current-anode voltage characteristic works, the screen grid losses are not of particular importance, however, in order to achieve good deflection linearity, it is important to use the waveform of the blocking pulses supplied to the control grid to be selected appropriately. The following is also here described invention eminently suitable.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Generator zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes der vorbeschriebenen Art zwischen dem Schirmgitter und dem Steuergitter der Treiberröhre ein Rückkopplungsweg vorgesehen, durch den die Steuerspannung in ge- wünschter Weise verformt wird. Insbesondere wird bei einer Schirmgitterröhre, die im Bereich unterhalb des Knickes der Anödenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie betrieben wird, der Rückkopplungsweg so bemessen, daß das Steuergitter stets auf der maximalen negativen Vorspannung gehalten wird, die in diesem Augenblick mit diesem Betriebszustand noch vereinbar ist. Der durch die Erfindung angegebene Rückkopplungsweg besteht vorzugsweise aus einem Zeitkonstantenglied aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Kapazität. Eine geeignete Wellenform für die Gitterspannung bei Betrieb der Röhre unterhalb des oberen Kennlinienknickes ist schematisch in Fig. 3 gezeigt, in welcher die gestrichelte Linie CV die Sperrspannung der Röhre angibt. Bei Beginn der in Fig. 3 mit Tl bezeichneten Rücklaufzeit soll die Röhre plötzlich gesperrt werden und während der ganzen Rücklaufzeit gesperrt bleiben. Bei Anwendung der Erfindung läßt sich durch die dargestellte Wellenform der Steuerspannung eine Ersparnis von etwa 1 Watt Schirmgitterverlustleistung erzielen bei einer Röhre, die normalerweise etwa 4 Watt Schirmgitterverlustleistung besitzt.According to the invention, in a generator for generating a sawtooth-shaped current of the type described above, a feedback path is provided between the screen grid and the control grid of the driver tube, through which the control voltage is deformed in the desired manner. In particular, in the case of a screen grid tube that is operated in the area below the bend of the anode current-anode voltage characteristic curve, the feedback path is dimensioned so that the control grid is always kept at the maximum negative bias voltage that is still compatible with this operating state at this moment. The feedback path specified by the invention preferably consists of a time constant element consisting of a series connection of a resistor and a capacitance. A suitable waveform for the grid voltage when the tube is operating below the upper curve of the curve is shown schematically in FIG. 3, in which the dashed line CV indicates the reverse voltage of the tube. At the beginning of the return time indicated in Fig. 3 with Tl the tube to be suddenly locked and remain locked during the whole payback time. When using the invention, the illustrated waveform of the control voltage allows a saving of about 1 watt of screen grid power loss to be achieved with a tube which normally has about 4 watts of screen grid power loss.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Hier sind für gleiche Teile dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1. Die Schaltung ist im übrigen nur so weit dargestellt, wie dies für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Wie in Fig. 1 dient auch in Fig. 4 ein Sperrschwinger V 3 zur Erzeugung von in negativer Richtung gehenden Impulsen, die dem Steuergitter der Röhre Vl zugeführt werden. Gemäß der Erfindung ist die Reihenschaltung eines Kondensators Cl und eines Widerstandes Rl zwischen das Schirmgitter und das Steuergitter der Röhre V1 als Rückkopplungsweg eingeschaltet. Wenn die Röhre V 3 leitet, fällt ihre Anodenspannung schnell ab und sperrt damit den Anoden- und Schirmgitterstrom in der Röhre Vl. Nach Beendigung des Sägezahnrücklaufes (Tl in Fig. 3), bestimmt durch die Konstante des Sperrschwingers, steigt die Anodenspannung der Röhre V 3 schnell wieder auf ihren ursprünglichen Wert an. In dem Augenblick, wenn die Gitterspannung der Röhre Vl genügend positiv wird, so daß Anodenstrom und Schirmgitterstrom fließen können, kann die Anodenspannung Null oder etwas negativ sein, so daß nur ein geringer Anodenstrom fließt. Der Schirmgitterstrom durch den Widerstand R2 wird jedoch erheblich, so daß die Schirmgitterspannung sich entsprechend dem Spannungsabfall am Widerstand 2? 2 \^rerringert. Dieser Abfall 7p der Schirmgitterspannung wird über die Schaltelemente Cl und Rl auf das Steuergitter der Röhre V1 übertragen, wobei zu beachten ist, daß der Kondensator 3 als Blockkondensator für die Zeitkonstante nicht ins Gewicht fällt. Das Anwachsen der Steuergitterspannung der Röhre Vl wird also durch diese Rückkopplung verzögert, und ihr weiteres Ansteigen ist durch die Werte der Schaltelemente Cl, Rl, R2 und die Schirmgitterspannung bestimmt. Im weiteren Verlauf des Sägezahnhinlaufes sinkt der Schirmgitterstrom ab, und die Schirmgitterspannung steigt entsprechend, so daß der Rückkopplungseffekt sich laufend vermindert. Daher ist der Schutz gegen überhöhten Schirmgitterstrom am größten, wenn der Schirmgitterstrom selbst seinen größten Wert hat, und vermindert sich mit dem Abfall des Schirmgitterstromes, also wenn der Schutz nicht mehr so nötig ist. Kurz, der erzielte Schutz ist in, direkte Beziehung zu dem jeweils notwendigen Schutz gesetzt. Bei richtiger Wahl der beteiligten Schaltelemente kann eine sehr gute Annäherung an die Wellenform der Fig. 3 erreicht werden.Fig. 4 shows an embodiment of the invention. The same reference numerals are used here for the same parts as in FIG. 1. The circuit is only shown as far as is necessary for an understanding of the invention. As in FIG. 1, a blocking oscillator V 3 is also used in FIG. 4 to generate pulses which go in the negative direction and which are fed to the control grid of the tube V1. According to the invention, the series connection of a capacitor Cl and a resistor Rl between the screen grid and the control grid of the tube V 1 is switched on as a feedback path. When the tube V 3 conducts, its anode voltage drops quickly and thus blocks the anode and screen grid current in the tube Vl. After the end of the sawtooth return (T1 in FIG. 3), determined by the constant of the blocking oscillator, the anode voltage of the tube V 3 rises again quickly to its original value. At the moment when the grid voltage of the tube Vl becomes sufficiently positive that the anode current and screen grid current can flow, the anode voltage can be zero or somewhat negative, so that only a small anode current flows. The screen grid current through the resistor R2 , however, becomes considerable, so that the screen grid voltage varies according to the voltage drop across the resistor 2? 2 \ ^r reduced. This drop 7p in the screen grid voltage is transmitted via the switching elements Cl and Rl to the control grid of the tube V1 , whereby it should be noted that the capacitor 3, as a blocking capacitor, is of no importance for the time constant. The increase in the control grid voltage of the tube V1 is thus delayed by this feedback, and its further increase is determined by the values of the switching elements Cl, R1, R2 and the screen grid voltage. As the sawtooth trace continues, the screen grid current decreases and the screen grid voltage increases accordingly, so that the feedback effect is continuously reduced. The protection against excessive screen grid current is therefore greatest when the screen grid current itself has its highest value, and decreases as the screen grid current drops, i.e. when the protection is no longer so necessary. In short, the protection achieved is directly related to the protection required in each case. With the correct choice of the switching elements involved, a very good approximation of the waveform of FIG. 3 can be achieved.

Die Fig. 5 und 6, in denen wieder gleiche Bezugszeichen für die gleichen, bereits beschriebenen Schaltelemente verwendet sind, zeigen geringfügige Abwandlungen der an Hand der Fig. 4 beschriebenen Schaltungsanordnung, die im wesentlichen aus dem Schaltbild selbst bereits zu verstehen sind. Man sieht durch Vergleich der Abbildungen, daß in den Fig. 5 und 6 lediglich für den Sperrschwinger verschiedene Schaltungsmöglichkeiten verwendet sind, durch welche die Wirkungsweise der Erfindung aber nicht wesentlich beeinflußt wird. Die Rückkopplung vom Schirmgitter auf das Steuergitter der Schirmgitterröhre Vl erfolgt in der gleichen Weise wie in Fig. 4.5 and 6, in which the same reference numerals are again used for the same circuit elements already described, show slight modifications of the circuit arrangement described with reference to FIG. 4, which are essentially already to be understood from the circuit diagram itself. By comparing the figures, it can be seen that in FIGS. 5 and 6 different circuit options are used only for the blocking oscillator, but by which the mode of operation of the invention is not significantly influenced. The feedback from the screen grid to the control grid of the screen grid tube V1 takes place in the same way as in FIG. 4.

Fig. 7 zeigt die Anwendung der Erfindung auf eine Schaltung mit einem Volltransformator an Stelle des in Fig. 1 gezeigten Spartransformators. Außerdem ist der Anschluß des Rückkopplungsweges an das Steuergitter auf der anderen Seite des Blockkondensators 3 vorgesehen. Diese Maßnahme kann auch bei den vorher beschriebenen Schaltungen wahlweise durchgeführt werden.Fig. 7 shows the application of the invention to a circuit with a full transformer instead of the autotransformer shown in Fig. 1. In addition, it is the connection of the feedback path to the control grid on the other side of the block capacitor 3 is provided. This measure can also be carried out with the previously described circuits can be carried out optionally.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Generator for generating a sawtooth-shaped current in an inductance, in which during the sawtooth trace a voltage on a capacitor is applied to the inductance via a diode (V2) and in which during the sawtooth return with the diode blocked, the inductance with the connected capacitances is connected carries out free half-oscillation, the energy losses being covered by an externally controlled screen grid tube (Fl) connected to the inductance, which at the same time also controls the diode (V 2), characterized in that between the screen grid and the control grid of the tube (V 1) a feedback path is provided through which the control voltage is deformed in the desired manner.

2. Generator according to claim 1, characterized in that in a screen grid tube, the is operated below the upper bend of the anode current-anode voltage characteristic curve, the Feedback path is dimensioned so that the control grid is always on the maximum negative Bias is held, which is still compatible with this operating state.

3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that the feedback path is represented by the series connection of a capacitor (Cl) with a resistor (Rl) .

4. Generator according to claim 2, characterized in that the feedback path is dimensioned is that he is at the control electrode together with the synchronized control voltage source a creates negative voltage waveform that has one steep leading edge pulse and one at the Has a trailing edge at the level of the reverse voltage starting exponential curve towards zero.

Considered publications:

German Patent Nos. 747 344, 756 225;

»Techn. In-house communications of the NWDR ", Volume 4, 1952, pp. 219 ff., Especially p. 222;

"Tekfunken-Zeitung", 25th year, issue 95, 1952, p. 107 ff., Especially p. 110.

1 sheet of drawings