DE1054189B - Anordnung zur Gewinnung einer Saegezahnspannung aus einer Impulsspannung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung, mit deren Hilfe aus einer Impulsspannung eine von einem Integrationsfehler freie Sägezahnspannung gewonnen wird.

Eine Sägezahnspannung läßt sich zwar im allgemeinen durch einfache Integration rechteckförmiger Impulse über eine integrierende, aus Induktivität und Widerstand bestehende Reihenschaltung gewinnen. Hierbei entspricht der Strom durch die reine Induktivität exakt dem Integral der Spannung. Um jedoch die Integration nicht zu verfälschen, muß der Spannungsabfall an dem ohmschen Verlustwiderstand der Induktivität und an dem in Reihe zur Induktivität geschalteten Widerstand vernachlässigbar klein gegen die Gesamtspannung sein. An dem Widerstand erscheint dann aber nur ein vernachlässigbar kleiner Prozentsatz der gesamten Scheinleistung, so daß der Wirkungsgrad dieses Verfahrens zur Umwandlung von Impulsspannungen in Sägezahnspannungen sehr gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sägezahnspannung an einem relativ niedrigen Generatorinnenwiderstand zu gewinnen, die größer ist als diejenige, die nach der soeben beschriebenen Methode auf Grund der Leistungsverhältnisse erzeugt werden kann.

In einer Anordnung zur Gewinnung einer Sägezahnspannung aus einer Impulsspannung wird daher erfindungsgemäß der Integrationsfehler, der durch die Nutzsägezahnspannung an dem Widerstand des aus einer Reihenschaltung von Drossel und Widerstand bestehenden Integriergliedes entsteht, kompensiert, indem die streng stromportional variabel gestaltete Induktivität der Drossel durch den sie durchfließenden Sägezahnstrom derart linear gesteuert wird, daß die auf Grund der Induktivitätsänderung entstehende Sägezahnspannung umgekehrt gleich derjenigen Sägezahnspannung ist, die durch den Spannungsabfall an dem in Reihe zur Drossel geschalteten Widerstand erzeugt wird, und diese kompensiert, daß also mit anderen Worten die Summe der Spannung über der Induktivität

di . di Uj_j — — L · -^_r7 mit -^_rr — const.

dt

dt

und der Sägezahnspannung über dem Widerstand U_R = i-R einen konstanten Wert hat.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Anordnung gemäß der Erfindung in der Schaltung eines Farbfernsehempfängers anwenden, indem die Sägezahnspannung der Konvergenzschaltung des Empfängers zugeführt wird und durch deren Steuerung bewirkt, daß die drei Farbbilder der Farbbildröhre
Deckung gebracht werden.

zur Anordnung
zur Gewinnung einer Sägezahnspannung aus einer Impulsspannung

Anmelder:

Femseh G. m. b. H.,
Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Siegfried von Hase, Jugenheim (a. d. Bergstraße),
ist als Erfinder genannt worden

Um die Forderungen nach einer streng stromproportional variabel gestalteten Induktivität der Drossel zu erfüllen und um damit vor allem die nachteilige Wirkung einer durch eine Gleichstromkompo-

auf die notwen-

nente bedingten

Vormagnetisierung

dige Linearisierung des Verlaufes der die Abhängigkeit des Induktivitätswertes von der GleichstromvoTtnagnetisierung darstellenden Kurve praktisch auszuschalten, wurde in einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens der Luftspalt in dem Eisen- oder Massekern der Drossel keilförmig ausgebildet. Hierdurch wird die für die Induktivitätswerte maßgebliche, den Einfluß der Streuung berücksichtigende, als sogenannte scheinbare Luftspaltbreite bekannte Größe in Abhängigkeit vom Strom derart verändert, daß der Verlauf der genannten Kurve weitestgehend linearisiert wird. Die relative Steilheit dieser Kurve, die durch den Quotienten y~ÄL ΔΙ charakterisiert wird, ist hierbei eine Funktion der Querschnittsgröße des Kernmaterials.

Vornehmlich aus Gründen der Energieersparnis ist es sehr zweckmäßig, den Widerstand des Integriergliedes durch eine Drossel zu ersetzen, die der schon vorhandenen Drossel genau gleicht, deren Induktivität sich aber gegensinnig zu derjenigen der ersten Drossel ändert, so daß die Gesamtinduktivität praktisch konstant ist und die Schaltung als ein leistungslos arbeitender, stromproportional variabler Spannungsteiler wirkt.

Überdies erfährt der Erfindungsgedanke dadurch noch eine andere sehr nützliche Weiterbildung, daß außer dem steuernden Strom zusätzlich ein Wechselstrom kleinerer Amplitude, aber höherer Frequenz durch die beiden Drosseln geschickt wird. Die beiden

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proportional zu der Größe der Induktivität der einzelnen Drosseln veränderlichen Teile des hierbei entstehenden Spannungsabfalls werden dann in zwei getrennten Auskopplungswicklungen derart abgenommen und gegeneinandergeschaltet, daß "sie "sich'bei Amplitudengleicliheit aufheben uftd sich somit stromproportional von einer Maximalamplitude über Null zur gegenphasigen Maximalamplitude steuern lassen, d. h. also im Rhythmus des Steuerstroms linear und verzerrungsfrei modulieren lassen.

In einer material- und raumsparenden Ausführungsform können die beiden Drosseln in Form einer Dreischenkeldrossel zu einer baulichen Einheit zusammengefügt werden. In diesem Fäll" können die beiden getrennten Auskopplungswicklüngen zu einer gemeinsamen Auskopplungswicklung zusammengefaßt werden.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden in schematischer Darstellung an Hand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert. Hierbei stellen diejenigen Figuren, die sich auf die Erfindung direkt beziehen, lediglich Beispiele zur Veranschaulichung des Erfindungsgedankens dar. Es zeigt

Fig. 1 den aus einer Reihenschaltung von Drossel und Widerstand bestehenden Schaltungsteil, in dem die Zeilenimpulse einer Fernsehschaltung zu einem sägezahnförmig verlaufenden Strom gemäß der Erfindung integriert werden,

Fig. 2 die durch die erfindungsgemäße Anordnung bedingten Spannungsverhältnisse an dem Ausschnitt aus einer Zeilensynchronimpulsfolge,

Fig. 3 die Überlagerung der beiden an zwei getrennten Auskopplungswicklungen abgenommenen Teilspannungen zu einer Sägezahnspannung,

Fig. 4 die beiden in Form einer Dreischenkeldrossel zusammengefügten Drosseln,

Fig. 5 zwei die Abhängigkeit der Induktivität von der Gleichstromvormagnetisierung andeutende Diagramme,

Fig. 6 einen mit zwei keilförmigen Luftspalten versehenen Eisen- oder Massekern,

Fig. 7 die Abhängigkeit der Induktivität von der Gleichstromvormagnetisierung bei verschiedenen Keilwinkeln des keilförmigen Luftspaltes als Parameter,

Fig. 8 die Abhängigkeit der Induktivität von der Amperewindungszahl bei planparallelen Luftspalten verschiedener Breite als Parameter.

In dem aus der Drossel 1 und dem Widerstand 2 bestehenden Integrierglied der Fig. 1 werden die zugeführten rechteckförmigen Zeilenimpulse 3 integriert. Die Drossel 1, die hierbei mit einem keilförmigen Luftspalt ausgerüstet ist, wird mittels eines durch den Gleichrichter 4 fließenden Gleichstromes yormagnetisiert. Der Kondensator 5 schließt den rechten Teil der Schaltung wechselstrommäßig kurz; die hochohmige Drossel 6 verhindert, daß dieser Kondensator auch für die zu integrierenden Impulse einen Kurzschluß bedeutet. Das Ergebnis der Integration ist die über dem Widerstand 2 auftretende Sägezahnspannung 7.

Um den verhältnismäßig großen Verlust an Energie, die in dem ohmschen Widerstand 2 für die weitere Verwertung nutzlos in Wärme umgesetzt wird, zu vermeiden, ist es zu empfehlen, an Stelle des Widerstandes 2 eine in entgegengesetztem Sinne zur Drossei 1 arbeitende gleiche Drossel einzuschalten; hierdurch erhält die Gesamtinduktivität einen konstanten Wert.

Auch in diesem Fall gestalten sich ebenso wie bei der in der Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung die Span-

nugsverhältnisse an dem Eingangsimpuls in der aus der Fig. 2 zu entnehmenden Weise. Der dort mit R bezeichnete Widerstandswert wird dann in der Fig. 1 nicht durch den Widerstand 2 realisiert, sondern durch den gegenphasig gesteuerten Wechselstromw-iderstand der statt des Widerstandes 2 eingeschalteten Drossel mit keilförmigem Luftspalt. Die Fig. 2 macht deutlich, daß bei der vorausgesetzten Änderung

di

des Stromes mit der Zeit, also bei --=Const., die

dt

Summe aus dem durch den ohmschen Widerstand R bedingten Spannungsabfall U_li = I-R und der an der Induktivität L mit ihrem Anfangswert L_a und ihrem

di

Endwert L_e liegenden Spannung U_l = — L^-oder die Summe der an den gegensinnig veränderlichen induktiven Widerständen zweier sonst gleicher Induktivitäten auftretenden Spannungen nur dann konstant bleibt, wenn die Induktivität L eine streng lineare Funktion des Stromes t ist.

In Fig. 3 sind nochmals in vereinfachter Darstellung die Zeilenimpulse 1, die beiden daraus entstehenden, an den Auskoppelwicklungen abgenommenen Teilspannungen 2 und 3 und die aus der Überlagerung dieser entgegengesetzten Spannungen sich ergebende Sägezahnspannung 4 veranschaulicht.

In Fig. 4 durchfließen der Steuerstrom und der zusätzliche Wechselstrom, der eine wesentlich geringere Amplitude, aber eine viel größere Frequenz, beispielsweise die Zeilenfrequenz, hat, die um die beiden äußeren Schenkel des in Form eines Dreischenkelkernes zusammengesetzten Kernes 1 gegensinnig gelegte Wicklung 2. Die Gleichstromvormagnetisierung erfolgt über die Spule 3. An der Sekundärwicklung 4 werden nun die bei den Einzeldrosseln der Außenschenkel entstehenden, voneinander subtrahierten Spannungen abgenommen und heraustransformiert. Bei Gleichheit der Induktivitäten bzw. der heraustransformierten Spannungen heben sich diese auf, und es ergibt sich die Möglichkeit, durch Steuerung der Induktivitäten eine Wechselspannung mit dem Kurvenverlauf des Steuerstromes zu multiplizieren, d. h. also zu modulieren.

Die Teile des aus Ferroxcube bestehenden Kernes sind mit Araldit aneinandergekittet. Die Abmessungen des so zusammengesetzten Kernes betragen: Länge und Höhe, an der Außenseite gemessen, je 30 mm, Querschnitt der äußeren Schenkel 5 · 7 mm, des mittleren Schenkels und der Joche 7 · 7 mm.

In den Diagrammen der Fig. 5, welche die Abhängigkeit der Induktivität von der Gleichstromvormagnetisierung wiedergeben, ist die bei einer Anordnung in Form einer Dreischenkeldrossel mögliche, durch den Steuerstrom bewirkte Verschiebung des Arbeitspunktes veranschaulicht, und zwar in Fig. 5 a für die eine, ursprünglich, z. B. auch in Fig. 1 schon vorhandene Drossel, in Fig. Sb für die andere, z. B. den Widerstand 2 der Fig. 1 ersetzende Drossel. Die Pfeile geben die gegenläufige Richtung dieser Verschiebung an.

In Fig. 6 ist durch die an den Keilschneiden der keilförmigen Luftspalte erfolgende direkte Berührung von Eisen mit Eisen bzw. ganz allgemein von Kernmaterial mit Kernmaterial zunächst der magnetische Widerstand an diesen Stellen sehr klein. Die Kraftlinien drängen sich dort — wie ikn linken Teil der Figur dargestellt — zusammen. Bei wachsender Magnetisierung, also auch Gleidhstromvormagnetisierung, werden immer weitere Bereiche um die Keilschneide herum — wie im rechten Teil der Figur eingezeich-

Claims (10)

net — magnetisch gesättigt. Die Kraftlinien finden dann in diesen Bereichen durch die Verminderung der Permeabilität bis auf den im Luftspalt selbst gültigen Wert einen erhöhten magnetischen Widerstand vor. Bei wachsender Magnetisierung verliert somit der für den Verlauf der Kraftlinien maßgebliche scheinbare Luftspalt mehr und mehr die Keilform, um sich in zunehmendem Maße der Gestalt eines größeren planparallelen Luftspaltes zu nähern. Man erhält also einen insbesondere von der Stärke der Gleichstromvormagnetisierung abhängigen scheinbaren Luftspalt. Bei richtiger Dimensionierung des Keilwinkels — man vergleiche die in Fig. 7 aufgetragene Abhängigkeit der Linearität von der als Parameter fungierenden Größe des Keilwinkels — läßt sich auf diese Weise eine fast vollständige Linearisierung des Permeabilitätsverlaufes erreichen. In dem Beispiel hatte der ebenfalls aus Ferroxcube bestehende Kern einen Querschnitt von 9,5 · 9,5 mm, die Länge der Schenkel betrug, an der Außenseite gemessen, 51 mm. Ein linearer Kurvenverlauf läßt sich beispielsweise auch durch die Einhüllende E aller in Fig. 8 wiedergegebenen, die Abhängigkeit der Induktivität von der Amperewindungzahl bei konstantem Strom und verschiedener Luftspaltbreite als Parameter darstellenden Kurven realisieren. Diese Einhüllende entspricht der Kurve einer Drossel, deren Luftspaltbreite proportional zu dem die Spule durchfließenden Strom zunimmt. Patentansprüche:

1. Anordnung zur Gewinnung einer Sägezahnspannung aus einer Impulsspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrationsfehler, der durch die Nutzsägezahnspannung an dem Widerstand des aus einer Reihenschaltung von Drossel (1) und Widerstand (2) bestehenden Integriergliedes entsteht, kompensiert wird, indem die streng stromproportional variabel gestaltete Induktivität der Drossel (1) durch den sie durchfließenden Sägezahnstrom derart linear gesteuert wird, daß die auf Grund der Induktivitätsänderung entstehende Sägezahnspannung umgekehrt gleich derjenigen Sägezahnspannung ist, die durch den Spannungsabfall an dem in Reihe zur Drossel geschalteten Widerstand (2) erzeugt wird, und diese kompensiert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung der Konvergenzschaltung eines Farbfernsehempfängers zugeführt wird und durch deren Steuerung bewirkt, daß die drei Farbbilder der Farbbildröhre zur Deckung gebracht werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die exakte Proportionalität der Drosselinduktivität in bezug auf den sie durchfließenden Strom durch einen keilförmigen Luftspalt in dem Eisen- oder Massekern der Drossel erzielt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen keilförmigen Luftspalt mit einem Keilwinkel optimaler Größe von etwa 8° oder durch zwei im Feldlinienweg hintereinanderliegenden Spalten mit Keilwinkeln von je etwa 4°.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine zwecks weiterer Vervollkomnung der Linearität durchgeführte, verfeinerte, von der einfachsten Rechteckform etwas abweichende Formgebung der den Keilwinkel einschließenden Keilflächen des Luftspaltes, z. B. durch Abschleifen der Rechteckkanten nach der Art eines Achtecks.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (2) des Integriergliedes durch eine Drossel ersetzt wird, die der in dem Integrierglied schon vorhandenen Drossel (1) gleicht, deren Induktivität sich aber in entgegensetztem Sinne zu derjenigen der anderen Drossel derart ändert, daß die Gesamtinduktivität praktisch konstant ist und die Schaltung als ein leistungslos arbeitender, stromproportional variabler Spannungsteiler wirkt.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden proportional zu der Größe der Induktivität der einzelnen Drosseln veränderlichen Teile des an dem Spannungsteiler entstehenden Spannungsabfalls in zwei getrennten Auskopplungswicklungen abgenommen werden.

8. Anordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem steuernden Strom ein Wechselstrom kleinerer Amplitude, aber höherer Frequenz die beiden Drosseln durchfließt und die Teile des dabei an den Drosseln entstehenden Spannungsabfalls derart gegeneinandergeschaltet werden, daß sie sich bei Amplitudengleichheit aufheben und sich somit stromproportional von einer Maximalamplitude über Null zur gegenphasigen Maximalamplitude steuern, d. h. also> im Rhythmus des Steuerstromes linear und verrungsfrei modulieren lassen.

9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Drosseln in Form einer Dreischenkeldrossel (Fig. 4) zusammengefügt sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden proportional zu der Größe der Induktivität der einzelnen Drosseln veränderlichen Teile des an dem Spannungsteiler entstehenden Spannungsabfalls in einer gemeinsamen Auskopplungswicklung abgenommen werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 733 783;
schweizerische Patentschrift Nr. 234 863;
»Philips Matronics«, Technical Information Bulleder N. V. Philips Gl.-Fabr., Mai 1954, S. 97 ä 102.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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