DE1072757B - Schaltung zur Erzeugung einer steilen Stromänderting durch einen Flächentransistor - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl.21 faß

INTERNAT. KL. H 03 k

PATENTAMT

H33404VIIIa/21g

ANMELDETAG: 28.MAI1958

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLE GE S CHRIFT: 7. J A N U A R 1 9 6 O

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer steilen Stromänderung durch einen Flächentransistor, die sich insbesondere zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromverlaufs eignet. Insbesondere bei Fernsehgeräten muß ein sägezahnförmiger Strom erzeugt werden. Es ist bei diesen Geräten erwünscht, möglichst weitgehend Transistoren zu benutzen, und die Erfindung eignet sich daher besonders für diese Anwendung, an Hand deren sie nachstehend näher erläutert wird.

Die bisher durchgeführten Versuche, den Ablenkstrom von Fernsehgeräten mittels Transistoren zu erzeugen, sind nicht restlos erfolgreich gewesen, und zwar in erster Linie, weil die zur Verfügung stehenden Transistoren genügend hoher Leistung bei den in Frage kommenden schnellen Verläufen versagen. Der Leistungstransistor für die Zeilenablenkung muß einen sehr schnellen Schaltvorgang herbeiführen, was sich mit diesen Transistoren wegen deren schlechten Ansprechens auf hohe Frequenzen nicht durchführen ließ.

Die Erfindung hat zum Zweck, den vom zu langsamen Ansprechen der Transistoren herrührenden Nachteil bei Schaltungen dieser Art zu beseitigen, so daß ein Hochleistungstransistor vom Flächentyp, der normalerweise für die Durchführung schneller Verläufe wenig geeignet ist, verwendet werden kann. Hierdurch läßt sich auch ein Transistor verwenden, der die bei einer Schaltung· dieser Art vorkommenden hohen Spannungen verträgt. Die Schaltung eignet sich gleichzeitig zur Erzeugung von Betriebsspannungen für verschiedene Teile eines Fernsehempfängers.

Die Schaltung nach der Erfindung zur Erzeugung einer steilen Stromänderung durch einen Flächentransistor mit an den Kollektor angeschlossenem, im wesentlichen induktivem Ausgangskreis, z. B. zur Erzeugung eines Sägezahnstromes in einer Ablenkungsspule, bei der an den Transistoreingang eine periodische Spannung gelegt wird, durch die der Transistor abwechselnd durchlässig und undurchlässig gemacht wird, ist durch einen am Ausgang des Transistors liegenden Halbleiter-Gleichrichter gekennzeichnet, der einen Parallelzweig zum Transistor mit in bezug auf diesen entgegengesetzter Durchlaßrichtung zwischen den Ausgangselektroden des Transistors bildet, wodurch während der Intervalle der steilen Stromänderung ein wesentlicher Stromzuwachs in der Sperrichtung stattfindet.

Die Anordnung eines Gleichrichters am Ausgang eines Transistors zur Erzeugung eines Sägezahn-Stromes ist an und für sich bekannt. Bei der bekannten Schaltung bildet jedoch der Gleichrichter keinen Parallelzweig zum Transistor, und die Durchlaßrichtung desselben ist nicht der des Transistors ent-Schaltung zur Erzeugung

einer steilen Stromänderung

durch einen Flächentransistor

Anmelder:

Hazeltine Corporation,
Washington, D. C. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Mouths, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Börsenstr. 17

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 29. Mai 1957

Johan Marley, Fort Wayne, Ind. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

gegengesetzt. Die Wirkungsweise des Gleichrichters bei der bekannten Schaltung hat keine Ähnlichkeit mit der des Gleichrichters nach der Erfindung. Diese Wirkungsweise besteht darin, daß zwischen zwei Punkten der Schaltung ein Stromdurchgang nur in einer Richtung ermöglicht wird, so daß der eine Punkt mit Bezug auf den anderen nur ein höheres, aber kein niedrigeres Potential annehmen konnte. Mit dem der Erfindung zugrunde liegenden Problem der Trägheit gewisser Leistungstransistoren gegenüber schnellen Stromänderungen befaßt sich die bekannte Schaltung nicht.

Die Erfindung wird in der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein teilweise schematisches Schaltbild eines vollständigen Fernsehempfängers mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung zur Erzeugung eines Sägezahnstromes,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Leistungstransistors vom Flächentyp,

Fig. 3 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1.

Der allgemeine Aufbau des Empfängers gemäß Fig. 1, abgesehen von der erfindungsgemäß ausgebildeten Schaltung 24, wird als bekannt vorausgesetzt. Es werden daher die wesentlichen Bauteile des Empfängers nur kurz angegeben. Zum Signalempfang dient eine Antenne 10, die am Eingang eines Hochfrequenzverstärkers 11 liegt. Es folgen eine Misch-

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stufe 12, ein Zwischenfrequenzverstärker 13, ein De- der niedrigen Sättigungsspannung des Kollektors, bis modulator 14, ein Videofrequenzverstärker 15 und sämtliche im Basisbereich aufgespeicherten Stromeine Bildröhre 16 mit Spulen 18 und 19 für die träger diesen Bereich verlassen haben. Wegen der Zeilen- bzw. Bildablenkung. Am Ausgang des Ver- langsamen Beweglichkeit dieser Träger kann hierzu stärkers 15 liegt der nach dem Zwischenträgerverfah- 5 eine Zeit von 15 bis 30 |xs bei einem Leistungstranren arbeitende Tonwiedergabeteil 20 des Empfängers. sistor erforderlich sein.

Die Videospannung wird außerdem einem Synchroni- Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines sierzeichentrenner 21 zugeführt, dessen Ausgangs- Leistungstransistors vom Flächentyp im Schnitt. Er spannung einem Generator 22 für die Bildablenk- umfaßt einen ringförmigen Emitter 80 aus einem spannung sowie einem Generator 23 zur Erzeugung io Halbleiter vom P-Typ, an den ein entsprechend ringeiner zeilenfrequenten Spannung zugeführt wird. Im förmiger leitender Anschlußkontakt 81 befestigt ist. vorliegenden Fall sei angenommen, daß die erzeugte Der Transistor umfaßt weiter eine innere Basis-Spannung sinusförmig ist. Am Ausgang des Gene- elektrode 82 α aus einem N-Halbleiter mit einem daran rators 22 liegt die Spule 19 und am Ausgang des befestigten Anschlußkontakt 83 α sowie eine äußere Generators 23 die erfindungsgemäß ausgebildete 15 ringförmige Basiselektrode 82 b aus ähnlichem Mate-Schaltung 24, mit deren Eingangsklemmen 25 der rial mit einem daran befestigten ringförmigen AnGenerator 23 verbunden ist. Die Schaltung 24 besitzt schlußkontakt 83 b. Die Kontakte 83 α und 83 & sind Ausgangsklemmen 26, mit denen die Spule 18 verbun- untereinander z. B. mittels Lötmetalls verbunden, und den ist, sowie zusätzliche Ausgangsklemmen 27 und eine äußere Anschlußklemme 85 dient zur Verbindung 28, an denen Betriebsspannungen für die erste 20 der Basiselektroden mit einem angeschlossenen Kreis. Anode bzw. die zweite Anode der Bildröhre erzeugt Eine Schicht aus Halbleitermaterial 86 trennt den werden. Außerdem können noch weitere Ausgangs- Kollektor 87 vom Emitter und von der Basiselektrode klemmen 29 und 30 vorgesehen sein, an denen Be- Die Stärke dieser Schicht ist so bemessen, daß der triebsspannungen B₁ und B₂ für die Einheiten 11, 12 Transistor 32 gegenüber eine verhältnismäßig hohe und 15 erzeugt werden können. 25 Spannung von ungefähr 100 V oder mehr am Kollek-

Es wird davon ausgegangen, daß die Teile 13, 20, tor durchschlagssicher ist. Ein Stück 88 aus leitendem 21, 22 und 23 mit Transistoren ausgeführt sind, so Material, z. B. Messing, liegt an den Kollektor 87 an daß sie eine niedrige Betriebsspannung von ungefähr und dient zur Ableitung der im Kollektor 87 im Be-12 V benötigen. Dagegen sind die Teile 11 und 15 mit triebszustand des Transistors erzeugten Wärme. Ein Elektronenröhren ausgestattet, die eine wesentlich 30 Transistor dieser Bauweise hat eine asymmetrische höhere Betriebsspannung haben müssen, die auch in Übertragungskennlinie und eine verhältnismäßig der Schaltung 24 zu erzeugen ist. Die Schaltung 24 große Trägheit wegen ihres geometrischen Aufbaues umfaßt einen Leistungstransistor 32 vom Flächentyp, im Hinblick auf die hohe Durchschlagsfestigkeit, und der mit Emitter, Basiselektrode und Kollektor ver- er weist bei den in Frage kommenden Ablenkungssehen ist und der eine asymmetrische Übertragungs- 35 frequenzen eine erhebliche Anhäufung von Stromkennlinie sowie eine verhältnismäßig große Trägheit, trägern auf.

d. h. ein relativ langsames Ansprechen und daher ent- Die Schaltung 24 umfaßt ferner einen im wesentsprechend beschränkte Fähigkeit zur Erzeugung eines liehen induktiven Belastungskreis 33, zu dem ein Stromverlaufs mit steilem Übergang aufweist. Diese .Spartransformator 34 gehört. Dieser hat eine Mehr-Eigenschaften hängen damit zusammen, daß der KoI- 40 zahl von Wicklungsteilen 35, 36, 37 und 38 und liegt lektor eine hohe Durchschlagsfestigkeit aufweist sowie zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 32. daß bei der in Frage kommenden Frequenz des Die Ablenkspule 18, die vorzugsweise aus Litzendraht Sägezahnstromes eine Anhäufung oder Aufspeiche- mit niedriger Impedanz ausgeführt ist, ist über ein rung von Stromträgern im Transistor entsteht. Paar Klemmen 26 und Leiter 60 mit dem Wicklungs-

Die Bezeichnung »asymmetrische Übertragungs- 45 teil 36 verbunden. Ein Kondensator 39, der, wie durch

kennlinie« weist darauf hin, daß die Übertragungs- Strichelung angedeutet, teilweise aus Eigenkapazi-

fähigkeit des Transistors verschieden ausfällt, je täten zusammengesetzt sein kann, liegt parallel zum

nachdem welche Elektroden als Eingangselektroden Wicklungsteil 36 und hat zusammen mit der Spule 18

gewählt werden. Die Kollektor und der Emitter sind eine Resonanzfrequenz, die zumindest ein Mehrfaches,

einander also nicht gleichwertig. Damit ein Transistor 50 z. B. das Fünffache, der Abtastfrequenz beträgt. Der

eine höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt, ist es be- Verbindungspunkt der Wicklungsteile 36 und 37 liegt

kannt, daß die Stärke der Halbleiterschicht zwischen an einer negativen Gleichspannung —E, während der

den Elektroden größer sein muß als bei Transistoren Emitter an Erde liegt.

für niedrige Spannungen. Bei erhöhter Stärke der An die Klemmen 25 ist ein Transistor 67 mit im Halbleiterschicht wird jedoch auch die Trägheit des 55 Emitterkreis liegenden Belastungswiderstand in der Transistors größer wegen der größeren Zeitspanne, Form einer abstimmbaren Spule 68 angeschlossen, die von den Stromträgern benötigt wird, um ihre Be- durch den eine sinusförmige Spannung von der Abwegung durch die Schicht zu unterbrechen. Leistungs- tastfrequenz erzeugt wird. Der Transistor 67 artransistoren vom Flächentyp, die mit hoher Durch- beitet in Emitter-Basis-Schaltung. Zu diesem Zweck Schlagsfestigkeit ausgebildet sind, werden daher vor- 60 ist die Basiselektrode über einen Kondensator 65 mit zugsweise für Schaltvorgänge bei Niederfrequenz ver- der nicht geerdeten Klemme 25 verbunden und liegt wendet. Das Phänomen der Anhäufung oder Auf- außerdem über einen Vorspannungswiderstand 66 an speicherung von Stromträgern in Transistoren sei in Erde. Der Kollektor liegt an einer negativen Gleichdiesem Zusammenhang kurz erläutert. Wenn ein spannung —E', während der Emitter über die BeTransistor mit großem Basisstrom arbeitet, so daß 65 lastung geerdet ist. Damit eine periodische Spannung die Kollektorspannung auf einen niedrigen Wert her- mit passendem innerem Widerstand der Basisabgeht, begeben sich viele von den zur Verfügung elektrode zugeführt wird, ist eine Anzapfung 69 der stehenden Stromträgern in die Basisschicht hinein. Spüle mit der Basiselektrode des Transistors über Wenn dann ein Versuch gemacht wird, den Transistor einen Kupplungskondensator 70 verbunden. Der Konzu sperren, fließt der Kollektorstrom noch weiter bei 70 densator 70 und der zwischen der Anzapfung 69 und

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Erde liegende Teil 90 der Spule 68 haben zusammen Gleichrichterschaltung derselben Art kann zur Ermit der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 32 bei zeugung einer Spannung B₂ vorgesehen sein, die über der in Frage kommenden Abtastfrequenz Seriereso- die Klemme 30 dem Videoverstärker 15 zugeführt nanz. Die Parallelverbindung einer Drossel 72 mit wird. Diese Schaltung umfaßt eine Wicklung 47, eine einem Dämpfungswiderstand 71 liegt zwischen der 5 Diode 48 und einen Filterkondensator 50.
Basiselektrode des Transistors 32 und Erde. Die Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schal-Drossel 72 hat einen niedrigen Gleichstromwiderstand tung wird an Hand der Kurven der Fig. 3 erläutert, und besitzt vorzugsweise einen Ferritkern. Sie hat Die Kurve A stellt einen Teil der sinusförmigen Spanmit der Kapazität des Eingangskreises des Tran- nung von 15,75 kHz dar, die durch den Generator 23 sistors 32 bei einer sehr hohen Frequenz, z. B. io erzeugt und den Eingangsklemmen 25 zugeführt wird. 0,5 MHz, Resonanz. Die Kurve B stellt die entsprechende, über den Kon-

Die Schaltung 24 umfaßt gemäß der Erfindung densator 70 entstehende Spannung dar. Eine ähnliche einen Halbleiter-Gleichrichter 40 vom Flächentyp, der Spannung gemäß der Kurve C tritt an der Basiszwischen dem Kollektor und dem Emitter in Reihen- elektrode des Transistors 32 auf. Wie aus der Kurve C verbindung mit dem Wicklungsteil 35 liegt. Die Trag- 15 ersichtlich, ist diese Spannung impulsförmig und heit dieses Gleichrichters kann von der des Tran- während der Rücklaufintervalle J₀-^₁ und t_a-t₇ positiv, sistors 32 verschieden sein und wird im allgemeinen so daß durch sie der Transistor gesperrt wird, erheblich kleiner sein als die des Transistors. Ferner Während der Vorlaufintervalle ^i₈ wird die Basissollten die Trägerspeichereigenschaften des Gleich- elektrode dagegen negativ und macht den Transistor richters derart sein, daß er einen erheblichen Strom- 20 durchlässig. Die Drossel 72 trägt zu den steilen Imzuwachs in der Sperrichtung aufweist, damit der pulsspannungen an der Basiselektrode während der Trägheit des Transistors 32 entgegengewirkt wird Rücklaufintervalle bei. Wenn der Transistor am An- bzw. die im Belastungskreis 33 aufgespeicherte fang des Rücklaufs in den Sperrzustand überEnergie der Quelle — E zugeführt wird, wodurch eine zuwechseln anfängt, erfolgt eine Stoßerregung der verbesserte Sägezahnform des Stromes herbeigeführt 25 Drossel 72, die zusammen mit der Eingangskapazität wird. Wie sich nachstehend ergeben wird, verbessert des Transistors 32 eine Resonanzfrequenz von ungeder Gleichrichter die Schaltwirkung des Transistors fähr 0,5 MHz hat, und es entsteht der steile positive 32 mit Bezug auf den der Spule 18 zugeführten Impuls gemäß Kurve D. Der Widerstand 71 dämpft Strom. Es wurde gefunden, daß ein Halbleiter- diese Schwingung, so daß das Abklingen der Impulse Gleichrichter vom Flächentyp im Gegensatz zu einem 30 gemäß Kurve D einen allmählichen Verlauf hat und Leistungstransistor im wesentlichen augenblickliche ein Nachschwingen verhütet wird. Der Transistor Sperrung bei der Beseitigung der aufgespeicherten kann somit nicht während der späteren Teile des Stromträger herbeiführen kann. Der Wicklungsteil 35 Rücklaufintervalls momentan ansprechen. In der hat normalerweise weniger Windungen als der Teil Rücklaufzeit wird etwas Energie in dem die Drossel 36, wobei diese Windungszahlen so zu wählen sind, 35 72 umfassenden Resonanzkreis aufgespeichert, die daß der Transformator eine kleine zusätzliche Steuer- während der darauffolgenden Vorlaufzeit bei durchspannung erzeugt, die die Erzeugung eines größeren lässigem Transistor 32 dessen Trägerspeicherungs-Ablenkstromes erleichtert. vermögen erhöhen kann.

Die Schaltung 24 umfaßt weiter eine Betriebsspan- Die Steuerspannung für den Transistor 32 macht nungsquelle 42, die an gewisse Teile des Transfor- 40 denselben während des größten Teils des Vorlaufmators angeschlossen ist und verschiedene Betriebs- Intervalls t_t-t_G im gesättigten Zustand durchlässig, gleichspannungen für den Empfänger erzeugt. Zu Der Basisstrom hat einen Verlauf gemäß Kurve E, dieser Spannungsquelle gehört eine Hochspannungs- und die Speicherung von Stromträgern im Transistor Gleichrichterschaltung mit einer Diode 54, deren während des größten Teils des Intervalls führt einen Anode an das Hochspannungsende des Wicklungs- 45 erheblichen Basisstrom in der Sperrichtung während teiles 38 angeschlossen ist. Die Kathode liegt über des letzten Abschnittes t₂-t_e des Intervalls herbei. Die einen Kondensator 56 an Erde und ist mit einer Aus- Induktanz der Drossel 72 hebt die höheren Frequengangsklemme 28 verbunden. Eine am Transformator zen der Schwingung hervor und neigt dazu, den durch vorhandene Hilfswicklung 55 versorgt die Kathode die Kurve E dargestellten sinusförmigen Strom, der mit Heizstrom. Eine Betriebsspannung für die Be- 50 im- Basisstrom während des Zeitabschnittes t_x-t₂ fließt, schleunigungselektrode der Bildröhre 16 wird durch zu erhöhen. Im Basisbereich des Transistors werden einen Spitzengleichrichter mit einer Kristalldiode 51 während dieser Zeit Stromträger gespeichert. Der erzeugt, deren eine Klemme mit dem Verbindungs- Basiswiderstand des Transistors ist nicht linear, und punkt der Wicklungsteile 37 und 38 und deren andere eventuell vorkommende Unregelmäßigkeiten des Klemme mit der Ausgangsklemme 27 und durch ein 55 Stromes werden von der Drossel 72 unterdrückt. Der Filter 52, 53 mit Erde verbunden ist. Der Gleich- Verlauf des durch diese Drossel fließenden Stromes richter 51 läßt die während der Rücklaufintervalle ist durch die Kurve F dargestellt,
der der Spule 18 zugeführten Ablenkungsschwingung Der Kollektorstrom wächst am Anfang sehr langerzeugten positiven Impulse hindurch. Die Betriebs- sam, wie durch den dem Anfangsteil t_t-t_e der Vorlaufs₁>annungsquelle42 umfaßt ferner eine Wicklung 43, 60 zeit entsprechenden Teil der Kurve G dargestellt. Da die mit dem Transformator induktiv gekoppelt ist. eine Energiespeicherung in der Spule 18 während der Das eine Ende dieser Wicklung ist geerdet, während vorausgegangenen Rücklaufzeit t_o-t₁ stattfand, wird das andere Ende durch eine Diode 44 mit einer Aus- diese Energie sowie auch die im Transformator gegangsklemme 29 und über einen Filterkondensator 46 speicherte Energie danach bestrebt sein, einen Strom mit Erde in Verbindung steht. Die Diode 44 richtet 65 in der Sperrichtung durch den Kollektorkreis des die Vorlaufabschnitte der Ablenkungsschwingung Transistors während des Anfangsteils t₁-t₀ zu senden, gleich. Die Windungszahlen sind so zu wählen, daß Obwohl es möglich ist, den Transistor 32 als Stroman der Klemme 29 eine Spannung B₁ passender Größe ventil in beiden Richtungen arbeiten zu lassen, kann erzeugt wird, die dem Verstärker 11 und der Misch- dieser Gegenstrom am besten durch den über die Ausstufe 12 zugeführt werden kann. Eine zusätzliche 70 gangselektroden des Transistors liegenden Gleich-

richter40 aufgenommen werden. Die kleine Spannung, die durch die Wicklung 35 erzeugt wird, trägt zur Steuerung dieses Gleichrichters bei. Der Strom des Gleichrichters ist durch die Kurve H dargestellt und stellt zusammen mit dem Kollektorstrom gemäß Kurve G einen resultierenden Sängezahnstrom gemäß Kurve/ dar. Ohne den Gleichrichter40 würde man nur den annähernd sängezahnförmigen Stromverlauf G erhalten. Im Anfangsteil des Vorlaufintervalls ^₁-J₆ nimmt der Gleichrichter 40 die in der Spule 18 ge- ίο speicherte Energie ab und gibt sie an die Spannungsquelle —E zurück, wobei er außerdem etwas von dem sonst vom Transistor 32 zu verlangenden Energieverbrauch übernimmt. Dies macht eine Beschädigung des Transistors weniger wahrscheinlich. Da der Gleichrichter 40 ein Halbleiter-Gleichrichter vom Flächentyp ist, erfolgt in ihm zumindest während der Intervalle ^₁-J₄ in ähnlicher Weise wie im Transistor 32 eine Ladungsspeicherung.

Wie erwähnt, fließt während der Zeitabschnitte ί₂-ί₆ gemäß Kurve E ein Basisstrom in der Gegenrichtung durch den Transistor 32. Dieser Strom entspricht einem Ausräumen der im Basisbereich vorhandenen Ladungsträger und fließt in die Spule 18 hinein. Wegen der genannten Trägheit des Transistors kann er im Zeitpunkt i₆, wenn der größte Teil der Ladungsträger aus dem Basisbereich ausgeräumt worden ist, keine plötzliche Absperrung bewirken. Im Zeitabschnitt t₂-t_i wächst der durch die Kurve G darge^j stellte Kollektorstrom mit etwas abnehmender Geschwindigkeit an, und ungefähr im Zeitpunkt t₄ fängt dieser Strom an abzunehmen. Kurz darauf, unmittelbar vor dem Zeitpunkt ί_β. wird dieser Verlauf beschleunigt, und der Strom geht auf Null herab, welcher Wert während des restlichen Teiles t_e-t₇ des Rücklaufintervalls bestehenbleibt, wie aus der Kurve ersichtlich. Es ist zu beachten, daß der Strom des Gleichrichters 40 im Zeitabschnitt ί₂-ΐ₄ mehr negativ wird und dann plötzlich ins Positive hinüberwechselt, um während der Zeit t_s-t₆ einen positiven Wert zu haben. Diese positive Schwingung entspricht einem wesentlichen Zusatzstrom durch die Spule 18, die dem Abfallen des Kollektorstromes während des Zeitabschnittes i₄-i_e entgegenwirkt. Das Ergebnis hiervon ist, daß der Ablenkungsstrom einen scharfen Knick entsprechend einer Sägezahnform aufweist, wie durch die Kurve/ dargestellt. Der Stromverlauf im Vorlaufintervall ist somit im wesentlichen linear bis zum Ende des Intervalls, um danach einen sehr schnellen und fast momentanen Abfall bis auf den Wert Null aufzuweisen. Wie erwähnt, hat der Gleichrichter 40 eine viel kleinere Trägheit als der Transistor 32, so daß, wenn die Ladungsspeicherung· im Gleichrichter aufhört, der Strom fast momentan auf den Nullwert herabgehen kann. Dies erfolgt am Ende des positiven Impulses im Zeitabschnitt t_s-t₆ gemäß der Kurve H. Der Gleichrichter 40 gleicht also sozusagen die große Trägheit des Transistors aus. Der Strom durch die Drossel 72 nimmt im Zeitpunkt t_e plötzlich ab, und dies trägt auch zum schnellen Sperren des Transistors 32 bei.

Die Kollektorspannung des Transistors 32 führt, wie aus der Kurve / ersichtlich, während der Rücklaufintervalle t_o-t_i und i₆-f₇ negative Schwingungen aus. Die Spannungsimpulse gemäß der Kurve/ bewirken eine Stoßerregung desjenigen Teiles des Ausgangskreises, der den Wicklungsteil 36, den Kondensator 39 und die Spule 18 umfaßt, und eine Resonanzfrequenz gleich ungefähr dem Fünffachen der Zcilenablenkfrequenz hat. Dies trägt zur schnellen Durchführung des Rücklaufs bei. Einschwingvorgänge während der ersten Halbperiode der Stoßerregung sind unerwünscht, da sie die Linearität des ansteigenden Teiles der Sägezahnkurve beeinträchtigen. Da der Gleichrichter 40 während dieses Ansteigens durchlässig ist, dämpft er etwaige unerwünschte Schwingungen nach der ersten Halbperiode ab. Im Hinblick hierauf kann die Diode 40 auch als Dämpfungsdiode betrachtet werden.

Das verschwindende Magnetfeld in dem genannten Teil des Ausgangkreises erzeugt während jedes Rücklaufintervalls in einem Teil des Transformators 34 einen positiven Impuls, der durch den Wicklungsteil 38 auf einen sehr hohen Spannungswert gesteigert und durch die. Diode 54 gleichgerichtet wird. Die durch diese Spitzengleichrichtung entstehenden Impulse werden durch den Kondensator 56 geglättet, und die entstehende hohe Gleichspannung wird der Klemme 28 zugeführt.

Während der Rücklaufintervalle entstehen auch kleinere positive Impulse im Wicklungsteil 37, die durch die Diode 51 gleichgerichtet und dem Filter 52, 53 zugeführt werden, so daß eine positive Gleichspannung von ungefähr 280 V der Klemme 27 zugeführt wird. Diese Gleichrichterschaltung verbraucht nur einige μΞ, so daß sie auf die Arbeitsweise der Ablenkungsschaltung sehr wenig Einfluß hat.

Aus der Kurve / der Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Spannung im Ausgangskreis des Transistors 32 während der Vorlaufintervalle t_t-t₆ im wesentlichen konstant ist. Die Diode 44 ist so geschaltet, daß sie nur während der Vorlaufintervalle durch eine Spannung durchlässig gemacht wird, die in der Wicklung 43 induziert wird und einen Verlauf in Übereinstimmung mit der Kurve / hat. Über den Speicherkondensator 46 entsteht eine gleichgerichtete Spannung, deren Größe sich nach der Windungszahl der Wicklung 43 im Vergleich zu derjenigen des Wicklungsteiles 36 richtet. Da die Diode 44 eine verhältnismäßig konstante Vorlaufspannung gleichrichtet, kann während der Vorlaufintervalle eine größere Energiemenge ohne wesentliche Beeinträchtigung der Ablenkschwingung oder der der Klemm 28 zugeführten hohen Gleichspannung abgenommen werden. Versuche haben gezeigt, daß die in dieser Weise abgenommene Energie mittelbar zu ungefähr 95 °/o der Quelle — E entstammt. Dieser Wirkungsgrad ist wesentlich höher, als er bei Verwendung einer gesonderten Energiequelle für den Verstärker 11 zu erhalten wäre. Es ist klar, daß die Diode 44 eine gewisse Dämpfung des Ausgangskreises des Transistors 32 bewirkt; jedoch rührt der größte Teil dieser Dämpfung von der Diode 40 her. Die Diode 44 dient in erster Linie zur Erzeugung der Gleichspannung.

In gleicher Weise arbeitet die Diode 48 während der Vorlauf Intervalle, wo ihr über die Wicklung 47 eine im wesentlichen konstante Spannung zugeführt wird. Über den Kondensator 50 entsteht an der Klemme 30 eine Spannung B₂ für den Verstärker 15. Die Wirkungsweise ist derjenigen der Diode 44 ähnlich.

Die Erfindung macht es also möglich, einen Transistor großer Trägheit in Verbindung mit einem Halbleiter-Gleichrichter zu verwenden. Der gestrichelte Teil der Kurve G stellt die Senkung der Stromkurve dar, die bei einem Transistor großer Trägheit entsteht. Um dieser Trägheit entgegenzuwirken, kann die Windungszahl des Wicklungteils 35 im Hinblick auf die Eigenschaften des Halbleiter-Gleichrichters 40 so gewählt werden, daß der Gleichrichterstrom zur

Zeit ί₃ eine positive Schwingung ausführt und etwa im Zeitpunkt ί_β einen hohen positiven Wert erreicht, um danach plötzlich auf Null abzufallen. Die zusätzliche Energie, die der Spule 18 durch die positive Schwingung des Stromes gemäß der Kurve H zügeführt wird, hat zur Folge, daß die Ablenkschwingung eine scharfe Sägezahnform entsprechend der Kurve/ aufweist. Man hat es somit in der Hand, durch passende Bemessung der Teile der Schaltung 24 eine Anpassung an die vorhandenen Betriebsbedingungen zu bewirken.

Die erfindungsgemäße Schaltung weist auch einige zusätzliche Vorteile auf. Da die Spule 18 nur mit Rücklauf impulsen von ungefähr 100 V gespeist wird, strahlt sie wenig Energie aus und braucht nicht abgeschirmt zu sein. Der verbesserte Schaltvorgang erhöht den Wirkungsgrad der Schaltung im Vergleich zu ■einer Schaltung, in der der Transistor 32 durch eine Elektronenröhre ersetzt wäre. Da dieser Transistor ■einen kleineren Leistungsverlust haben kann, ist die Temperaturerhöhung entsprechend kleiner.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erzeugung einer steilen Stromänderung durch einen Flächentransistor mit an den Kollektor angeschlossenem, im wesentlichen induktivem Ausgangskreis, z. B. zur Erzeugung eines Sägezahnstromes in einer Ablenkungsspule, bei der an den Transistoreingang eine periodische Spannung gelegt wird, durch die der Transistor abwechselnd durchlässig und undurchlässig gemacht wird, gekennzeichnet durch einen am Ausgang des Transistors (32) liegenden Halbleiter-Gleichrichter (40), der einen Parallelzweig zum Transistor mit in bezug auf diesen entgegengesetzter Durchlaßrichtung zwischen den Ausgangselektroden des Transistors bildet, wodurch während der Intervalle der steilen Stromänderung ■ein wesentlicher Stromzuwachs in der Sperrichtung stattfindet. S.

2. Schaltung nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines Sägezahnstromes, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis (18, 33) eine abgestimmte Ablenkungsspule (18) enthält, deren Resonanzfrequenz ein Mehrfaches der Sägezahnfrequenz übersteigt.

3. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangskreis (18, 33) des Transistors (32) zwischen Kollektor (87) und Emitter (80), der Eingangskreis (70, 71, 72, 90) zwischen Emitter (80) und Basiselektrode (82) liegt.

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen im Ausgangskreis (18, 33) liegenden Spartransformator (35 . .. 38), an dessen einem Teil (36) die Ablenkungsspule (18) angeschlossen ist.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Spannung sinusförmig ist und daß im Eingangskreis (70, 71, 72, 90) eine auf ein Vielfaches der Frequenz der periodischen Spannung abgestimmte Drosselspule (72) zur Erzeugung einer Impulsspannung liegt.

6. Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spartransformator (35 . .. 38) eine Mehrzahl von Windungsteilen besitzt, an deren einen (36) die Ablenkungsspule (18) gekoppelt ist, und daß der Halbleiter-Gleichrichter (40) an einen anderen Windungsteil (35) angeschlossen ist.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Punkt des Spartransformators eine Gleichrichterschaltung (43, 44, 46; 47, 48, 50; 51, 52, 53; 54, 55, 56) zur Erzeugung einer Betriebsgleichspannung angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Electronics«, April 1957, S. 172 bis 175;
»Elektronic Industries u. Tele-Tech«, April 1957, und 162.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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