DE1085913B

DE1085913B - Generator nach Art eines Sperrschwingers

Info

Publication number: DE1085913B
Application number: DEN14969A
Authority: DE
Inventors: Antonius Boekhorst
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1957-04-25
Filing date: 1958-04-22
Publication date: 1960-07-28
Also published as: GB833151A; FR1195015A; US3042879A; NL216664A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Generator nach Art eines Sperrschwingers zum Erzeugen von Impulsoder Sägezahnspannungen, deren Frequenz regelbar ist, welcher Generator eine Mehrgitterröhre enthält, deren Kathode, erstes und zweites Gitter über einen die Frequenz des vom Generator erzeugten Signals bestimmenden LC-Kreis miteinander gekoppelt sind zur Erzeugung von sinusförmigen Schwingungen in diesem LC-Kreis, wobei dem Anodenkreis die Impulsoder Sägezahnspannungen entnommen werden und wobei ein in den Regelkreis aufgenommenes Netzwerk dafür Sorge trägt, daß nur die positiven Teile der sinusförmigen Schwingungen Anodenstrom verursachen können.

Solche Generatoren können bei Fernsehempfängern zur Erzeugung der, sägezahn- oder impulsförmigen Spannungen zur Verwendung kommen, die zur Steuerung der Zeilen- bzw. Bildablenkschaltungen benutzt werden.

Es sind Generatoren dieser Art bekannt, bei denen der LC-Kreis lediglich den Rücklauf beeinflußt, während der Hinlauf und damit die Wiederholungsfrequenz der erzeugten Impuls- oder Sägezahnspannungen von einem i?C-Glied in Zusammenhang mit dem Sperrpunkt der Generatorröhre bedingt wird.

Bei derartigen Generatoren ist zwar die Regelung der Frequenz gut, aber die Stabilität der Eigenfrequenz läßt zu wünschen übrig.

Der Generator nach der Erfindung vermeidet diesen Nachteil und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem Kondensator und einem Widerstand besteht, von denen der Kondensator zwischen dem ersten Gitter und dem LC-Kreis und der Widerstand zwischen dem ersten Gitter und einer Gleichspannungsquelle liegt, deren Gleichspannung geändert werden kann, wodurch sich die Generatorfrequenz ändert.

Bei dieser Generatorschaltung wird die Eigenfrequenz trotz der Möglichkeit einer guten Frequenzregelung vom LC-Kreis bestimmt. Damit ist erreicht, daß ein Sinusoszillator verwendet werden kann, der ohne zusätzliche Reaktanzschaltung direkt von einer Gleichspannung gesteuert wird. Diese Gleichspannung kann einem Phasendetektor entnommen sein. Auf diese Weise bekommt man eine billige und trotzdem stabile, leicht synchronisierbare Schaltung.

Eine Ausführungsform des Generators nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausbildung einer Generator-Schaltung;

Fig. 2 und 3 dienen zur Erläuterung, und

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausbildung.

In Fig. 1 liegt im Gitterkreis des ersten Gitters Generator nach Art eines Sperrschwingers

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 25. April 1957

Antonius Boekhorst, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

der Röhre 1 ein aus einer Spule 7 und einem Kondensator 9 bestehendes Netzwerk, das zusammen mit dem Gitter 10, dem Gitter 11 und der Kathode 3 eine sinusförmige Spannung zu erzeugen sucht, die dem Gitter 10 über den Kondensator 5 zugeleitet wird. Im Kathodenkreis der Röhre 1 liegt ein Widerstand 19, der die Kathode 3 auf ein positives Potential V_ks bringt, sowie ein großer Kondensator 8, der als Entkoppelungskondensator dient. Die Anode 21 liegt über einen Widerstand 22 an der Speisespannungsquelle 23, die eine Gleichspannung + Vf, liefert. Das Gitter 11 ist ebenfalls mit dieser Speisespannungsquelle verbunden, und weil diese Quelle für Wecheslstrom eine sehr geringe Impedanz hat, kann man sich das Gitter 11 für den Wechselstrom als mit Erde verbunden denken.

Angenommen, daß der Potentialunterschied zwischen dem Potential am Punkt4 (V^, z.B. die Ausgangsspannung eines Phasendetektors 2, dem ein Synchronisiersignal 18 und eine von der Oszillatorschwingung abgeleitete Spannung 17 zugeführt werden, und dem Potential an der Kathode 3 (F^₃) Null ist (V±—V_kz =0), so sucht die in Fig. 2 b angedeutete sinusförmige Spannung e_gl das Gitter, 10 positiv zu machen, und der Kondensator 5 wird infolge des sodann auftretenden Gitterstromes i_gl bis zum Wert A aufgeladen. Hierbei wird der mit dem Gitter 10 verbundene Belag des Kondensators 5 negativ in bezug auf das Kathodenpotential, so daß der Anodenstrom der Röhre 1 ebenso wie der Gitterstrom zum Gitter 10 unterdrückt wird; der Kreis 15 wird dann im wesentlichen in seiner Eigenfrequenz ausschwingen. Die sich am genannten Belag befindende Ladung des Kondensators 5 kann nunmehr über den Widerstand 6 abfließen, so daß das

009 568/222

Potential des genannten Belages den gleichen Wert wie der des Potentials des anderen Belages zu erreichen bestrebt ist.

Der oben angenommene Zustand ist als der Synchronzustand zu betrachten, d. h. der, in dem der Phasenunterschied zwischen dem an den Phasendetektor 2 geführten Synchronisiersignal 18 und einer der Röhre 1 entnommenen Schwingung oder davon abgeleiteten Schwingung 17, die außerdem zu dem Phasendetektor 2 zurückgeführt wird, derart ist, daß die Ausgangsspannung des Phasendetektors 2 der Kathodenspannung entspricht. Auch nachdem der Kathodenstrom unterdrückt worden ist, wird dieser Zustand gleichen Potentials vermöge des großen Kondensators 8 beibehalten.

Um auch bei etwaigen Spannungsänderungen, anders als durch Abweichung der Generatorfrequenz von der Synchronisierfrequenz, z. B. der Speisespannung, das gleiche Potential am Punkt 4 (F₄) wie an der Kathode 3 beizubehalten, ist ein spannungsabhängiger Widerstand20 mit einer symmetrischen nichtlinearen Strom-Spannungs-Kennlinie angebracht, bei dem der an ihm auftretende Spannungsabfall etwa konstant ist, wodurch sich die Spannung am Punkt 4 entsprechend der Spannung am Widerstand 19 ändert.

Die i?C-Zeitkonstante des Kondensators 5 und des Widerstandes 6 soll kleiner als die Periode der sinusförmigen Spannung sein, so daß die Entladungskurve

= A-e-

entsprechend der in Fig. 2 b dargestellten Kurve 12 verläuft.

Aus Fig. 2 b ist ersichtlich, daß diese Kurve 12 von dem Scheitel A der Sinuskurve ausgeht, wobei in Wirklichkeit A positiv ist, während die Spannung am Gitter 10 negativ in bezug auf die Kathode wird. Übersichtlichkeitshalber ist aber der Polarität in der Zeichnung nicht Rechnung getragen, da so ohne weiteres der Zeitpunkt t₀, d. h. der Schnittpunkt der Kurve 12 und der sinusförmigen Kurve, ermittelt werden kann. Dies ist der Zeitpunkt, in dem die in positiver Richtung ansteigende Sinusspannung und die negativ absinkende Kondensatorspannung einander gleich werden und erstmals wieder Gitterstrom fließt. Dieser Gitterstrom fließt bis zum Zeitpunkt T, in dem der Gitter- und Anodenstrom aufs neue unterdrückt werden; der oben geschilderte Vorgang wiederholt sich.

Es leuchtet ein, daß, wenn die Regelspannung F₄ = V_kz ist, ein Gitterstrom i_gl entsprechend Fig. 2 a auftreten wird, der in bezug auf die sinusförmige Spannung nacheilt. Der Nacheilungswinkel ist in Fig. 2 b angedeutet und beträgt für diesen Zustand —9J₀.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Phasencharakteristik des Kreises 15 als Funktion der Frequenz. Wenn der Phasenunterschied zwischen dem den Kreis durchsetzenden Strom und der über dem Kreis auftretenden Spannung gleich Null ist, entspricht die dazugehörende Frequenz F₁. der Resonanzfrequenz des Kreises. Ist dieser Phasenunterschied z. B. —<p₀, so ist die Frequenz gleich F₀; der dann auftretende Phasenunterschied zwischen dem Gitterstrom i_gl und der Spannung über dem Kreis 15 beträgt in diesem Fall — <p₀. Es sei bemerkt, daß der Strom zum Gitter 11 i_g 2 und der Anodenstrom i_a dem Gi tterstrom i_gl im wesentlichen ähnlich sein werden.

Infolge des Einflusses von i_S2 auf die Gitterspannung wird der Phasenunterschied — φ₀ nicht genau —φ₀ entsprechen, aber annäherungsweise gilt: — 9?₀Äi ~<Po', so daß für diese Erwägung mit den Winkeln nach Fig. 2b gerechnet werden darf; die Freilauffrequenz des Oszillators wird dann F₀ sein.

Weicht nun aus irgendeinem Grunde die Frequenz des Synchronisiersignals F_p (18) von der Frequenz der Oszillatorschwingung F_z (17) ab, so entsteht am Ausgang des Phasendetektors 2 eine Regelspannung F₄, die in dem Maße, wie die Synchronisierfrequenz höher oder niedriger als die Generatorfrequenz ist, kleiner oder größer als V_kz ist. Ist z. B. F_P<CF_S, so ist F₄^F₁(Jg, und F₄—F/_e3 kann als eine positive Spannung -\-V_r in Fig. 2 b angegeben werden. Der Kondensator 5 wird sich nun bis auf diese Spannung entladen können. Die Kurve 13 nach Fig. 2 b zeigt diese Entladung wieder, und es ist ersichtlich, daß im Zeitpunkt t_v der vom Schnittpunkt der Kurve 13 und der sinusförmigen Spannungskurve bestimmt wird, die Gitterspannung wieder positiv gegenüber der Kathodenspannung wird. Dies bedeutet, daß Gitterstrom lediglich von t_± bis T fließen wird und hieraus erhellt, daß der Phasenunterschied —φ_± wird. Hieraus folgt, daß die Generatorfrequenz sich auf einen neuen Wert einstellen wird, weil der Winkel —cp₀ entsprechend der Phasencharakteristik nach Fig. 3 zur Frequenz F₀ gehört und auf die Phasenänderung eine Frequenzänderung folgen muß, derart, daß sich ein kleinerer Phasenunterschied einstellt. Infolgedessen wird die Regelspannung +F₇. wieder etwas abnehmen, bis für einen Phasenwinkel —φ/ sich ein neues Gleichgewicht eingestellt hat, wobei wieder F_P=F_Z ist.

Für den Fall F_P>F_Z wird V₁-V^ negativ, z.B. -V₁.; zu diesem Zustand gehört die Entladungskurve 14 (Fig. 2b), welche die Sinuskurve am Punkt t₂ schneidet, wodurch ein Phasenunterschied ~φ₂ ^ent~ steht. Infolge dieser Phasenänderung wird die Frequenz wieder nachgeregelt bis F_P=F_Z ist. Zu diesem Gleichgewichtszustand gehört der Phasenwinkel -φ₂' (Fig. 3).

In sämtlichen Fällen entsteht ein Anodenstrom entsprechend i_gl nach Fig. 2 a. Dieser entwickelt im Anodenkreis eine Spannung 16 entsprechend Fig. 1. Die Spannung 16 kann dann gegebenenfalls zur Steuerung einer Endstufe dienen, welche die Zeilenablenkung eines Fernsehempfängers bewirkt; diesem Ausgang kann außerdem eine Vergleichsspannung 17 entnommen werden, die an den Phasendetektor 2 zurückgeführt wird.

Wie bereits oben erwähnt, hat diese Schaltungsanordnung den Vorteil, daß bei Spannungsänderungen am Punkt 4, anders als durch Abweichung der Generatorf lequenz von der Synchronisierfrequenz, die Spannung V^V₁₁₃ beibehalten wird. Hierdurch kann keine Frequenzänderung auftreten, weil, auch wenn sich infolge dieser Spannungsänderungen die Amplitude von e_gl ändert, der Schnittpunkt bei t₀ bestehenbleibt. Weil die Gitterspannung gleich der Kathodenspannung bleibt, werden auch keine Raumladungsänderungen eintreten.

Eine zweite Ausbildung der Schaltungsanordnung ist in Fig. 4 dargestellt, in der entsprechende Teile die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 haben. Diese Schaltungsanordnung wirkt in entsprechender Weise, aber es findet kapazitive Spannungsteilung Anwendung.

Es sei bemerkt, daß die impulsförmige Spannung sehr einfach dadurch in eine Sägezahnspannung umgewandelt werden kann, daß in der Anodenleitung der Röhre 1 ein integrierendes Netzwerk untergebracht wird.

Claims

1 Patentansprüche:

1. Generator nach Art eines Sperrschwingers zum Erzeugen von Impuls- oder Sägezahnspannungen, deren Frequenz regelbar ist, welcher Generator eine Mehrgitterröhre enthält, deren Kathode, erstes und zweites Gitter über einen die Frequenz des vom Generator erzeugten Signals bestimmenden LC-Kreis miteinander gekoppelt sind zur Erzeugung von sinusförmigen Schwingungen in diesem LC-Kreis, wobei dem Anodenkreis die Impuls- oder Sägezahnspannungen entnommen werden und wobei ein in den Regelkreis aufgenommenes Netzwerk dafür Sorge trägt, daß nur die positiven Teile der sinusförmigen Schwingungen Anodenstrom verursachen können, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem Kondensator (5) und einem Widerstand (6) besteht, von denen der Kondensator (5) zwischen dem ersten Gitter und dem LC-Kreis und der Widerstand (6) zwischen dem ersten Gitter und einer Gleichspannungsquelle (2) liegt, deren Gleichspannung geändert werden kann, wodurch sich die Generatorfrequenz ändert.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit dem Kondensator verbundene Klemme des LC-Kreises (15) mit einem Ende eines Widerstandes (19) gekoppelt ist, dessen anderes Ende mit einer Anzapfung des LC-Kreises verbunden ist, welche außerdem an der Kathode der Mehrgitterröhre liegt.

3. Generator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem LC-Kreis (15) und dem Ende des Widerstandes (19) ein großer Entkopplungskondensator (8) eingeschaltet ist.

4. Generator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht mit dem ersten Steuergitter der Röhre gekoppelte Ende des dem Sperrschwingerkreis zugeordneten Widerstandes (6) außerdem über einen spannungsabhängigen Widerstand (20) an der Speisespannungsquelle liegt.

5. Generator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die RC-ZeItkonstante des Kondensators (5) und des Widerstandes (6) des Sperrschwingerkreises kleiner ist als die Periode der sinusförmigen Schwingung.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 690510;
britische Patentschrift Nr. 630219;
»Radio and Television News«, 1950, S. 52.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen