DE1091607B - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer saegezahnfoermigen Spannung veraenderbarer Frequenz - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Spannung veränderbarer Frequenz mittels einer nach dem Miller-Transitronprinzip geschalteten Mehrgitterröhre, bei der das zum Transitronteil gehörende Schirmgitter über einen Widerstand mit der Plusklemme einer Speisespannungsquelle und über einen Kondensator mit dem Fanggitter verbunden ist, und daß die Schaltungsanordnung durch Synchronisierimpulse synchronisiert wird.

Die mit dieser Schaltungsanordnung erzeugten sägezahnförmigen Spannungen können zum Ablenken des Elektronenstrahles in Kathodenstrahlröhren, Aufnahmekameras oder Wiedergaberöhren verwendet werden, die in Kathodenstrahloszillographen oder in Fernseh-Sende- oder -Empfangsanlagen Anwendung finden.

Bei all diesen Anwendungen müssen die Anordnungen jedoch durch Synchronisiersignale synchronisiert werden. Diese Synchronisiersignale können von dem mittels eines Kathodenstrahl-Oszillographen sichtbar zu machenden Signal oder von dem in der Fernseh-Sende- oder -Empfangsanlage erzeugten bzw. empfangenen Signal abgeleitet sein.

Dabei ist es wichtig, daß die Eigenfrequenz, mit der ein derartiger Kipposzillator schwingt, regelbar ist, weil sonst die Synchronisierimpulse nicht fähig sein würden, l>ei großen Abweichungen zwischen der Eigenfrequenz des Oszillators und der Frequenz der Synchronisierimpulse diesen Oszillator im Tritt zu halten.

Es sind Kipposzillatoren bekannt, bei denen ein Kondensator über einen Widerstand bis zu einem positiven Wert aufgeladen wird und, nach Erreichen eines bestimmten Wertes, über eine Elektronenröhre entladen wird. Dieser bestimmte Wert ist meistens abhängig von einer negativen Vorspannung, die dem Steuergitter der Elektronenröhre zugeführt wird. Durch Änderung dieser negativen Vorspannung kann also die Eigenfrequenz des Kipposzillators geregelt werden.

Die Linearität der dem genannten Kondensator zu entnehmenden sägezahnförmigen Spannung ist aber schlecht, da diese Spannung im Grunde eine e-Funktion ist.

Wie bekannt, ist diese Linearität bei Verwendung eines Miller-Integrators viel besser. Ein solcher Miller-Integrator kann als selbstschwingender Miller-Transitronoszillator ausgebildet werden.

Die Frequenzregelung bekannter Miller-Transitron-Schaltungsanordnungen erfolgt dadurch, daß ein Widerstand, der zum Lade- bzw. Entladekreis des Kondensators gehört, der vorzugsweise zwischen die Anode und das erste Steuergitter der Mehrgitterröhre Schaltungs anordnung

zum Erzeugen einer sägezahnförmigen

Spannung veränderbarer Frequenz

Anmelder:

N. V. Philips¹ Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 14. August 1958

Wouter Smeulers, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

geschaltet ist und über dem die sägezahnförmige Spannung im wesentlichen erzeugt wird, geändert wird. Dies hat zur Folge, daß die Neigung der sägezahnförmigen Spannung sich während des Hinlaufes ändert. Weil bei einer bestimmten Frequenz die Synchronisierimpulse stets in aufeinanderfolgenden, in gleichen Zeitabständen liegenden Zeitpunkten auftreten, bedeutet dies, daß bei der Regelung der Eigenfrequenz des Oszillators, um diese der Frequenz der Synchronisierimpulse möglichst gut anzupassen, die Neigung und somit die Amplitude der erzeugten sägezahnförmigen Spannung geändert werden. Dies ist unerwünscht, weil infolgedessen die Abmessungen des aufgenommenen bzw. wiedergegebenen Bildes sich ändern würden.

Es ist mithin notwendig, die Frequenzregelung des Kipposzillators so durchzuführen, daß die Neigung der sägezahnförmigen Spannung dabei die gleiche bleibt.

Bei einem Miller-Transitronoszillator erhält man eine Frequenzregelung, ohne daß sich die Neigung der erzeugten sägezahnförmigen Spannung ändert, wenn gemäß der Erfindung dem Fanggitter eine veränderliche negative Gleichspannung zugeführt wird.

Es ist zwar bei einem nicht nach dem Miller-Transitronprinzip arbeitenden Kipposzillator bekannt, die Frequenz zu regeln durch Anwendung der negativen Vorspannung am Steuergitter einer Mehrgitterröhre.

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Dabei ändert sich aber auch die Neigung der erzeugten sägezahnförmigen Spannung. Außerdem sind sehr große Änderungen der negativen Vorspannung nötig, um die erwünschten Frequenzänderungen zu verwirklichen.

Auch bei einem Miller-Transitronoszillator könnte man durch Vorspannungsänderung am ersten Gitter eine ähnliche Eigenfrequenzregelung erhalten, aber unter Änderung der Neigung des Sägezahnes. Erst durch eine Regelung nach der Erfindung läßt sich dieser Nachteil beseitigen.

Eine mögliche Ausführungsform einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird an Hand der Figuren nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 stellt einen bekannten Miller-Transitronoszillator dar, dessen Frequenz in der üblichen Weise geregelt wird;

Fig. 2 stellt einen derartigen Kipposzillator dar, bei dem die Frequenzregelung erfindungsgemäß erfolgt.

Die Fig. 3^a und 3^b dienen zur Erläuterung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Pentode, die als Miller-Transitronkipposzillator geschaltet ist. Diese an sich bekannte Schaltung läßt sich in den sogenannten Miller-Integratorteil und den Transitronteil unterteilen. Der Miller-Integratorteil besteht aus dem zwischen die Anode 2 und das erste Steuergitter 3 geschalteten Kondensator 4, dem Anodenwiderstand 5 und dem Ladewiderstand 6. Der Transitronteil besteht aus dem zwischen Schirmgitter und Fanggitter 8 eingeschalteten Kondensator 9, dem Schirmgitterwiderstand 10 und dem Ableitwiderstand 11. Bei dieser an sich bekannten Schaltungsanordnung wird die Hinlaufzeit im wesentlichen durch die Zeitkonstante A-R₆- C₄ bestimmt, wobei A der Verstärkungsfaktor der Rohre 1, R₆ der Widerstandswert des Widerstandes 6 und C₄ der Kapazitätswert des Kondensators 4 ist. Es dürfte einleuchten, daß durch Änderung des Widerstandes 6 diese Hinlaufzeit änderbar ist, aber daß dabei, weil die der Röhre zugeführten Spannungen die gleichen bleiben, die Neigung der erzeugten sägezahnförmigen Spannung sich ändert.

Dies ist in Fig. 3^a dargestellt, in der die Linien 12, 13 und 14 das Maß angeben, in dem die Anodenspannung der Anode 2 während der Hinlaufperiode abfällt. Je größer R₆ ist, um so weniger steil verläuft diese Neigung, so daß durch Erhöhung von R₆ Periodenzeiten einstellbar sind, die T₁, T₂ oder T₃ entsprechen und in denen die Rücklaufzeit A T einbegriffen ist. Diese Rücklaufzeit wird durch die Entladezeit des Kondensators 9 bestimmt; denn durch die kombinierte Wirkung des Schirmgitters 7 und des Fanggitters 8 ist der Anodenstrom, wenn die Anodenspannung der Anode 2 während der Aufladung des Kondensators 4 auf die sogenannte Knickspannung herabgefallen ist, bestrebt, zugunsten des Schirmgitterstromes abzunehmen. Infolgedessen fällt die Schirmgitterspannung ab, und dieser Abfall wird über den Kondensator 9 an das Fanggitter 8 weitergeleitet, wodurch der Anodenstrom noch weiter abnimmt, der Schirmgitterstrom steigt, und so weiter, so daß infolge dieser kumulativen Wirkung der Anodenstrom plötzlich gesperrt wird und an das Fanggitter 8 ein in l>ezug auf die Kathode negatives Potential angelegt wird, und zwar derart, daß diese Spannung einen größeren negativen Wert hat, als zum Unterdrücken des Anodenstromes erforderlich sein würde. Danach kann sich der Kondensator über den Widerstand 11 und die Strecke Kathode—Schirmgitter entladen, so daß die Entladezeit im wesentlichen durch die Zeitkonstante R₁₁ · C₉ bestimmt wird. Durch diese Entladung des Kondensators 9 nähert sich das Potential am Fanggitter 8 dem Punkt, in dem der Anodenstrom nicht langer gesperrt wird, so daß erneut Anodenstrom zu fließen anfängt auf Kosten des Schirmgitterstromes, wodurch die Schirmgitterspannung und die Fanggitterspannung wiederum zunehmen und dadurch die Zunahme des Anodenstromes fördern, wiederum auf Kosten des Schirmgitterstromes, so daß der Anodenstrom sehr schnell auf

ίο seinen Höchstwert ansteigt. Die Anodenspannung sinkt dabei von der von der Speisespannungsquelle gelieferten Spannung V_h auf eine Spannung F₀₀ ab, worauf die Aufladung des Kondensators 4 erneut anfangen kann. Es dürfte einleuchten, daß während der Zeit, in der der Anodenstrom gesperrt wird, der Kondensator 4 sich über die Strecke Gitter—Kathode und den Widerstand 5 entlädt. Diese Entladezeit wird somit im wesentlichen vom Produkt R₅ · C₄ bestimmt, und weil dieses Produkt viel kleiner (R₅<CR₆) als

a° die die Hinlaufzeit bestimmende Zeitkonstante ist, kann stets dafür gesorgt werden, daß die Entladezeit vielmals kleiner als die Hinlaufzeit ist. Vorzugsweise soll R_n · C_i<CR₁₁ · C₉ sein, weil es erwünscht ist, daß der Kondensator 4 in dem Moment entladen ist, in dem erneut Anodenstrom zu fließen anfängt.

Wie in der Einleitung erörtert wurde, ist es jedoch notwendig, diesen Kipposzillator mit Hilfe von Synchronisierimpulsen zu synchronisieren. Zu diesem Zweck können diese Synchronisierimpulse 15 als Impulse mit negativem Richtungssinn dem Steuergitter 8 zugeführt werden. Wenn angenommen wird, daß die Periodenzeit dieser Impulse T₀ ist, so ändert sich, wie in Fig. 3^a dargestellt, bei der Regelung der Eigenfrequenz des Oszillators mittels des Wider-Standes 6 die Amplitude der erzeugten Sägezahnspannung. Wenn z. B. 6 einen derartigen Wert hat, daß die Eigenperiodenzeit der Zeit T₃ entspricht, so würde der Wert von Scheitel zu Scheitel der erzeugten Sägezahnspannung einem Wert V₁₁₁ entsprechen. Wird 6 nunmehr eingeregelt, bis die Eigenperiodenzeit des Oszillators der Zeit T₁ entspricht, so ist der Wert von Scheitel zu Scheitel durch den Wert F_a2 gegeben, weil die Frequenz der Synchronisierimpulse sich nicht ändert und die Synchronisierimpulse den Beginn der Rücklaufzeit einleiten.

Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnis ist es möglich, die Frequenz dieses Oszillators zu regeln, ohne die Neigung der erzeugten Sägezahnspannung zu ändern, indem nicht der Widerstand 6 oder der Kondensator 4, sondern die der Röhre zugeführten Spannungen geändert werden. Dabei hat man im wesentlichen die Wahl zwischen drei Möglichkeiten.

Zunächst kann die Anodenspannung geändert werden, was beispielsweise dadurch erzielbar ist, daß an den Widerstand 5 eine gesonderte, veränderliche Speisespannung gelegt wird. Durch Änderung dieser Speisespannung verlegt man dann gleichsam die Spannung F_a0 auf einen höheren oder niedrigeren

Wert, wodurch, weil die Neigung unverändert bleibt, die Zeit, in der die Anodenspannung von einer Spannung F₀₀ auf die Knickspannung V_ak abfallen kann, größer oder kleiner wird. Dieses Verfahren ist jedoch in der Praxis weniger geeignet, weil eine derartige veränderliche Spannungsquelle meist mit Hilfe einer an die normale Speisespannungsquelle angeschlossenen Potentiometerschaltung verwirklicht wird, wobei diese Potentiometerschaltung durch einen Kondensator hinreichenden Wertes überbrückt werden muß, um nicht wiederum eine unerwünschte Widerstandsänderung in

den Lade-Entlade-Kreis des Kondensators 4 einzuführen. Die Anbringung dieses Kondensators macht die Frequenzregelung unnötig träge. Außerdem fordert eine derartige Potentiometerschaltung zusätzliche Energie, was meist unerwünscht ist. Auch soll dabei bemerkt werden, daß für eine ausreichend gute Frequenzregelung die Spannung eine verhältnismäßig erhebliche Änderung erfahren muß, weil hierbei die Verstärkereigenschaften der Röhre nicht benutzt werden.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, daß die" Spannung am Schirmgitter 7 geändert wird, beispielsweise dadurch, daß der Widerstand 10 geändert oder an eine gesonderte veränderliche Speisespannungs-

zuzuführen; nur müssen diese Impulse dabei eine größere Amplitude aufweisen als beim vorstehend beschriebenen Synchronisierverfahren.

Insbesondere bei der Anwendung einer derartigen Miller-Transitronschaltung in einem Fernsehempfänger kann die erzeugte sägezahnförmige Spannung, gegebenenfalls nach Phasenumkehrung, zum Steuern der den vertikalen Ablenkstrom liefernden Endröhre, benutzt werden. Die Synchronisierimpulse sind dabei ίο die vom empfangenen Fernsehsignal abgeleiteten Rastersynchronisierimpulse mit einer Frequenz von 50 bis 60 Hz. Bei solchen Schaltungen ist es stets notwendig, unmittelbare Synchronisierung anzuwenden, weil die Frequenz zu niedrig ist, um die Syn-

quelle gelegt wird. Beim Betrachten der für solche 15 chronisierung mit sogenannten selbsttätigen Schwung-Miller-Transitronsehaltanordnungen geeigneten Roh- radschaltungen vollständig durchzuführen. Für diese ren stellt sich jedoch heraus, daß eine erhebliche niedrigen Frequenzen würde die Trägheit der Schirmgitterspannungsänderung notwendig ist, um Schwungradschaltung derartig sein müssen, daß die eine verhältnismäßig geringe Änderung der Knick- selbsttätige Einregelung der Frequenz vom Zuschauer spannung zu erzielen. Diese Knickspannungsänderung 20 wahrgenommen würde. Um dies zu vermeiden, ist bestimmt jedoch in diesem Fall das Maß, in dem die stets eine unmittelbare Synchronisierung erwünscht, Frequenz regelbar ist. weil dabei die Eigenfrequenz des Oszillators mittels

Auch nimmt durch Herabsetzung des Widerstandes der erwähnten Frequenzregelung entweder von Hand 10 die über ihm erzeugte Impulsspannung während auf andere Weise als Anpassungsmöglichkeit beider Rücklaufzeit bei gleichbleibender Schirmgitter- 25 behalten bleibt.

Stromänderung ab, was die Steuerung des Transitrons Wird die Frequenz von Hand eingeregelt, so kann

beeinträchtigt. die Spannungsquelle 16 aus einer Potentiometerschal-

Ein viel besseres Verfahren ist das nach der Erfin- tung bestehen, an die eine die negative Gleichspannung dung gewählte, bei dem die Fanggitterspannung ge- liefernde Spannungsquelle angeschlossen ist. Der ändert wird. Zu diesem Zweck ist in Fig. 2 das Fang- 30 veränderliche Abgriff an der Potentiometerschaltung gitter 8 über den Ableitwiderstand 11 mit einer Span- ist über den Widerstand 11 mit dem Fanggitter 8 nungsquelle 16 verbunden, die eine zu ändernde nega- verbunden. Der Abgriff wird mittels einer nach außen tive Gleichspannung liefert. Dies hat zur Folge, daß geführten Welle verschoben.

nunmehr durch eine geringe Änderung der negativen Es dürfte einleuchten, daß es nicht notwendig ist,

Spannung des Fanggitters 8 die Knickspannung der 35 eine Pentodenröhre zu verwenden. Auch Röhren mit Röhre erheblich geändert werden kann. Hierbei wer- vier, fünf oder mehr Gittern eignen sich für eine den die Verstärkereigenschaften der Röhre benutzt, derartige Miller-Transitronschaltung. Bei der Verdenn wenn das Potential des Fanggitters 8 negativer wendung solcher Mehrgitterröhren ist es möglich, die gemacht wird, findet die Übernahme des Anoden- Synchronisierimpulse nicht dem Fanggitter 8 sondern stromes durch den Schirmgitterstrom leichter statt, 40 einem gesonderten Gitter zuzuführen, um auf diese weil die negative Ladung des Gitters 8 den Durchgang Weise den Beginn des Rückschlages einzuleiten. Auch der Elektronen zur Anode behindert. Weil jedoch bei ist es möglich, wenn eine Heptodenröhre Verwendung abfallender Anodenspannung gerade diese Stromüber- findet, den Kondensator 4 zwischen das fünfte und nähme den Beginn des Rücklaufes einleitet, ist durch das erste Gitter dieser Heptodenröhre zu schalten. Änderung der Fanggitterspannung eine sehr wirksame 45 Die Synchronisierimpulse können dann dem vierten Frequenzregelung möglich, bei der die Neigung der Gitter zugeführt werden. Die Ausgangsspannung wird

in diesem Fall dem fünften Gitter entnommen, während die Spannung der Anode verwendet wird, um eine Regelspannung zu erzeugen. Zu diesem Zweck wird diese Anodenspannung einem Phasendiskriminator zugeführt, dem auch die Synchronisierimpulse zugeführt werden. Die von diesem Diskriminator erzeugte Gleichspannung kann als Regelspannung der Miller-Transitronschaltung zugeführt werden.

Wenn ein Miller-Transitronoszillator benutzt wird Erzeugen einer Sägezahnspannung mit der Zeilenfrequenz des wiederzugebenden Fernsehbildes, kann wohl eine automatische Schwungradschaltung angewendet werden, da hierbei die Trägheit der

infolgedessen die erzeugte sägezahnförmige Spannung 60 Schwungradschaltung viel kleiner sein kann, als wenn den gleichen Wert von Scheitel zu Scheitel Fa_s bei- eine Sägezahnspannung mit der Rasterfrequenz behält, unabhängig von der Eigenfrequenz des Oszil- erzeugt wird,
lato rs.

Beim geschilderten Beispiel werden die Synchronisierimpulse 15 mit negativem Richtungssinn unmittelbar dem Fanggitter 8 zugeführt. Es ist jedoch auch möglich, die Impulse über den Kondensator 9 zuzuführen, wenn sie einer vorangehenden Verstärkerröhre entnommen werden. Auch ist es möglich, Synchronisierimpulse mit negativem Richtungssinn der Anode 2

sägezahnförmigen Spannung unverändert bleibt. Außerdem hat dieses Verfahren den Vorteil, daß, weil jetzt eine negative Regelspannung Verwendung findet, nahezu keine zusätzliche Energie erforderlich ist.

Dies ist in Fig. 3^b angegeben, in der V_akl, V_ak2 und V_uk.₃ verschiedene Knickspannungen an der Anode der Röhre 1 bei abnehmender negativer Fanggitterspannung darstellen. Diese Knickspannungen entsprechen wiederum den Periodenzeiten T₁, T₂ und T₃, so daß nunmehr bei einer Regelung der Frequenz mittels einer Änderung der von der Spannungsquelle 16 gelieferten Gleichspannung die Neigung der sägezahnförmigen Spannung unverändert bleibt, und

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Spannung veränderbarer Frequenz mit Hilfe einer nach dem Miller-Transitronprinzip geschalteten Mehrgitterröhre, bei der das zum Transitron gehörende Schirmgitter über einen

Widerstand mit der Plusklemme einer Speisespannungsquelle und über einen Kondensator mit einem Fanggitter verbunden ist, und daß die Schaltungsanordnung mit Hilfe von Synchronisierimpulsen synchronisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Fanggitter (8) zwecks Regelung der Frequenz ohne Änderung der Sägezahnamplitude eine veränderbare negative Gleichspannung zugeführt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fanggitter (8) über einen Ableitwiderstand (11) mit einer Potentiometerschaltung verbunden ist, dem eine die negative Gleichspannung liefernde Spannungsquelle parallel geschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 213 855.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen