DE1122638B

DE1122638B - Schaltung zur Speisung einer Kathodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE1122638B
Application number: DEM36892A
Authority: DE
Inventors: Eric Quarmby; Henry Arnold Richardson
Original assignee: Metropolitan Vickers Electrical Co Ltd
Current assignee: Metropolitan Vickers Electrical Co Ltd
Priority date: 1957-03-06
Filing date: 1958-03-05
Publication date: 1962-01-25
Also published as: US2928984A; GB849925A

Description

INTERNAT. KL. HOIj

DEUTSCHES

PATENTAMT

M 36892 VIII c/21g

ANMELDETAG: 5. MÄRZ 1958

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 25. J A N U A R 1962

Die Erfindung betrifft eine Hilfsschaltung für Kathodenstrahlröhren, die die Betriebsspannung und Steuerimpulse für die Elektroden der Kathodenstrahlröhre liefert.

Bei den Hilfsschaltungen für Kathodenstrahlröhren ist es üblich, eine Helligkeitsregelung der Röhre dadurch herzustellen, daß man eine Potentiometerkette benutzt, von der aus eine veränderbare Spannung abgegeben wird; diese wird zur Einstellung der mittleren Gitterspannung benutzt. Die erforderlichen Impulse, z. B. die Helligkeitsimpulse, werden über einen Hochspannungskondensator zugeführt.

Wenn sehr geringe Abtastgeschwindigkeiten oder der Betrieb mit einer einmaligen Ablenkbewegung notwendig sind, treten bei den üblichen Schaltanordnungen der Kathodenstrahlröhre Schwierigkeiten bei der Regelung der Röhrenhelligkeit auf. Bei kleinen Abtastgeschwindigkeiten verliert der angeschlossene Kondensator seine Ladung und kann also nicht in der gewünschten Weise arbeiten, während beim Betrieb mit einer einmaligen Ablenkung die auftretende Helligkeit so groß sein muß, daß ein Bild in der kurzen Zeit, in der sich der Strahl gerade bewegt, beobachtet werden kann. Außerdem muß man beim Einschalten einer Schaltanordnung für eine Kathodenstrahlröhre insbesondere dafür Sorge tragen, daß im Gitterkreis der Röhre infolge des Ladestroms des angeschlossenen Kondensators keine hohe Spannungen entstehen. Infolge der Entkopplungswirkung eines großen Gitterkondensators muß außerdem die Hochspannungszuleitung weniger Brummen und kleinere zufällige Abweichungen zeigen als die Vorspannung an der Kathodenstrahlröhre. Bei niedrigen Frequenzen bedeutet dies gewöhnlich, daß eine stabilierte Hochspannungsquelle verwendet werden muß.

Bei einer Schaltung zur Speisung einer Kathodenstrahlröhre ist gemäß der Erfindung an der Kathodenstrahlröhre eine Hochspannungsquelle über zwei Widerstandsketten angeschlossen, von denen diejenige, an der das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre liegt, eine Verstärkerröhre mit einem Kathodenwiderstand enthält, während mit der anderen, mindestens drei Widerstände enthaltenden Widerstandskette die Kathode der Kathodenstrahlröhre auf der einen Seite des mittleren Widerstandes und das Steuergitter der Verstärkerröhre auf der anderen Seite des mittleren Widerstandes in Verbindung steht.

Vorzugsweise sind die Relativwerte der Widerstände in den Ketten so gewählt, daß keine Spannungsänderungen der Hochspannung zwischen der Anschluß- stelle der Kathode und des Steuergitters der Kathodenröhre erscheinen.

Schaltung zur Speisung einer Kathodenstrahlröhre

Anmelder:

Metropolitan Vickers Electrical Company Ltd., London

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Parkstr. 13

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 6. März 1957 (Nr. 7428)

Eric Quarmby und Henry Arnold Richardson,
Sale, Cheshire (Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Punkt, an dem das Steuergitter der Verstärkerröhre angeschlossen ist, ein geeigneter Punkt der anderen Widerstandskette. Andererseits kann auch eine dritte Widerstandskette vorgesehen sein, die an die Hochspannungsquelle angelegt wird und mit der das Steuergitter der Verstärkerröhre verbunden ist.

Es sei auch in Betracht gezogen, daß die eine Widerstandskette über ein Potentiometer angeschlossen wird, so daß eine Steuerung der Helligkeit der Kathodenstrahlröhre zustande kommt, während dieselbe oder die andere Widerstandskette unmittelbar mit dem Ablenkkreis der Röhre verbunden wird, so daß Helligkeitssteuerimpulse entstehen.

Damit die Erfindung besser zu verstehen ist, werden die Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform.

Nach Fig. 1 sind zwei Widerstandsketten in der Hilfsschaltung einer Kathodenstrahlröhre 1 vorgesehen, von denen eine zwischen einem Punkt P und der negativen Klemme der Hochspannungsquelle angeschlossen ist, während die andere zwischen einem Punkt Q und derselben Hochspannungsquelle liegt. Die erste Widerstandskette enthält eine Triode Vl mit einem Anoden widerstand Rl und einem Kathodenwiderstand Rl. Eine Verbindung ist zwischen einem Punkt A an der Anode der Röhre Vl und einem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre 1 vorhanden.

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Die zweite Widerstandskette enthält drei Widerstände A3, /?4und Ä5,diein Reihe mit einem Anschlußpunkt B der Verbindungsstelle der Widerstände R3 und R4 zur Kathode der Röhre 1 und in Reihe mit einem Anschlußpunkt C der Verbindungsstelle der Widerstände R4 und R5 zum Steuergitter der Röhre Vl liegen. Der Punkt Q ist normalerweise mit der positiven Klemme der Hochspannungsquelle verbunden, die sich gewöhnlich auf Erdpotential befindet, während der Punkt P unmittelbar an eine Ablenkschaltung M der Kathodenstrahlröhre und/oder einem Potentiometer zur Steuerung der Helligkeit angeschlossen ist.

Nun wird die Wirkung einer Änderung der Spannung einer Ablenkschaltung M am Punkt P betrachtet. Der Fachmann sieht, daß der Kathoden widerstand R2 der Röhre Vl ein Maß der negativen Rückkopplung der Röhre Vl ist, so daß die Röhre Vl am Punkt A als hohe Impedanz erscheint. Wenn diese Impedanz gegenüber Ul genügend hoch ist, tritt am Punkt A ein sehr großer Anteil der Spannungsänderung des Punktes P auf und wird seinerseits zum Steuergitter der Röhre 1 geführt. Die Regelung der Helligkeit kann durch die Änderungen des Potentials am Punkt P bewirkt werden.

Die Wirkung von Änderungen der Hochspannung in den Zuleitungen, also die Änderungen der Potentiale an den Punkten P und Q, läßt sich am besten durch eine einfache mathematische Rechnung verstehen. An den Punkten P und β möge eine Spannungsänderung Δ V eintreten, dann sind

AVb =	V-	*R4 + R5*	uRl	(1)
und		*R3 + R4 + RS*	+ (1
AVc =	V		(2)
= Δ		RS
	V	*R3 + R4 + RS '*
*= Δ*
während	(μ + I)Rl + Ra
Δ Va =	**Rl + (μ + 1) Rl + Ra**	+ U)Rl
	RS
	*R3 + R4 + RS Ra+ Rl*
*= Δ*

(3)

ist, worin Δ Va, A Vb und Δ Vc an den Punkten A, B und C verursachte Spannungsänderungen Δ V und Ra und u der Wechselstromwiderstand und der Verstärkungsfaktor von Vl sind. Zur Erfüllung der Bedingung, daß keine Spannungsdifferenz zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre vorhanden sein soll, muß AVa = AVb sein. Wenn also Gleichung (1) gleich Gleichung (3) gesetzt wird, kann man zeigen, daß

R3 R4 + (1 + u) RS

Rl

Ra+ {1 + u) Rl

(4)

Bei einer praktischen Anordnung haben R4, RS, Ra und Rl ähnliche Werte, und daher sind (1 + u) RS >> R4 und (1 + u) Rl s> Ra. Hierdurch kann die Gleichung (4) vereinfacht werden zu:

R3

R5 Rl '

(5)

Kathode der Kathodenstrahlröhre beseitigt. Die Art der verwendeten Triode ist nicht wesentlich, aber sie sollte doch einen hohen Verstärkungsfaktor aufweisen, da sie den größten Teil der Impulsspannung dem Gitter der Kathodenstrahlröhre zuführt.

Man kann also erkennen, daß eine Modulation der Spannung zwischen dem Gitter und der Kathode der Kathodenstrahlröhre möglich ist, wenn eine modulierende Spannung an dem Punkt P angelegt wird, die

ίο der Hochspannung überlagert wird. Bei den meisten normalen Kippschaltungen ist es möglich, eine Kurvenform zu erhalten, bei der der Strahl während des Rücklaufs und/oder des Ruhezustands ausgetastet ist, also während der Wartezeit bei einer einmaligen Abtastung.

Außerdem treten Spannungsänderungen der Hochspannungsquelle nicht im Gitter-Kathoden-Kreis der Kathodenstrahlröhre auf; es ist also möglich, die Glättung der vom Netzgerät kommenden Hochspannung zu vereinfachen.

ao Damit steile Fronten der Gittermodulationsspannung das Gitter der Kathodenstrahlröhre erreichen, soll ein kleiner Kondensator zum Widerstand Al parallel liegen. Dieser kann aus mehreren Niederspannungseinheiten bestehen, die Widerstände überbrücken, aus denen gewöhnlich Al besteht.

Wenn man die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 betrachtet, bemerkt man, daß der von der Kathode dei Kathodenstrahlröhre kommende Strom aus zwei Gründen gegengekoppelt ist, nämlich einmal infolge des aus R4 und RS gebildeten Kathodenreihenwiderstandes, und zum anderen infolge der Spannung, die von dem Kathodenstrom an RS erzeugt, dann verstärkt, umgekehrt und dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre zugeführt wird. Infolgedessen wird an der positiven Seite von Rl eine beträchtliche größere Spannung benötigt, um das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre einwandfrei zu steuern.

Um diese Schwierigkeit zu überwinden, kann man die Schaltung nach Fig. 1 so abändern, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Abänderung ist insbesondere von Vorteil bei Kathodenstrahlröhren, durch die ein starker Kathodenstrom hindurchgeht. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die aus A3, R4 und jR5 gebildete Widerstandskette durch zwei getrennte Widerstandsketten ersetzt, die einzeln an der Hochspannungsquelle angeschlossen sind. Die eine Widerstandskette ist aus Widerständen R6 und Rl gebildet; an der Verbindungsstelle dieser beiden Widerstände ist am Punkt B die Kathode angeschlossen. Die andere Widerstandskette wird aus Widerständen R 8 und R9 gebildet; das Steuergitter der Röhre Vl führt zum Punkt C an der Verbindungsstelle dieser beiden Widerstände. Die Bedingung, die bei der Beseitigung von Spannungsschwankungen zwischen der Kathode und dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre zu erfüllen ist, ist bei dieser abgeänderten Ausführungsform der der zuvor beschriebenen Anordnung ähnlich.
Die Rechnung ergibt bei Fig. 2:

Falls die Gleichung (5) befriedigt wird, wird die Spannungsänderung zwischen dem Gitter und der R6 Rl

Rl + -~ R9

worin

(I + u) Rl + Ra ' CR8 + R9)

J^- \*^lv l

(i?6 + Rl) '

also das Verhältnis der Ströme in den beiden Ketten ist. Da ja Ra, Rl, R9 und Rl praktisch in der Schaltung

ungefähr dieselbe Größe haben und K etwa 1 ist, kann die Gleichung (6) in die vereinfachte Form gebracht werden:

R6 Rl

R9

K Rl

(7)

Eine Siliziumdiode oder ein ähnlicher Gleichrichter soll verhindern, daß das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre gegenüber der Kathode unter Umständen positiv wird.

In Fig. 2 ist ein Potentiometer R zu sehen, das zwischen der Erde und einem Punkt auf positiven Potential angeschlossen ist. Der Punkt P steht mit der Anzapfung des Potentiometers R in Verbindung; bei einer Ortsänderung dieser Anzapfung entstehen entsprechende Spannungsdifferenzen zwischen der Kathode und dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre; auf diese Weise wird die Helligkeit gesteuert. Natürlich kann auch der Punkt P in Fig. 1 mit einem ähnlichen Potentiometer verbunden werden.

Die Schaltung M kann eine beliebige normale Kippschaltung sein, die unmittelbar an den Punkt P angeschlossen wird, so daß Helligkeitsimpulse entstehen; z. B. kann eine »Miller«-Schaltung oder eine »bootstrap«-Schaltung verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung zur Speisung einer Kathodenstrahlröhre, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kathodenstrahlröhre (1) eine Hochspannungsquelle (— VE, Q) über zwei Widerstandsketten angeschlossen ist, von denen diejenige, an der das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre liegt, eine Verstärkerröhre (Kl) mit einem Kathodenwiderstand (R2) enthält, während mit der anderen, mindestens drei Widerstände (R3 bis R5) enthaltenden Widerstandskette die Kathode der Kathodenstrahlröhre (1) auf der einen Seite des mittleren Widerstandes (R4) und das Steuergitter der Verstärkerröhre (Kl) auf der anderen Seite des mittleren Widerstandes (R4) in Verbindung steht(Fig. 1).

2. Schaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der zweiten, mindestens drei Widerstände enthaltenden Widerstandskette zwei parallel geschaltete Widerstandspaare (R6, Rl und RS, R9) vorgesehen sind und daß die Kathode der Kathodenstrahlröhre zwischen den Widerständen (R6 und Rl) des einen Paares und das Steuergitter der Verstärkerröhre (Kl) zwischen den Widerständen (R8 und R9) des anderen Paares angeschlossen ist (Fig. 2).

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Steuerung der Helligkeit dienendes Potentiometer und/oder eine Ablenkschaltung (M) in Reihe mit derjenigen Widerstandskette geschaltet ist, an der das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre liegt, so daß das Potential zwischen dem Steuergitter und der Kathode der Kathodenstrahlröhre veränderbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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