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Schaltungsanordnung zur Helligkeitssteuerung bei Kathodenstrahlröhren
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Helligkeitssteuerung von
Kathodenstrahlröhren, insbesondere Bildröhren in Fernsehempfängern. Es ist bekannt,
daß bei derartigen Bildröhren bei Abschaltung der Netzspannung durch den relativ
schnellen Abfall der Rasterspannungen gegenüber der Emission der Kathode der Bildröhre
der noch fokussierte Leuchtstrahl einen scharfen Lichtfleck auf dem Bildschirm erzeugt.
Dadurch besteht die Gefahr, daß die Bildröhre an der Auftreffstelle zerstört wird.
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Diese Schwierigkeiten treten im besonderen Maße bei den neueren Bildröhren
mit großem Ablenkwinkel auf, da die Fokussierung gegenüber den Änderungen der Fokussierspannung
relativ unempfindlich ist. Bei Abschalten des Fernsehgerätes verschwindet die Fokussierspannung
im selben Maße wie die übrigen Steuerspannungen an der Bildröhre, jedoch bleibt
die Fokussierung des Leuchtfleckes noch längere Zeit aufrechterhalten, da diese
durch den weiten Ablenkwinkel relativ unabhängig von der Fokussierspannung ist.
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Zur Behebung dieser Nachteile sind bereits verschiedene Schaltungsanordnungen
bekannt. Bei einer bekannten Schaltungsanordnung wird der beim Ausschalten auftretende
schädliche Leuchtfleck dadurch verhindert, daß der Hochspannungskondensator beim
Ausschalten sehr schnell entladen wird, indem der Hauptschalter des Fernsehgerätes
erst betätigt werden kann, wenn der Helligkeitsregler auf größte Strahlstärke eingestellt
ist. Durch diese Verbindung des Netzschalters mit dem Helligkeitsregler entsteht
jedoch der Nachteil, daß beim Einschalten des Gerätes sofort die größte Bildhelligkeit
eingestellt ist. Ein weiterer Nachteil bei dieser bekannten Lösung besteht darin,
daß die gewünschte Helligkeit jeweils von neuem eingestellt werden muß. Bei einer
ähnlichen bekannten Anordnung besitzt der Netzausschalter getrennte Kontakte, die
beim Ausschalten die volle Plusspannung am Helligkeitssteuergitter der Bildröhre
anlegen: Die Bildröhre führt dadurch starken Strom, solange noch - wenn auch kleiner
werdend - ein Raster geschrieben wird. Die Hochspannung an der Bildröhre wird dabei
relativ schnell abgebaut. Diese Schaltung arbeitet aber nur, wenn der Netzschalter
betätigt wird. Außerdem kann sie die Einbrenngefahr bei Kurzschluß od. dgl. nicht
beseitigen.
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Es ist weiterhin bekannt, daß bei Verwendung eines zweistufigen Videoverstärkers
mit Wehnelt-Steuerung der Bildröhre das Steuergitter der Endstufe bei der Abschaltung
zufolge der kapazitiven Kopp-Jung einen negativen Impuls erhält, wodurch die volle
Anodenspannung an die Helligkeitssteuerelektrode gelangt und die Bildröhre relativ
rasch entladen wird.
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Eine andere relativ aufwendige Schaltung verwendet zur Spannungsversorgung
der Helligkeitssteuerelektrode einen Spannungsteiler, der einerseits mit der positiven
Betriebsspannung und andererseits mit einer negativen Spannung gespeist wird. Die
Minusspannung wird von einer Röhre geliefert, an deren Anode die positiven Zeilenimpulse
liegen. Wird die Betriebsspannung abgeschaltet, steigt durch die zusammenbrechenden
Zeilenimpulse der Innenwiderstand dieser Röhre stark an, wodurch die positive Spannung
am Spannungsteiler voll zur Geltung kommt und die Bildröhre relativ rasch entladen
wird.
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Die vorliegende Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Anordnungen
und ermöglicht in einfacher Weise ohne zusätzliche Schaltelemente einen Schutz der
Bildröhre gegenüber den bei Abschaltungen auftretenden Leuchtpunkten und Einbrennflecken.
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Dies wird dadurch erreicht, daß bei einer Schaltungsanordnung für
Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehbildröhren, mit Spannungsteiler zur
Einstellung der Helligkeit des Leuchtbildes, zur Abnahme der Vorspannung für eine
die Helligkeit beeinflussende Elektrode in an sich bekannter Weise ein veränderbarer
Widerstand dient, der an eine vorzugsweise positive Spannungsquelle angeschlossen
ist, und daß zwischen diesem veränderbaren Widerstand und Masse oder der Spannungsquelle
ein weiterer Widerstand geschaltet ist, dessen Widerstandswert sich in Abhängigkeit
von der angelegten Spannung bzw. dem ihn durchfließenden Strom ändert, und daß dieser
Widerstand
derart bemessen ist, daß er über eine bestimmte Zeit einem Spannungsabfall der (positiven)
Betriebsspannung entgegenwirkt bzw. ihn verhindert.
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Derartige Widerstände sind an sich bekannt. Sie besitzen im allgemeinen
einen logarithmischen Kennlinienverlauf ihres Widerstandswertes gegenüber der angelegten
Spannung. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den Vorteil, daß zusätzliche
Kontakte und mechanische Verbindungen mit dem Netzschalter entfallen können. Außerdem
schützt die vorgeschlagene Schaltungsanordnung die Bildröhre auch bei Kurzschlüssen
im Netzteil des Fernsehgerätes, wie sie beispielsweise durch defekte Elektrolytkondensatoren,
durch unsachgemäßes Hantieren od. dgl. entstehen können. Ebenso wird die Entstehung
eines Leuchtfleckes verhindert, wenn die Betriebsspannungszuführung nicht durch
den Netzschalter, sondern beispielsweise durch Ziehen des Netzsteckers unterbrochen
wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Verwendung des spannungsabhängigen
Widerstandes in der erfindungsgemäßen Weise bei Betriebsspannüngsschwankungen stabililisierend
auf die Bildhelligkeit wirkt. Die Kompensation der Helligkeit wirkt besonders bei
kurzen Spannungsschwankungen, da sich dabei die Emission der Röhren nicht ändert.
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Nähere Einzelheiten sowie die Wirkungsweise der Erfindung werden an
Hand der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel und schematische Kurven zeigt,
erläutert.
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In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung
dargestellt, wobei alle zur Erläuterung nicht wesentlichen Schaltungselemente weggelassen
sind. Die Bildröhre 1 wird über die Kathode 2
gesteuert. Das Gitter
3 (Steuergitter 2) erhält in bekannter Weise eine positive Vorspa tnung von der
Spannungsquelle 4. Das erste Steuergitter bzw. der Wehnelt-Zylinder 5 dient zur
Helligkeitsregelung. Über einen Anschluß 6 wird an ein einstellbares Potentiometer
7 eine positive Spannung gelegt.
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Der Widerstand 7 bildet in Zusammenarbeit mit dem Widerstands einen
Spannungsteiler. Vom Widerstand 7 wird die jeweils entsprechende Steuerspannung
dem Weh :nelt-Zylinder 5 zugeführt. Wenn der Helligkeitsregler in die dem Helligkeitsminimum
entsprechenden Stellung gebracht ist, ist der Kathodenstrahl praktisch gesperrt.
Bei Ausschalten des Gerätes sinkt die Kathodenspannung ab, und da der Potentialunterschied
;-1 U zwischen Kathode und Wehnelt-Zylinder kleiner wird, tritt der Strahlstrom
wieder auf und bleibt aufrechterhalten, bis die Kapazität des Hochspannungsgerätes
und der Bildröhre entladen ist. In diesem Fall ist der Raster schon lange verschwunden,
während zufolge der Wärmeträgheit der Kathode die Emission noch anhält und der Eelektronenstrahl
noch fließt. Im Falle, daß der Wehnelt-Zylinder eine gewisse Vorspannung besitzt,
geht bei Ausschaltung des Gerätes die Spannung sowohl an der Kathode als auch am
Wehnelt-Zylinder gleichmäßig zurück. Die Entladung der Bildröhre erfolgt sodann
exponentiell, während der Raster langsam verschwindet. Es tritt jedoch dabei auch
noch ein Leuchtfleck auf. Zur Verhinderung dieses Leuchtflecks ist es bekannt und
möglich, mit Hilfe eines Kontaktes 9, der über mechanische Mittel 10 mit dem nicht
gezeichneten Netzschalter verbunden ist, beim Abschalten des Gerätes die volle positive
Spannung unabhängig von der Stellung des Heiligkeitsreglers 7 dem Wehnelt-Zylinder
zuzuführen. Dadurch wird der Strahlstrom im größtmöglichen Maße freigegeben, und
die Entladung der Bildröhre erfolgt sehr kurzfristig. Sofern jedoch die Unterbrechung
der Betriebsspannung nicht durch den Netzschalter erfolgt, wird dieser Kontakt 9
unwirksam. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Spannungsteilerwiderstandes
8 als spannungsabhängiger Widerstand ist es möglich, die Entladung der Bildröhre
noch während des Verschwindens des Rasters durchzuführen. Sobald die über den Anschluß
6 zugeführte Spannung sinkt, sinkt auch die am Spannungsteiler stehende Spannung
ab. Dadurch wird der spannungsabhängige Widerstand hochohriger, und die Spannung
am Abgriff des Widerstandes 7 bleibt praktisch über einen ausreichenden Zeitraum
unverändert. Das bedeutet, daß die Vorspannung am Wehnelt-Zylinder bleibt, während
die Kathodenspannung zurückgeht. Dadurch kann der Strahlstrom in voller Stärke fließen,
und die Bildröhrenkapazität wird rasch entladen. In diesem Falle können also die
zusätzlichen Kontakte 9 entfallen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zwischen dem spannungsabhängigen
Widerstand 8 und Masse eine Induktivität 11 eingeschaltet, welche mit der Wicklung
12 eines Ablenktransformators; z. B. des Zeilenablenkgenerators, gekoppelt ist.
Die Ablenkimpulse in der Wicklung 12 erzeugen dann in der Induktivität 11 negative
Impulse. Zufolge seiner nichtlinearen Kennlinie wirkt der spannungsabhängige Widerstand
8 als Gleichrichter, so daß am Spannungsteilerwiderstand 7 eine negative Spannung
der positiven Spannung vom Anschluß 6 entgegenwirkt. Dadurch wirkt die erfindungsgemäße
Schaltung auch dann, wenn die Vorspannung an Kathode 2 und dementsprechend auch
an Gitter 5 relativ niedrig ist. Die Größe der Induktivität 11 selbst ist dabei
ziemlich unkritisch, da die Form des induzierten Impulses für die Wirkungsweise
unbedeutend ist.
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Die oben beschriebene Wirkungsweise wird an Hand der Fig. 2 in idealisierter
Darstellung erläutert. Zum Zeitpunkt to betrage die Spannung an der Kathode 2 beispielsweise
150 V, die Spannung am Wehnelt-Zylinder 5 50 V und die Spannung am Gitter 3 350
V. Vom Abschalten im Zeitpunkt to an nehmen diese Spannungen ab. Die Spannung des
Gitters 3 sinkt relativ langsam, zufolge einer in der weiteren Schaltung enthaltenen
Kapazität (Kurve A). Die Spannung an der Kathode 2 sinkt demgegenüber steiler ab
(Kurve B), Ohne Schutzmaßnahmen für die Bildröhre würde die Spannung am Wehnelt-Zylinder
5 entsprechend der Kurve C absinken. Im Zeitpunkt t; ist die Spannungsdifferenz
@4 U zwischen Wehnelt-Zylinder 5 und Kathode 2 derart abgesunken, daß der
Strahlstrom wieder bzw. im verstärkten Maße auftreten kann, so daß der Leuchtpunkt
am Bildschirm erscheint. Im beispielsweise eingezeichneten Intervall T; bis T, verschwindet
der Raster: Erst wenn die Bildröhrenkapazität entlade ist, wird der Leuchtpunkt
verschwinden. Im Punkt t. ist keine Potentialdifferenz zwischen Wehnelt-Zylinder
und Kathode mehr vorhanden. Durch die Widerstandserhöhung des spannungsabhängigen
Widerstandes 8 beim Abschalten der Betriebsspannung sinkt die Spannung am Wehnelt-Zylinder
5 in Abhängigkeit vom Exportenten des spannungsabhängigen Widerstandes relativ langsam
ab. Der Abfall besitzt einen Verlauf entsprechend der beispielsweisen Kurve D.
Durch
diesen zunächst flachen Verlauf wird die Spannungsdifferenz d U zwischen
Wehnelt-Zylinder 5 und Kathode 2, die zum öffnen der Röhre l nötig ist, relativ
schnell erreicht bzw. aufrechterhalten, so daß vor dem Zeitpunkt TZ die Bildröhre
entladen ist. Es tritt somit weder ein Leuchtpunkt auf, noch besteht die Gefahr
eines Einbrennens.
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Es ist ohne weiteres möglich, die erfindungsgemäße Schaltung auch
in Verbindung mit dem zusätzlichen Schalter 9, der mit dem Netzschalter mechanisch
gekoppelt ist, anzuwenden. In analoger Weise wird bei Steuerung der Bildröhre
1 über den Wehnelt-Zylinder 5 der spannungsabhängige Widerstand in dem mit
der Kathode 2 verbundenen Spannungsteiler in Reihe geschaltet.