DE1167382B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines saegezahnfoermigen Stromes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 04 η

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 21 al - 35/20

M 54841 Vina/21 al
16. November 1962
9. April 1964

Die Erfindung betrifft einen Generator zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes zur elektromagnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls in einer Kathodenstrahlröhre (einschließlich Fernsehaufnahmeröhre), insbesondere einen solchen Sägezahnstromgenerator, in dem der Sängezahnstrom durch Aufladung und schnelle Entladung eines Kondensators erzielt wird. Die Erfindung zeigt einen derartigen Generator zur Erzeugung von Ablenkströmen, die mit großer Genauigkeit einen bestimmten, insbesondere linearen Verlauf haben.

Bei bekannten Sägezahngeneratoren dieser Art besteht eine Schwierigkeit darin, in der Ablenkspule einer Kathodenstrahlröhre einen sägezahnförmigen Strom zu erzielen, der genau einen geforderten Verlauf hat. Zur Vereinfachung in der Darstellung sei im folgenden angenommen, daß der geforderte Verlauf linear ist, wenngleich diese Forderung nicht immer besteht. Die genannte Schwierigkeit entsteht durch den ohmschen Widerstand der Ablenkspulen, da es praktisch nicht möglich ist, diesen Widerstand und den Widerstand der mit den Ablenkspulen zusammenarbeitenden Schaltung auf den erforderlichen gegeringen Wert herabzusetzen. Es ist daher zur Erzielung einer hohen Linearität bekannt, die Ablenkspule aus einem Draht mit möglicht niedrigem Widerstand zu wickeln und die Nichtlinearität zu korrigeren, indem man die Spule mit einer oder mehreren Kurzschlußwindungen versieht oder in Reihe mit den Spulen eine Induktivität mit einem ferromagnetischen Kern schaltet, der bei einem bestimmten Strom in die Sättigung gesteuert wird. Derartige Kurzschlußwindungen oder gesättigte Induktivitäten sind aber mechanisch nachteilig und im allgemeinen auch nicht ausreichend.

Die Erfindung umgeht die nachteiligen bekannten Schaltungen und betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes, bei der ein Ladekondensator über, einen Aufladeweg geladen und über einen einen Schalter enthaltenden Entladeweg schnell entladen wird. Die Erfindung besteht darin, daß der eine sägezahnförmige Spannung bzw. Strom liefernde Ausgangskreis der Schaltung transformatorisch an den Aufladeweg angekoppelt ist, daß an den Entladeweg ein erster Resonanzkreis mit einem Halbleiterelement transformatorisch angekoppelt ist und daß in den Ausgangskreis der Schaltung eine von dem Resonanzkreis abgeleitete Spannung in einer solchen Richtung und Größe eingeführt wird, daß diese Spannung sich mit der von dem Aufladeweg transformatorisch in den Ausgangskreis eingekoppelten Spannung so überlagert, daß in Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines
sägezahnförmigen Stromes

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:
Roy Collins March, Chelmsf ord,
Charles Raymond William Richardson,
Great Baddow, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 27. November 1961
(42303),
vom 31.JuIi 1962

dem an ein Ablenkspulensystem bekannten Widerstandes angeschlossenen Ausgangskreis ein sägezahnförmiger Strom mit einem geforderten Verlauf erzeugt wird.

Es ist zwar bekannt, die Linearität von Ablenkströmen durch besonders abgestimmte Resonanzkreise zu verbessern. Diese bekannten Lösungen erfordern jedoch mehrere abgestimmte Kreise. Der Gedanke, bei einem aktiven Sägezahngenerator mit Auf- und Entladung eines Kondensators eine transformatorische Verkopplung zwischen Ausgangskreis, Aufladeweg und Entladeweg vorzusehen, ist außerdem diesen bekannten Schaltungen nicht zu entnehmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält der Sägezahnstromgenerator die Reihenschaltung eines Ladekondensators mit der Primärwicklung eines ersten Transformators, über die der Ladekondensator aufgeladen wird. Parallel zum Ladekondensator liegt ein Resonanzkreis, der aus der Primärwicklung eines zweiten Transformators und einem Schalter besteht, über den der Ladekondensator entladen wird. Außerdem ist eine Bezugsspannungsschaltung vorgesehen, die aus einer Sekundärwicklung des zweiten Transformators, einer Kapazität und einem Gleichrichter besteht, während der Ausgangskreis für die sägezahnförmige Spannung aus der Reihenschaltung der Sekundärwicklung des ersten Transformators

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und einer weiteren Sekundärwicklung des zweiten Transformators besteht. Die ganze Anordnung ist dabei so bemessen, daß über die beiden in Reihe geschalteten Sekundärwicklungen in den Ausgangskreis eingeführten Spannungen sich so ergänzen, daß in dem an eine Ablenkspule bestimmten bekannten Widerstandes angeschlossenen Ausgangskreis ein sägezahnförmiger Strom mit dem geforderten Verlauf fließt.

Die Spannung, die über den zweiten Transformator in den Ausgangskreis eingekoppelt wird, hängt von der Bemessung des Resonanzkreises ab. Vorzugsweise ist die wirksame Induktivität der Primärwicklung des zweiten Transformators so bemessen, daß

abgestimmt ist, deren Periodendauer der vierfachen gewünschten Rücklaufzeit des Sägezahns entspricht. Die wirksame Induktivität der Primärwicklung PT 1 wird andererseits so bemessen, daß sie mit dem Ladekondensator C auf eine Frequenz abgestimmt ist, deren Periodendauer wesentlich größer ist als die Dauer der geforderten Sägezahnflanke (i 2 in F i g. 3), so daß während dieser Periodendauer der Ladestrom nahezu konstant gehalten wird.

Die Schaltung arbeitet auf folgende Weise: Der Rücklauf (Zeit ti in Fi g. 3) beginnt dann, wenn der Schalter 5 geschlossen wird. Von diesem Zeitpunkt an entlädt sich der Ladekondensator C über die Primärwicklung PT 2 und den Schalter 5. Demgemäß

leitend. Nachdem der Schalter 5 mehrere Male betätigt worden ist, erreicht die Spannung am Kondensator K keinen festen Wert, der als Bezugsspannung dient, die ihrerseits auf Grund der gewählten hohen Zeitkonstante dem Strom in der Sekundärwicklung 15T2 während der Sägezahnflanke (ti in Fig. 3) einen nahezu exponentiellen Verlauf gibt. Während dieser Zeit (ti) ist der Ladestrom durch den Ladekondensator C nahezu konstant, und die Spannung über der Wicklung PTl fällt linear ab. Die über der Sekundärwicklung 5Tl gebildete sägezahnförmige Spannung wird zu der über der Wicklung 25T2 gebildeten Spannung addiert. Durch die geeignete Be-

die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises der vier- 15 beginnt der Resonanzkreis zu schwingen, und am fachen gewünschten Rücklaufzeit des Sägezahn- Ende der ersten Viertelschwingung wird die Diode D stromes entspricht, während die Primärwicklung des
ersten Transformators mit dem Ladekondensator auf
eine Frequenz abgestimmt ist, deren Periodendauer
groß ist gegenüber der Periodendauer des Sägezahns,
wodurch der dem Ladekondensator während jeder
Aufladeperiode zugeführte Ladestrom nahezu konstant gehalten wird. Zur Erzielung der geforderten
Bezugsspannung ist parallel zur Kapazität im Bezugsspannungskreis ein Widerstand geschaltet.

Wenn eine Einstellung der Kurvenform des sägezahnförmigen Stromes im Ausgangskreis erforderlich ist, ist zweckmäßigerweise in Reihe mit dem Ausgangskreis ein regelbarer Widerstand geschaltet.

Im allgemeinen besteht der Schalter aus einem 30 messung der Schaltung kann die störende Wirkung periodisch durch Impulse betätigten elektronischen eines Widerstandes in der Ablenkspule, die an die Schalter, beispielsweise einem Transistor, einer Klemmen O angeschlossen ist, vollständig kompen-Röhre oder einem Siliziumgleichrichter. siert werden, so daß ein linear ansteigender sägezahn-

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung förmiger Strom entsteht. Die Wirkungsweise ist aus dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. 35 der F i g. 3 ersichtlich, in der die Kurve (a) die ankommenden, zur Betätigung des Schalters 5 dienenden Impulse zeigt. Die Kurve (b) zeigt die über der Wicklung 25Γ2 gebildete Spannung, und die Kurve (c) die über der Wicklung 5Tl gebildete Spannung. 40 Die Kurve (d) zeigt die an den an die Klemmen O angeschlossenen Ablenkspulen stehende Spannung.

Das Übersetzungsverhältnis des Transformators Tl wird so gewählt, daß die gewünschte Korrektur des Sägezahns erzielt wird. Wenn eine Einstellung

In Fig. 1 enthält der Sägezahnstromgenerator 45 des sägezahnförmigen Stromes im Ausgangskreis geeinen Ladekondensator C, der von der Betriebsspan- fordert wird, wird zweckmäßigerweise die Schaltung nungsquelle HT- über die Primärwicklung FTl so bemessen, daß eine Überkompensation, d. h. eine eines ersten Transformators Tl aufgeladen wird. Der Kompensation über die Linearität hinaus, erzielt Entladeweg für den Ladekondensator C besteht aus wird und dann ein regelbarer Widerstand R1 in der Reihenschaltung der Primärwicklung PT 1 eines 5° Reihe mit dem Ausgangskreis zur Einstellung der zweiten Transformators Γ2 mit einem Schalter 5, der Linearität eingeschaltet (F i g. 2). In F i g. 2 ist der zur Vereinfachung als mechanischer Schalter darge- Schalter 5 ein durch Impulse betätigter Siliziumstellt ist, in praktischen Fällen jedoch ein durch Im- gleichrichter, wenngleich natürlich auch eine Röhre pulse betätigter elektronischer Schalter ist. Der oder ein Transistor benutzt werden kann. Die AnTransformator T 2 hat eine Sekundärwicklung 15T2, 55 Wendung eines Siliziumgleichrichters ist für den vordie in Reihe mit einer Halbleiterdiode D parallel zu liegenden Fall vorteilhaft wegen seiner günstigen einem Kondensator K liegt, der wiederum mit einem Kennlinie und seines günstigen Spannungs-Stromver-Widerstand R überbrückt ist. Der Transformator T 2 hältnisses. Derartige Schalter haben allerdings den hat noch eine zweite Sekundärwicklung 1ST 2, die in Nachteil, daß sie in einen Zustand hoher Leitfähig-Reihe mit der Sekundärwicklung 5Tl des Transfor- 60 keit fallen können, wenn aus irgendeinem Grunde der mators Tl im Ausgangskreis für den Sägezahnstrom Sperrimpuls an der Anode ausfällt. Wenn ein

Dabei zeigt

F i g. 1 eine vereinfachte Schaltung eines Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine Abwandlung;

F i g. 3 zeigt Kurvenverläufe zur näheren Erläuterung;

F i g. 4 und 5 zeigen weitere Abwandlungen.

In den F i g. 1, 2, 4 und 5 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.

liegt. Dieser Ausgangskreis enthält die Klemmen O, an die die nicht dargestellte Ablenkspule einer Fernsehaufnahmekamera oder einer anderen Kathodenstrahlröhre angeschlossen ist.

Die wirksame Induktivität der Primärwicklung PT 2 wird so bemessen, daß der mit dem Kondensator C gebildete Resonanzkreis auf eine Frequenz

Siliziumgleichrichter als Schalter benutzt wird, ist es daher zweckmäßig, einen zuverlässigen, nicht dargestellten Überlastschutz vorzusehen, der bei Überlast die Betriebsspannungsquelle abschaltet. Fig.5, die später erläutert wird, zeigt eine Ausführung mit einem Überlastrelais. In F i g. 2 ist die Betriebsspannung positiv und der Schaltimpuls, der dem als

Schalter dienenden Siliziumgleichrichter zugeführt wird, ebenfalls positiv.

In vielen Fällen ist es erforderlich, daß der Sägezahnstrom etwas von dem linearen Verlauf abweicht, beispielweise um eine konstante Ablenkgeschwindigkeit des Leuchtflecks auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre zu erzielen, bei der durch einen linearen Sägezahnstrom in den Ablenkspulen eine konstante Ablenkgeschwindigkeit nicht erreicht wird. Eine gewünschte Abweichung von der Linearität des Sägezahnstromes im ersten Teil der Zeit ti (F i g. 3) kann durch geeignete Bemessung des Kondensators K erreicht werden. Eine gewünschte Abweichung von der Linearität des Sägezahnstromes im letzten Teil der Zeit ti kann hingegen durch geeignete Bemessung des Übersetzungsverhältnisses des Transformators Tl erreicht werden. F i g. 4 zeigt eine geringfügige Abwandlung, in der der Schalter S durch einen Transistor vom Typ PNP gebildet wird. In diesem Fall ist die Betriebsspannung negativ und der Schaltimpuls ebenfalls negativ.

Fig. 5 zeigt eine weitere Abwandlung. Dabei liegt der Kreis mit dem Kondensator K und der parallel geschalteten Reihenschaltung der Diode D und der Transformatorwicklung ISTl in Reihe mit der Betriebsspannungszuführung, so daß die Diode D die Betriebsspannung verstärkt (Wirkung einer Boosterdiode). Die Betriebsspannungszuführung enthält auch einen regelbaren Widerstand R 2 und die Wicklung eines Überlastrelais RL, dessen Ansprechstrom durch den parallel geschalteten Widerstand bestimmt ist. DK ist ein Entkoppelkondensator.

Claims (6)

Patentansprüche: 35

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes, bei der ein Ladekondensator über einen Aufladeweg geladen und über einen einen Schalter enthaltenden Entladeweg schnell entladen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der eine sägezahnförmige Spannung bzw. Strom liefernde Ausgangskreis (O) der Schaltung transformatorisch (Γ1) an den Aufladeweg angekoppelt ist, daß an den Entladeweg ein erster Resonanzkreis (IST2, K) mit einem Halbleiterelement (D) transformatorisch angekoppelt ist und daß in den Ausgangskreis (O) der Schaltung eine von dem Resonanzkreis abgeleitete Spannung in einer solchen Richtung und Größe eingeführt wird, daß diese Spannung sich mit der von dem Aufladeweg transformatorisch in den Ausgangskreis eingekoppelten Spannung so überlagert, daß in dem an ein Ablenkspulensystem bekannten Widerstandes angeschlossenen Ausgangskreis ein sägezahnförmiger Strom mit einem geforderten Verlauf erzeugt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufladeweg die Serienschaltung der Primärwicklung (PTl) eines ersten Transformators (Tl) mit einem zweiten Resonanzkreis (C, PTl) enthält, der die Parallelschaltung des Ladekondensators (C) mit der Reihenschaltung der Primärwicklung (PTl) eines zweiten Transformators (T 2) mit dem zur Entladung des Ladekondensators (C) dienenden Schalter enthält, daß ferner ein Bezugsspannungskreis vorgesehen ist, der eine Sekundärwicklung (1ST 1) des zweiten Transformators (T 2), einen Kondensator (K) und einen Gleichrichter (D) enthält, und daß der Ausgangskreis (O) für die Sägezahnspannung die Reihenschaltung der Sekundärwicklung (5Tl) des ersten Transformators (Tl) mit einer weiteren Sekundärwicklung (2 ST 2) des zweiten Transformators (Tl) enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Induktivität der Primärwicklung (PT 2) des zweiten Transformators (T 2) so bemessen ist, daß der Resonanzkreis auf eine Frequenz abgestimmt ist, die der vierfachen gewünschten Rücklaufzeit der Sägezahnspannung entspricht, und daß die Primärwicklung (PTl) des ersten Transformators (Tl) mit dem Ladekondensator (C) auf eine Frequenz abgestimmt ist, deren Periodendauer groß ist gegenüber der Periodendauer der Sägezahnspannung, so daß der Ladestrom in dem Ladekondensator (C) während der Aufladezeit nahezu konstant gehalten wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Kondensator (K) des Bezugsspannungskreises ein Widerstand (R) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausgangskreis (O) ein regelbarer Widerstand (R 1) eingeschaltet ist.

6 Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (S) ein periodisch mit einem Impuls betätigter elektronischer Schalter ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Proceedings of the IRE«, Juni 1956, S. 768 bis 775.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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