DE1171000B - Nach dem Sperrschwinger-Prinzip arbeitende Schaltung zur Erzeugung von Rechteckimpulsen - Google Patents

Description

• Nach dem Sperrschwinger-Prinzip arbeitende Schaltung zur Erzeugung vo , n Rechteckimpulsen Die Erfindung bezieht sich auf einen nach dem Sperrschwinger-Prinzip arbeitenden Rechteckimpulsgenerator, der vorzugsweise zur unmittelbaren Steuerung von Schalttransistoren großer Leistung dient, wie sie beispielsweise in den Zeilenendstufen transistorisierter Fernsehempfänger eingesetzt wird. Die Impulsfolgefrequenz eines solchen Generators läßt sich bekanntlich durch Beeinflussung der Sperrzeit des Sperrschwingers steuern. Gemäß der Erfindung sind auf dem Kern des Sperrschwingertransformators mit annähernd rechteckfönniger Hystereseschleife außer den Sperrschwingerwicklungen eine Steuerwicklung zur Steuerung eines als Schalter wirkenden Schalttransistors und eine in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors geschaltete Magnetisierungswicklung, die zur Rückmagnetisierung des Transformatorkerns während der Sperrzeit des Sperrschwingertransistors an die Betriebsstromquelle angeschlossen ist, angeordnet, und das Impuls-Tastverhältnis durch das Verhältnis der Windungszahlen von Sperrschwinger-Primärwicklung und Magnetisierungswicklung bestimmt und von der Impulsfolgefrequenz unabhängig.
• Die Windungszahlen der Sperrschwinger-Primärwicklung und der Magnetisierungswicklung sind so gewählt, daß der magnetische Zustand des Transforinatorkerns durch den Laststrom in der Sperrschwinger-Primärwicklung bis in den Sättigungsbereich angehoben wird, während die Magnetisierung durch den Laststrom in der Magnetisierungswicklung immer unterhalb der Sättigung bleibt.
• Der Generator arbeitet also nur im Sperrschwingerteil als selbstschwingende Kippschaltung, während der übrige Teil der Schaltung die Rückmagnetisierung des Sperrschwinger-Transformatorkerns während der Sperrzeit des Sperrschwingertransistors bewirkt. Die Sperrschwinger-Primärwicklung und die Magnetisierungswicklung werden über die Emitter-Kollektor-Strecken der beiden Transistoren im periodischen Wechsel gegensinnig an die Speisegleichspannung gelegt. Die Steuerspannungen, welche die Transistoren abwechselnd sperren und entsperren, werden zweckmäßig einer Sperrschwinger-Sekundärwicklung und einer Steuerwicklung des Transformators entnommen. Die Sperrzeiten der Transistoren werden durch RC-Glieder in den Steuerkreisen bestimmt, wie dies von Multivibratoren an sich bekannt ist. Im Gegensatz zum Multivibrator ist jedoch das Impulsverhältnis der in den Transformatorwicklungen reduzierten Rechteckimpulse nicht von der Bemessung der RC-Glieder abhängig, sondern durch das Verhältnis der Windungszahlen der Sperrschwinger-Primärwicklung und der Magnetisierungswicklung festgelegt. Infolgedessen läßt sich erfindungsgemäß die Impulsfolgefrequenz durch Veränderung des RC-Gliedes derSperrschwingerschaltung steuern, ohne daß zugleich das Impulsverhältnis geändert wird.
• Es sind zwar bereits Impulsgeneratorschaltungen bekannt, die mit gegentaktgeschalteten Sperrschwingern arbeiten und wobei die Umsteuerung der beiden Gegentakttransistoren durch Sättigungssteuerung erfolgt. Im Gegensatz hierzu ist beim Erfindungsgegenstand nur der in der Sperrschwingerschaltung arbeitende Transistor sättigungsgesteuert.
• Als Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung das Schaltbild eines Steuergenerators für die transistorisierte Horizontal-Ablenkendstufe eines Fernsehempfängers dargestellt. An Hand dieses Beispieles soll die Wirkungsweise des Rechteckgenerators näher erläutert werden. Der Generator enthält zwei pnp-Transistoren Tl und T2. Der Transistor Tl liegt mit seinem Kollektor am negativen Pol der Speisegleichspannungsquelle und mit seinem Emitter an der Klemme 3 der Primärwicklung W, - 3 des Transformators Tr: Klemme 1 der Primärwicklung ist mit dem positiven Pol der Speisegleichspannungsquelle verbunden. Der Transistor T2 liegt mit seinem Emitter am positiven Pol der Speisegleichspannungsquelle und mit seinem Kollektor an der Klemme 7 der Magnetisierungswicklung WO - 7; Klemme 6 der Magnetisierungswicklung ist mit dem negativen Pol der Speisegleichspannungsquelle verbunden. Zur Erzeugung der den Transistor Tl steuernden Spannung dient die Sekundärwicklung W4-,; Klemme 4 ist mit dem Emitter des Transistors T 1 verbunden; die in der Sekundärwicklung W4-, induzierte Spannung wird von Klemme 5 über den Kondensator C 1 der Basis des Transistors T 1 zugeführt. Die Basis des Transistors TI ist über den aus mehreren in Reihe geschalteten Einzelwiderständen bestehenden veränderbaren Widerstand Rl mit dem negativen Pol der Speisegleichspannungsquelle verbunden. Die den TransistorT2 steuernde Spannung entsteht in der Steuerwicklung W, - .. Klemme 9 ist mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden; die in der Steuerwicklung W"-, induzierte Spannung wird von Klemme 8 über den Kondensator C 2 der Basis des Transistors T2 zugeführt. Die Basis des Transistors T 2 ist über den festen Widerstand R 2 mit dem negativen Pol der Speisegleichspannungsquelle verbunden. Die Primärwicklung und die Magnetisierungswicklung des Transformators Tr sind so bemessen, daß die Windungszahl w, der Primärwicklung W,-.', ein Mehrfaches, beispielsweise etwa das Fünffache, der Windungszahl w, der Magnetisierungswicklung W.-- beträgt.
• Wird die Speisegleichspannungsquelle eingeschaltet, so erhält zunächst sowohl die Basis des Transistors Tl über den Widerstand Rl als auch die Basis des Transistors T2 über den Widerstand R2 negative Spannung. Infolgedessen fließen über die Emitter-Basis-Strecken beider Transistoren Ströme, welche zur Folge haben, daß die Transistoren gleichzeitig entsperrt werden. Da die Windungszahl wl der im Lastkreis des Transistors Tl liegenden Primärwicklung Wi - , ein Mehrfaches der Windungszahl w., der im Lastkreis des Transistors T2 liegenden Ma: gnetisierungswicklung W6-, beträgt, so bewirkt die Entsperrung des Transistors Tl ein Absinken des Potentials an der Klemme3 trotz der gleichzeitigen Entsperrung des Transistors T2. Wenn zu dieser Zeit der Transistor Tl gesperrt wäre, hätte die Entsperrung des Transistors T2 eine Erhöhung des Potentials der Klemme 3 zur Folge. Beim Absinken des Potentials an der Klemme 3 wird in der Steuerwicklung W,-, eine Spannung induziert, welche über den Kondensator C2 das Potential an der Basis des Transistors T2 hebt, wodurch dieser Transistor T2 gesperrt wird; gleichzeitig wird in der Sekundärwicklung W4 -, eine Spannung induziert, welche so gerichtet ist, daß über die Emitter-Basis-Strecke des Transistors Tl in Durchlaßrichtung ein Strom fließt, der den Kondensator Cl auflädt. Dieser Ladestrom bewirkt die völlige Entsperrung des Transistors Tl, so daß an der Primärwicklung W, - , nunmehr die volle Speisegleichspannung auftritt. Diese Spannung treibt durch die Wicklung einen Strom, der so lange ansteigt, bis der Kern des Transformators Tr den Zustand magnetischer Sättigung erreicht hat. Ist dieser Zustand erreicht und kann somit der magnetische Fluß im Transformatorkern nicht mehr mit der Zeit zunehmen, so verschwinden die bisher in den Transformatorwicklungen induzierten Spannungen; beim Verschwinden der in der Sekundärwicklung W4 -, induzierten Spannung wird die Basis des Transistors Tl gegenüber dem Emitter durch den geladenen Kondensator Cl positiv vorgespannt, so daß der Transistor Tl sperrt. Während der Zeit, in welcher der Transistor Tl noch entsperrt ist, wird der KondensatorC2 über den WiderstandR2 negativ aufgeladen. Die Zeitkonstante R 2 - C 2 ist so bemessen, daß die Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2 kurz vor der Sperrung des Transistors TI in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Der Transistor T2 ist also bereits entsperrt, wenn der Transistor Tl gesperrt wird. Dadurch erhält sofort nach der Sperrung des Transistors T 1 die Magnetisierungswicklung W6 - 7 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T2 die volle Speisegleichspannung. Diese treibt durch die Wicklung W.-7 einen mit der Zeit ansteigenden Strom, der den Transformatorkern nunmehr in entgegengesetztem Sinne magnetisiert. Die Dauer dieses Vorganges und damit der dabei erreichte magnetische Zustand des Transformatorkerns hängen davon ab, wie lange der Transistor Tl gesperrt bleibt. Die Sperrzeit des Transistors T 1 wiederum ist abhängig von der ZeitkonstantenR1.C1, d.h. bei fester KapazitätC1 von der Einstellung des WiderstandesR1, über welchen der KondensatorC1 umgeladen wird. Sobald über die Emitter-Kollektor-Strecke des entsperrten Transistors T2 der Magnetisierungswicklung W 6-7 die Speisegleichspannung zugeführt wird, erhöht sich infolge der dabei in der Sekundärwicklung W4 - , induzierten Spannung die positive Basisvorspannung am Transistor Tl. Infolge der Umladung des Kondensators Cl über den Widerstand R 1 sinkt das Basispotential am Transistor Tl, bis schließlich die Basisvorspannung, bezogen auf den Emitter des Transistors Tl, negativ wird und somit der Transistor T 1 erneut entsperrt wird, worauf sich der geschilderte Vorgang wiederholt.
• Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise wird in F i g. 2 ein Impulsplan wiedergegeben, dei die wichtigsten auftretenden Spannungen in Abhängigkeit von der Zeit wiedergibt. Das Bezugspotential ist das Potential der Plusklemme in der Schaltung nach F i g. 1. In der F i g. 2 sind in den Einzeldarstellungen a bis f nacheinander die Spannung an der Transformatorklemme 5 (a), die Spannung an der Basis der Sperrschwingertransistoren Tl (b), die Spannung an der Transformatorklemme3, zugleich am Emitter des Sperrschwingertransistors Tl (c), die Spannung an der Transformatorklemme 8 (d), die Spannung an der Basis des TransistorsT2 (e) und die Spannung an der Transformatorklemme7, zugleich am Kollektor des Transistors T2 (f) angegeben.
• Das Tastverhältnis der nunmehr periodisch erzeugten rechteckförmigen Spannungsimpulse ergibt sich wie folgt: Es bedeutet 0, den magnetischen Fluß durch den Kern des Transformators Tr in demjenigen Zeitpunkt in welchem der Transistor Tl erneut entsperrt wird; 0, bedeutet den Fluß bei magnetischer Sättigung des Transformatorkerns, t, die Zeitdauer der Entsperrung und t. die Zeitdauer der Sperrung des Transistors Tl; U, sei die Speisegleichspannung, wi die Windungszahl der Primärwicklung wi -3 und w 2 die Windungszahl der Magnetisierungswicklung W"-,. Dann gilt woraus für das nach Beendigung des Einschwingvorganges sich einstellende Impulsverhältnis folgt: im eingeschwungenen Zustand gleich somit das Impulsverhältnis dem Verhältnis der Windungszahlen. Wie bereits erwähnt, läßt sich die Sperrzeit t. des Transistors Tl durch Veränderung des Widerstandes R 1 steuern; die Zeitdauer tj, während der Tl entsperrt ist, hängt, wie aus der oben hergeleiteten Gleichung (3) hervorgeht, vom Verhältnis der Windungszahlen wl: w" und von t, ab und ist

  Damit ist zugleich die Periodendauer

  wi Ul + W2

  t, + t, - . t2 + t2 = ---- - t2

  w2 W2

  der erzeugten Rechteckimpulsfolge bestimmt: mithin gilt für die Impalsfolgefrequenz Die für die Impulsfolgefrequenz maßgebende Zeitdauer t. läßt sich nicht nur durch Verändern des Widersiandes R., sondern auch mit Hilfe eines Steuertransistors Ts steuern, der, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke dem Widerstand R 1 oder einem Teil desselben parallel geschaltet ist. Der Steuertransistor Ts ermöglicht es, die Frequenz des Generators wahlweise mit einer der Basis von Ts zugeführten, beispielsweise einer Phasenvergleichsschaltung oder einem Frequenzdiskriminator entnommenen Gleichspannung zu steuern oder mit einer der Basis von Ts zugeführten Impulsfolge zu synchronisieren. Da nur solche Impulse, die während der im Vergleich zur Periodendauer kurzen Sperrzeit t. des Transistors Tl an der Basis des Steuertransistors Ts auftreten, wirksam werden können, ist die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung gegen Störungen äußerst unempfindlich. Die Sperrzeit t. des Transistors T 1 entspricht bei Anwendung der Erfindung in einem Fernsehgerät der Rücklaufzeit des Elektronenstrahls.
• Die rechteckfönnigen Spannungsimpulse, mit denen der dem Generator nachgeschaltete Leistungstransistor T3 gesteuert wird, werden der mit einer Anzapfung der ersten Primärwicklung Wl-, verbundenen Klemme2 entnommen. Durch die Steuerung des nachgeschalteten Leistungstransistors T3 aus dem niederohmigen Wicklungsteil W,-, wird bei Sperrung des Leistungstransistors ein schnelles Ab- fließen der Ladungsträger aus der Basiszone ermöglicht, wodurch die Umsteuerzeit dieses Transistors vom Leit- in den Sperzustand weitgehend verringert wird. Auch für den übergang des Leistungstransistors aus dem gesperrten in den entsperrten Zustand ist die niederohmige Ansteuerung der Basis von Bedeutung, insbesondere dann, wenn es sich um die Steuerung der Horizontal-Ablenkendstufe eines transistorisierten Fernsehempfängers handelt, wo im Lastkreis des Leistungstransistors T3 ein aus Ablenkspule L und Kondensator C3 bestehender Schwingkreis liegt, der während der Sperrzeit des Leistungstransistors eine halbe Sinusschwingung ausführt. Wird nämlich der Leistungstransistor in der sogenannten Spardiodenschaltung betrieben, so übernimmt er selbst an Stelle der bei Röhrenschaltungen üblichen besonderen Diode den nach Beendigung der Halbschwingung auftretenden Rückstrom aus dem Schwingkreis. Der größte Teil dieses Rückstromes fließt zum Ausgang des Generators; ist dessen Ausgangswiderstand niederohmig, so wird ein die Linearität der Ablenkung beeinträchtigendes überschwingen auf ein Mindestmaß herabgesetzt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Nach dem Sperrschwinger-Prinzip arbeitende Schaltung zur Erzeugung von Rechteckimpulsen, deren Folgefrequenz mit der Zeitkonstanten des Sperrschwingers veränderbar ist, d a - durch gekennzeichnet, daß auf demKern des Sperrschwinger-Transformators (Tr) mit annähernd rechteckförmiger Hystereseschleife außer den Sperrschwingerwicklungen (W, -,3, W4 -,5) eine Steuerwicklung (W, - .) zur Steuerung eines als Schalter wirkenden Schalttransistors (T2) und eine in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors (T2) geschaltete Magnetisierungswicklung (W6 - 7) , die zur Rückmagnetisierung des Transforinatorkerns während der Sperrzeit des Sperrschwingertransistors (T1) an die Betriebsstromquelle angeschlossen ist, angeordnet sind, und daß das Impulstastverhältnis durch das Verhältnis der Windungszahlen von Sperrschwinger-Primärwicklung (W, - .) und Magnetisierungswicklung (W, - 7) bestimmt und von der Impulsfolgefrequenz unabhängig ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen der Sperrschwinger-Primärwicklung und der Magnetisierungswicklung so gewählt sind, daß der magnetische Zustand des Transformatorkerns durch den Laststrom in der Sperrschwinger-Primärwicklung (W, - .) bis in den Sättigungsbereich angehoben wird, während die Magnetisierung durch den Laststrom in der Magnetisierungswicklung (W, - 7) immer unterhalb der Sättigung bleibt. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem Teil des Basiswiderstandes (R 1) des Transistors (T1) ein als steuerbarer Widerstand geschalteter Transistor (Ts) (Steuertransistor) parallel geschaltet ist. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuertransistor eine einem Diskriminator entnommene Frequenznachregelspannung zugeführt wird. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuertransistor eine Synchronisierimpulsfolge zugeführt wird. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Lastkreise der Transistoren eingeschalteten Wicklungen (WI - 31 W6 - 7) galvanisch getrennt sind. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Wicklung (W,-.,) zwischen den Emitter des ersten Transistors (T1) und den einen Pol (+) der Betriebsspannungsquelle und die andere Wicklung (W, - 7) zwischen den Kollektor des zweiten Transistors (T2) und den anderen Pol (-) der Betriebsspannungsquelle eingeschaltet ist, während die beiden nicht mit diesen Primärwicklungen verbundenen Kollektor- bzw. Emitteranschlüsse der Transistoren jeweils mit dem gegenüberliegenden Pol der Betriebsspannungsquelle in Verbindung stehen. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis jedes Transistors (T1 bzw. T2) jeweils über einen Kondensator (C 1 bzw. C 2) mit dem Ende je einer Sekundärwicklung (W4-.. bzw. W,-,) verbunden ist, deren Anfang jeweils an den Emitter des zugehörigen Transistors (T1 bzw. T2) angeschlossen ist. 9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der einen Primärwicklung (W, -.l) ein Vielfaches der Windungszahl der anderen Primärwicklung (W,-,) beträgt. 10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom für eine nachgeschaltete Impulsverstärkerstufe, z. B. Ablenkendstufe (T3), einer niederohmigen Wicklung (W1-2) des Transformators entnommen und der Steuerelektrode des Endstufentransistors(T3) zugeführt wird. 11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die niederohmige Wicklung (W1-2 ) Teil einer an einen der Transistoren (T1) angeschlossenen Primärwicklung (W, 3) ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 854 580, 2 873 371.