DE1263075B

DE1263075B - Circuit arrangement for generating a saw tooth voltage on a capacitor

Info

Publication number: DE1263075B
Application number: DE1965P0036894
Authority: DE
Inventors: Joerg Woelber
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1965-05-26
Filing date: 1965-05-26
Publication date: 1968-03-14

Description

Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Sägezahnspannung an einem Kondensator Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer periodischen, wenigstens annähernd sägezahnförmigen Spannung an einem Kondensator, der über eine Impedanz aufgeladen und über eine wesentlich kleinere Impedanz entladen wird.Circuit arrangement for generating a sawtooth voltage on a capacitor The invention relates to a circuit arrangement for generating a periodic, at least approximately sawtooth-shaped voltage across a capacitor that has a Impedance is charged and discharged via a much smaller impedance.

Bei bekannten Schaltungen dieser Art wurde der Kondensator über einen ohmschen Widerstand aufgeladen und über eine im wesentlichen reelle Impedanz entladen. Dadurch ergibt sich einerseits ein wesentlicher Energieverlust. Andererseits war es im Hinblick auf die gewünschte Linearität notwendig, den Aufladevorgang schon frühzeitig abzubrechen, wenn die Spannung am Kondensator noch verhältnismäßig klein war gegenüber der zur Verfügung stehenden Speisespannung. Auch spannungsmäßig ergab sich somit eine schlechte Ausnutzung der Speisequelle.In known circuits of this type, the capacitor was via a ohmic resistance charged and discharged via an essentially real impedance. On the one hand, this results in a significant loss of energy. On the other hand was it is necessary to start the charging process in view of the desired linearity Abort early if the voltage on the capacitor is still relatively low was compared to the available supply voltage. Also revealed in terms of tension This results in poor utilization of the food source.

Bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art werden diese Nachteile vermieden und bei geringstem Energieaufwand kann die Gesamtamplitude der Sägezahnspannung in der Größenordnung der Speisespannung liegen,, insbesondere diese beträchtlich übersteigen, wenn gemäß der Erfindung in an sich bekannter Weise als Ladeimpedanz eine erste Induktivität dient, die mit dem Kondensator einen Schwingungskreis bildet mit einer ersten Resonanzfrequenz, die klein ist gegenüber der Sägezahnfrequenz, und wenn der Kondensator entladen wird über eine zweite Induktivität, die mit dem Kondensator einen Schwingungskreis bildet mit einer zweiten Resonanzfrequenz, deren Periodendauer etwa gleich ist der doppelten Rücklaufdauer.In a circuit arrangement of the type mentioned, these Disadvantages are avoided and the total amplitude of the Sawtooth voltage is in the order of magnitude of the supply voltage, especially this one exceed considerably if according to the invention in a manner known per se as Charging impedance a first inductance is used, which forms an oscillating circuit with the capacitor forms with a first resonance frequency, which is small compared to the sawtooth frequency, and when the capacitor is discharged through a second inductor connected to the Capacitor forms an oscillating circuit with a second resonance frequency, whose The period is approximately equal to twice the return period.

Der Vollständigkeit halber sei bemerkt, daß es bekannt ist, zum Erzeugen eines Sägezahnstromes durch eine Induktivität einen Kondensator über eine Induktivität in Resonanz aufzuladen und über eine wesentlich kleinere Induktivität in Resonanz zu entladen. Bei der Aufladeresonanz entspricht dabei eine halbe Periode etwa der Hinlaufdauer, während die Periodendauer der Rücklaufresonanz etwa der vierfachen Rücklaufdauer entspricht. Während der Rufladung des Kondensators wird dort eine Spannung erreicht, die doppelt so hoch ist wie die Speisespannung, und am Ende des Rücklaufes ist die Kondensatorspannung etwa Null, während der Strom durch die Entladeinduktivität einen Maximalwert erreicht hat. Dieser Strom wird dann durch Anschalten einer Quelle konstanter Spannung sägezahnförmig vermindert.For the sake of completeness it should be noted that it is known to generate a sawtooth current through an inductor, a capacitor through an inductor to be charged in resonance and in resonance via a much smaller inductance to unload. In the case of charging resonance, half a period corresponds approximately to that Trace duration, while the period duration of the return resonance is about four times Return duration corresponds. While the capacitor is charging, a Voltage reached, which is twice as high as the supply voltage, and at the end of the With the return, the capacitor voltage is approximately zero, while the current flows through the discharge inductance has reached a maximum value. This current is then turned on by turning on a source constant voltage reduced in a sawtooth shape.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. F i g. 1 zeigt eine Schaltung nach der Erfindung in einer dem Prinzip entsprechenden einfachen Ausführung; F i g. 2 zeigt eine Weiterbildung, bei der aus der sägezahnförmigen Kondensatorspannung ein annähernd pärabelförmiger Strom durch eine Induktivität abgeleitet wird; F i g. 3 a zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung am Kondensator, und F i g. 3 b stellt den zeitlichen Verlauf des Stromes durch die als Ladeimpedanz dienende Induktivität dar.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained in more detail. F i g. 1 shows a circuit according to the invention in one of the principles corresponding simple design; F i g. 2 shows a further development in which an approximately parabolic current from the sawtooth-shaped capacitor voltage is derived through an inductor; F i g. 3 a shows the course over time the voltage across the capacitor, and F i g. 3 b represents the course of the current over time due to the inductance serving as charging impedance.

In F i g. 1 ist der Kondensator C von 56 nF einerseits an Erde und damit den Minuspol einer Speisequelle von 6 V angeschlossen und andererseits über eine erste Induktivität L1 von 80 mH mit dem positiven Pol der Speisequelle verbunden.In Fig. 1 is the capacitor C of 56 nF on the one hand to earth and thus connected to the negative pole of a supply source of 6 V and on the other hand via a first inductance L1 of 80 mH is connected to the positive pole of the supply source.

Der Kondensator C ist weiter an eine zweite Induktivität L2 von 0,220 mH angeschlossen, deren anderes Ende über die Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors 1 (AC 127) an Erde liegt. Der Basis des Transistors 1 werden über einen Widerstand 2 von 25 kOhm und über einen Transformator 3 während des Rücklaufes positive Impulse 4 mit einer Frequenz von 1.5 625 Hz (Zeilenfrequenz) zugeführt, die an der dem Transistor 1 zugewandten Sekundärwicklung des Transformators 3 eine Spitzenamplitude von 120 V erreichen.The capacitor C is further connected to a second inductance L2 of 0.220 mH connected, the other end via the collector-emitter path of an npn transistor 1 (AC 127) is connected to earth. The base of transistor 1 will be via a resistor 2 of 25 kOhm and via a transformer 3 positive pulses during the return 4 with a frequency of 1.5 625 Hz (line frequency) fed to the transistor 1 facing the secondary winding of the transformer 3 has a peak amplitude of 120 V reach.

Der Kondensator C wird von der Speisespannung über die erste Induktivität L1 entsprechend einer Sinusschwingung aufgeladen; dabei wird der Speisequelle ein Strom von 41,5 mA entnommen. Während der Aufladezeit ist der Transistor 1 gesperrt, so daß durch die zweite Indüktivität L2 kein Strom fließt. Je nach den Anforderungen an die Linearität der Kondensatorspannung darf dieser Aufladevorgang nur einen Teil der Sinusschwingung betragen, deren Resonanzfrequenz sich durch Li und C bestimmt. Vorzugsweise erstreckt sich der Aufladevorgang und damit die eine Hälfte des Hinlaufes über höchstens 44°, vorzugsweise höchstens 14°, der Aufladesinusschwingung; man erhält dann maximal 10 bzw. 1% Abweichungen von der Linearität.The capacitor C is powered by the supply voltage via the first inductance L1 charged according to a sine wave; thereby the source of food becomes a Current of 41.5 mA taken. During the charging time, transistor 1 is blocked, so that no current flows through the second inductance L2. Depending on the requirements This charging process may only partially affect the linearity of the capacitor voltage the sine wave, whose Resonance frequency through Li and C determined. The charging process and thus the one half of the trace over a maximum of 44 °, preferably a maximum of 14 °, of the charging sine oscillation; you then get a maximum of 10 or 1% deviations from the linearity.

Wenn der im Hinblick auf die Linearität gewünschte Teil der Aufladesinusschwingung abgelaufen ist, wird der Transistor 1 durch einen seiner Basis zugeführten positiven Impuls leitend gemacht. Dadurch wird die stromlose Induktivität L2 parallel zum Kondensator C gelegt, und die Kondensatorspannung beginnt eine kosinusförmige Entladeschwingung, deren Schwingungsdauer durch die Kondensatorkapazität und die parallel liegenden Induktivitäten L2 und L1 bedingt wird. Im Hinblick auf die gewünschte Linearität des Sägezahnes und die im allgemeinen gegenüber dem Hinlauf kurze Rücklaufdauer ist die Induktivität L2 in der Regel klein gegen die Induktivität L1, so daß L1 bei der Berechnung der Resonanzfrequenz praktisch außer Betracht gelassen werden kann.When the part of the charge sine wave desired in terms of linearity has expired, the transistor 1 is supplied by a positive applied to its base Impulse made conductive. As a result, the currentless inductance L2 is parallel to the Capacitor C is placed, and the capacitor voltage begins a cosine discharge oscillation, their period of oscillation due to the capacitor capacity and the parallel ones Inductances L2 and L1 is conditioned. In terms of the desired linearity of the sawtooth and the generally shorter return period compared to the outward run the inductance L2 is usually small compared to the inductance L1, so that L1 can be practically disregarded when calculating the resonance frequency can.

Die Rücklaufschwingung ist derart gewählt, daß ihre Periodendauer etwa gleich ist der doppelten Rücklaufdauer. Am Ende des Rücklaufes hat daher die kosinusförmige Entladeschwingung eine gegenüber dem Rücklaufbeginn gleich große, aber negative Spannung am Kondensator C hervorgerufen. Wenn nun der Transistor 1 wieder gesperrt wird, so setzt ein etwa sinusförmiger Abfall der Kondensatorspannung ein, so daß sie entsprechend dieser Sinusschwingung den Nullwert erreicht und erneut ansteigt, wie dies bereits beschrieben wurde, bis der nächste Steuerimpuls ein Rücklaufintervall einleitet. Die Kondensatorspannung u, ändert sich dabei um 40 V66; der zeitliche Verlauf von uc ist in F i g. 3 a dargestellt.The return oscillation is chosen so that its period is roughly equal to twice the return duration. At the end of the return, the cosine-shaped discharge oscillation an equal size compared to the return start, but caused negative voltage on capacitor C. If now the transistor 1 is blocked again, there is an approximately sinusoidal drop in the capacitor voltage so that it reaches the zero value according to this sinusoidal oscillation and again increases, as already described, until the next control pulse has a retrace interval initiates. The capacitor voltage u changes by 40 V66; the temporal The course of uc is shown in FIG. 3 a shown.

Entsprechend der sinusförmigen Änderung der Kondensatorspannung im Hinlaufintervall ergibt sich in der Aufladeinduktivität L1 ein Strom iL, der einer Kosinuskuppe entspricht. Sein zeitlicher Verlauf geht aus F i g. 3 b hervor. Mit einer Schaltung nach der Erfindung kann somit auch ein solcher periodischer, kuppenförmiger Strom erzeugt werden. In manchen Schaltungen wird z. B. ein periodischer, dem Scheitel einer Parabel entsprechender Stromverlauf gewünscht, der bekanntlich durch eine Kosinuskuppe angenähert werden kann. Eine weitere Induktivität, in der ein solcher Stromverlauf gewünscht wird, kann dazu mit der ersten Induktivität L1 gekoppelt werden. Dies zeigt F i g. 2, in der die mit F i g. 1 übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.Corresponding to the sinusoidal change in the capacitor voltage im Follow-up interval results in the charging inductance L1 a current iL, which is a Cosine dome. Its course over time is shown in FIG. 3 b. With a circuit according to the invention can thus also be a periodic, domed circuit Electricity can be generated. In some circuits z. B. a periodic, the vertex a parabola corresponding current curve desired, which is known by a Cosine dome can be approximated. Another inductance in which such a If a current curve is desired, this can be coupled to the first inductor L1 will. This is shown in FIG. 2, in which the with F i g. 1 matching parts with are provided with the same reference numerals.

Danach wird der parabelförmige bzw. kuppenförmige durch die Spule L1 verlaufende Strom einer weiteren Induktivität L3 zugeleitet dadurch, daß diese an eine mit der Induktivität L1 gekoppelte Induktivität L4 angeschlossen ist; die Induktivitäten L1 und L4 bilden somit einen Transformator. Die Induktivität L3 kann eine Ablenkspule einer Bildwiedergaberöhre, z. B. eine Konvergenzablenkspule einer Farbbildelektronenstrahlröhre, sein. Gegebenenfalls kann die Induktivität L1 selbst die Ablenkspule sein.Then the parabolic or dome-shaped through the coil Current flowing through L1 is fed to a further inductance L3 by virtue of the fact that this is connected to an inductor L4 coupled to the inductor L1; the Inductors L1 and L4 thus form a transformer. The inductance L3 can a deflection coil of a display tube, e.g. B. a convergence deflection coil one Color picture cathode ray tube. If necessary, the inductance L1 itself be the deflection coil.

Damit die Rücklaufschwingung möglichst gut kosinusförmig verläuft und insbesondere möglichst genau am Kosinusscheitel beendet wird, wird nach F i g. 2 der im Rücklaufintervall eingeschalteten Induktivität L2 über eine mit ihr transformatorisch gekoppelte Induktivität L5 eine Spannung entnommen, die in öffnendem Sinne im Basiszweig des Transistors 1 zwischen dem Widerstand 2 und dem Transformator 3 eingeschaltet ist. Durch die Spule L5 wird eine dem Differentialquotienten des Stromes durch die Spule L2 entsprechende Spannung zugeführt, die also an der Kuppe am Ende des kosinusförmigen Rücklaufes praktisch Null wird. Die Bemessung kann so gewählt werden, daß dann der Transistor 1 nicht mehr geöffnet ist und somit ein neuer Hinlauf mit sägezahnförmiger Spannungsänderung am Kondensator C beginnt. Damit der Rücklauf, jedenfalls an seinem Ende, im wesentlichen durch die von der Induktivität 5 abgeleiteten Spannung, gesteuert wird, ist es zweckmäßig, den Steuerimpuls 4, der sich in der Regel praktisch über das ganze Rücklaufintervall erstreckt, mittels eines Reihenkondensators 5 und eines Querwiderstandes 6 zu differenzieren, so daß am Transformator 3 ein im wesentlichen aus zwei Spitzen bestehender Spannungsverlauf 7 entsteht. Durch diesen wird der Transistor 1 nur am Anfang und gegebenenfalls im ersten Teil des Rücklaufintervalls geöffnet, während er im folgenden Teil durch die Öffnungsspannung von der Induktivität L5 her gesteuert wird. Um einen unerwünschten Einfluß des in Sperrichtung wirkenden Teiles der differenzierten Spannung 7 zu vermeiden, kann einer Wicklung des Transformators 3 eine am Ende des Rücklaufes leitende Diode 8 parallel geschaltet sein.So that the return oscillation is as cosine as possible and in particular is ended as precisely as possible at the cosine vertex, according to F i G. 2 of the inductance L2 switched on in the return interval via one with it transformer-coupled inductance L5 taken a voltage that is in opening Meaning in the base branch of the transistor 1 between the resistor 2 and the transformer 3 is switched on. The coil L5 is one of the differential quotients of the Current supplied through the coil L2 corresponding voltage, that is at the top becomes practically zero at the end of the cosine return. The dimensioning can be like this be chosen that then the transistor 1 is no longer open and thus a new trace begins with a sawtooth voltage change on capacitor C. In order to the return, at least at its end, is essentially due to that of the inductance 5 derived voltage is controlled, it is appropriate to use the control pulse 4, which usually extends practically over the entire return interval, by means of to differentiate a series capacitor 5 and a shunt resistor 6, so that at the transformer 3 a voltage curve consisting essentially of two peaks 7 is created. Through this the transistor 1 is only at the beginning and possibly opened in the first part of the retrace interval, while it opened in the following part the opening voltage is controlled by the inductance L5. To an undesirable To avoid the influence of the part of the differentiated voltage 7 acting in the reverse direction, a winding of the transformer 3 can have a conductive diode at the end of the return path 8 must be connected in parallel.

Claims

Claim: 1. Circuit arrangement for generating a periodic, at least approximately sawtooth-shaped voltage across a capacitor that has a Impedance is charged and discharged over a much smaller impedance, thereby characterized in that in a manner known per se, a first inductance (L1) as Charging impedance is used, which forms an oscillating circuit with the capacitor (C) a first resonance frequency, and the capacitor is discharged via a second Inductance (L2), which forms an oscillating circuit with the capacitor (C) a second resonance frequency, and that the first resonance frequency is small compared to the sawtooth frequency and the period of the second resonance frequency is roughly equal to twice the return duration.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized; that the period of the first frequency compared to the The ramp-up duration of the sawtooth voltage is selected to be so large that during one half of the sawtooth trace of about 0 from a maximum of 44 °, preferably a maximum of 14 °, the Resonance oscillation are passed through.

3. Circuit arrangement according to one of the preceding Claims for generating a sinusoidal periodic current in a further Inductance, especially in a deflection coil of a picture display tube, e.g. B. the convergence deflection coil of a color display tube, characterized in that that the further inductance (L3) with the first inductance (L1), preferably transformer, is coupled or is formed by this itself.

4. Circuit arrangement according to at least one of the preceding claims, characterized in that the discharge inductance (L2) is switched on via a transistor (1) controlled by opening pulses.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in that the duration of the opening pulses (7) is small compared to the flyback time and that the transistor (1) is kept open during the flyback interval by a voltage proportional to the differential quotient of the discharge current after time (F i g. 2). Publications considered: German Auslegeschrift No. 1041612.