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Schaltungsanordnung für transistorisierte Bildkippstufen in Fernseh-Empfängern
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung für eine transistorisierte Bildkippschaltung,
die in Fernseh-Empfängern zur vertikalen Ablenkung des Elektronenstrahles dient.
Die erfindungsgemäße Schaltung ist im Zusammenhang mit einer Bedienungsvereinfachung
für tragbare Fernseh-Empfänger entwickelt worden, deren Betriebsspannung aus einer
Batterie oder aus dem Netz entnommen werden kann.
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Die Bedienungsvereinfachung bei Fernseh-Empfängern erfordert oftmals
besondere schaltungstechnische Maßnahmen. Diese sind zumeist darauf gerichtet, die
Umschaltung bestimmter Vorgänge mehr oder weniger automatisch auszuführen. Bei tragbaren
Fernseh-Empfängern ist man beispielsweise bemüht, mit einem Wechsel der Betriebsart
gleichzeitig andere Vorgänge mit umzuschalten. Im einfachsten Fall könnte das dadurch
geschehen, daß man die umzuschaltenden Einrichtungen an einen mehrere Kontakte tragenden
Schalter legt, dessen eigentliche Funktion z. B. im Ein- und Ausschalten des Gerätes
besteht. Mit diesem Schalter könnte man beispielsweise im einzelnen folgende Vorgänge
auslösen. Sofern das Gerät mit dem Netz verbunden ist, bewirkt das Einschalten,
daß das Gerät mit der Netzspannung betrieben wird. Wenn der Netzstecker bei eingeschaltetem
Gerät nicht eingesteckt ist, dann erhält das Gerät die Betriebsspannung von der
Batterie. In der Ausstellung des Schalters bei eingestecktem Netzstecker könnte
die Batterie mit einer Ladeeinrichtung verbunden werden, die die Batterie nachlädt.
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Weil für die Aufladung einer 12-Volt-Batterie eine Spannung von etwa
15 Volt benötigt wird, die Betriebsspannung des Gerätes aber 12 Volt beträgt, bedeutet
das einen weiteren Aufwand an Schaltkontakten. Diese müssen dann in der Stromversorgungseinrichtung
eine Spannungsumschaltung von 12 auf 15 Volt vornehmen. Man erkennt an diesem Beispiel,
daß der Endschalter bei einem derartigen Gerät sehr viel Kontakte enthält, deren
Zahl sich noch durch weitere zusätzliche Einrichtungen erhöhen kann, z. B. durch
den Einbau eines UKW-Empfangsteiles. Es ist nun einzusehen, daß mit zunehmender
Zahl von Schaltkontakten die Betriebssicherheit ganz allgemein nachteilig beeinflußt
werden kann oder zumindest schwieriger zu erreichen ist, und daß Schaltkontakte
auf die Dauer gesehen mehr oder weniger unzuverlässige Elemente darstellen. Als
mechanische Teile unterliegen Schaltkontakte dem Verschleiß. Sie können verschmutzen,
was zu einem unzulässig hohen übergangswiderstand führen kann. Auch wird, wie im
vorliegenden Fall, ein möglichst gleichzeitiges Schalten der Kontakte verlangt,
was an den Aufbau des Schalters hohe Anforderungen stellt und nicht immer in der
gewünschten Toleranz gewährleistet ist. Deshalb wird angestrebt, die Funktion von
Schaltern möglichst durch elektrische Schaltmaßnahmen zu ersetzen.
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Die vorbeschriebenen Verhältnisse führten zu der nachstehenden Erfindung,
durch die die Betriebssicherheit bei tragbaren Fernseh-Empfängern durch Einsparung
von Schaltkontakten sichergestellt werden soll. Die Erfindung befaßt sich, wie bereits
angegeben, mit einem tragbaren Fernsehgerät, das aus dem Netz oder mit einer Batterie
betrieben werden kann.
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Die Stromversorgungseinrichtung enthält eine spannungsstabilisierende
Regelschaltung, die in bekannter Weise aus einer Transistorschaltung mit einer Zenerdiode
besteht. Von dieser Zenerdiode wird den Vorstufen der Bildkippschaltung, die eine
sehr konstante Betriebsspannung für Frequenz- und Amplitudenstabilität benötigen,
unmittelbar die Betriebsspannung zugeleitet, weil an der Zenerdiode die Spannung
sehr konstant ist. Das hat aber zur Folge, daß beim Abschalten des Gerätes, wenn
die Schaltung zur Nachladung der Batterie weiterarbeitet, die Verbindung der Vorstufen
der Bildkippschaltung zur Zenerdiode eigentlich durch zusätzliche Schaltkontakte
auch aufgehoben werden müßte. An sich könnte diese Verbindung aber bestehenbleiben,
wenn nicht ein noch zu beschreibender unerwünschter Effekt auftreten würde. Man
hat also die Wahl, zusätzliche Schaltkontakte vorzusehen oder durch irgendeine Schaltungsmaßnahme
das Auftreten des unerwünschten Effektes zu verhindern. Bei der Erfindung ist davon
ausgegangen worden, daß Schaltkontakte aus den angegebenen Gründen möglichst zu
vermeiden sind.
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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Schaltungsmaßnahme besteht darin,
zwischen der Betriebsspannungsquelle und den Bildkippvorstufen eine Diode
zu
schalten, die dabei so gepolt ist, daß sie nur beim Betrieb des Fernsehgerätes in
Durchlaßrichtung arbeitet. Zwar ist aus der deutschen Auslegeschrift 1128 053 eine
Diodenschaltung bekanntgeworden, die zwischen der Betriebsspannungsquelle und der
Bildkippendstufe angeordnet ist; jedoch bestehen zwischen diesem und dem erfindungsgemäßen
Vorschlag in der Aufgabenstellung, im Aufbau und in der Funktion wesentliche Unterschiede.
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In dem Vorschlag nach der deutschen Auslegeschrift 1128 053 werden
die Dioden durch Rücklaufimpulse für die Dauer der Rücklaufzeit gesperrt. Die Bedämpfung
der Rücklaufimpulse durch die Schaltungsanordnung verringert sich dadurch, so daß
die Amplitude und die Steilheit der Rücklaufimpulse zunehmen. Das heißt, es verkürzt
sich die Rücklaufzeit bzw. der Wirkungsgrad erhöht sich. Im Gegensatz dazu befaßt
sich der erfindungsgemäße Vorschlag nicht mit der Bildkippendstufe, sondern mit
den Bildkippvorstufen. Eine Beeinflussung der Rücklaufimpulse im Sinn der deutschen
Auslegeschrift 1128 053 tritt daher auch nicht ein. Ferner wird die Diodenanordnung
gemäß dem erfindungsgemäßen Vorschlag auch nicht durch die Rücklaufimpulse gesteuert.
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Die vorgeschlagene erfindungsgemäße Lösung ist für einen speziellen
Fall entwickelt worden. Es ist verständlich, daß sie in anderen, ähnlich gelagerten
Fällen ebensogut verwendet werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der gezeichneten Schaltbilder
ausführlich beschrieben. Dabei zeigt F i g.1 ein übersichtschaltbild mit dem die
der Erfindung zugrunde liegenden Probleme dargestellt werden, F i g. 2 den üblichen
Aufbau der Vorstufen einer Bildkippschaltung und F i g. 3 den erfindungsgemäßen
Vorschlag für eine Bildkippschaltung nach F i g. 2.
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In der F i g. 1 befindet sich in dem mit gestrichelten Linien umrahmten
Teil 1 eine spannungsstabilisierende Regelschaltung bekannter Art, die in der Literatur
schon häufig beschrieben worden ist. Links erkennt man eine mit dieser Regelschaltung
in den Anschlußpunkten 2 und 3 verbundene Gleichspannungsquelle 4. Die Gleichspannungsquelle
4 versinnbildlicht die aus dem Netz gleichgerichtete Spannung, die nach dem Regelvorgang
den einzelnen Verbrauchern an den Anschlußpunkten 5 und 6 zur Verfügung gestellt
wird. Der Schalter 7 stellt den Netzschalter dar, wobei aber nur die Schaltkontakte
eingezeichnet sind, die für die Erfindung wesentlich sind. In der gezeichneten Stellung
des Schalters 7 sind zwei verschiedene Verbraucher, die als Kästchen 8 und 8 a dargestellt
sind, mit der Plusleitung verbunden. Das Kästchen 8 symbolisiert sämtliche in dem
Fernsehgerät vorhandenen transistorisierten Stufen. Dazu gehört auch die Endstufe
der Bildkippschaltung. Davon abgezweigt symbolisiert das Kästchen 8 a die bereits
erwähnte Stufe der Bildkippschaltung, deren Betriebsspannung besonders konstant
sein muß. Die negative Spannung wird dem Verbraucher 8 vom Anschlußpunkt 5 zugeführt.
Für den Verbraucher 8 a wird die negative Spannung aus Gründen der Konstanthaltung
unmittelbar von einer Zenerdiode 10 abgenommen. Die Zenerdiode 10 hält in der Regelschaltung
1 in bekannter Weise das Potential am Emitter des Transistors 11 fest. Beim Ausschalten
des Fernsehgerätes steht der Schalter? in der unteren gestrichelten Stellung. Bleibt
dabei der nicht mitgezeichnete Netzstecker mit dem Netz verbunden und liegt dadurch
an den Anschlußpunkten 2 und 3 weiterhin eine gleichgerichtete Spannung, so wird
die Batterie 12 geladen.
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Der Ladevorgang und die dabei auftretenden Verhältnisse sollen nachstehend
besonders erläutert werden, weil sie zu der Erfindung führten. Die an den Anschlußpunkten
5 und 6 liegende Ladespannung für die Batterie 12 soll beispielsweise 15 Volt betragen
gegenüber 12 Volt bei eingeschaltetem Fernsehgerät. Zum Laden ist die Batterie mit
dem Ausgang der Regelschaltung 1 über einen Schalter 13 verbunden, der von Hand
oder von einer nicht dargestellten Regelschaltung betätigt werden kann. Der Schalter
13 steht zum Laden der Batterie in der gestrichelt gezeichneten Stellung. Die Umschaltung
von 12 auf 15 Volt erfolgt durch Änderung des Potentials an der Basis des Transistors
11, indem man den aus den Widerständen 14, 15, 16 und 17 bestehenden Spannungsteiler
ändert. Zu diesem Zweck wird der Widerstand 17 kurzgeschlossen, indem der Schalter
7 in die strichliert gezeichnete Stellung gelegt wird. Dabei unterbricht der Schalter
7 gleichzeitig die Verbindung zwischen dem die positive Spannung führenden Anschlußpunkt
6 und dem gemeinsamen Anschlußpunkt 18 für die Verbraucher 8 und 8 a. Je nach der
Stellung des Schalters 7 sind die Spannungen über den Verbrauchern 8 und 8 a verschieden.
Sie werden nachstehend wegen der Anschaulichkeit durch angenommene Zahlenwerte dargestellt,
wobei diese Werte gegenüber der Plusspannung in den Punkten 3 und 6 angegeben sind.
Steht der Schalter 7 in der gezeichneten Stellung, d. h., ist die Verbindung zwischen
den Anschlußpunkten 6 und 18 nicht unterbrochen, dann treten folgende Spannungen
auf. Am Punkt 5 steht eine Spannung von -12 Volt. Die zum Anschlußpunkt 19 der Zenerdiode
10 führende Leitung vom Verbraucher 8 a führt dabei eine Spannung von --7,5 Volt.
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Die Spannung über dem interessierenden Verbraucher 8 a beträgt also
7,5 Volt. Ihre Richtung ist durch den links daneben gezeichneten Pfeil 20 markiert.
Durch die Unterbrechung der Verbindung zwischen den Punkten 6 und 18, in der der
Schalter 7 in der gestrichelten Stellung steht, tritt folgende Änderung ein. Im
Anschlußpunkt 5 treten dann -15 Volt auf. Der Anschlußpunkt 18 bekommt von außen
keine Spannung mehr zugeführt, und im Anschlußpunkt 19 des Verbrauchers 8 a bleiben
weiterhin -7,5 Volt stehen. Da der Innenwiderstand des Verbrauchers 8 gegenüber
dem Innenwiderstand des Verbrauchers 8 a klein ist, nimmt der Punkt 18 einen von
der Spannung im Punkt 5 wenig abweichenden Wert an, beispielsweise -14 Volt. Der
Verbraucher 8 a hat jetzt also am oberen Ende, also am Anschlußpunkt 18, eine Spannung
von -14 Volt stehen und am unteren Ende, also am Anschlußpunkt 19, eine Spannung
von -7,5 Volt, d. h., die Polarität der Spannung über dem Verbraucher 8a hat sich
jetzt umgekehrt, was durch den rechts gestrichelt gezeichneten Pfeil 21 angedeutet
ist.
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Zusammenfassend läßt sich also folgendes feststellen. Das Ausschalten
des Fernsehgerätes bei gleichzeitigem Laden der Batterie 12 bewirkt, daß die Betriebsspannung
für fast alle Stufen des Fernsehgerätes (Verbraucher 8) wegfällt und eine Spannung
umgekehrter
Polarität über den durch den Verbraucher 8 a versinnbildlichten Bildkippstufen auftritt.
Man könnte durch zusätzliche Schaltkontakte nun auch noch den Verbraucher 8a abschalten.
Das macht man aber aus den bereits anfangs angegebenen Gründen nicht.
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Die umgekehrte Spannung an den genannten Bildkippstufen führt aber
zu folgendem Mangel. Beim Wiedereinschalten des Fernsehgerätes schwingt anfangs
aus noch anzugebenden Gründen die Bildkippschaltung nicht an. Das bedeutet aber,
daß keine vertikale Ablenkspannung vorhanden ist und somit die Gefahr besteht, daß
der Elektronenstrahl die Leuchtschicht des Bildschirmes einbrennt.
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Mit der Erfindung wird nun eine Schaltungsmaßnahme vorgeschlagen,
mit der dieser Mangel beseitigt wird. Dafür ist eine nähere Betrachtung der Bildkippstufen
erforderlich, wie sie in F i g. 2 gezeichnet sind. Die Schaltungen dieser Art sind
an sich bekannt. Die Bildkippschaltung arbeitet als Multivibrator, wobei der Transistor
23 das eine System des Multivibrators bildet, dessen anderes System von dem nicht
dargestellten Endstufentransistor gebildet wird. Zwischen beiden Systemen liegt
eine sogenannte Treiberstufe, die aus dem Transistor 24 besteht. In den Anschlußpunkten
19 und 18 tritt die bereits unter F i g. 1 beschriebene Spannungsumkehr auf. Solange
die Spannung in diesen Punkten die richtige Polarität besitzt, arbeitet die Schaltung
etwa folgendermaßen: Ein vom Endtransistor im Punkt 25 zugeführter positiver Rücklaufimpuls
öffnet den npn-Transistor 23, der den Elektrolytkondensator 26 entlädt. Dieser Elektrolytkondensator
26 hat sich während des Hinlaufes des Bildkippimpulses über die Widerstände 27 und
28 aufgeladen. Bei umgekehrter Polarität der Spannung in den Punkten 19 und 18 tritt
nun folgendes ein.
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Der Elektrolytkondensator 26 wird sich auf die Spannung umgekehrter
Polarität aufladen, was für ihn sehr schädlich ist, da die falsch gepolte Spannung
leicht zu einer Zerstörung des Kondensators führen kann. Am Emitter des Transistors
23 tritt ungefähr eine Spannung auf, wie sie am Anschlußpunkt 19 steht, bei umgekehrter
Spannungspolarität also etwa in der Größe von -f-7 Volt im Gegensatz zu einem Wert
von etwa -7,5 Volt bei im richtigen Betrieb befindlicher Schaltung. Diese positive
Spannung am Emitter des Transistors 23 sperrt den Transistor aber so lange, daß
die Schaltung bei Wiedereinschalten des Fernsehgerätes nicht anschwingen kann. Erst
wenn sich der Elektrolytkondensator 26 im Verbindungspunkt mit dem Emitter des Transistors
23 nach dem Einschalten des Gerätes von der verhältnismäßig hohen positiven Spannung
von -I-7 Volt auf etwa -7,5 Volt umlädt und dabei in die Nähe von 0 Volt kommt,
kann die Schaltung wieder anschwingen. Für eine genaue Beschreibung müßten auch
noch die Verhältnisse an der Basis des Transistors 23 und in den nachfolgenden Stufen
betrachtet werden. Doch dürften zum Verständnis der Erfindung die vorstehenden Angaben
ausreichen.
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Durch den Erfindungsgegenstand wird verhindert, daß sich eine für
das Anschwingen der Schaltung schädliche positive Spannung über dem Elektrolytkondensator
26 aufbaut, indem in die Zuführungsleitung für die Betriebsspannung zwischen dem
Anschlußpunkt 19 und den Bildkippvorstufen eine Diode 29 gelegt wird. Diese vorteilhafte
erfindungsgemäße Lösung ist nun in F i g. 3 dargestellt, wobei die Diode 29 so gepolt
ist, daß sie beim Vorhandensein der richtigen Betriebsspannung in Durchlaßrichtung
arbeitet und bei umgekehrt gepolter Spannung sperrt.
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An sich könnte man die Diode 29 vor den aus den Widerständen 30, 31
und 32 bestehenden Spannungsteiler legen, der die Basisvorspannung für den Transistor
23 mitbestimmt. In diesem Fall würde sich aber bei einer nicht genügend hochohmigen
Diode eine im Anschlußpunkt19 vorhandene positive Spannung im Verhältnis des Diodenwiderstandes
zum Gesamtwiderstand des Spannungsteilers aufteilen, so daß sich der Elektrolytkondensator
26 über die Widerstände 27 und 28 auf das an der Anode der Diode 29 dann vorhandene
kleinere positive Potential aufladen würde. Diese kleine positive Spannung wäre
für den Elektrolytkondensator 26 aber auch noch schädlich. Die Anordnung der Diode
29 gemäß F i g. 3 hinter dem aus den Widerständen 30, 31 und 32 bestehenden Spannungsteiler
bewirkt, daß bei positiver Spannung im Anschlußpunkt 19 über den Spannungsteiler
eine verhältnismäßig hohe positive Spannung an der Basis des Transistors 23 liegt.
Der Emitter des Transistors 23 erhält eine verhältnismäßig kleine positive Spannung,
auf die sich der Kondensator 26 ebenfalls aufladen würde. Da aber jetzt die Basis
des Transistors 23 gegenüber dem Emitter positiv ist, öffnet der Transistor, so
daß über dem Elektrolytkondensator 26 keine schädliche positive Spannung auftritt.
Die vorteilhafte Anordnung der Diode 29 gemäß der Schaltung nach F i g. 3
ermöglicht auch die Verwendung einer verhältnismäßig billigen Diode mit einem verhältnismäßig
kleinen Sperrwiderstand. Bei einer Anordnung der Diode 29 vor dem Spannungsteiler
müßte sie im Gegensatz dazu einen sehr hohen Sperrwiderstand besitzen.