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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehempfänger-Ablenkschaltung,
bei der die Speisespannung für die Endstufen-Röhre ohne einen die effektive Anoden-Kathoden-Spannung
vermindernden Kathodenwiderstand dem Netz entnommen wird und nicht stabilisiert
ist.
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Bei einem solchen Fernsehempfänger besteht die Aufgabe, daß die Amplitude
der Ablenkschwingungen bei Änderungen der Netzspannung und bei Alterung der Röhre
möglichst konstant bleibt. Weiter soll die Endröhre möglichst maximal ausgenutzt
werden, wobei vermieden werden muß, daß in irgendeinem Betriebszustand eine Überlastung
eintritt.
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Eine derartige Ablenkschaltung enthält einen Steuergenerator, der
die erforderliche periodische Steuerschwingung erzeugt und der von außen synchronisiert
wird. Weiter enthält die Ablenkschaltung eine Endstufe, die die Ausgangsschwingungen
mit der gewünschten Form und Leistung erzeugt. Grundsätzlich ist es möglich, die
Speisung durch bekannte Mittel zu stabilisieren, z. B. durch die Einschaltung von
gegebenenfalls gesteuerten, nichtlinearen Vorwiderständen bzw. Querwiderständen
in den Speisekreis, wie etwa Eisen-Wasserstoff-Widerstände, VDR-Widerstände, Glimmlampen,
gegenüber einem Referenzwert gesteuerte Röhren od. dgl.
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Dies bedeutet jedoch einen beträchtlichen Aufwand und insbesondere
einen wesentlichen Verlust an Speisespannung und/oder einen zusätzlichen Aufwand
an Speisegleichstrom.
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Nach einer anderen bekannten Lösung ist eine Stabilisierung auch dadurch
möglich, daß die Speisespannung zusammengesetzt ist aus zwei, bei Änderungen der
Netzspannung sich in entgegengesetztem Sinne ändernden Teilen. Eine solche Lösung
eignet sich zwar für eine Stufe mit geringer Stromaufnahme, nicht aber für die Endstufe
einer Ablenkschaltung, die bekanntlich eine beträchtliche Leistung liefern muß.
Um dies mit einer verhältnismäßig billigen Röhre zu erreichen, muß dieser die volle
zur Verfügung stehende Speisegleichspannung zugeführt werden.
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Bei bekannten Schaltungen hat man daher die Endstufe aus der nicht
stabilisierten Gleichspannung gespeist und zur Stabilisierung der Ablenkamplitude
eine starke Gegenkopplung angewandt. Dadurch läßt sich zwar die gewünschte Stabilität
und optimale Ausnutzung der Endröhre erreichen, jedoch wird die Spannungsverstärkung
in der Endstufe wesentlich herabgesetzt, so daß eine erheblich größere Steuerspannung
von der Vorstufe geliefert werden muß.
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Änderungen des Arbeitspunktes der Endröhre führen dazu, daß durch
die Steuerspannung, deren Form üblicherweise konstant ist, andere Teile der ; Kennlinie
der Endstufe ausgesteuert werden, so daß sich die Form des erhaltenen Sägezahnstromes
ändert. Bei einer bekannten Lösung wird daher der Arbeitspunkt der Endstufe durch
Verwendung eines größeren Kathodenwiderstandes stabilisiert; dadurch geht jedoch
ein beträchtlicher Teil der zur Verfügung stehenden Speisegleichspannung für die
Ausnutzung in dieser Stufe verloren, so daß, wenn die Anodenspannung nicht erhöht
werden kann, für die erforderliche Ausgangsleistung eine stärkere Stromaussteuerung
erfolgen muß, was vorzugsweise dazu führt, daß eine stärkere und daher teurere Röhre
benutzt werden muß. Eine Stabilisierung der Amplitude der von der Endstufe gelieferten
Ablenkschwingungen ist auch dadurch möglich, daß bei Verringerung der Ausgangsamplitude,
z. B. durch eine Verminderung der Netzspannung, die Amplitude der Steuerschwingungen
erhöht wird. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, daß bei der vorstehend erwähnten
Erzeugung der Speisespannung für die Steuerstufe aus zwei Teilspannungen eine Überkompensation
vorgenommen wird, derart, daß die Speisespannung der Steuerstufe bei einer Verminderung
der Netzspannung bzw. der Ausgangsamplitude entsprechend stark ansteigt. Auch dabei
wird die Aussteuerung der Endstufe wesentlich verändert, so daß verschiedene Teile
der Kennlinie mit verschiedenen Krümmungen ausgenutzt werden. Es ergibt sich somit,
insbesondere bei sägezahnförmiger Aussteuerung, eine starke Änderung der Linearität
und selbst bei ausreichender Stabilisierung der Ablenkamplitude eine erhebliche
Beeinträchtigung der Kurvenform. Diese kann nur durch zusätzlichen Aufwand beseitigt
werden.
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Es ist auch eine Ablenk-Schaltungsanordnung zum Konstanthalten der
Bildhöhe bei Kathodenstrahlröhren bekannt, bei der die Röhre in Reihe mit der Primärwicklung
eines Ausgangstransformators voll an der Speisespannung liegt, wobei ihre Gittervorspannung
völlig durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung gewonnen wird. Zum Ausgleich der
ändernden Einflüsse, z. B. einer schwankenden Betriebsspannung, die sich in erster
Linie auf die Ausgangsamplitude der nicht stabilisierten Steuerstufe auswirken,
soll dort in Abhängigkeit von der Amplitude der Ausgangsschwingungen die Gittervorspannung
der angesteuerten Röhre beträchtlich geändert und dadurch der Arbeitspunkt gegenüber
der Normallage stark verschoben werden, derart, daß eine Änderung der Verstärkung
der Röhre eintritt und dadurch der Amplitudenänderung der Steuerspannung entgegengewirkt
wird. Durch eine solche Arbeitspunktverschiebung ergeben sich die bereits erwähnten
Änderungen der Kurvenform, und die Röhre kann nicht maximal -ausgesteuert werden,
damit nicht bei der vorgesehenen Arbeitspunktverschiebung unzulässige Verzerrungen
eintreten.
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Bei einer Fernsehempfänger-Ablenkschaltung der eingangs erwähnten
Art lassen sich die geschilderten Nachteile in einfacher Weise vermeiden, und unter
Verwendung verhältnismäßig schwacher Röhren erhält man die erforderliche Ausgangsleistung
sowie eine einwandfreie Kurvenform der Ablenkschwingungen, ohne daß sich Änderungen
der Netzspannung, z. B. um ± 10 %, oder die Röhrenalterung störend bemerkbar machen,
wenn gemäß der Erfindung die Speisespannung der die Endstufen-Röhre steuernden Stufe
stabilisiert ist und gegebenenfalls einen durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung
der Endstufe gewonnenen negativen Anteil enthält und wenn die Gittervorspannung
der Endstufen-Röhre überwiegend durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung gewonnen
ist.
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Auf diese Weise werden die Arbeitspunkte der Vorstufe und der Endstufe
weitgehend unabhängig voneinander zuverlässig stabilisiert. Insbesondere wird vermieden,
daß durch Änderung der Amplitude der Steuerschwingungen eine wesentliche Änderung
der Aussteuerung der Endstufe und damit der Kurvenform (Linearität) erfolgt.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der
Zeichnungen
beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigt F i g. 1 die Ablenkstufe eines Fernsehempfängers
nach der Erfindung; F i g. 2 zeigt eine Abänderung des für die Erzeugung der erforderlichen
Gleichspannungen verwendeten Schaltungsteils.
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An einem Kondensator 1 von z. B. 330 nF tritt eine Spannung auf, die
von der weiter unten beschriebenen Schaltung stabilisiert ist. Von dieser Spannung
wird über einen Widerstand 2 von z. B. 560 kOhm ein Kondensator 3 von z. B. 22 nF
aufgeladen. Die am Kondensator 3 entstehende sägezahnförmige Spannung wird über
einen Trennkondensator 4 von z. B. 120 nF und ein RC-Glied 5 dem Gitter einer Ablenkendröhre
6 zugeführt, das seine Vorspannung über einen Ableitwiderstand 7 aus der weiter
unten beschriebenen Stabilisierungsschaltung erhält. Die Kathode der Röhre 6 ist
geerdet. Ihre Anode ist über die Primärwicklung eines Ausgangstransformators 8 mit
dem positiven Pol der Speisequelle verbunden, die an das Netz angeschlossen ist.
Auch das Schirmgitter der Röhre 6 ist mit der Speisequelle verbunden. Zwischen der
Anode der Röhre 6 und dem Gitter ist die Reihenschaltung eines Kondensators 9 von
z. B. 22 nF und eines Widerstandes 10 von z. B. 680 kOhm eingeschaltet; dieses RC-Glied
dient in an sich bekannter Weise zur Gegenkopplung zur Korrektur der Kurvenform
der erzeugten Ablenkschwingungen.
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An die Sekundärwicklung des Transformators 8
sind als Belastung
11 die Vertikalablenkspulen des Fernsehempfängers angeschlossen. Diese weisen im
allgemeinen eine vorwiegend reelle Impedanz auf. Die an der Primärwicklung des Transformators
8 entstehende Spannung ist somit praktisch weitgehend dem durch die Impedanz 11
fließenden Strom proportional.
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Die an der Anode der Röhre 6 auftretende Spannung wird über einen
Kondensator 12 von z. B. 27 nF einem Netzwerk zugeführt, das aus einem Längswiderstand
13 von z. B. 27 kOhm, einem Querwiderstand 14 von z. B. 82 kOhm, einem weiteren
Längswiderstand 15 von z. B. 27 kOhm und einer Querkapazität 16 von z. B. 2,2 nF
besteht. Die am Kondensator 16 auftretende Spannung wird dann über einen Längskondensator
17 dem Steuergitter einer Triode 18 zugeführt. Dieses Steuergitter, das über einen
Ableitwiderstand 19 an Kathode und damit an Erde liegt, kann außerdem über einen
Trennkondensator 20 durch Impulse von außen synchronisiert werden.
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Die an der Anode der Röhre 6 auftretende Spannung wird durch das angegebene
Netzwerk verformt und auf das Steuergitter der Röhre 18 übertragen. Solange der
Kondensator 3 aufgeladen wird, steigt die Steuergitterspannung der Röhre 6 an, und
ihre Anodenspannung fällt ab. Dadurch ergibt sich eine negative Steuerspannung am
Steuergitter der Röhre 18, die dadurch gesperrt bleibt. Am Ende des Hinlaufes wird
die Spannungsverminderung an der Anode 6 geringer, dadurch wird das Gitter der Röhre
18 weniger positiv, und schließlich wird die Röhre 18 leitend. Sie entlädt dann
schnell den Kondensator 3 und überträgt so einen negativen Impuls auf das Steuergitter
der Röhre 6, die dadurch gesperrt wird und eine positive Spannung auf das Gitter
der Röhre 18 überträgt und sie offenhält. Wenn der Kondensator 3 wenigstens nahezu
entladen ist, wird die Röhre 6 wieder geöffnet, und der Zyklus beginnt von vorn.
Es handelt sich insoweit also um eine an sich bekannte Multivibratorschaltung.
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Nach der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe soll nunmehr die
bisher beschriebene Schaltung derart ausgebildet werden, daß sich die Amplitude
der der Belastung 11 zugeführten Schwingungen nicht ändert, wenn die Netzspannung
und damit die Speisespannung für die Endröhre sich in erheblichem Maße, z. B. um
± 10 %, ändert; die Ablenkamplitude soll auch bei Alterung der Röhre oder bei Einsetzen
einer anderen Röhre konstant bleiben, d. h., wenn ihre Steilheit merklich geändert,
insbesondere kleiner geworden ist. Dazu wird die unterhalb des Multivibrators 1
bis 20 dargestellte Stabilisierungsschaltung verwendet.
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Eine Quelle hoher positiver Spannung ++, z. B. der Boosterkondensator,
ist über einen Vorwiderstand 25 mit einem andererseits geerdeten Stabilisierungselement
26 verbunden. Dies kann z. B. ein VDR-Widerstand sein, der bei niedriger Spannung
einen hohen Widerstand aufweist, bei höherer Spannung jedoch einen geringeren Widerstand
zeigt, derart, daß bei einer Zunahme der Spannung der hindurchfließende Strom wesentlich
stärker ansteigt und dadurch eine Stabilisierung auf z. B. 400 Volt erreicht wird.
Die am Element 26 auftretende Gleichspannung ist somit teilweise stabilisiert und
zeigt bei Änderungen der Netzspannung um 1011/o nur eine Änderung von z. B. 1 bis
2%. Diese Spannung wird über einen gegebenenfalls einstellbaren Widerstand 27 von
z. B. 500 kOhm dem Kondensator l zugeführt.
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Die Anode der Röhre 6 ist weiter über einen Kondensator 28 von z.
B. 47 nF mit einem nichtlinearen Schaltelement 29 verbunden, das andererseits an
Erde liegt. Dieses nichtlineare Element soll bei niedrigen Spannungen einen hohen
Widerstand haben, bei überschreitung eines Schwellwertes jedoch einen wesentlich
geringeren Widerstand zeigen. Man könnte also eine Diode in Reihe mit einer Vorspannungsquelle
verwenden, die gegenüber Erde eine positive Spannung aufweist, und mit der Kathode
der Diode verbunden ist. Einfacher ist jedoch die Verwendung eines VDR-Widerstandes,
dessen Wert, wie bereits vorstehend erläutert wurde, bei höheren Spannungen von
einigen hundert Volt wesentlich niedriger wird. Es erfolgt dadurch eine Gleichrichtung
der von der Anode der Röhre 6 zugeführten, positive impulsartige Spitzen aufweisenden
Schwingungen, insbesondere, soweit diese Spitzen einen bestimmten Schwellwert überschreiten,
der durch die Eigenschaften des Elements 29 gegeben und somit konstant ist. Am Element
29 ergibt sich dadurch eine negative Spannung, die im Mittel einige zehn bis hundert
oder zweihundert Volt betragen kann. Diese Spannung wird über einen Widerstand 30
von z. B. 680 kOhm dem Kondensator 1 zugeführt. An diesem Kondensator stellt sich
so eine Spannung ein, die z. B. -f-300 Volt betragen kann. Durch die vorzugsweise
experimentell zu ermittelnde Bemessung der angegebenen Schaltelemente kann erreicht
werden, daß bei Änderungen der Netzspannung die Spannung am Kondensator 1 und damit
die Amplitude des am Kondensator 3 erzeugten Sägezahnes völlig konstant bleibt oder
sich sogar ein wenig im entgegengesetzten Sinne ändert.
Die Wechselspannung
an der Anode der Röhre 6 wird über einen Kondensator 32 von z. B. 47 nF einem weiteren
nichtlinearen Element 33 zugeführt, das etwa die gleichen Eigenschaften aufweist
wie das Element 29. Am Verbindungspunkt des Kondensators 32 und des Elements 33
ergibt sich somit eine negative Spannung, die über den Widerstand 7 dem Gitter der
Röhre 6 zugeführt wird. Diese Spannung enthält auch Änderungen der Amplitude der
Ausgangsschwingungen und bewirkt eine Stabilisierung des Arbeitspunktes der Röhre
6.
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Bei dieser das Prinzip der Erfindung veranschaulichenden Anordnung
wird somit einerseits die Steuerstufe mit der Röhre 18 mit einer stabilisierten
Spannung gespeist und dadurch die Steuerspannung für die Endröhre 6 konstant gehalten.
Andererseits wird die Ausgangsamplitude in an sich bekannter Weise stabilisiert;
dadurch, daß die Amplitude der Steuerschwingungen konstant ist, ergibt sich dann,
daß auch der Arbeitspunkt der Röhre 6 stabilisiert ist. Die Endröhre 6 wird somit
stets auf gleichen Kennlinienteilen ausgesteuert. Dadurch bleibt nicht nur die Amplitude,
sondern auch die Kurvenform der Ausgangsschwingungen unabhängig von den zu berücksichtigenden
Änderungen konstant, so daß über die ganze Betriebsdauer Änderungen an etwa vorhandenen
Korrekturgliedern nicht erforderlich sind.
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Verwendet man als hohe Gleichspannung die Booster-Spannung, so kann
sich der Nachteil ergeben, daß diese beim Einschalten des Gerätes noch nicht gleich
vorhanden ist. Die Steuerstufe mit der Röhre 18 wird daher zunächst außer Betrieb
sein, so daß auch die Ausgangsschwingungen der Endröhre 6 nicht auftreten und die
negative Spannung an der Impedanz 33 noch nicht vorhanden ist. Die Endröhre 6 könnte
daher überlastet werden. Die Einschaltung eines Widerstandes in den Kathodenzweig
der Endröhre 6 kommt jedoch nicht in Betracht, da dieser Widerstand eine Gegenkopplung
für die Stabilisierung durch die Gitterspannung bedeuten würde und da weiter der
Spannungsabfall am Kathodenwiderstand eine Verminderung der effektiven Anoden-Kathoden-Spannung
bedeutet; ein derartiger Spannungsverlust ist jedoch sehr unerwünscht, da die Speisespannung
im allgemeinen durch direkte Gleichrichtung der Netzspannung von z. B. 220 Volt
gewonnen wird und eine Transformation nicht zweckmäßig ist.
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Um eine Überlastung der Endröhre 6 zu vermeiden, wird daher am Fußpunkt
des Elements 33 gegenüber Erde eine negative Spannung wirksam gemacht. Diese kann
über einen Spannungsteiler 35, 36 direkt der Netzwechselspannung entnommen werden.
Dazu ist an dem Verbindungspunkt der Widerstände 35 und 36 die Kathode eines Gleichrichterelements
37 angeschaltet, dessen Anode über einen Ladekondensator 38 mit Erde verbunden ist.
An diesem Kondensator tritt eine Spannung von etwa -45 Volt gegen Erde auf. Diese
Spannung wird über einen Widerstand 39 von z. B. 47 kOhm dem Fußpunkt des Elements
33 zugeführt, der über einen Widerstand 40 von z. B. 82 kOhm geerdet und mittels
eines Kondensators 42 von z. B. 820 nF entkoppelt ist. Beim Einschalten des Gerätes
ergibt sich dadurch am Fußpunkt des Elements 33 und somit auch am Gitter der Endröhre
6 eine Spannung von -25 Volt gegen Erde. Diese Spannung entspricht etwa dem im Betrieb
auftretenden Wert, der zwischen -18 und -23 Volt liegen kann. Um diese Hilfsspannung
im normalen Betrieb unwirksam zu machen, wird dem Widerstand 40 von der stabilisierten
Spannung am Element 26 über einen Widerstand 41 von z. B. 400 kOhm ein positiver
Strom zugeführt. Dieser ist so bemessen, daß er entgegengesetzt gleich ist dem über
den Widerstand 39 zugeführten Strom. Dadurch ergibt sich, daß am Widerstand 40 eine
Spannung auftritt, die aus der Differenz einer der Speisequelle für die Endstufe
(6) und einer der Speisequelle für die Steuerstufe entnommenen Spannung gebildet
ist und die im normalen Betrieb etwa 0 Volt beträgt. Durch Bemessung der Widerstände
kann erreicht werden, daß diese Spannung gewünschtenfalls einen anderen positiven
oder negativen Wert annimmt. Da die Spannung am Schaltelement 26 weitgehend stabilisiert
ist, die Spannung am Kondensator 38 jedoch den Änderungen der Netzspannung voll
folgt, ergibt sich, daß bei Änderungen der Netzspannung sich die Spannung am Widerstand
40 und damit die Vorspannung für das Gitter der Endröhre 6 etwas ändert, und zwar
in dem Sinne, daß bei einer Zunahme der Netzspannung und damit einem Ansteigen der
Anoden- und Schirmgitterspannung der Endröhre 6 ihre Gitterspannung negativer wird,
was ebenfalls zu einer Stabilisierung des Arbeitspunktes beiträgt.
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F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der Speiseschaltung nach F i g. 1.
Dabei ist das die Spannung für den Widerstand 27 stabilisierende Element 26 nicht
an Erde gelegt, sondern über einen Potentiometerwiderstand 44 von z. B. 100 kOhm
an den Widerstand 40 angeschlossen. Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator
32 und dem Schaltelement 33, der über den Widerstand 7 mit dem Gitter der Endröhre
6 verbunden ist (vgl. F i g. 1), steht über einen Widerstand 43 von z. B. 390 kOhm
mit dem Schleifer an dem Potentiometer 44 in Verbindung. Insbesondere durch die
Bemessung des Widerstandes 44 kann hierbei, wie gemäß F i g. 1, erreicht werden,
daß beim normalen Betrieb des Fernsehempfängers die Spannung am Widerstand 40 wenigstens
annähernd 0 Volt beträgt. Dadurch, daß der das Schaltelement 26 durchfließende Strom
in voller Größe auch dem Verbindungspunkt des Elements 33 und des Widerstandes 40
zugeführt wird, ist eine geringere Belastung der Quelle hoher Spannung (++) möglich.
Durch den Widerstand 43 kann eine positive Spannung in den Gitterkreis der Endröhre
6 eingeführt und dadurch ihre Vorspannung genauer eingestellt werden.
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Im übrigen ergibt sich bei einer Anwendung einer Speiseschaltung nach
F i g. 2 keine wesentliche Änderung der Wirkung in der an Hand von F i g. 1 beschriebenen
Ablenkstufe.