DE1462926B2 - Vertikalablenkschaltung fuer fernsehempfaenger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vertikalablenkschaltung für Fernsehempfänger, bei welcher der Ausgang eines einen Ausgangstransistor und einen diesem vorgeschalteten Emitterfolger aufweisenden Transistorverstärkers über einen Gegenkopplungszweig, der die Reihenschal tung eines Kondensators mit einem Entladewiderstand enthält, mit seinem Eingang verbunden ist und an den Eingang ferner ein Ladewiderstand, der groß gegen den Entladewiderstand ist und über den der Kondensator aufgeladen wird, sowie ein Schalter zur periodischen Entladung des Kondensators angeschlossen sind.

Für die Vertikalablenkung von transistorbestückten Fernsehempfängern haben sich Ablenkschaltungen, die nach dem Prinzip des Miller-Integrators arbeiten, sehr gut bewährt. Bei einer solchen Schaltung wird der gewünschte sägezahnförmige Ablenkstrom in den Ablenkspulen durch eine Sägezahnspannung an einem Kondensator in einem Gegenkopplungszweig eines Transistorverstärkers mit hohem Stromverstärkungsfaktor erzeugt. Der Kondensator wird mit der Rasterfrequenz, also 60 oder 50 Hz, abwechselnd aufgeladen und entladen.

Bei einer bekannten derartigen Schaltung (DT-AS 57 648) ist der Ablenkverstärker mit einem Treibertransistor und einem Ausgangstransistor bestückt. Der Ausgangstransistor arbeitet auf einem Ablenktransformator, an dessen Sekundärwicklung die Ablenkspulen angeschlossen sind. Vom Verbindungspunkt des Kollektors des Ausgangstransistors mit dem Ablenktransformator führt ein Gegenkupplungszweig mit einem Einstellwiderstand und einem Miller-Kondensator auf die Basis des Treibertransistors, die außerdem über einen Einstellwiderstand für die Ablenkamplitude und einen außerdem zu einem Teil der Primärwicklung des Ablenktransformators parallelgeschalteten Einstell-

^;- widerstand für die Ablenklinearität an die Versorgungsspannung geführt ist. Der Kollektor des Treibertransistors ist an eine Anzapfung der Primärwicklung des Ablenktransformators angeschlossen, so daß eine gewisse Modifizierung des Emitterfolgerbetriebs dieses

ic Treibertransistors, an dessen Emitter die Basis des Ausgangstransistors angeschlossen ist, erfolgt. Mit Hilfe des in Reihe mit dem Miller-Kondensator im Gegenkopplungszweig liegenden Einstellwiderstandes läßt sich der Arbeitspunkt der Verstärkerschaltung festlegen. Dieser nach dem Prinzip des Miller-Integrators arbeitende Verstärker wird mit Hilfe eines Sperrschwingers über eine Schaltdiode angesteuert, welche für eine periosische Entladung des Miller-Kondensators während des Sägezahnrücklaufs sorgt.

Bei Verwendung solcher Ablenkschaltungen in Fersehempfängern können wegen der häufig großen Temperaturschwankungen Schwierigkeiten auftreten, was insbesondere auf die bekannte Temperaturempfindlichkeit von Transistoren zurückzuführen ist. Tem-.

peraturbedingte Schwankungen der Eigenschaften des gegengekoppelten Verstärkers können die Linearität der Anlenkung beeinträchtigen, insbesondere im oberen Teil des Bildes, der dem Beginn der langen Flanke des sägezahnförmigen Ablenkstromes entspricht, bei dem die volle Miller-Integratorwirkung einsetzt. Hierfür ist insbesondere die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitter-Einschaltspannung des Ausgangstransistors verantwortlich. Diese Einschaltspannung wird mit zunehmender Temperatur kleiner, so daß der Ausgangstransistor, bezogen auf das Ende des Sägezahnrücklaufs, mit zunehmender Temperatur früher leitend wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Auswirkungen dieser Temperaturabhängigkeit auf die Linearität des Anfangsbereiches der.Ablenksägezahnkurve zu kompensieren. Bei einer Schaltung der eingangs erwähnten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Entladewiderstand einen negativen Temperaturkoeffizienten hat und daß der Emitter des Emitterfolgers an eine höhere Speisespannung geführt ist als der Emitter des Ausgangstransistors. Hierbei ändert sich die Entladezeitkonstante für den Miller-Kondensator in Abhängigkeit von der Temperatur mit der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Ausgangstransistors in kompensierendem Sinne, so daß störende Einflüsse von Temperaturänderungen auf die Linearität im Anfangsbereich der Ablenksägezahnkurve durch eine automatische Veränderung der Restspannung am Miller-Kondensator ausgeglichen werden. Der temperaturabhängige Entladewiderstand kann zweckmäßigerweise aus der Parallelschaltung eines Festwiderstandes mit einem Thermistor gebildet sein.

Das temperaturabhängige Verhalten der Basis-Emitter-Schwellenspannung des Ausgangstransistors äußert sich ferner durch einen Leckstrom, der bei einer Basis-Emitter-Vorspannung, bei welcher der Transistor eigentlich gesperrt sein sollte, noch als Kollektorreststrom fließt Die Erfindung vermeidet auch diese bei einer Temperaturerhöhung auftretende Erscheinung so daß der Ausgangstransistor während des Rücklaufintervalls auch bei ungünstigsten Temperaturverhältnissen sicher sperrt

Es ist zwar aus der US-PS 31 74 073 bei einer durch einen Sperrschwinger angesteuerten Vertikalablenk-

schaltung bekannt, den Arbeitspunkt mittels eines temperaturabhängigen Widerstandes zu stabilisieren, der in einem Rückkopplungszweig angeordnet ist, welcher vom Ausgang der Ablenkschaltung auf den Sägezahnkondensator zurückgeführt ist. Diese bekannte Schaltung macht aber nicht von dem Miller-Integrationsprinzip Gebrauch, sondern der Sägezahnkondensator liegt als normaler Ladekondensator zwischen der Basis des Eingangskondensators der Ablenkschaltung und Masse. Da die bekannte Schaltung nicht nach dem Miller-Prinzip arbeitet, tritt bei ihr auch das der Erfindung zugrundeliegende Problem nicht auf, so daß auch dessen Lösung nicht ohne weiteres aus dieser Literaturstelle entnehmbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Emitterfolger ein weiterer Emitterfolger vorgeschaltet sein, dessen Emitter ebenfalls an die höhere Speisespannung geführt ist, und der Gegenkopplungszweig ist dann vom Kollektor des Ausgangstransistors auf die Basis des weiteren Emitterfolgers geführt.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert, welche ein vereinfachtes Schaltbild eines Fernsehempfängers mit der erfindungsgemäßen Vertikalablenkschaltung darstellt.

Bei dem dargestellten Fernsehempfänger sind die üblichen Stufen zur Speisung einer Bildröhre 10, mit Ausnahme einer Horizontalablenkschaltung 14 und einer Vertikalablenkschaltung 16, durch einen Block 12 dargestellt. Diese Stufen liefern an einer Klemme L ein Leuchtdichtesignal und an Klemmen P\, Pi Horizontalbzw. Vertikalsynchronimpulse für die Ablenkschaltungen. Die Ablenkschaltungen 14, 16 speisen Horizontalablenkspulen H; H' bzw. Vertikalablenkspulen V, V \ die zu einem Abienkspulensatz gehören.

Die näher dargestellte Vertikalablenkschaltung 16 erzeugt einen sägezahnförmigen Strom in den Vertikalablenkspulen KV". die in Reihe zwischen eine Klemme B + einer Gleichspannungsquelle und eine Eingangsklemme Y geschaltet sind. Der gewünschte sägezahnförmige Strom wird in den Vertikalablenkspulen, die einem im wesentlichen reellen Widerstand darstellen, mittels einer sägezahnförmigen Spannung an der Klemme Y erzeugt. Diese sägezahnförmige Spannung wird von einer Transistorschaltung geliefert, die nach dem Prinzip des Miller-Integrators arbeitet.

Die Vertikalablenkschaltung 16 enthält Transistoren 20, 40, 60, die hintereinander geschaltet sind und einen Verstärker mit hohem Stromverstärkungsfaktor bilden. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers und seinem Eingang ist ein Gegenkopplungspfad vorgesehen, der einen Kondensator 80 enthält. Der Kondensator 80 wird unter Steuerung durch eine als Schalter arbeitende, synchronisierte Vertikaloszillatorstufe 90 abwechselnd aufgeladen und entladen. Die Ausgangsspannung des Verstärkers an der Klemme Y hat bei einer solchen Schaltung die Form eines im wesentlichen linearen Sägezahns.

Die Vertikaloszillatorstufe 90 ist nur als Block dargestellt. Sie enthält einen Schaltertransistor 90', der im leitenden Zustand die Ausgangsklemme O der Oszillatorstufe B + verbindet, während die Stufe 90 für die Klemme O bei gesperrtem Transistor 90' einen praktisch unendlichen Widerstand darstellt.

Für die Beschreibung der Arbeitsweise des übrigen Teiles der Vertikalablenkschaltung 16 genügen diese kurzen Ausführungen über die Arbeitsweise der Stufe 90. In der Praxis leitet und sperrt der durch den Transistor 90' gebildete Schalter periodisch, er wird dabei durch Synchronimpulse von der Klemme Pi synchronisiert. Die Oszillatorstufe 90 kann einen getrennten Oszillator enthalten, z. B. einen Sperrschwinger, vorzugsweise bildet die Stufe 90 jedoch mit

s der die Ablenkspulen speisenden Endstufe, die den Transistor 60 enthält, einen astabilen Multivibrator.

Die Ausgangsklemme Oder Oszillatorstufe ist direkt mit einer Basis 23 des Transistors 20 verbunden. Der Transistor 20 ist als Emitterverstärker geschaltet, sein

ίο Emitter 21 ist über einen Emitterwiderstand 26 mit einer Klemme B + + einer Gleichspannungsquelle verbunden, die eine wesentlich höhere Spannung liefert, als an der Klemme B + liegt. Der Transistor 40 bildet eine zweite Emitterverstärkerstufe, die als Emitterbelastung des Emitterverstärkertransistors 20 wirkt. Die Basis 43 des Transistors 40 ist direkt mit dem Emitter 21 verbunden. Der Emitter 41 des Transistors 40 ist über einen Emitterwiderstand 46 mit B + + verbunden. Die Kollektoren 25, 45 der beiden Emitterverstärkerstufen sind beide zusammen an einen Angriff eines niederohmigen Spannungsleiters angeschlossen, der zwischen B + und Masse geschaltet ist. Der Spannungsteiler besteht aus zwei in Reihe geschalteten Widerstände 32, 34 mit deren Verbindungspunkt die beiden Kollektoren verbunden sind.

Das Ausgangssignal der hintereinander geschalteten Emitterverstärkerstufen wird vom Emitter 41 direkt der Basis 63- des Ausgangstransistors 60 zugeführt. Der Emitter 61 des Transistors 60 ist mit B + verbunden.

Zwischen dem Kollektor 65 des Transistors 60 und Masse besteht ein Gleichstromweg über eine Drossel 66, die eine hohe Wechselstromimpedanz hat. Zwischen dem Kollektor 65 und dem Emitter 61 besteht außerdem ein Wechselspannungsweg, der einen gleichstromsperrenden Blockkondensator 68 in Reihe mit den Vertikalablenkspulen V, V enthält. Die Eingangsklemme Y befindet sich am Verbindungspunkt des Blockkondensators 68 mit der Ablenkspule V'.
Zwischen der Klemme Y und dem Eingang an der Basis 23 des Transistors 20 besteht, da nur in der Stufe 60 eine Phasenumkehr stattfindet, ein Gegenkopplungszweig, der den Kondensator 80 in Reihe mit einer Parallelschaltung aus einem Festwiderstand 130 und einem Thermistor 131 enthält. Zwischen die Basis 23 des Transistors 20 und Masse ist ein veränderlicher Widerstand 84 geschaltet.

Zur Beschreibung der Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung sollen zuerst die Emitterverstärkerstufen 20,40 außer acht gelassen werden, man denke sich also die Klemme 0 direkt mit der Basis 63 des Ausgangstransistors 60 verbunden. Wenn der Schalttransistor 90' sperrt und der Transistor 60 in den leitenden Zustand vorgespannt ist, wird zwischen B + und Masse ein Ladekreis für den Kondensator 80 gebildet, der in Reihe den Widerstand 84, die Parallelschaltung 130 — 131, den Kondensator 80, den Blockkondensator 68 und den leitenden Ausgangstransistor 60 enthält. Nimmt man an, daß der Widerstand 84 einen großen Widerstandswert im Vergleich zum Widerstandswert der Parallelschaltung 130 — 131 hat, so bestimmt der Widerstand 84 in erster Linie die Ladegeschwindigkeit. Die Gegenkopplung wirkt während der Ladeperiode Potentialänderungen an der Klemme O entgegen, so daß sich die Spannung am Widerstand 84 nur geringfügig ändert Der den Widerstand 84 durchfließende Strom ist daher ziemlich konstant. Wegen des konstanten Ladestromes für den Kondensator entsteht eine hochgradig lineare Sägezahnspannung. Die Ladezeitkonstante ist wegen

der dynamischen Wirkung des Verstärkers, durch die die tatsächliche Kapazität um einen vom Verstärkungsgrad abhängigen Faktor multipliziert wird, erheblich größer, als es den wirklichen Werten des Kondensators 80 und des Widerstandes 84 entspricht.

Wenn der Schalttransistor 90' leitet und der Transistor 60 gesperrt wird, wird ein Entladekreis für den Kondensator 80 gebildet, der in Reihe den leitenden Transistor 90', den Kondensator 80, die Parallelschaltung 130 — 131 und die Ablenkspulen V, V 'enthält. Die Entladegeschwindigkeit wird in erster Linie durch die Parallelschaltung 130 — 131 bestimmt; da der effektive Widerstandswert der Parallelschaltung, wie vorausgesetzt, entsprechend kleiner ist als der Widerstand 84, ist die Entladezeitkonstante wesentlich kurzer als die Ladezeitkonstante.

Aus der vorstehenden vereinfachten Beschreibung ist ersichtlich, daß das periodische Leiten und Sperren des Schalttransistors 90' am Kondensator 80 und damit an der Klemme Vin bezug auf Masse eine im wesentlichen lineare sägezahnförmige Spannung entstehen läßt. Diese Spannung läßt in den Ablenkspulen V, V' den gewünschten sägezahnförmigen Strom fließen.

Für die oben beschriebene Arbeitsweise der Schaltung ist es jedoch wesentlich, daß der Transistorverstärker für die Klemme Oeines'ehrhohe Eingangsimpedanz darstellt. Zu diesem Zweck werden zwischen die Klemme O und den Eingang an der Basis des Transsistors 60 zwei Emitterverstärkerstufen geschaltet. Die resultierende Eingangsimpedanz dieser Kombination ist genügend groß, um die Aufladung des Kondensators in der gewünschten Weise zu gewährleisten. Die Emitterverstärkerstufen mit den Transistoren 20, 40 tragen außerdem zur Stromverstärkung in der Gegenkopplungsschleife bei, so daß ein Verstärker mit hohem Stromverstärkungsfaktor vorhanden ist. Hierdurch wird der Kapazitätsvervielfachungseffekt der Schaltung erhöht, und man erhält die Wirkung eines Kondensators großen Wertes, obgleich für den Kondensator 80 in Wirklichkeit ein relativ kleiner, stabiler und billiger Papierkondensator, z. B. mit einer Kapazität von 0,1 μΡ verwendet werden kann.

Die Temperaturabhängigkeit der Betriebswerte von Transistoren ist ein allgemein bekanntes Problem bei Transistorschaltungen, die bei der hier beschriebenen Ablenkschaltung zu Linearitätsfehlern führt. Ein Temperaturanstieg beeinflußt als erstes den Transistor im Verstärker derart, daß die für einen bestimmten Kollektorstrom erforderliche Spannung zwischen Basis und Emitter herabgesetzt wird. Die hier in erster Linie interessierende Folge davon ist eine Änderung der effektiven Einschaltzeit des Transistors 60, dieser Transistor neigt dann nämlich dazu, bezogen auf das Ende des Rücklaufs früher leitend zu werden.

Um zu verstehen, wie eine solche Änderung die Linearität beeinflussen kann, beachte man als erstes, daß während des anfänglichen Teiles des Hinlaufintervalles, ungefähr im ersten Viertel, in der Praxis ein Übergang zur vollen Miller-Arbeitsweise stattfindet. Am Ende des Rücklaufs bewirkt das öffnen des Transistors 90' zur Beendigung der Entladung des Sägezahnkondensators nicht sofort ein Einschalten des Ausgangskondensators 60. Die Aufladung des Kondensators beginnt jedoch, indem Strom aus den verschiedenen Blindwiderständen der Schaltung als ganzes aufgenommen wird. Wenn der Ausgangstransistor 60 Strom zu führen beginnt, muß sich sein Beitrag mit dem abnehmenden Beitrag der Blindwiderstände mischen. Die Größe der Ladung im Sägezahnkondensator 60 bei Beginn des Hinlaufes, d. h. die Ladung, die auf ihm bei Beendigung der Entladeperiode zurückgeblieben ist, wird die Art der während der Übergangsperiode gleichzeitig wirksamen Beiträge notwendigerweise beeinflussen; anschließend wird ihr Einfluß nicht merklich sein, da der Miller-Betrieb die Linearität während des Restes des Hinlaufintervalles vollständig bestimmt.

Mit ansteigender Temperatur neigt der Ausgangstransistor 60 dazu, früher leitend zu werden, was eine einwandfreie Mischung der oben erwähnten Beiträge stört. Wenn jedoch die Entladezeitkonstante des Kondensators geeignet geändert werden kann, so daß am Ende des Rücklaufes eine kompensierende Ladung in der Restladung des Kondensators verbleibt, kann sich die Vereinigung der Strombeiträge entsprechend ändern und insgesamt die gewünschte Linearität erhalten bleiben. Dies wird durch den temperaturabhängigen Thermistor 131 in der Parallelschaltung 130 — 131 bewirkt. Wie erwähnt, bestimmt der wirksame Widerstand dieser Schaltung in erster Linie die Entladezeitkonstante des Kondensators 80. Der Thermistor 131 macht diesen wirksamen Widerstand temperaturabhängig, und durch geeignete Wahl seiner Temperaturabhängigkeit und des Widerstandswertes des parallelgeschalteten Festwiderstandes 130 bezüglich der Widerstandswerte des Thermistors erhält man die gewünschte Linearrtätskompensation. Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Bemessung dieser Parallelschaltung die Temperatureinflüsse auf die Schaltung als ganzes in Rechnung gezogen werden sollen, da die oben erwähnten Änderungen der Transistoreigenschaften zwar den Hauptbeitrag für die Linearitätsabweichungen liefern, aber auch Temperatureinflüsse auf andere Bauelemente in die Linearität eingehen.

Ein zweiter störender Einfluß der Temperatur, der bei

der in der Figur dargestellten Vertikalablenkschaltung ausgeschaltet ist, beruht auf dem Leck- oder Reststrom eines Transistors und dessen Anstieg bei Erhöhung der Temperatur. Dieser Effekt beeinflußt vor allem die Temperaturstabilität des Ausgangstransistors 60. Wenn der Transistor 90' bei der gewünschten Betriebsweise eingeschaltet ist, leitet er den Entladungsstrom des Kondensators 80 im Sättigungsbereich, und während dieses Rücklaufintervalles soll der Transistor 60 durch die Sättigung des Transistors 90' vollständig gesperrt werden. Wenn jedoch der Basisreststrom bei hohen Temperaturen groß ist, reicht das der Basis 63 vom Transistor 40 zugeführte Steuersignal nicht aus, um den Reststrom zu kompensieren und den Transistor in der gewünschten Weise zu sperren, so daß dann der Reststrom gegebenfalls ein weiteres Fließen von Entladungsstrom zur Folge hat Hierdurch kann der Ausgangstransistor thermisch instabil und schließlich zerstört werden.

Um die Gefahr einer solchen thermischen Instabilität auszuschalten, wird der Emitterwiderstand 46 der als Treiberstufe arbeitenden Emitterverstärkerstufe mit dem Transistor 40 an die Klemme B + + und nicht an die die übrige Schaltung speisende Klemme B + angeschlossen. An der Klemme B + + liegt eine wesentlich höhere Spannung als an B 4-, z. B. 140 Volt im Vergleich zu 30 Volt, so daß gewährleistet ist, daß der Emitter 41 bei gesättigtem Transistor 90' genügend Strom an die Basis 63 des Ausgangstransistors 60 liefert, um den Basisreststrom auch bei der höchsten Temperatur, die zu erwarten ist, zu kompensieren. Auf diese Weise ist eine thermische Stabilität des Transistors 60

gewährleistet. Der Emitterwiderstand 26 des Transistors 20 der ersten Emitterverstärkerstufe kann ebenfalls an B + + angeschlossen werden, um ein thermisches Instabilwerden des Treibertransistors 40 mit Sicherheit zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vertikalablenkschaltung für Fernsehempfänger, bei welcher der Ausgang eines einen Ausgangstransistor und einen diesem vorgeschalteten Emitterfolger aufweisenden Transistorverstärkers über einen Gegenkopplungszweig, der die Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Entladewiderstand enthält, mit seinem Eingang verbunden ist und an den Eingang ferner ein Ladewiderstand, der groß gegen den Entladewiderstand ist und über den der Kondensator aufgeladen wird, sowie ein Schalter zur periodischen Entladung des Kondensators angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (130, 131) einen negativen Temperaturkoeffizienten hat und daß der Emitter (41) des Emitterfolgers (Transistor 40) an eine höhere Speisespannung (B + +) geführt ist als der Emitter (61) des Ausgangstransistors (60).

2. Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der temperaturabhängige Entladewiderstand aus der Parallelschaltung eines Festwiderstandes (130) mit einem Thermistor (131) gebildet ist.

3.Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Emitterfolger (40) ein weiterer Emitterfolger (20) vorgeschaltet ist, dessen Emitter (21) ebenfalls an die "höhere Speisespannung (B + +) geführt ist, und daß der Gegenkopplungszweig (80,130,131) vom Kollektor (65) des Ausgangstransistors (60) auf die Basis (23) des weiteren Emitterfolgers (20) geführt ist.