DE1514342A1

DE1514342A1 - Elektromagnetische Strahlablenkschaltung

Info

Publication number: DE1514342A1
Application number: DE19651514342
Authority: DE
Inventors: Nicholson Burnard Eugene
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1964-04-03
Filing date: 1965-03-31
Publication date: 1970-07-23
Also published as: SE324385B; US3310705A; BE661933A; DE1514342B2; NL149657B; JPS4838962B1; NL6504216A; GB1073608A

Description

Elektromagnetische Strahlablenkschaltung.

Die vorliegende Erfindung betrifft Schaltungsaiordnungen zur elektromagnetischen Ablenkung eines Elektronenstrahls in einer Kathodenstrahlröhre. Die Erfindung betrifft insbesondere Linearitätskorrekturkreise zum Verbessern der Linear it ätjder vom abgelenkten Strahl geschriebenen Spur.

Elektromagnetische Strahlablenkschaltungen für Kathodenstrahlröhren enthalten eine Ablenkwicklung, die einen Teil der Röhre erfaßt und eine Ablenkung des Elektronenstrahles bewirkt, wenn sie von einem gewöhnlich etwa sägezahnförmigen Strom durchflossen wird.

In vielen Fällen, z.B. bei Fernsehgeräten, wird eine möglichst lineare Ablenkung gefordert. Die Anforderungen an die Linearität sind bei Fernsehrundfunkanlagen besonders streng, da die in Fernsehempfängern erreichbare

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Ablenklinearität in hohem Maße von der Ablenklinearität des Elektronenstrahles in der verwendeten Blldaufnahmeelnrichtung (Kameraröhre) abhängt. Es gibt eine ganze Reihe von Paktoren einschließlich des Widerstandes der Ablenkwicklung und Wicklungstoleranzen, die Nichtlinearitäten in Teilen der bei der Ablenkung des Strahles geschriebenen Spur verursachen. Man verwendet daher ganz allgemein spezielle Schaltungsanordnungen, um solche Nichtlinearitäten zu korrigieren. Bei einer bekannten Korrekturschaltung wird der Ablenkwicklung ein Korrektursignal zugeführt. Dieses Signal bildet zusammen mit dem vom Ablenkkreis gelieferten Signal ein zusammengesetztes Signal, bei dem die Nichtlinearitäten kompensiert sind und das eine lineare Ablenkung des Elektronenstrahls gewährleistet. Die bekannten Schaltungen zum Erzeugen eines solchen Linearitätskompensationssignals sind jedoch relativ aufwendig und nützen die aufgewendete elektrische Energie nur schlecht aus.

Eine Elektronenstrahlablenkschaltung mit einer Ablenkwicklung, die durch einen Ablenkkreis mit einem Ablenkstrom versorgbar ist, enthält gemäß der Erfindung eine Schaltungsanordnung mit einem elektrischen Speicherelement, das so angeordnet ist, daß es während eines Hinlaufintervalles der Strahlablenkung ein Linearitätskorrektursignal erzeugt und an die Ablenkwicklung liefert, und durch eine im wesentlichen verlustfreie Schaltungsanordnung zum Entnehmen

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und Rückspeichern von Energie in dem Element während eines Rücklaufintervalles des Ablenkzyklus. Durch eine solche Anordnung wird Energie von dem Speicherelement am Ende eines Hinlaufintervalles in den Kreislauf zurückgespeist und eine verlustfreie Linearitätskorrekturschaltung relativ guten Wirkungsgrades gebildet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines Ablenkkreises gemäß einer ersten Ausführungsforaj der vorliegenden Erfindung;

Pig. 2 ein Diagramm des Verlaufes verschiedener elektrischer Signale» die in der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung auftreten und

Pig. 3 ein Schaltbild eines Elektronenstrahlablenkkreises gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung zur

elektromagnetischen Ablenkung eines Elektronenstrahls in { einer Kathodenstrahlröhre 10 dargestellt. Die Röhre 10 kann beispielsweise ein Image-Orthicon oder eine andere Aufnahmeeinrichtung sein, wie sie in Fernsehrundfunkanlagen Verwendung finden. Die Einrichtung 10 ist mit einer Ablenkwicklung 12 versehen, welche bei Stromdurchgang ein elektromagnetisches Strahlablenkfeld erzeugt. Zum Erzeugen des Stromes in der Windung 12 dient eine Ausgangsverstärkerstufe, die einen Verstärkertransistor 16 und einen Ausgangstransformator 18 enthält, ferner eine Treiberstufe mit einem

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Verstärkertransistor 20 und einem Ausgangstransformator 22, und eine Steuersignalquelle 24. Die Steuersignalquelle 24 kann einen Synchronsignalgenerator der Sendeanlage enthalten, Der Ausgangstransistor 16 wird durch eine Gleichspannungsquelle 27 mit Betriebsgleichspannung versorgt, die über eine Primärwicklung des Ausgangstransformators 18 und Masse dem Kollektor 28 bzw. Emitter J)O zugeführt ist. In entsprechender V/eise wird der Treibertransistor 20 durch eine Gleichspannungsquelle j54 mit Betriebsspannung versorgt, die über eine Primärwicklung 40 des Treibertransformators 22 und Masse am Kollektor 36 bzw. Emitter 38 liegt. Die Basiselektrode 45 des Treibertransistors 20 wird über Widerstände 42, 44 mit Vorspannung versorgt. Zwischen Kollektor und Emitter des Ausgangstransistorc 16 ist eine Dämpfungsdiode 46 geschaltet und parallel zur Primärwicklung des Transformators l8 liegt ein Kondensator ^8 um diesen und seine reflektierte Impedanz auf eine Frequenz abzustimmen, die über der des Steuersignale 2β liegt. Ein verstellbarer Widerstand dient zur Einstellung der /VolenkampJitude (Breite). Das Steuersignal 26 wird von der Quelle 24 über einen Kondensator 50 auf die Basiselektrode ^5 den Treibertransistors 20 gekoppelt und nach Verstärkung vom Kollektor 36 dieses Transistors über den Transformator 22 der Basiselektrode ^9 des Ausgangs« transistors ,"ureführt. Zwischen Ausgangsklemmen 56, 58 einer' Sekundärwicklunn 6ü des /-.usgangstran:;forniators l8 steht eine; Ablenkspannunß E^ (Fig. 2) zur Verfügung.

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Die Ablenkspannung E₀ läßt in der Ablenkwicklung 12 einen im wesentlichen sägezahnförmig verlaufenden Strom fließen. Wegen des Widerstandes der Ablenkwicklung 12, des Transformators 18 und des Sättigungswiderstandes des Transistors 3 6 fällt die Ablenkspannung E₀ während eines Abschnittes 62 des Hinlaufintervalles T_m des Ablenkzyklus T₁₁

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in der dargestellten Weise ab. Ein entsprechender Abschnitt des nichtdargestellten sägezahnförmigen Ablenkstromes weicht dadurch während des Hinlaufintervalles T_m vom ideal linearen ■ Verlauf ab. Andere Paktoren, wie Herstellurigstoleranzen der Ablenkwicklung, des Transformators 18 und des Transistors 16 können ebenfalls Nichblinearitäten in der Ablenkung des Elektronenstrahls während des Intervalles T_m verursachen.

Die Schaltungsanordnung enthält außerdem einen Linearitätskorrekturkreis, der der Sekundärwicklung 60 ein eins Sägezahnspannung enthaltendes Signal zuführt, um die in der Strahlablenkung auftretenden NichtlinearLtäten zu korrigieren. Der Korrekturkreis enthält ein kapazitives Speicherelement 6j>, eine Induktivität 64 und eine Spannungsquelle 66. Der Kondensator 63 kann durch einen von der Spannungsquelle 66 durch die Induktivität 64 fließenden Ladestrom aufgeladen werden. Die Induktivität 64 ist verhältnismäßig groß und die Spannung am Kondensator 63 steigt während des

Intervalles T_m praktisch linear an. Die Spannung E_n, die am 1 ο

K_ondeii3ator 6} entsteht, 1st in Fig. 2 dargestellt, sie enthält einen rampenartLgen, linear ansteigenden Abschnitt 68.

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Die Spannung Ε_β wird der Spannung E„ durch einen gleichstromsperrenden Kondensator 69 in Reihe geschaltet, so cbß zwischen der Klemme 56 und Masse eine zusammengesetzte Ablenkspannung Ep liegt, die die Summe der Spannungen E_c und Eg darstellt. Die Spannung Ε_β, welche einen ansteigenden Abschnitt 70 enthält, wird der Ablenkwicklung 12 zugeführt und hat zur Folge, daß die Elektronenstrahlspur während des Intervalles T₁-, weitgehend linear ist.

Am Ende des Intervalles T hat die im Kondensator 63 gespeicherte Energie einen der Spannung 72 (Fig. 2) entsprechenden Wert erreicht. Die im Kondensator 63 gespeicherte Energie soll nun entladen und auf einen Anfangswert entsprechend einer Spannung 74 (Fig· 2) herabgesetzt werden, damit ein Spannungsanstieg 68' im nächsten Ablenkzyklus beginnen kann. Um den Energiepegel im Kondensator praktisch verlustfrei auf den der Spannung 74 entsprechenden Wert herabzusetzen, ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, die einen Transistor 76 und eine Induktivität 78 enthält. Der Transistor 76 arbeitet als Schalter. Zu Beginn eines durch das Steuersignal 26 eingeleiteten Rücklaufintervalles T_R des Ablenkzyklus T„ sinkt der Strom in der Wicklung 12 plötzlich ab und an einer Wicklung 82 des Transformators tritt ein Impuls 87 (vgl. Kurve Eg₀ in Fig. 2) auf. Die Wicklung 82 ist zwischen die Basis 84 und den Emitter 86 geschaltet und der Impuls 87 der Spannung Eg₀ bewirkt, daß im Transistor 76 während des Rücklaufintervalles T_R des

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Ablenkzyklus Kollektorstrom fließen kann. Der Kondensator 63 beginnt sich durch die Induktivität 78 und den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors 76 zu entladen. Die Induktivität 78 bildet mit dem Kondensator 63 einen Resonanzkreis, dessen Eigenschwingungsdauer T_Rf* im wesentlichen gleich der doppelten Dauer des Rücklaufintervalles T_R ist. Da der Transistor während des Intervalles T_R leitet, kann der Resonanzkreis für einen halben Zyklus schwingen. Während der Schwingung wird die im elektrostatischen Feld des Kondensators gespeicherte elektrische Energie in das elektromagnetische Feld der Induktivität 78 übergeführt, das zurzeit T_R/2 (Fig.2) seinen Maximalwert annimmt. Diese Energie wird mit umgekehrter Polarität während einer späteren Hälfte des Rücklaufintervalles T_r dem Kondensator 63 wieder zugeführt. Der Hnergiepegel des Kondensators 63 wird auf diese Weise (line nennenswerte Verluste an elektrischer Energie auf den gewünschten Wert zurückgebracht.

Eine in den Kreis elnreschaltete Diode 68 ver- | hindert ein Weiterschwingen und eino etwaige Rückführung von Energie aus dem Kondensator cj in die Induktivität 78 für den Fall, daß die Schwingungsdauer wegen Kreistoleranzen und -änderungen !deiner a".s dar Γ>- r-^elte de: Rücklauf intervalles ist,

.Flg. ;■ zeigt ei::e w. itore Aus führung Ef orrr einer Ltnesrit:⁵'ts!<o:'rektur3chal tunR _£r. e r:^:' ir der Erfindung. Diese Anordnung 1:... erscne i deV ;^;ie;: ν·,, π ■■';■■. ir Ii[Z. 1 s::w~.r,.i bezüf-

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lieh der Ausgangsverstärkerstufen als auch der zweiten Stufe des Ausgangstransformators. Der Ablenkkreis hat einen vergleichsweise größeren Wirkungsgrad und der Ausgangsverstärkertransistor 100 arbeitet in der wie dargestellt geerdeten Emitterschaltung. Aus Wärmeableitungsgründen ist es vorteilhaft, die Kollektorelektrode 101 an Masse zu legen. Der Ausgangsverstärkertransistor 100 arbeitet als Schalter, während ein entsprechend angeordneter Transistor 102 einen gewünschten Betriebsspannungspegel gewährleistet« Das Steuersignal 26 wird durch einen Kopplungstransformator 108 und eine Schaltungsanordnung, die Widerstände 110, 112 und einen Kondensator 114·- zur Herabsetzung der Schaltzeit des Kreises enthält, zwischen die Basis 104 und den Emitter des Ausgangstransistors gekoppelt. Zwischen Kollektor und Emitter des Ausgangstransistors ist eine Diodenanordnung geschaltet, welche Zenerdioden 116 zum Schutz des Transistors und eine Dämpferdiode 118 umfaßt.

Eine-Primärwicklung 116 eines Ausgangstransi'ormators 119 ist mit einem Ablenkstromkreis, der eine Induktivität 20 und einen Kondensator 121 enthält, und eine Emitterelektrode 123 des Transistors 102 gekoppelt. Die Induktivität 12.C und der K ndensator 121 sind auf die dritte Harmonische der Ablenksignalfrequenz gekoppelt und begrenze,n

die Spitzenspannungen am Ausgangstransistor 100. Ein Kondensator 122 stimmt den den Transformator und eine reflektierte Impedanz enthaltenden Krelt; auf eine Frequenz ab,

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die größer/als die Frequenz dos Sjgnali: 26. Die Betriebs-

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gleichspannung für die Transistoren wird von einer Quelle 124· geliefert und zwischen eine Kollektorelektrode 12β des Transistors 102 und die Kollektorelektrode 101 des Transistors 100 gelegt. Die Vorspannung für eine Basis Γ56 des Transistors 102 wird durch einen Widerstandsspannungsteiler mit den Widerständen 130, 132, 154 erzeugt.

Der Transformator II9 enthält eine geteilte Sekundärwicklungsanordnung mit Wicklungen 138, l40, deren Wicklungssinn durch Punkte angegeben ist.Die Strahlablenkwicklung; 12 ist mit den getrennten Sekundärwicklungen in Reihe geschaltet. Es ist vorteilhaft, die Ablenkwicklung in der dargestellten Weise anzukoppeln»/ um ein Nachschwingen am Ende -des■Rucklaufintervalles weitgehend zu vermeiden. Zur ' Zentrierung des Elektronenstrahles dient eine Schaltungsanordnung, die eine Gleichspannungsquelle 142, einen einstellbaren Widerstand 144, eine Drossel l46, die einen hohen Wechselspannungswiderstand darstellt, und einen Strombegrenzungswiderstand 148 für den Zentrierstrom enthält.

Der Linearitätskorrekturkreis enthält einen Speicherkondensator 150, der in der oben erwähnten Weise mit einer einstellbaren Induktivität 152 einen Resonanzkreis

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bildet, und einen Ladekreis. Der Ladekreis enthält die Spannungsquelle 142, einen einstellbaren Linearitätsstromsteuerwiderstand 154 und eine Induktivität 156. Die Spannungsquelle 142 ist durch einen Kondensator IbG für Signalwechselspannungen überbrückt. Um sowohl eine von Spitze zu Spitze gerechnete Amplitude für das der Äblenkwlcklung zuzuführende

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Linearitätskorrektursignal zu erreichen als auch eine Spannungsquelle 142 mit einer Spannung verwenden zu können, die sich auch zur Speisung anderer Kreise des Gerätes eignet, wird die am Kondensator 150 entstehende KorrektUrspannung über einen Transformator 158 auf den Ablenkkreis gekoppelt. Das Korrektursignal wird einer Primärwicklung I56 dieses Kondensators zugeführt und an einer Sekundärwicklung entsteht eine Spannung, die über einen Gleichströme sperrenden Kondensator ±6k der Sekundärwicklung l40 des Ausgangstransformators 119 zugeführt wird. Der Ablenkwicklungsstrom fließt durch einen Widerstand I65 relativ kleinen Widerstandswertes und die dabei an diesem Widerstand I65 entstehende Spannung steht zur Steuerung von Ablenkkreisen anderer Einrichtungen zur Verfügung, z.B. von Vidiconröhren in einer Farbfernsehkamera oder -anlage.

Die im Kondensator I50 gespeicherte Energie wird ähnlich wie beim Kondensator 153 der Fig· 1 durch eine Schaltungsanordnung wieder in den Kreislauf zurückgeführt, vrelche einen Schalttransistor 166 enthält, der durch einen Impuls gesteuert wird., welcher an einer Wicklung I68 des Transformators II9 entsteht. Eine Diode 170 verhindert, daß die Energie im Kondensator nach Ablauf eines halben Sehwingungszyklus" in den Kreis zurückfließt. Die Anordnung enthält aißerdem V/iderstände 172, Γ?4 und einen Kondensator I76 zur Herabsetzung der Zeit, die zum Umschalten des Transistors 166 zwischen dem gesperrten und dem Kollektorstrom führenden Zustand erforderlich ist.

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Claims

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P itentansprtlche.

1. Schaltungsanordnung zum Ablenken eines)

Elektronenstrahls mit einer Ablenkwicklung, die über einen Ausgangetransforinator mit einem periodisch veränderlichen* aMgesahnfönslgen Ablenkstron» gespeist wird und mit einem Kondensator gekoppelt ißt, gekennzeichnet du r ch eine Schaltungsanordnung, die den Kondensator derart Bit elektrischer Energie speist, daß an ihm w?ihrend eines HinlaufIntervallen (IL₁' eine spannung mit einer LinearitMtßkorrekturschv/ingung auftritt; durch eine InduktivitKt, die mit dem Kondensator einen Schwingkreis bildet, dessen Eigenschwingungsdauer (T_R) wenigstens annKhernö gleich den Doppelten der Dauer (T_R) eines Rücklaufintervallee dee Ablenksyklue (T„) ist und durch eine Schalterkreieanordnung, die mit dem Kondensator und der Induktivit'Ht in eine Stromkreisechleife geschaltet let und autoraatiech in diese Schleife wührend des Hinlaufintervallee eine relativ hohe---Impedanz und während de« RücklaufintervalIce eine relativ niedrige Iapedanx einführt.

i?« Ablenkschaltung nach Anspruch 1 bei welcher der den Ausgangetransformator enthaltende Kreis eine erste Spannung an einer mit der A-blenkKicldunc gekuppelten fekundSn*icklung erzeugt, d a d u r c.h g e ken η ζ e i c h-

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net« daß die Anordnung zum Koppeln von elektrischer Energie auf den Kondensator (63, 150) eine Induktivität (64« 156) und eine σIeIchstromquelle (66, 142) enthält, daß die Kondensatorspannung derart auf die Transformatorwloklung (60, 140) gekoppelt ist, daß an der Ablenkwicklung (12) die Summe aus der ersten Spannung und der Kondensatorspannung auftritt, daß die ersterwähnte Induktivität (78, 152) mit dem Kondensator bei einer F- equeriK schwingt, die einer Schwingungedauer (T_Rq) entspricht, die wenigsten« annähernd gleich dem Doppelten der Dauer (T ) eines RücklaufIntervalle· dee f-blenkzyklus ist; daß die Schalteranordnung einen Traniietor (76, 166) mit Emitter und Kollektor enthält, daß der Kondensator* die 2welte Induktivität, Kollektor und Emitter des Transistors in die Stromkreisschleife eingeschaltet sind, und daß dorn Transistor ein periodisches Signal zügefUhrt ist, da» den Kollektorstrom des Trane!store wahrend de» Hinlaufintervalles (T_T) dee Ablenkzyklus eperrt, wahrend des Rucklaufintervalles (T_R) jedoch einen Kollektoretrom fließen lSßt.

j>. Ablenkschaltung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Induktivität durch eine Primärwicklung (I56) eines zweiten Transformators (15β) gebildet wird und daß eine Sekundärwicklung (3 62) dieses Transformators mit der Sekundärwicklung (140) des ersten Transformators (119) gekoppelt

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■■■■""' " " 4', Ablenkschaltung na eil einem der vorhergehendem Ansprüche, ge kennzeichnet d u r c h eine in den Schalterkreis eingeschaltete Diode (88, 170).

5, Ablenkschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e fc, daß das Steuersignal für den Schaltertranaistor {76, 166) durch eine weitere Sekundärwicklung (82,^168) des Ausgangstransformators (1.Q]₁ II9) goliefert wird.

6. Ablenkschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e η η ζ e i ch net, daß die Ablenkspulen (12) die Zeilenablenkspulen einer Fornsehaufnahmeröhre sind,

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