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Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines periodischen Stromes
in einer Spule.
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
eines periodischen Stromes in einer Spule, dessen Kurvenform sich während eines
ersten Zeitabschnittes der Stromperiode in einer vorbestimmten Weise ändert und
der während eines zweiten Zeitabschnittes der Stromperiode auf seinen Anfangswert
zurückkehrt, wobei die Spule während eines ersten Zeitabschnittes ein Teil eines
ersten Strompfades ist und während eines zweiten Zeitabschnittes ein Teil eines
Strompfades ist, der eine während des ersten Zeitabschnittes mit der Spule in Resonanz
schwingende Kapazität enthält.
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Die in der Ablenkepule eines Fernsehempfängers oder Bildmonitors am
Anfang oder am Ende einer Strahlablenkperiode gespeicherte Energie liegt üblicherweise
in der Grössenordnung von ein bis drei Millijoules. Wir diese Energie am Ende der
hinlaufenden Strahlauslenkung im Ablenksystem verbraucht und dann am Ende des Strahlrücklaufs
wieder aufs neue zugeführt, so ist hierzu eine Eingangsleistung von etwa 30 bis
90 Watt erforderlich. Eine derartig grosse Leistung bedingt jedoch eine aufwendige
Ansteuerschaltung. Aus diesem Grunde und aus Energetischen Gründen benutzt man bei
Fernsehempfängern üblicherweise Energie speichernde Ablenksysteme, bei denen die
am Ende des Strahlhinlaufs in den Ablenkspulen gespeicherte magnetische Energie
während der Rücklaufperiode in elektrische Energie umgewandelt wird, die in einem
Kondensator gespeichert wird und am Ende der Rückalaufperiode wiederum in den Ablenk-
| spulen als magnetische Energie gespeichert ist (jedoch bei |
| umgekehrtem SpulenB trorii) . Bei derartigen Schalturigen braucht |
| lediglich die durch die Verluste des Ablenkjoches und der |
| ich,ltungselemente verbrauchte Energie riachgefiihrt zu werden, |
| die nur wenige Watt betragt. Aller#fl:ings erzeugen |
| '.;ohrtl tungen wegen des durch die äctialtE:r#elemeriLf.-
Urvi das |
| Ablenk joch f3E:lb:it bedingten '@Nider:3tunclf:;3 keine Llriea;,e
AhLerAt- |
kurvenform, sondern die Stromkurve hat die Form eines Ezponentialkurvenabschnittes.
Für die Korrektur dieser Nichtlinearität der Ablenkkurvenform hat man zahlreiche
Entzerrerschalturigen benutzt, jedoch lägt der damit erreichte Linearitätsgrad viel
zu wünschen übrig. Weiterhin lassen sich bei diesen Ablenkschaltungen die Ablenkamplituden
nicht unter Beibehaltung der Linearität einstellen. So muß zuerst die Ablenkeunplitude
eingestellt werden, dann die Linearität justiert, danach die Amplitude erneut nachgestellt
werden usw.
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Es ist bei Ablenkschaltungen bekannt,, den Verlauf des Sägezahnanstiegs
des Ablenksignals mit einem Bezugssignal zu vergleichen und bei Abweichungen eine
entsprechende Korrextur des Sägezahnsignals durchzuführen. Jedoch muß das Bezugs-oder
Vergleichssignal hierzu bereits die gewünschte Kurvenform besitzen, nach welcher
der Ablenksägezahn korrigiert werden soll. Der zur Erzeugung eines solchen genauen
Bezugssignals erforderliche Generator ist jedoch recht aufwendig, insbesondere wenn
eine S-förmige Vorverzerrung des Ablenksägezahns erreicht werden soll, welche im
Bezugssignal bereits ebenfalls berücksichtigt sein muB. Bei einer einfacheren, weiterhin
bekannten Schaltung wird dagegen nur der Spitzenstrom des durch die Ablenkspule
fliessenden Stromes abgezühlt. und mit einem tsezugswert verglichen; auf diese Weise
wird die Amplitude des Sägezahnstromes iesgestellt, und bei Abweichungen vom Sollwert
wird der Sägezahngenerator entsprechend nachgeregelt. Diese bekannte Schaltung verfolgt
Somit nicht den gesamten Anstieg des Sägezahnstromes, sondern begnügt sich mit einer
Feststellung der Sägezahnamplitude.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Schaltungsanordnung
zur Erzeugung eines periodischen Stromes in einer Spule, wobei die Periode aus
zwei Abschnitten besteht, in denen der Stromverlauf jeweils dem Abschnitt
einer Sinus-Funktion entspricht, die Sinus-Funktionen jedoch unterschiedliche Periodendauern
haben.
Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung
eines periodischen Stromes in einer Spule, dessen Kurvenform sich während eines
ersten Zeitabschnittes der Stromperiode in einer vorbestimmten Weise ändert und
der während eines zweiten Abschnittes der Stromperiode auf seinen Anfangswert zurückkehrt,
wobei die Spule während des ersten Zeit4bschnittes ein Teil eines ersten Strompfades
ist und während des zweiten Abschnittes ein Teil eines zweiten Strompfades ist,
der eine während des ersten Zeitabschnittes mit der Spule in Resonanz schwingende
Kapazität enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der erste Strompfad eine
erste, für alle wesentlichen Wechselkomponenten der Kurvenform des durch die Spule
fliessenden Stromes kapazitive Impedanz sowie einen Schalter aufweist, welcher die
erste kapazitive Impedanz während des ersten Zeitabschnittes der Stromperiode mit
der Spule zu einem Schwingkreis verbindet, während des zweiten Zeitabschnittes der
Stromperiode dagegen den ersten Strompfad auftrennt, daß die im zweiten Strompfad
befindliche Kapazität einen Kondensator aufweist, der über dem Schalter zwischen
der Spule und der ersten kapazitiven Impedanz angeordnet ist, und daß der Kondensator
und die erste kapazitive Impedanz eine zweite kapazitive Impedanz darstellen, die
während des ersten Zeitabschnittes der Stromperiode mit der Spule einen Schwingkreis
bilden.
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Bei dieser Schaltung wird bei Anwendung als Ablenksehaltung für Kathodenstrahlröhren
eine ursprünglich lineare Ablenkwellenform durch Zufügen eines bestimmten Anteils
einer gewünschten ungradzahligen Oberwelle zur Ausschaltung der Nichtlinearität
der Ablenkung korrigiert, welche bei einer Kathoden-
| strahlröhre auftritt, bei d4iy Krümmungsradius des Bildschirmes |
grösser als die 1 1/2-fache Entfernung vom Ablenkzentrum zum Bildschirm ist.
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In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann die erste kapazitive
Impedanz einen weiteren Kondensator aufweisen, welcher die Ausgangsimpedanz einer
Emitterfolgerstufe überbrückt,
deren Ausgangsanschluß
mit dem Schalter verbunden ist, ferner
kann der Emitter dieser Stufe
über ein Schaltungselement
mit dem Ausgangsanschluß und ihre Basis
über einen weiteren
Kondensator mit dem Ausgangsansehhuß verbunden,eein,
und der
Basis kann, ein Gleichspannungspotential über Schaltungselemen-
te
zugeführt werden.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand
der Darstellungen
von
Ausführungsbeispielen näher
beschrieben. Es zeigt:
Fig.
1 eine schematische
Darstellung einer idealisierten
Energie
speichernden Ablenksöhaltung;
Fig.
2a und b Kurvenformen
zur Veranschaulichung der
Funktion
der in Fig.
1 dargestellten Schaltung;
Fig.
3 ein Schaltbild einer
praktischen Ausführungsform
der
idealisierten Schaltung nach Fig.
1; j Fig. 4g und
b Kurvenformen zur Veranschaulichung
der Funktio
der in Fig.
3 dargestellten Ablenksehaltung
;
Fig.
5 eine weitere Ausführungsform
einer Energie speichern-
den
Ablenkschaltung; Fig.
6 die Ausgangsspannung
des Verstärkers nach
Fig.
5;
Fig.
7 eine Ablenkoehaltung
gemäß einer anderen Ausführungs-'
form der Erfindung;
fig.
8 bis 13 Spannungs-,
Strom- und Widerstandsverläufe
für"den
Betrieb der Schaltung nach Fig.
7;
Fig.
14 eine schematische
Darstellung
einer Kathodenstrahl-
bildröhre, bei der Krümmungsradius
des Schirmes grösser
als
die 1 1/2-fache Entfernung
vom Ablenkzentrum
bis zum
Schirm
ist und
Fig.
15 eine Schaltung zur Veranschaulichung weiterer Ab-
wandlungen der in
Fig.
7 gezeigten Schaltung. ' Fig.
1 zeigt eine idealisierte Energie speichernde
Ablenkschaltung
mit einer Spannungsquelle
8 einer festen Spannung E,
Fig.
1 zeigt eine idealisierte Energie speichernde Ablenkschaltung mit einer Spannungsquelle
8 einer festen Spannung E, die mit einem Ende an Masse liegt, mit einer Ablenkwicklung
10 der Induktivität Z, deren einesEnde ebenfalls an Masse liegt, mit einem Rücklaufkondensator
12 der Kapazität C zwischen den nicht mit Masse verbundenen Enden der Spannungsquelle
8 und der Ablenkwicklung 10, der mit dieser während der Rücklaufzeit schwingt, und
mit einem Schalter 14 zum Kurzschliessen des
| Rücklaufkondensators # während der Hinlaufablenkperiode. |
Anhand von Fig. 2a
, welche die Spannung e am Verbindungspunkt 18 der Ablenkspule
10 mit dem Rüeklaufkondensator 12 darstellt, und Fig. 2b, welche den Strom i in
der Ablenkspule 10 darstellt; läßt eich erkennen, daß während der ersten Hälfte
der Hinlaufpe-+ ri.ode der Ablenkung wenn der Sehalter 14 geschlossen ist, der gud
der Spannungsquelle
8 entnommene Strom i dem durch den Pfeil in Fig. 1 dargestellten
Strom entgegengerichtet ist, so daB der Spannungsquelle Energie zugeführt wird und
in der Mitte der Hinlaufablenkung keine Energie in der Ablenkwicklung 10 ge-, speichert
ist, sondern vollständig an die Spannungsquelle abge-' geben ist.Während der zweiten
Hälfte der Hinlaufablenkung wird diese Energie aus der Spannungsquelle 8 wieder
entnommen und in der Ablenkwieklung 10 gespeichert. Am Ende der Hinlaufablenkunghat
sich in der Ablenkwicklung 10 ein Strom i in der dargestellten Richtung aufgebaut.
Der Schalter 14 wird dann geöffnet und die Ablenkepule 10 und der Rücklaufkondensator
12 führen eine Halbwelle ihrer Eigenfrequenz aus. In einer Zeit, die gleich einer
Viertelperiode der Resonanzfrequenz ist, steigt die Spannung über dem Rücklaufkondensator
12 von ihrem Wert 0 um einen Betrag I.
und gleichzeitig fällt der Strom in der Ablenkwicklung 10 von seinem Wert Resonanzfrequenz
kehrt die Spannung über dem Rücklaufkondenaufden Wert 0. Nach einer weiteren Viertelperiode
der
| Bator 12 wieder auf 0 zurück, undfer Strom in der Ablenkwick- |
| T E |
| lung 10 fällt weiter auf einen Wert von -8 . Zu diesem |
Zeitpunkt wird der Schalter 14 wieder gesohlosßen und leitet
den
Hinlaufteil
den nächsten Abtastzyklus
ein. Wenn in der
Ablenkepule
10, dem Rücklaufkondensator
12 oder dem Schalter
14 keine Verluste
auftreten, liefert diese Schaltung Ablenk-
| ströme i(t) einer idealen Kurvenform, wifsie in Pig. 2b |
gezeigt sind, und verbraucht keine Energie aus der Spannungsquelle
B.
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In der Praxis lässt sich die idealisierte Energie speichern- de
Ablenkachaltung
der Fig.
1 gemäß Fig.
3 realisieren, wobei
der
Schalter 14 eine Parallelschaltung aus einem Transistor
20 und einer Diode
22 ist. Diese Parallelschaltung liegt
zwischen dem Verbindungspunkt
18 und der Spannungsquelle
8,
so daß die Diode 22 während
der ersten Hälfte des Hinlaufabschrb tes
der Ablenkung
leitet,
wenn
der Strom i
durch die Ablenkspule
10 in der entgegengesetzten
Richtung ließt, wie es dargestellt
ist, und der Transistor 20 während der
zweiten Hälfte
der Hinlaufperiode
der Ablenkung,
wenn der Strom
i
in der dar-
gestellten Richtung fließt, leitet. Die Rücklaufperiode
der
Ablenkung
wird durch Abschalten des Transistors 20 singe-
leitet,
wenn an dessen Basis
der dargestellte negative Impuls
24 angelegt
wird. Die Dauer dieses Impulses ist länger als
die Rücklaufperiode.
Ist der Transistor 20 abgeschaltet, so
steigt die Spannung
am Rücklaufkondensator
12 wie beschrieben
auf einen Spitzenwert
und kehrt dann
auf 0 zurück.
Sobald
die Spannung
über dem Rücklaufkondensator
12 sich um einen
geringen Betrag
umkehrt,
leitet die Diode 22 den Strom i,
der nun
in der entgegengesetzten
Richtung wie es darge-
| stellt ist, rlilet. Zu irgendeinem späteren Zeitpunkt vor
der |
Mitte der Hinlaufperiode
der Ablenkung kann der Transistor
20 wieder
auf Durchlaß
geschaltet werden, so daß er leiten
kann, wenn der Strom
i seine Richtung ändert.
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Der Bequemlichkeit halber ist der Widerstand R der Ab- lenkwicklung
10 als getrennter Widerstand 26 dargestellt, und
die Induktivität
L der Ablenkepule 10 ist als getrennte Spu-
le 28 gezeichnet.
Die in Fig. 4a dargestellte Kurvenform der Spannung e(t)
ist nur die von der Spule 28@erzeugte Spannung,
die gleich
L ist. Zum Beginn der Hinlaufperiode der Ablenkung hat
die Spannung über der Spule 2ö den Wert E zu-
züglich der
Spannungsabfälle über dem Widerstand 26 und der Diode 22, am Ende
der Hinlaufperiode ist sie dagegen E minus
.den Spannungsabfällen
am Widerstand 26 und am Transistor 20. Da die Änderung des Stromes in der Ablenkapule
10, wie die Kurvenform des Stromes i(t) in Fig. 4b zeigt, am
Beginn der
Hinlaufperiode grösser als an seinem Ende ist,kehrt
der Strom
in der Ablenkepule seine Richtung zu einem früheren Zeitpunkt
um als derjenige, der der genauen Mitte der HiAaüfperiode der Ablenkung entspricht.
Wenn an dem Transistor 20 und an der Diode 22 keine Spannungen
abfielen, sondern nur am Wider-
stand 26 ein Spannungsabfall auftreten
würde, dann würde die i Hinlaufperiode aus einem Teil einer $xponentialkurve
bestehen.
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Der Transistor 20 und die Diode 22 erzeugen jedoch zu einer Zeit,
wo der Strom i seine Richtung in der Ablenkepule 10 umkehrt, einen plötzlichen Spannungssprung
30 (Siehe Fig. 49) und damit eine plötzliche Äbderung der Ablenkgeschwindigkeit.
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Um die Kurvenform des Ablenkmtromes i(t) der Fig.
4b zu
linearisieren, wie es die gestrichelte Linie 32 zeigt, muß
man
in Reihe mit der Ablenkepule 10 eine Spannung einfügen,
die dem
ächraffierten Bereich 34 in Fig. 4a entspricht. Damit
würde die; Kurvenform der Spannung e(t) in die in Fig.
2a gezeigte Form gebracht. Der Abschnitt der Spannung e(t)
zwischen den in
Fig. 4a mit A und B bezeichneten Punkten wäre dann
wieder konstant und gleich -E. Die Schaltung nach Fig. 5 veranschaulicht eine Möglichkeit
hierfür unter Anwendung der Prinzipien der Erfindung.
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Eine Hilfswicklung 36 ist mit der Ablenkwicklung 10 geküppelt, und
zwischen beiden Wicklungen 10 und 36 besteht eine Kopplungsinduktivität M. Die Hilfswicklung
36 stellt ein Mittel zur Überwachung der Ablenkgeschwindigkeit und damit der Linearität
des Ablenkstromes dar, weil die durch sie erzeugte Spannung in jedem Zeitpunkt gleich
M
ist. Über
einen Widerstand 38 vom Wert R1 ist mit dem
Eingang den Korrekturverstärkers 40 eine Spannungsquelle 37 verbunden,
mit
der eine Bezugsspannung erzeugt wird, die proportional zu
der von der
Hilfswicklung 36 erzeugten Spannung ist, wenn
der Strom in der
Ablenkwicklung 10 sich während den Hinlaufs
linear mit der Zeit
ändert; diese Spannungsquelle 37 kann, wie
Fig. 5 zeigt, die Spannungsquelle
8 der Ablenkwieklungsspei®espannung -E oder eine unabhängige Bezugsspannungsquelle
sein.
Das rechte Ende der Hilfswicklung 36 ist ebenfalls
mit dem
Eingang den Korrekturverstärkers 40 über einen Widerstand
42
vom Wert
verbunden. Auf diese Weise erhält der Korrekturverstärker
40 keine Eingangsspannung, wenn die Spannung
der Ablenkwioklung 10 gleich der Spannung E der
Spannungsquelle
8 ist. Bei jeder Abweichung von diesem Zustand der Spannungsgleichheit
wird dem Korrekturverstärker 40
eine Eingangsspannung zugeführt.
Die Ausgangsspannung des Vere stärkere 40 ist mit dem Ende der
Ablenkwicklung 10 verbunden,
den in den Pig. 1 und 3 an Masse gelegen
hat.
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Unter der Annehme, daß
der Korrekturverstärker 40 eine
Ausgangsspannung ea
erzeugt, die gleich -/u
mal seiner Eingangsepannung
ist, und daß
er einen unendlich grossen Eingangswiderstand
und den Ausgangswiderstand
0 hat, lUt
sich zeigen,
daß die Rückkopplungsanordnung
eine Schleifenverstärkung
von
Ablenkspulenschaltung,
wie die Spannungsabfälle
über den
hat und daB
jegliche unerwünschte Spannung
in der
Widerstand
26, dem Transistor 20 und der Diode 22, durch
Änderungen
der Ausgangsspannung
ea
des Korrekturverstärkers
40 kompensiert werden, so daß die Wirkung
dieser unerwünschten
Spannungen um
den Faktor
verringert
wird. Dieser
Faktor kann leicht kleiner als
gemacht werden, so daB
eine Linearitätsverbesserung
im Verhältnis 100 : 1 erreicht
wird.
Zwischen das andere Ende der Hilfswicklung 36 und Masse
ist eine Diode 44
geschaltet, so daß dieses Ende während
der Rücklaufzeit von
Masse abgetrennt wird und dadurch die
| in. lfswicklung während der Rücklaufzeit entstehenden hohen |
Spannungen vom Korrekturveratärker 40 ferngehalten werden.
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Die Diode 44 verringert ebenfalls die Spannung zwischen der Ablenkwieklung
10 und der Hilfswicklung 36 während der Rücklaufzeit, so daß
diese beiden
Wicklungen, ohne daß ein Isolationsdurchschlag zu befürchten
wäre, eng miteinander
gekoppelt sein können. Obgleich der Durchlaßwiderstand der Diode 44 nicht
| linear ist, bringt-"54#-keine Verzerrung an der Ablenkkurvenform, |
da der diese Diode durchfliessende Strom während der Hinlaufdauer konstant ist,
falls die Ablenkkurvenform linear ist.
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Fig. 6 zeigt die Kurvenform der Ausgangsspannung ea (t) des Korrekturverstärkers
40. Während der Rüeklaufperiode wird der den Widerstand 38 durchfliessende Strom
dem Korrekturverstärker 40 entnommen, der dadurch bei der positiven Spannung E2
in der Sättigung arbeitet. Unmittelbar nach der Rücklaufperiode fällt die Ausgangsspannung
ea(t) auf einen Wert der weniger negativ als E1 ist und steigt dann während der
Hinlaufperiode auf einen positiven Wert. Wenn die Schaltung der Iblenkwicklung nur
lineare Widerstände enthalten würde, wäre der Abschnitt der Ausgangsspannung zwischen
den Punkten A und B eine gerade Linie. Tatsächlich verändert sich aber der Spannungabfall
über der Diode 22 und dem Transistor 20 plötzlich zu der Zeit, wo der Strom in der
Ablenkwicklung 10 seine Richtung umkehrt, so daß der Korrekturverstärker 40 zu diesem
Zeitpunkt einen Sprung 46 der Spannung ea(t).liefert. Der schraffierte Bereich 48
in Fig. 6 entspricht dem schraffierten Bereich 34 in Fig. 4a und seine Höhe zu einer
bestimmten Zeit stellt die zusätzliche Spannung dar, die in der Ablenkwicklungsaehaltung
zur Erzeugung eines linearen Ablenkstromes erforderlich ist.
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Fig. 7 zeigt eine praktische Ausführungsform der Erfindung mit einer
Spannungsquelle ü, einer ,blenkwicklung 10, einen RUcklaufkondeneator 12, einem
Schalter 14, einer Hilfswicklung 35 und einem Korrekturverstärker 40, wie es anhand
von Fig. 5 beschrieben ist. Der Emitter des Transistors 20 des Schalters
| 14 ist übeieine Wicklung eines Transformators 50 und die Paral- |
lelschaltung eines Widerstandes 52 mit einer Diode 54 mit
seiner
Basis verbunden. Das Schalten des Transistors 20
wird
den Transformator
50 gesteuert; dies bettet den Vorteil, daß
aus der Spannungsquelle
8, welche die Ablenk$pannung
für die
Ablenkspule
10 liefert, kein
Basisstrom entnommen
wird. Der
Widerstand
52 bestimmt den Basisdurchlaßstrom
des Transistors
20, während
die Diode 54 ein plötzliches Abschalten
des
Transistors 20 ermöglicht.
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Die Hilfswicklung 36 ist als bifilar
mit der Ablenkwicklung
10 gewickelte Spule dargestellt,
so daß für alle parktischen
| Fälle M = L ist. Auf Biese Weise würde bei der Schaltung
nach |
Fig.
5 die Spannung der Spannungsquelle
37 und
die Spannung
um den Korrekturverstärker 40 anzusteuern. Die 6 dB
Verlust
mit Hilfe zweier gleicher Widerstände 38 und 42 kombiniert(,
in der
Verstärkerschleife,
die bei Benutzung dieser Widerstän-
de 38 und 42 auftreten
würden, werden bei der Schaltung nach
Fig.
7 vermieden, bei der in d.nfacher
Weise das rechte
Ende
der Hilfswicklung 36 unmittelbar mit dem Eingang
des Verstär-
kers 40 und das linke Ende der Hilfswicklunö
36 mit der
Span-
nungsquelle 37 verbunden ist, und zwar
die Diode 44, einen
Festwiderstand
56 und
für hohe Frequenzen einen Kondensa-
tor 58 oder für niederige
Frequenzen einen Festwiderstand 60,
einen veränderbaren
Widerstand
62, und ein Paar Dioden 63
und 65. Wie durch die Lage des Schalters 65 angedeutet
ist,
entspricht die Spannungsquelle
37 der Spannungsquelle 8 der
Ablenkwicklungsspeisespannung
-E; sie kann jedoch auch eine
unabhängige Bezugsspannungequelle
66 sein, wie für die andere
Lage des Schalters 65 veranschaulicht ist. Der
Widerstand 56
liegt in Reihe mit der Diode 44 und dämpft
die Schwingungen,
die
andernfalls am Ende der Rücklaufperiode
auftreten würden,
wenn die
Diode 44 leitend wird. Die Dioden 64 und 63 leiten zu
jeder Zeit den über den
Widerstand 67 von einer Spannungsquelle 68 negßtiven Potentials kommenden Strom
und dienen der
Kompensation von tempraturbedingten
Änderungen des Spannungsab-
falls
an dem Transistor
69 und der Diode 44.
Der Korrekturverstärker
40 enthält eine Bpannungsverstärkerstufe mit dem Transistor 69 und drei Stromverstärkerstufen
mit den Trgnsistoren 70 bis 78. Von der Basis des Transistors 69 ist ein Widerstand
82 zu einer anderen negativen Spannungsquelle 84 "geführt, so daß ein Strom durch
den veränderbaren Widerstand
| 62, die festen Widerstände 60 und 56, die Diode 44 uncdie |
| . |
hilfswicklung 36 fließt, und eine Vorspannung für den Transistor 69 entstehen läßt.
Der Emitter des Transistors 69 ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes
86 und eines Kondensators 88 mit einer negativen Spannibgsquelle 68 verbunden,
sein Kollektor liegt an der Basis des Transistors 7U und ist über einen Lastwiderstand
90 an eine positive Spannungsquelle 92 geführt. Der Transistor 70 liegt mit seinem
Kollektor an einer anderen positiven ST)annunfCSS7uelle 94 und mit seinem Emitter
an
| der Basis des Transistors sowie über die in Reihe gesohalte- |
ten Dioden 96 bis 100 am Verbindungspunkt der Basis des Transistors 74 mit einen
Ende des Widerstandes 1029 dessen anderes Ende an die negative Spannungsquelle 84
geführt ist. Ein Kondensator 103 liegt parallel zu den in Reihe geschalteten Dioden
96 bis 100 zwischen den Basen der Transistoren 72 und 74. Die Transistoren 72 bis
78 umfassen ein Paar im B-Bereich in Kaskade geschalteter Emitterfolgerstufen, bei
denen die Kollektoren der Transistoren 72 und 76 an die positive Spannungsquelle
94, die Kollektoren der Transistoren 74 und 78 an die negative Spannungsquelle 68
und die Emitter der Transistoren 72 und 74 jeweils mit den Basen der Transistoren
76 und 78 und durch die in Reihe gesohalteten Widerstände 104 und 106 miteinander
verbunden sind. Die Transistoren 72 und 74 sind durch die Dioden 96 bis 100 in Durchlaßrichtung
vorgespannt und ziehen einen kleinen Ruhestrom durch die beiden Widerstände 104
und 106, welche ihre Emitter miteinander verbinden. Der ,Verbindungspunkt dieser
beiden Widerstände 104 und 106 ist mit den Emittern der Transistoren 76 und 78 zusammengeschaltet
und an den Ausgang des Korrekturverstärkers 40 geführt, so daß eine Signalübertragung
an den Ausgang des Korrekturverstärkern
| l@rie stattfindet, selbst wenn die |
| Transistoren 76 und 78 normalerweise durch diesen Ruhestrom
ge- |
sperrt sind. Der Ausgang des Korrekturverstärkers
40 ist mit de
rechten
Ende
der Ablenkwicklung
10 verbunden. ,
Ist der Schalter 108 offen,
wie es Fig.
7 zeigt, so ist die
Kurvenform der vom Korrekturverstärker
40 gelieferten Ausgangsspannung
so wie es Fig.
6 zeigt, wobei E2 im
wesentlichen das
positive Potential der Spannungsquelle
94 und B1
und
das nega-
tive Potential der Spannungequelle
68 ist. Zwischen
die Basis
des Transistors
69 und die negative Spannungsquelle 68 ist
eine
Diode 110 geschaltet,
so daß während
der Rücklaufzeit,
wenn
die
Diode 44 nichtleitend ist, der Widerstand 82f
der zwischen
der
Basis des Transistors
69 und der negativen Spannungsquelle
84
liegt, einen Strom von etwa zwei mA
durch die Diode 110 fliessen,
läßt und den Transistor
69 gesperrt hält. Dieser Strom ist als
Kurve
iR
in. Fig.
8 gezeigt. Ist der Schalter 108 geschlossen,
so
daß
der Kondensator 112 parallel sowohl zur Diode 44 als auch,
zum
Widerstand
56 liegt, so verursacht der Ladestrom des
Kondensators 112
während
der Rücklaufzeit einen zusätzlichen
Strom, der in Pig.
8 durch die Kurvenform i@
dargestellt ist
und aus der Diode 110
oder dem Transistor
69 oder aus der
Streukapazität zwischen der
Ablenkwicklung
10 und der Hilfe-
Wicklung 36 entnommen wird* So ist der
Gesamtstrom, der der
Diode 110, dem Transistor
69 oder dieser Streukapazität
entnom-
men werden muß,
gleich der Summe
von i0 und i,;
er ist in Fig.8
durch die ausgezogene Kurve iT
dargestellt. Dieser
Strom kehrt
seine Richtung neben der Mitte der Rücklaufperiode
um. Wenn
die Kapazität zwischen der Ablenkwicklung
10 und der
Hilfe-Wicklung
36 nicht zu groß ist, dann
bringt die Stromumkehrung
den Transistor 69 kurz nach der Mitte der Rücklaufzeit in
die Sättigung.
Der Korrekturverstärker 40 gibt dann
eine Ausgangsspannung e. (t)
ab, wie sie Fig.
9 zeigt. Ein Spannungs-
sprung, der gleich
E2 -
E1 ist, wird daher der Ablenkwicklung
10. unmittelbar
neben der Mitte der Rücklaufperiode zugeführt, so daß am Ende der Rüeklaufperiode
(ein Viertelzyklus später) in der Ablenkwicklung 10 ein resultierender Strom aufgebaut
istgl der fast gleich ist. Dieser Strom ist so gerichtet, daß er den am Ende
üer Kticklaufperiode in der Ablenkwicklung 10 fliessenden Strom verstärkt und dabei
der Kompensation von Verlusten in der Ablenkwicklung während der Rücklaufperiode
und zur Verringerung der Stromentnahme aus der Spannungsquelle 8 dient. Obgleich
immer eine Streukapazität nach Masse besteht, ist normalerweise zur Erreichung des
obenbeschriebenen Betriebes eine zusätzliche Kapazität erforderlich, welche durch
den parallel zur Diode 44 liegenden Kondensator 112 gebildet
wird.
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Durch die Ablenkwicklung 10 läßt man einen Zentriergleich- j strom
1 0 fliessen' indem man ein Ende einer grossen Induktivität 114 an das linke
Ende der Ablenkspule 10 und das andere Ende der Induktivität 114 über einen kleinen
Widerstand 116, i der durch einen Kondensator 118 überbrückt ist, an Masse anschließt.
Die Grösse der Induktivität 114 soll beispielsweise j mehr als 50 mal so groß als
die Induktivität der Ablenkwicklung 10 sein, so daß durch die Induktivität 114 nur
ein vernachlässigbar kleiner Anteil des Ablenkstromes fließt. Da i über eine Induktivität
kein Gleichspannungsabfall auftritt, I bekommt der Zentrierstrom 1,9 der in der
Ablenkwieklung 10 fließt, den Mittelwert des Quotienten aus der Ausgangsspannung
ea des Korrekturverstärkers und dem Gesamtwiderstand der Ablenkwieklung t0 plus
dem zusätzlichen Wicklungswiderstand der Induktivität 114 und dem überbrückten Widerstand
116. Der Mittelwert der Ausgangsspannung ea des Korrekturverstärkers wird durch
Veränderung des variablen Widerstandes 62 in der Vorspannungssehaltung des Transistors
69 eingestellt. Solange die Ausgangsspannung ea während der ganzen Hinlaufperiode
innerhalb der Sättigungsgrenzen E1 und E2 des Korrekturverstärkers 40 veraUeibt,
beeinflußt diese Einstellung die Linearität nicht, und solange
die Änderung des Mittelwertes von
ea gegenüber der Spannung
E der Spannungsquelle 8 klein ist,
ist der
Einfluß auf die Bildgrösse klein. Damit diese
Justierung nicht zu
kritisch wird, d.h. damit kleine Änderun-
gen der vom Korrekturverstärker
40 gelieferten mittleren
Ausgangsspannung nicht grosse Zentrieretröme
hervorrufen,
ist der Wert des Widerstandes 116 so gewählt, daß der
Gesamtwiderstand der Induktivität 114 ( ß114) und des Widerstandes
116
in der Grössenordnung nur weniger Ohm liegt. Der Widerstan
116 ist überbrückt, damit der geringe Anteil des Ablenkstromes,
der über die Induktivität 114 fließt, keine zusätzlichen
YerlusVhervorruft.
-
Die Spannungsquelle 8 enthält einen Transistor 120,
, dessen Kollektor über eine Sicherung 122 an die negative
Spannungsquelle
84 gelegt ist und dessen Emitter über einen
Widerstand 124 mit einem
Ende eines grossen Kondensators 126
verbunden ist, dessen anderes Ende
an Masse liegt. Der
Transistor 120 ist mit seiner Basis über einen Kondensator
188
an die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 124
und
dem Kondensator 126 angeschlossen und mit dem einstellba-
ren Abgriff
eines Potentiometers 130 zur Einstellung der
Spannung -E und damit
der Ablenketromamplitude verbunden.
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Ein Ende
des Potentiometers
130 liegt über einen
Widerstand
132 an
einer negativen Spannungsquelle
68, das andere
Ende
des Potentiometers
liegt über einen widerstand 134 an
einer
negativen Spannungsquelle
84. Die durch den Schalttransistor
20
und die Schaltdiode 22 fliessenden grossen Ablenkströme
werden praktisch
nur dem grossen Kondensator 126 entnommen.
Der zur Ergänzung der notgedrungenen
im Ablenksystem
auftre-
tenden Verluste erforderliche Daueretrom
entstammt
dem
Emitterfolgertransistor
120. Wäre
der Widerstand
124 in der
Emitterschaltung
des Transistors
120 kurzgeschlossen
und wUrde
der Kondensator 128, der die Basis-Emitter=Strecke
des
Transistors 120 und die Kapazität
126 überbrückt,
entfallen,
so hätte der Transistor 120 bei allen Frequenzen eine niedrige
#usgangeimpedanz.
Durch Einfügen
des Widerstandes
124
und des
Kondensators 128
wird jedoch die Ausgangsimpedanz dieser Kombination für
eine relativ niedrige Frequenz induktiv und steigt mit der Frequenz, während sie
für Gleichnpannung auf einem niedrigen
Wert bleibt. Bei einer bestimmten
| .Frequenz f, |
| Zehntel der Ablenkfrequenz fs gemacht |
| werden kann, Weitw diese induktive Ausgangsimpedanz mit dem |
Kondensator 126 als Schwingkreis, wie Fig. 10 zeigt, Bei höheren Frequenzen, d.h.
für die Ablenkgrundfrequenz und alle Harmonischen, ist die Impedanz Z der Parallelschaltung
des Kondensators 126 und dieser induktiven Ausgangsimpedanz im wesentlichen kapazitiv
und gleich der Reaktanz des Kondensators 126.
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Fig. 11 zeigt die Kurvenform des Stromes 1.126 , der aus dera Kondensator
126 entnommen wird und als Ablenketrom in der Ablenkwicklung 10 fließt. Wenn der
Rüoklaufkondensator 12 mit Masse statt mit dem Kondensator 126 verbunden
wäre, dann würde j der Strom io126 plötzlich auf Null fallen und während
der Rücklaufperiode dort bleiben, wie es die gestrichelte Linie 135 in Fig.
11 zeigt. Als Folge den im Kondensator 126 fliessen den Stromes verändert
sich dagegen die Spannung e c126 über dem Kondensator 126 wie es Fig.
12 zeigt. Wäre die Ablenkung exakt linear, so würde die Spannung über
dem Kondensator 126 während der Hinlaufperiode parabelförmig verlaufen. Durch den
Anschluß des Rücklaufkondensators 12 gemäß Fig. 7 verläuft jedoch die Spannung am
Kondensator 126 während der Rücklaufzeit nach einer Halbperiode einer Sinunwelle,
die etwas an diese Parabel angeglichen ist. Bei einem Anschluß des Rücklaufkondensators
12 an Masse würde die Spannung über dem Kondensator 126 während der Rücklaufperiode
konstant bleiben, wie es die gestrichelte Linie 136 in Fig. 12 zeigt.
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Die Ablenkgeschwindigkeit ist direkt proportional der Spannung am
Kondensator 126. Während der Mitte der Hinlaufperiode ist diese Spannung am stärksten
negativ; so ist die Ablenkgeschwindigkeit in der Mitte der Hinlaufperiode am größten
und an ihren beiden Enden niedriger,
wie Fig. 13 zeigt, so daß die
| Kurvenform ,des Ablenketromes i(t) entspreche
nfer gestrichel- |
ten
Linie 137 von der linearität
abweicht. Diese S-förmige Vorverzerrung
des Ablenketromes i(t)
entspricht gerade der er-
forderlichen Korrektur
für weite Auslenkungen,
die bei grossen
Ablenkwinkeln
in einer Kathodenstrahlröhre
138 auftreten,
bei denen nach Pig.
14 der Krümmungsradius rs
des Schirmes
140 grösser als die 4;1/2-fache Entfernung
d zwischen dem
Ablenkzentrum
cd und dem Schirm 140 ist. Die Grösse dieser
gewünschten
Nichtlinesaität kann
durch Wahl
der Grösse des
Kondensstore
126 beeinflußt werden. Da sich diese Nichtlinearität
nicht mit der Zeit
ändert, wird der Kondensator
126 gleich so gewählt, daß
er zur Kombination
der Ablenk-Wicklung
10 und der verwendeten
Bildröhre 138 paßt. Bei
des i
geringen Nichtlinearität,
die in der Kurvenform des Ablenkstromes
i(t)
der Fig.
13 vorliegt, besteht die Kurvenform der
i Spannung eQ126(t)
der Pig.
12 während
der Hinlaufperiode
der
Ablenkung
nicht aus einem Parabelabsehnitt.
Vielmehr tritt
während der
Hinlaufperiode
ein Schwingen der Ablenkwicklung
10 mit dem Kondensator
126 auf, so daß während dieses Ab-
schnittes die Spannung ec126(t)
aus einem kurzen Teil einer
Sinuswelle
mit sehr langer Periode besteht,
wohingegen während
der Rücklaufperiode
der Ablenkung
die Ablenkepule
10 mit der ' Reihenschaltung
der Kondensatoren
12 und 126 sohwingt,
so'
daß die Spannung ee126(t) während
der Rücklaufperiode
die Form
einer Sinushalbwelle kürzerer
Periodendauer und umgekehrter
Polarität hat. -
Die mit dieser Ablenkachaltung erreichte Linearität
kann mit
Hilfe eines Differentialoszillographen zwische den
Meßpunkten 142 und 144 gemessen werden. Während der Rücklaufperiode
verhin-
dert die Diode 44, daß grosse Spannungen an den Oszillogra-
phen
gelangen; daher tritt keine Übersteuerung des Oszillo-
graphen auf. Während
der Hinlaufperiode wird die Spannung
die ein direktes Maß für die Ablenkgeschwindigkeit ist,
dem
Oszillographen zugeführt. Diese Messung zeigt. die gesamte
Nichtlinearität,
die zur Korrektur grosser Auslenkungen vorgeseheh ist. Durch die Messung
der Spannung am Meßpunkt 144
gegenüber Masse, wird
nur die Abweichung der Ablenkgesehwindigkeit von der gewünschten Ablenkkurvenform
erhalten. Bei einer derart ausgeführten Messung wurden Linearitäten von besser
als 0,2 g6 festgestellt.
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Weitere Abwandlungen der Erfindung, die der Veranschaulich des Umfangs
des Erfindungsgedankens dienen, bestehen beispielsweise darin, daß der Schaltjr
14 und die Rücklaufkapazität 12
| auf der anderen Seite der 6chwicklung 10 angeordnet werden |
können. Die
Diode 44 und der Kondensator 112 werden dann ebenfalls auf die
andere Seite der Ablenkwicklung verlegt. Diese Abwandlung der Schaltung wird bevorzugt,
wenn es auf den i Zentrierstrom nicht so sehr ankommt. Wenn eine niedrige, zur Masse
symmetrische Spannung nicht zur Verfügung steht, so kann der Korrekturverstärker
40 zwischen Masse und eine einzige Niederspannungsquelle geschaltet werden; eine
entsprechende Veränderung ist dann bei der Speisespannung -E für die Ablen@-wicklung
zur Kompensation der neuen Durchschnittsspannung es am Verstärkerausgang erforderlich.
In diesem Falle, wenn eine geeignete Spannungsquelle der halben Spannung nicht zur
Verfügung steht, ist es nicht mehr möglich, die in Fig. 7 gezeigte einfache Zentriermethode
anzuwenden, sondern es muB, wie Fig. 15 zeigt, eine zusätzliche Zentrierspannungsquelle
14b vorgesehen werden. Wenn der Ausgangsspannungssprung, der von Korrek-I turverstärker
40 benötigt wird, wesentlich kleiner als die kleinste zur Verfügung stehende Niederspannungsquelle
ist, dann kann man den Korrekturverstärker 40@über einen Blockkondensator 148 und
einen Autotranformator 150 an die Ablenkwicklung 10 schalten, wie es Fig. 15 zeigt.
Bei dieser Anordnung wird der erforderliche Spannungssprung einfach an den angeglichen,
der durch den Korrekturverstärker 40 geliefert werden kann, und die Strom- und Leistungserfordernisse
des Korrekturverstärkers
werden entsprechend dem Windungeverhältnis des Autotransformators
150 verringert. Ver-
wendet man jedoch einen Blockkondensator 148 zwischen
dem Korr&turverstärker und dem Transformator 150, dann läßt sich über den Korrekturverstärker
nicht mehr ein Anwachsen oder
Abfallen des Mittelwertes von
während
der Ablenkung
er-
reichen und er kann
sich damit nicht mehr in der Mitte seines
Auagangsspannungsbereiches
selbst dynamisch
zentrieren. Demzufolge,muß
der Korrekturverstärker
40 entweder wecheelapannung4-gekoppelt
sein oder einen getrennten
Qleichspannungsrückxopplungeweg
aufweisen, der die Gleiehspannungestabilität
sicher-
stellt. Wird der Blockkondensator
148 in Reine mit dem an
Masse
liegenden Ende des Autotransformators
150 geschaltet, so wird
die
Gleichspannungsübertragung
zur Ablenkwicklung
10 wieder her-
gestellt;
aber bei der Frequenz, bei der der Reihenkondensator
148 mit der Induktivität
der unteren Hälfte der Autotransformatorwieklung
zuzüglich der goppelinduktivität
zwischen ihren
beiden Hälften schwingt, findet keine Übertragung
statt. -
Dann sind geeignete Dämpfungsmaßnahmen zur Unterdrückung
einer
Nyquistinstabilität erforderlich.